102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水文學

考試時間：

2 小時

※注意：  可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本試題之相關公式、物理常數及符號意義未提及時，請自行合理推斷與假設。

• 一、說明拘限含水層之水井平衡公式 /r ) ln(r ) h kb(h π 2 Q 1 2 1 2 -= 之成立所必要的假設，並詳列該 公式之推導過程。（ 20 分）

• 二、有一集水區面積為 100 km 2 ，某一暴雨的累積雨量隨時間變化如下：

時 間（

累積雨量（

hr

）

mm

）

0

0

3

18

6

63

9

84

12

90

15

102

18

111

21

117

24

120

該次暴雨形成的直接逕流體積為 7.35×10 6 m 3 ，試求 φ 入滲指數。除入滲外不計其 他降水損失。（ 20 分）

• 三、某河川上游入流歷線如下：

時 間（ hr ） 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 入 流 量（ m 3 /s ） 5 10 30 60 55 45 35 25 15 10 5

試依馬斯金更法（ Muskingum method ）推求下游出流歷線。假設蓄水常數 K=7 hr ， 入流量對加權流量之權度 X=0.15 ，初始出流量為 5 m 3 /s 。（ 20 分）

• 四、假設某水文站之年最大洪水量適合極端值第一類分布。取自紀錄年數為 36 年之年 最大洪水量分析結果為：重現期距 10 年、 100 年之年最大洪水量分別為 5000 m 3 /s 及 7500 m 3 /s 。已知不同重現期距、不同紀錄年數之頻率因子如下：

試求重現期距 50 年之年最大洪水量及其在 5 年內至少發生 2 次之機率。（ 20 分）

• 五、某集水區面積為 300 km 2 ，集流時間為 8 hr ，蓄水常數為 7.5 hr 。自集水區出口處之 等時區的時間與面積如下：

試依時間 -面積曲線法推求該集水區之有效降雨 1 cm 延時為 2 小時之單位歷線 U(2, t) 。 提示：演算時間迄 10 hr 止。（ 20 分）

代號 ：

00210 全一頁

座號：

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00220 全一張

（正面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 大地工程學（包括土壤力學、基礎工程與工程地質）

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、若某工程的基地約 20 公頃。自地表下有較軟弱的土壤，其深度位於自地表起至地 表下 20 m 至 30 m 不等。主要成分為砂質黏土（ Sandy Clay ）、坋土質黏土（ Silty Clay ）、黏土，前二者的黏土成分含量頗高。在此軟弱土層內土壤含水比相當高， 預期土壤的強度頗低。此基地將作為複合式工業區，內部包括大型廠房、倉庫、辦 公大樓等設施。請問：

•  在基地調查可以用那些方法求出土壤的剪力強度來進行開挖擋土、結構物基礎等 大地工程設計？請列出建議採用的採樣方式與室內試驗方法以及現地試驗方法。 （ 4 分）

•  請針對這些方法的優缺點和限制加以比較。（ 10 分）

•  請針對這些方法所得土壤強度之相對準確度或大小加以比較和說明。（ 6 分）

• 二、土壩心層材料的施工良窳是水庫是否可發揮蓄水功能的關鍵。請回答以下問題：

•  土壤以及其夯實前後的特性而言，請針對例如石門水庫或牡丹水庫的土壩心層應 該用那一種類別的土壤，就其土壤分類、物理特性、力學性質加以說明。就夯實 而言，應該採用何種夯實機具較佳？並說明理由。（ 10 分）

•  請繪圖表示含有黏土質材料的土壤其夯實後土壤之剪力強度和導水度（水力傳導 係數）與夯實含水比之關係。應訂定之夯實能量與乾密度、含水比等標準為何？ 並請說明其理由。（ 10 分）

•  請說明除了實驗室的先期試驗之外，在實際施工之前應如何規劃現場的試驗來驗 證。（ 5 分）

• 三、國內歷年來多次發生與順向坡相關的災害，例如林肯大郡社區災害、國道三號邊坡 崩塌等。請回答下列有關順向坡的問題：

•  請定義順向坡，並說明在臺灣的丘陵地帶為何容易有順向坡。（ 8 分）

•  為何順向坡容易造成災害，這些災害容易發生在什麼時機？說明為何如此？若順 向坡近坡頂有節理或張力裂縫，將如何進一步影響順向坡的穩定性？（ 8 分）

•  用什麼方法來調查和確認會影響到工址基地安全的順向坡是否存在且判斷其穩定 性？（ 7 分）

•  在山坡地開發若遇到基地內或周圍有順向坡，在規劃設計上應如何因應？（ 7 分）

座號：

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00220 全一張

（背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 大地工程學（包括土壤力學、基礎工程與工程地質）

• 四、針對臺灣西南沿海某縣市要進行抽砂填海造陸開發離島工業區的工程，要對回填的 鬆軟造陸土壤來改良其工程性質。預計回填完成後的回填土總厚度約 8 m 。請回答 下列問題：

•  無論是在公共設施區域（道路、綠地）或廠房與辦公室區域，請列舉你建議可採 用的土壤改良方法。（ 5 分）

•  這些方法改良後的成果應該如何加以驗證？（ 5 分）

•  中長期而言仍然可能會發生的大地工程問題有那些？並說明如何避免或克服這些 問題。（ 5 分）

•  若填海造島完工後地表下方的 15.0 m － 25.0 m 為黏土層，狀態為正常壓密，其飽 和單位重為 18.0 kN/m 3 ，其初始孔隙比（ e0 ）為 0.90 ，壓縮指數（ cc ）為 0.45 ，次 壓密指數（ c α ）為 0.15 ，若不計工廠等設施的荷重，填海造島完成 10 年後此黏土 層之總沉陷量為多少（假設主壓密於造島工程完工一年後結束）？黏土層以上土 壤的單位重和含水比與地下水位面資訊如後：地下水位位於地表下 10.0 m 。地表 至地表下 8.0 m 為回填土，濕土單位重（ γ moist ） 19.5 kN/m 3 ，含水比（ w ） 15% ； 地表下 8.0 m － 15.0 m 坋土質砂，濕土單位重 19.0 kN/m 3 ，含水比 20% ，孔隙比 （ e ） 0.5 ；地下水位面以下該坋土質砂完全飽和。（ 10 分）

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水資源工程與規劃

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、請試述臺灣水資源多元化開發之政策。（ 20 分）

• 二、  何謂伏流水（ interflow, subsurface flow, river-bed water ）？請試述之。（ 10 分）

•  國內對伏流水之供水、抽水或引水工程之開發水權及環境影響評估，相關法規之 規範，請試述之。（ 10 分）

• 三、請試述水庫淤積問題及解決策略。（ 20 分）

• 四、某一抽蓄發電廠其揚程為 200 公尺高，發電、抽水量均為每秒 5 立方公尺，每次連 續運轉時間為 10 小時。假設：水路損失水頭為總落差之 5% ，水輪機與發電機之總 效率為 80% ，抽水機與電動機之總效率為 75% ，試求：

•  發電時之出力與發電量。（ 5 分）

•  抽水時所需之電力及電量。（ 5 分）

•  抽蓄發電廠之效率。（ 5 分）

 調整池之容量。（ 5 分）

• 五、  請試述臺灣之農業灌溉方法有那些？（ 10 分）

•  其各種方法之優缺點，請比較敘述之。（ 10 分）

代號 ：

00230 全一頁

座號：

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

代號 ：

00240 全一頁

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水利工程（包括海岸工程、防洪工程與排水工程）

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、陡坡海堤為臺灣常見的海岸保護工，試敘述海堤之功能及其常發生的負面問題。海 堤如何配合其他工法，使成為「面」的保護工，請配合繪圖說明之。（ 15 分）

• 二、請解釋近岸流系統，並說明其對海岸變遷的影響。（ 15 分）

• 三、非工程措施為相關單位近年積極提倡的洪泛減災管理措施，請說明下列各項非工程 措施的主要重點：（每小題 5 分，共 25 分）

•  洪水平原管理。

•  洪泛災害預警。

•  防救災應變措施。

•  防洪教育宣導。

•  洪泛災害保險。

• 四、欲有效改善排水問題，必須先掌握相關之排水問題，做為研擬改善對策之依據。 試說明下列常遭遇之排水問題：（每小題 5 分，共 25 分）

•  排水出口問題。

•  排水系統問題。

•  土地開發問題。

•  地層下陷問題。

•  維護管理問題。

• 五、下表為某氣象站的年最大 24 小時雨量紀錄。

•  試求重現期距 5 年之 24 小時降雨量。若以該降雨過程形成的洪峰流量做為某工 程的設計標準，請計算連續 10 年都不淹水的機率。（ 8 分）

•  試以甘貝爾（ Gumbel ）極值分布求重現期距為 25 年的降雨量。（ 12 分）

註：甘貝爾分布公式：

座號：

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別：

高等考試

類 科：

水利工程技師

科 目：

流體力學

考試時間：

2 小時

※ 注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、如圖（ 1 ）為在間距 h 的兩個水平平板間的層流（ laminar flow ）流速分布，下層平板 是固定的，但上層平板以水平速度 U 向右移動。沿流向（ x ）的壓力梯度為 dp/dx ， 流體的動力黏滯係數為 μ ，若最大流速發生在距下層平板的上方 2h/3 處，求以 dp/dx 、 μ 及 h 表示水平速度 U 的公式。（ 25 分）

x

圖（

1

）

流速分布

y

h

U

2h/3

x x

• 二、如圖（ 2 ）為某水力發電系統的示意圖。上層蓄水位為 80 m ，下層蓄水位為 0 m ， 若發電機出水量為 15 m 3 /s ，機械效能（ efficiency ）為 85% 。在此條件下，若此系統 總能量損失水頭為 2 m ，求發電機發出的有效功率（ power ）為何？（ 25 分）

圖（

2

）

水位

=80m

水位

=0m

水道

發電機房

代號 ： 00250 全一張 （正面）

座號：

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別：

高等考試

類 科：

水利工程技師

科 目：

流體力學

• 三、如圖（ 3 ）為內徑長度 10 m 的方形體蓄水池，其側邊底有個面積為 0.1 m 2 的出水口。 若不考慮能量損失，求蓄水高度為 10 m 開始且持續流出至蓄水高度 5 m 為止的時 間為何？（ 25 分）

圖（

3

）

10m

出水口

A=0.1m 2

• 四、流體流過物體產生的阻力（ drag force ）一般可表為 ρ ， D ， U ， μ 的函數，其中 D 為 物體的代表長度、 ρ 為流體的密度、 U 為流體的代表速度及 μ 為流體的動力黏滯係 數（ dynamic viscosity ）。如表（ 1 ）為某物體在風洞實驗（ wind tunnel ）所得的阻 力 F ，實驗的空氣密度與運動黏滯係數（ kinematic viscosity ）分別為 1.2 kg/m 3 及 1.51×10 -5 m 2 /s 。當在水的密度與運動黏滯係數分為 1000 kg/m 3 及 1.14×10 -6 m 2 /s 時， 此物體在 D = 8 cm 及 U = 4 m/s 的條件下進行水槽（ water tunnel ）實驗，求此物體 受此水流的阻力為何？（ 25 分）

代號 ： 00250 全一張 （背面）

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別：

高等考試

類 科：

水利工程技師

科 目：

渠道水力學

考試時間：

2 小時

※ 注意：

 可以使用電子計算器。

 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、水流在一水平矩形渠道的突擴處發生水躍現象，水躍前、後之渠道寬度分別為 b , B （渠寬比 B b β = ），水躍前、後的共軛水深分別為 y 1 , y 2 （水深比 1 2 y y η = ）。已知上

游流量 Q 及水躍前之福祿數（ Froude No. ）為 3 1 1 1 1 gy b Q gy V F r = = ， g 為重力加速度。

假設回流區斷面 1 之水深均為 y 1 ，並忽略底床阻抗力。

•  求共軛水深比 ) ( 1 2 y y η η = 與 β 及 1 r F 的關係式為何？（ 15

• 分）

•  當 2 1 = r F 時，求 0.5 β = 及 1.0 β = 之 η 值各為何？（ 10 分）

y

1

y

2

②

①

b

B

側視圖

上視圖

• 二、一河道寬 50 m ，流量為 200 m 3 /s ，全河寬構築一多階消能固床工，上、下游底床高 程差 = 1.5 m ，並給定上游水深 = 2 m ，下游水深 = 1 m 。

•  求水流經此消能固床工的能量損失水頭為何？（ 15 分）

•  求水流對此消能固床工的水平作用力為何？（ 10 分）

2m

1.5m

1m

多階消能固床工

代號 ： 00260 全一張 （正面）

座號：

102 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00260 全一張 （背面）

等 別：

高等考試

類 科：

水利工程技師

科 目：

渠道水力學

• 三、一對稱之複式矩形渠槽的斷面流況如下圖所示，已知兩側與主深槽的邊壁及渠底粗 糙係數分別為 nb = 0.025 ， nm = 0.015 ；相應之水深分別為 3 m ， 6 m ，底床寬度分別 為 20 m ， 10 m ，並已知渠床縱坡為 0.005 。

•  試求在此水深條件下之斷面流量為何？（ 15 分）

•  如將兩側粗糙係數降為 nb = 0.015 ，其餘條件不變，則斷面流量為何？（ 10 分）

3m

6m

10m

10m

10m

nb

nm

nm

nm

nb

nb

nb

• 四、一寬矩形渠道（渠寬遠大於水深）的水流滿足穩定流（ steady flow ）及變速緩流 （ gradually varied flow ）的流況。

•  由能量方程式推求水深 y 沿水流方向（ x ）的變化公式（ dy/dx ）為何？（ 15 分）

•  在超臨界流（ supercritical flow ）及亞臨界流（ subcritical flow ）之流況下，水深沿 水流方向的計算方式有何不同？請各舉一實例流況加以說明。（ 10 分）