101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00210 全一頁

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。

•  本試題之相關公式或物理常數未提及時，請自行合理推斷與假設。

• 一、  何謂氣候異常？何謂全球暖化？（ 10 分）

•  何謂入滲（ infiltration ）？截留（ interception ）？窪蓄（ depression storage ）？請 敘述之。（ 8 分）

•  試說明最大日降雨量（ Max. daily rainfall ）、最大時雨量與豪雨的定義。（ 7 分）

• 二、  何謂逕流歷程（ Runoff process ）？一般而言，逕流可分為那幾部分？請敘述之。 （ 10 分）

•  河川上游發生洪水時，何以需要預估在下游的洪水歷線？（ 10 分）

• 三、有一完全鑿入非拘限含水層（ un-confined aquifer ）之抽水井，抽水井的直徑為 45 cm ， 含水層的厚度為 30 m ，水力傳導係數（ hydraulic conductivity ）為 0.034 cm/sec 。於 平衡狀況下，已知距離抽水井 32 m 及 75 m 處各設有一個觀測井，其觀測的洩降值 （ drawn down ）分別為 7 m 及 6.5 m ，試求抽水量。（ 15 分）

• 四、地下水補注（ groundwater recharge ）分為天然補注（ natural recharge ）及人工補注 （ artificial recharge ）二種，試問其主要補注機制為何？（ 10 分）又人工補注之目的 及功能為何？（ 10 分）

• 五、  試問河川水流之流速量測有那些方式？請敘述之。（ 10 分）

•  何謂地層下陷（ land subsidence ）及如何監測地層下陷？請敘述之。（ 10 分）

座號：

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 全三頁 第一頁

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。

•  本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。

一、解釋名詞：

•  土壤液化（ Liquefaction ）（ 8 分）

•  完全補償基礎（ Fully Compensated Foundation ）（ 7 分）

• 二、 Terzaghi （ 1943 ）提出淺基礎極限承載力的評估公式：（每小題 5 分，共 15 分）

•  請問其基本假設條件為何？

•  請繪出 Terzaghi 淺基礎發生極限承載力破壞時，基礎下方土層的破壞情形。

•  請列出 Terzaghi 的極限承載力公式，並說明之。

三、有一方形基礎如圖所示，今於基礎上施加淨載重 1,000 kN ，請求出基礎中央正下方 黏土層的平均應力增量（載重以垂直：水平為 2 ： 1 的方式向下傳播），以及推論 黏土層的最終壓密狀態為正常壓密或過壓密？（ 20 分）

1,000 kN (net load)

Sand

γ

= 15.7 kN/m

3

1.5 m

1.2 m

3.0 m

1.8 m

×

1.8 m

Sand

γ

sat = 19.2 kN/m

3

γ

sat = 19.4 kN/m

3

eo

= 0.8

Cc

= 0.25

Cs

= 0.06

Clay

Preconsolidation pressure = 120 kN/m

2

Groundwater table

座號：

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 全三頁 第二頁

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、有土壤 A （質量為 385.6 g ）及土壤 B （質量為 397.3 g ）進行粒徑分析試驗，得到粒 徑分布曲線如下圖所示，若試驗所用美國標準篩之尺寸如下：

請問：

5

1

0.1

0.06

粒徑（

mm

）

0

10

20

30

40

60

80

100

B

A

通過百分比

(%)

•  土壤 A 及土壤 B 各別之 D10 、 D30 、 D60 ？（ 5 分）

•  土壤 A 及土壤 B 各別之均勻係數 Cu （ Uniformity Coefficient ）、級配係數 Cz （ Coefficient of Gradation ）各為何？又何者之級配較佳？（ 5 分）

•  土壤 A 及土壤 B 各別在粒徑分析試驗中停留於各篩號之質量為何？（ 10 分）

• 五、右圖為臺灣的地質構造分區圖，請問圖中之Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ A 、Ⅴ區之名稱及各區之代表性岩石種類為何？ （ 15 分）

臺北 基隆

新竹

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

B

Ⅴ

Ⅵ

Ⅶ

苗栗

蘇澳

臺中

Ⅵ

Ⅳ

A

花蓮

Ⅴ

嘉義

臺南

高雄

臺東

Ⅱ

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 全三頁 第三頁

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）

• 六、有三種岩盤 A 、 B 、 C ，其主要弱面之傾角分別為 45˚ ～ 90˚ ， 20˚ ～ 45˚ ， 0˚ ～ 20˚ ，今 在此三種岩盤中進行隧道開挖，圖 (1) 、 (2) 、 (3) 之隧道長軸平行於主要弱面的走向， 而圖 (4) 、 (5) 、 (6) 及圖 (7) 、 (8) 、 (9) 之隧道長軸是垂直於主要弱面的走向，在隧道開挖 時，其穩定性若分為「很不利」、「不利」、「尚可」、「有利」及「很有利」五種 時，請將圖 (1) ～圖 (9) 各圖之隧道開挖的穩定性列出，並說明理由。（ 15 分）

A

A

A

B

B

B

C

C

C

(1)

(4)

(7)

(2)

(5)

(8)

(3)

(6)

(9)

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00230 全一張 （正面）

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。

•  本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。

一、解釋名詞：

•  常年降雨量（ Normal annual rainfall ）（ 4 分）

•  逕流係數（ Runoff coefficient ）（ 2 分）

•  蒸發皿係數（ Evaporation pan coefficient ）（ 2 分）

•  蒸發（ Evaporation ）（ 2 分）

• 二、某流域面積為 1800 平方公里，在其出水口處，計劃構建大壩，而該水庫之常水位水 面積為 45 平方公里，而該處之常年降雨量（ Normal annual rainfall ）為 100 公分，該 處之常年皿蒸發量為 240 公分，皿係數為 0.7 。同時水庫淹沒區之逕流係數（ Runoff coefficient ）為 0.4 。請問建造水庫後，該流域之河溪流量比原本是增加或減少，並估 算其增（減）之量。（ 10 分）

三、一電力公司正考慮興建一 100,000 KW 的電廠。工程師的估計如下：

若最小吸引報酬率為 10% ，該公司所能籌措的資金上限有三種情形： ① $18,000,000 ② $25,000,000 ③ $50,000,00 0。試問在此三種資金限制的條件下，該公司的決策應 如何？（ 20 分）

【註： CRF （ 10% ， 25 yr ）＝ 0.11017 ， CRF （ 10% ， 50 yr ）＝ 0.10086 】

• 四、某農夫欲購 2 公頃的農地，其計劃種植之生長期為 120 天，農作物耗水量及有效降雨量 分別估計為 94 cm 和 39 cm ，農田灌溉效率為 50% ，渠道之輸水損失為 20% 。此處原已 有一矩形輸水渠道，該渠道長 1.20m = 800m = L 2.0m ，渠寬 = W ，最大容許水深 h ，

渠床坡降 ，曼寧係數 0.0001 = o S 0.025 = n ，而均勻流曼寧公式 1/ 2 o S 2/3 1 AR n = Q ；其中，

• = Q = 流量， n 曼寧係數， = A 斷面積， = R 水力半徑， 渠床坡降。試問： = o S

•  從河道中之取水量及輸送到農田之水量應各為多少？（ 10 分）

•  原地主在生長期間每 4 天可使用輸水渠道 2 小時，如果沿用過去的輸水方式是否能 滿足其灌溉所需？如不可行的話，試問您將如何處理並解決此輸水問題？（ 10 分）

座號：

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00230 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水資源工程與規劃

五、回答下列問題：

•  請敘明何謂水資源規劃。（ 5 分）

•  人類生存在「空間」與「時間」之環境下，就空間而言，水資源規劃之範圍現今 均採「流域」而非「行政區」，試說明其理由。（ 5 分）

•  就時間而言，規劃總是為未來而做。流量記錄為規劃之重要資料，它卻是過往的 記錄。假設某流域的氣象環境無明顯之改變，然過去十年該流域已開發了一些新 社區，而未來會以相同的速度發展。試問您將採用何種方法，以取得足以呈現未 來水文環境（特性）的流量資料。（ 10 分）

• 0.034 cms = Q 6.25m = 六、擬自人行地下道之集水池抽水至地面排水陰井（如下圖），設計抽水量為 ，集水池水面至陰井水面高差為 H Δ ，已知使用內徑為 之 6 inch 塑膠管（摩擦因子 0.1414m = D 0.015 = f ），總管長為 ，抽水機排 放端包括兩處 彎頭及一個球閥。已知入口損失係數 20.0m ° 90 . 1 0 1 = C ，出口損失係數 ，彎頭損失係數 0.5 2 = C 0.45 3 = C = 0.82 ，球閥損失係數為 C ，若整體效率為 ， 請問制動馬力（ Brake Horse Power ）需多少 KW ？（ 20 分） 8.0 4

球閥

抽水機

集水池

6.25 m

抽水機

球閥

（已知局部損失 g V C HL 2 2 = Δ ， = C 損失係數；摩擦損失 g V D fL Hf 2 2 ⋅ = Δ ， = f 摩擦因子， 管直徑， 管長； 1 = D = L m/sec 1000 N KW -= ）

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 全二頁 第一頁

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。

•  本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。

• 一、請說明碎波研究在海岸工程上之重要性為何。（ 10 分）

• 二、設有一階梯式水深之海岸，其水深 d 及其所對應折射圖之波向線間隔及波浪行進間 各段之摩擦損失係數 K 0 資料如表 2-1 所示，設水深 24 m 時入射波波高 Ho = 5 m ，週期 為 7 秒，摩擦係數 f = 0.02 ，請依表 2-1 至 2-4 計算各水深（ 22 、 21 、 20 、 19 m ）之波 高，其中 L 為波長， Lo 為深海波波長， H / Ho 為淺化（ shoaling ）係數。（ 20 分）

• 三、若欲利用提高水田田埂高度，將水田地作為滯洪區，請詳細說明需有何種調查資料 以及如何評估其防災之效益。（ 20 分）

• 四、設某集水區降雨強度 I = 7748/( t +46.22) mm/hr ， t （ min ）為集流時間。若該集水區 面積為 5 公頃，該區最高點與最低點之高程差為 20 m ，河川長度為 300 m ，其漫地 流平均流動距離為 30 m ，漫地流速為 0.45 m/sec ，請以合理化公式估算該降雨強度 下之洪水流量，其中逕流係數 C = 0.85 。並請說明合理化公式適用之條件。（ 20 分）

• 五、設有一正方形斷面之箱涵，其寬度為 3 m ，設計水深為 2.5 m ，曼寧係數 n = 0.015 ， 箱涵坡度 S = 0.01 ，請計算其通水量。並請說明箱涵排水在設計上需注意及考慮之 事項。（ 20 分）

六、請說明何謂總合治水及為何需要之理由。（ 10 分）

座號：

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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

第二頁

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）

水深

(m)

波向線間隔

(m)

波浪摩擦損失

係數

K

0

26

2.20

1.000

24

2.10

0.970

22

1.90

0.950

21

1.85

0.945

20

2.20

0.940

19

2.00

0.930

19 m

20 m

21 m

22 m

24 m

26 m

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00250 全一張 （正面）

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：

•  禁止使用電子計算器。

•  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、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。

• 一、圖一顯示一個直徑為 d 、半球形底座的垂直圓柱容器。容器裝著密度為 ρ ，深度為 h 之水。請回答下列問題：

•  決定作用在半球形底座之作用力的合力大小、方向、作用點。（ 9 分）

•  當容器以一定加速度 a 向上移動時，計算如  所問的問題。提示： 流體剛性移動（ rigid-body-translation ）的靜力方程式（ hydrostatic equation ）為 ak gk, a a; g g p v v v v v v = = --= ∇ ρ ρ 。（ 8 分）

•  不同於  ，現在容器以圓柱中心為軸，作一定角速度 ω 旋轉。計算 如  所問之問題。提示：流體剛性旋轉（ rigid-body-rotation ）的靜 力方程式為 )] (re k) [( k) ( gk, a a; g g p r × × = = --= ∇ v v v v v v v ω ω ρ ρ 。（ 8 分）

d

h

• 二、一銳緣閘門（ sluice gate ）置於一寬度為 b 的水平渠道如圖二所示。水的密度為 ρ ， 向下的重力加速度為 g ，其他符號如圖二所示。流況為恆定（ steady ）狀態，選擇控 制體（ control volume ）為斷面 0 至斷面 1 之間的水體。請回答下列問題：

•  在速度為常數，即均勻流（ uniform flow ）的假設下，求出 v0/v1 ，並說明所根據的 守恆律（ conservation law ）。（ 6 分）

•  若水面壓力為零，求出斷面 0 及斷面 1 之壓力分佈 , 。提示：總能量 水頭（ total energy head ）沒有損失。（ 6 分） (y) p 0 (y) p 1

•  說明使用的守恆律，並據以算出

 最後，假設底床沒有阻力，說明使用的守恆律，並據以算出閘門作用於水的作用 力大小及方向。（ 6 分） 2

e

圖二

v0

y0

v1

y1

0

1

e

e

e

2g

v

0

2g

v

2

1

座號：

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00250 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 流體力學

• 三、有一二維流場（ two-dimensional flow ），其流速為 u = Ax ， Ay v = -，其中 x 、 y 為 卡氏座標（ Cartesian coordinates ）， A 是因次為時間倒數的常數， u 、 v 分別是在 x 、 y 方向的速度分量（ velocity components ）。請回答下列問題：

•  計算此流場之加速度（ acceleration ）。（ 4 分）

•  此流場是否為不可壓縮（ incompressible ）？為什麼？（ 3

• 分）

•  此流場是否可定義流函數（ stream function ） Ψ ？為什麼？（ 4

•  若能定義流函數 Ψ ，則 Ψ 為何？（ 3 分）

•  此流場是否可定義流勢函數（ velocity potential function ） Φ ？為什麼？（ 4 分）

•  若能定義流勢函數 Φ ，則 Φ 為何？（ 3 分）

•  在忽略靜壓（ static pressure ）的條件下，計算此流場之動壓（ dynamic pressure ） p 。 （ 4 分）

四、納維爾 -史托克斯方程式（ Navier-Stokes equations ）為

今有一二維（ two-dimensional ），底床無滑移（ no-slip ），恆定（ steady ），完全發 展（ fully developed ），緩慢流動之漫地流（ overland flow ）如圖三所示。此漫地流 之水深為 d ，斜坡與水平成 θ 夾角，水面無波，但承受 τ w 的風剪力（ wind shear ）。請 回答下列問題：

•  利用上述條件，按部就班，清楚地解釋如何化簡納維爾 -史托克斯方程式，以獲得 流速 u 與壓力 p 的最簡化控制方程式（ governing equations ）如下：（ 7 分）

•  已知水底（ y = 0 ）之 u 的邊界條件為 u = 0 ，請寫出水面（ y = d ）之 u 與 p 的邊界 條件。（ 6 分）

•  詳述推導過程，以求解壓力 p 。（ 6 分）

 詳述推導過程，以求解流速 u 。（ 6 分）

y

=

d

y

= 0

θ

τ

w

y

x

• 分）

101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 全一頁

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。

•  本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。

• 一、某一條河川之水流深度為 2.4 m ，流速為 1 m/s 。當該河川之出口處出現暴潮高度為 3.6 m 時，試求：  該暴潮往上游移動之速率。（ 10 分）  暴潮後面之水流流速。 （ 10 分）

• 二、一矩形渠道中設有一閘門，起始之穩態流況為閘門開啟且其上、下游水深分別為 2.4 m 及 1.2 m 。當閘門於瞬間完全關閉後，試求：  閘門下游負波（ negative wave ） 之波前（ front ）往下游移動之速率為多少？（ 10 分）  緊鄰閘門下游側之水深為多 少？（ 10 分）

• 三、有一梯形渠道之渠底寬度為 2 m ，岸壁之水平垂直比為 2:1 ；當流量為 15 cms 時之共軛 水深（ conjugate depth ）中，有一為 0.6 m 。試求：  另一共軛水深為多少？（ 10 分）  其臨界水深（ critical depth ）為多少？（ 10 分）

• 四、有一矩形渠道如下圖所示，斷面 ① 之比能為 1.2 m ，閘門開度為 0.25 m ，假設閘門 處之脈縮係數為 1.0 ， Δ z = 0.6 m ，試求此渠道之單寬流量。（ 20 分）

z

①

0.25 m

Δ

• 五、有一寬為 6 m 之矩形渠道，其設計流量為 100 cms ，上游段之渠底坡降為 0.01 ，下 游段之渠底坡降為 0.003 （如下圖所示），渠道之曼寧值為 0.015 。在此流況下，試 繪出其水面線並說明理由。（ 20 分）

正常水深線

正常水深線

So

= 0.01

So

= 0.003

座號：