107 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、一般而言，水文循環之過程可以下列之示意圖表示。若圖中箭頭代表水 汽或水流流動之方向。請說明此水文循環過程之水文因子及地文因子互 相作用下，箭頭標示 1 ～ 10 代表的物理意涵。 （ 20 分）

太陽

降水

雲團

降水

河川

海洋

透水層

不透水層

二、某一流域有 7 個自記式雨量站，年雨量觀測值如下表所示：

若年雨量估算平均值之最大允許誤差為 8% ，請問至少需增設多少個自 記式雨量站才能達到此目標？（ 20 分）

座號：

• 三、某一集水區有相距 125 m 之 A 、 B 兩水井， B 井位於 A 井地下水流動方向 之正下游處，其地下水位分別為標高 80 m 及 78.4 m 。已知土壤之孔隙率 為 0.3 ，含水層土壤顆粒平均粒徑為 2 mm 。今在 A 井投入追蹤劑，觀測 發現追蹤劑在 24 小時後流達 B 井處，假設運動黏滯性係數 ν 為 0.01 cm 2 /s ， 請根據這些資料推求含水層的滲透係數（ Coefficient of permeability ） 、 內在滲透率（ Intrinsic permeability ）及雷諾數（ Reynold's number ）各為 多少？（ 20 分）

• 四、有一 10 m 寬之矩形渠道，相隔 300 m 之上、下游兩斷面水深分別為 3.0 m 及 2.8 m ，而水面高程洩降為 0.22 m 。假設曼寧糙度係數為 0.025 ，請利 用坡度面積法推算渠道流量為多少？（ 20 分）

• 五、某流域有 30 年的年雨量記錄列於下表。請利用海生 （ Hazen ） 點繪法推求：

•  該流域 10 年回歸期（ return period ）之年雨量為多少？（ 5 分）

•  超越或等於年雨量 200 cm 之發生機率為何？（ 5 分）

•  該流域 75% 可信度（ Dependable probability ）之年雨量為多少？（ 5 分）  若某些年份之年雨量相同，則排序之序位應如何決定？請舉例說明。 （ 5 分）

00220

1 － 1

107 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。

•  本科目得以本國文字或英文作答。

• 一、半徑 75 公分之鋼質排砂道長 50 公尺，終端接連一管閥（ Tube Valve ） ， 其入口直徑與排砂道相同，若排砂道上游端水頭為 40 公尺，當管閥全 開時其流量為何？假設摩擦因子為 0.011 ，此管閥（ Tube Valve ）之流量 係數為 0.9 ，入口損失忽略不計。 （ 25 分）

• 二、一農民使用矩形束縮銳緣堰量計灌溉溝渠之流量，他希望在堰處將水分 為兩部分，一部分為另一部分的 2.5 倍，如果堰頂長 1.5 公尺，水頭為 0.4 公尺，請問他應在何處放置分水板來完成分水？當水頭為 0.2 公尺 時，請問量測誤差為何？（ 25 分）

【提示：束縮效應將使堰的有效通水寬度減少 0.1 h ，其中 h 為堰上水頭。】

• 三、一圓形沉澱池，每天需處理 6,000,000 公升之水，如果滯留時間需要 4 小時，請決定此池之直徑。令圓柱處之池深為 2.80 公尺，並假定池底為 圓錐形，且其斜度是垂直與水平之比為 1 比 8 。 （ 25 分）

若最小吸引報酬率為 10% ，試問應選擇何種形式的電廠？又，每一電廠 每 kw 裝置容量之年成本為若干？如果負載因子為 90% 時，每千瓦小時 （ kwh ）之成本若干？假設輸電設備無能量損失。 （ 25 分）

【提示：還本因子（ Capital Recovery Factor ） 1] ) / [(1 ) (1 -+ + = N N i i i CRF 】

座號：

00230

1

107 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：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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、水流通過三層土壤，如圖所示。土壤橫斷面為邊長 100 mm 之正方形。 3 種土 層之水力傳導係數分別為： k1 =1 × 10 - 4 m/s （土壤 1 ） 、 k2 =5 × 10 - 6 m/s （土壤 2 ） 、 k3=3 × 10 -5 m/s （土壤 3 ） 。試計算下列問題：（每小題 5 分，共 15 分）

•  水流通過三層土壤之等效水力傳導係數。

•  計算 A 及 B 點之壓力水頭。

•  計算水流通過三層土壤之流率（ flow rate ）。

• 二、採用未飽和黏土進行兩次壓密不排水之三軸壓縮試驗（ CU 試驗），假設未 飽和試體之孔隙水壓 u 等於量測孔隙水壓 uw 與飽和度 S 之乘積 （ u = S × uw ） 。 當黏土試體破壞時，可量得下列試驗結果：（每小題 5 分，共 15 分）

•  計算試體破壞時之總應力圍壓 σ 3 與軸壓 σ 1 以及有效應力圍壓 σ ′ 3 與 軸壓 σ ′ 1 。

•  繪製試體破壞時之莫爾圓（ Mohr circle ）（採用 τ ~ σ ′ 座標）及破壞包 絡線。

•  求取此黏土之有效應力凝聚力 c ′ 及有效摩擦角 φ′ 。

座號：

• 三、在堅硬的黏土層 （飽和單位重 γ sat = 17.6 kN/m 3 ） 中進行開挖 （ Excavation ） 。 當開挖深度達到 7.5 m 時，黏土層產生裂縫而地下水開始向上流動。隨 後，並將下方砂土層之砂土帶至開挖面。鑽孔顯示，砂土層位於地表面 下 11 m 深度處黏土層之下方。試計算下列兩種情況，在開挖面外之地 下水水位 d= ？（ γ w = 10 kN/m 3 ）（每小題 10 分，共 20 分）

•  黏土層產生裂縫，地下水開始向上流動時。

•  砂土層（臨界水力坡降 i cr =1.0 ）之砂土，被上湧水帶至開挖面時（ quick sand ） 。

γ

sat

= 17.6 kN/m

3

H=11.00 m

f = 7.50 m

d

Excavation

Ref. plane

Sand

P

B

A

L

Clay

z

P

o

• 四、某地區之湖泊（ Lake ）湖底由砂土層（ Sand ）組成厚度為 55.70 m ，其下 方為厚度 7.6 m 的黏土層（ Clay ） （如圖 1 所示） 。隨著時間推移，湖泊消 失後湖底形成台地，且由於其上河流（ River ）之沖刷，最終形成河谷。現 在台地距離河谷底部約 45 m 。河川水位在谷底下方 1.5 m 處（如圖 2 所 示） 。砂土層之浸水單位重 γ′ = 10.4 kN/m 3 ，濕土單位重 γ m= 17.6 kN/m 3 。 黏土層之比重 Gs= 2.78 ，含水量 w = 35% ，壓縮指數 Cc = 0.32 ，回脹指 數 Cs = [(1/4) ~ (1/10)] × Cc 。（每小題 10 分，共 20 分）

•  估算黏土層或黏土層頂面之預壓密壓力（可忽略黏土層覆土壓力） 。

•  若建築物載重將造成黏土層之應力增量 Δσ = 90 kN/m 2 ，請推估黏土層 之壓密沉陷範圍值。

圖

1

圖

2

55.70 m

7.60 m

55.70 m

7.60 m

45 m

1.5 m

Clay

Lake

Sand

• 五、擋土牆高 5 m ，支撐水平無凝聚性背填砂土，如圖所示。背填砂土之內摩 擦角 φ = 30 ° 、孔隙比 e = 0.53 、比重 Gs= 2.7 、主動土壓力係數 Ka = 0.308 。 試計算下列  ～  情況，單位寬度擋土牆之水平土壓作用力 Ph= ？（含靜 水壓作用力 Pw ， γ w=10 kN/m 3 ） 。牆背粗糙，可假設牆背之牆摩擦角 δ = φ 。 （每小題 5 分，共 15 分）

•  背填土採用乾砂土時。

•  當牆體兩側完全浸水時（如碼頭之擋水牆） 。

•  當背填土完全浸水時（如圖） 。

Impervious soil

Saturated sand

5 m

• 六、對於地球物理探測法（ Geophysical Exploration ）中，有關地電阻法 （ Electrical Resistivity Method ） ，回答下列問題： （每小題 5 分，共 15 分）  說明地電阻之探測原理（可繪圖說明） 。

•  在地質調查中，如何運用地電阻探測成果來進行各種地質狀況判釋？

•  在坡地整治工程中，如何配合地質鑽探及傾斜管觀測成果來進行地電 阻配置？

00240

107 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、蜿蜒的自然渠道由甲地流至乙地，如圖所示，因都市化緣故而被截彎取 直，且渠寛減半。

甲

乙

L

L

•  若曼寧 n 0 不變，則於原設計流量 Q 0 ，新的直渠水深 y ，將如何改變？ 試以原水深 y 0 的倍數來表達。設甲至乙的距離為 2L ，高程差為 Δ Z ， 蜿蜒的自然渠道可視為兩個半圓周，渠道斷面可視為寬矩形。 （ 5 分）

〔提示：蜿蜒渠長為 π L ， L Z S π Δ = 0 ，水力半徑 R 可視為水深 y 。

 流速變為原來的幾倍？（ 5 分）

•  因流速加快，若欲調整曼寧 n 使其減速，而於設計流量 Q 0 ，保有原來 的流達時間，則曼寧 n 須調大多少倍？（ 10 分）

•  有何可行工程手段，可令曼寧 n 增大，又符合生態水理的連續廊道需求？ （ 5 分）

二、水流流經下射式閘門，並於其下游形成水躍，示如下圖。

1

2

3

 繪出其相對應的比能曲線（ E-y ）及比力曲線（ M-y ）圖後，請標示斷 面 1 、 2 及 3 之位置，並說明其理由。 （ 15 分）

•  試列式計算下射式閘門所受到的單寬水流沖擊力 F 。並將此單寬水流 沖擊力除以水流單位重γ後，標示於上圖的比力曲線中。 （ 10 分）

座號：

• 三、一矩形渠道寬 2.5 m ，流量 6.0 cms ，水深 0.5 m ，若欲使某斷面發生臨界 流時，可於底床設計一平頂之突出物，試求其高度為多少？假設此突出 物之能量損失為 0.1 倍之上游流速水頭。 （ 25 分）

• 四、某一寬 3 m 之矩形渠道，其輸水流量為 12 cms ，該渠道係由兩不同坡度 之長渠段所組成，上、下游渠段坡度分別為 0.02 和 0.001 ，又曼寧 n 為 0.02 。假設渠道的入流及出流皆為等速流，試求水躍發生位置是在上游 渠道還是下游渠道？（ 25 分）

00250

107 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、  流場 k ty j xz t i 2 3 V + + = m/s ，是否為壓縮流體？旋轉流體？（ 10 分）  流場 2 2 10 ) 3 (3 5 V z j z x y i x + --= k m/s ，試推算其角速度場 ω ( x , y , z ) 。 （ 10 分）

• 二、二水庫的水管相接後再進入合併後的水管，水庫水面及出口的水管皆與 空氣接觸，且水庫面積遠大於水管的斷面積，各水管的直徑、水庫水面 及水管出口處之高程如下圖所示，若無能量損失，重力加速度為 g ，試 推算水管出口處的流量。 （ 20 分）

水庫一

水庫二

• 三、風力發電機的葉片直徑為 40 m ，當風速為 12 m/s 時，其效率為 50% ， 若空氣密度為 1.22 kg/m 3 ，請問：  當風通過葉片時的平均風速為何？ （ 10 分）  葉片前後的壓差有多少？（ 10 分）

座號：

• 四、下圖為文氏管用於量測流量，量測喉部與水管壓力的位置十分靠近，試 推估流量。 （ 20 分）

空氣

(

γ

=31.4 N/m

3

)

1.2 m

直徑＝

10 cm

直徑＝

30 cm

30°

• 五、由噴嘴射出水柱之直徑為 100 mm ，其流量為 0.1 m 3 /s 。若車子整體質量 為 150 kg ，當車往左移動且速度為 2 m/s 時，在無能量損失下，車子加 速度為何？（ 20 分）

B

100 mm

A

V

00260

107 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、 現今解決都市排水問題，主要仰賴建置雨水下水道設施，其包括地面逕流 收集系統、雨水下水道幹支線、滯洪調節池、閘門、抽水站等環節。試請 列舉「地面逕流收集系統」中所包含的重要設施並簡述其功能。 （ 20 分）

• 二、 有一複合式河道，其斷面如圖所示，主河道與洪水平原的底床坡度 S 0 為 0.0005 及河道邊壁有三種不同的曼寧粗糙係數 n 1 =0.02 、 n 2 =0.03 與 n 3 =0.04 。當主河道水深達 6 公尺時，假設忽略各分區通水斷面間摩擦損 失，試算排洪量及判斷主河道流況為亞臨界流或超臨界流。 （ 25 分）

• 三、臺灣某地區五年頻率之降雨強度公式為 8000 50 i t = + （公厘 / 小時） ，其中 t 為 集流時間（分鐘） ，試求下圖中各排水區出口之最大暴雨流量為若干（各 人孔間之流經時間為 3 分鐘）？（ 25 分）

座號：

四、考慮有水流場的波速關係式為 1 2 0 0 1 1 4 1 2 2 C U C C ⎛ ⎞ = + + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ，式中 U 為水流流

速， C 0 為深海波波速（ = 2 g T π ） ， T 為波浪週期， C 為有水流之波速。 若河口水流流速為 0.3 公尺 / 秒，入射波 T = 4 秒時，請問入射波是否會 進入河口內？（ 10 分）

五、試述下列海岸工程專有名詞之意涵： （每小題 5 分，共 20 分）

•  突堤效應（ groin effect ）

•  沿岸流（ longshore current ）

•  波浪折射（ wave refraction ）

•  繫岸沙洲（ tombolo ）