108年 專技高考 水利工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）

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108 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）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、某一測站長期降雨資料頻率分析結果符合對數皮爾遜第三型分布 （ Log-Person Type III distribution ，偏態係數（ skewness coefficient ）為零 之 10 年與 100 年重現期之頻率因子 KT 分別為 1.282 與 2.326 ） ；再以 Horner 公式建立不同重現期之降雨強度 -延時關係之參數如下表：

Horner 公式：

c

t

b

t

a

)

(

I

=

•  利用上表數據繪製此測站之時雨量超越機率圖。 （ 10 分）

•  推求當初在以對數皮爾遜第三型分布進行頻率分析時，所分析雨量資 料延時為 1 小時之降雨強度平均值與標準偏差。 （ 10 分）

• 二、某一水庫觀測淨輻射（ net radiation, Rn ）為 400 W/m 2 、包文比（ Bowen Ratio ）為 0.6 ，忽略水流移動之熱交換影響，若水庫鄰近氣象站之蒸發 皿觀測值為 12 mm/day ，試計算蒸發皿係數。提示： 1 公克之水蒸發需 要 2,454 焦耳（ joule ） 。 （ 20 分）

• 三、某一集水區土地利用 40% 為建地、 40% 為草地、 20% 為農地，集水區內 A 類土壤占 50% ， B 類土壤占 50% ，有一場降雨共下了 10 cm ，請以 SCS curve number 方法計算此場暴雨之逕流量。 （ 20 分）

提示： SCS curve number 公式：有效降水 ( ) S P S P P e 0.8 0.2 2 + - = ， P 為降水量，

集水區最大蓄水量（公制） ： 25.4 2540 - = CN S ， CN 值如下表：

座號：

• 四、某入滲試驗場地，土壤孔隙率為 0.4 ，實驗開始時之土壤飽和度為 0.5 ， 入滲濕峰吸力 ψ （ wetting front suction ）為未知，假設實驗數據符合 Green-Ampt 入滲模型，量測得到之入滲速率與累積入滲量如下表：

推求試驗場地之水力傳導係數 K 與入滲濕峰吸力 ψ 。 （ 20 分） Green-Ampt 模型公式：

• 五、有一受壓含水層厚度為 30 m ，水文地質鑽井資料顯示包含二種不同材 質，厚度分別為 10 m 與 20 m ，抽水量固定為 300 liter/min ，經 100 min 抽水後，在距抽水井 10 m 之觀測井，測得水位洩降為 6 m ，經過 1,000 min 抽水後，觀測井水位洩降為 10 m ，若已知 10 m 厚度材質水力傳導係數 為 20 m 厚度材質水力傳導係數之 5 倍，試計算二種材質之水力傳導係 數（ m/day ） 。 （ 20 分）

提示：泰斯方程式（ Theis formula ）洩降 ) ( 4 W u T Q Z π = ，井函數

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108 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、某堤防工程以 50 年重現期為設計標準，其總工程費為 2,000 萬元，其工 程在改善前不同重現期淹水損失如下表。降低淹水損失為其直接效益， 間接效益以直接效益之 10% 估算。假設該工程經濟壽命期 20 年，年運 轉維護費用為工程費用之 5% 及年利率 5 % 情況下，在不計其他衍生效益 與成本條件下，本工程之益本比約為多少？（ 20 分）

【提示：還本因子（ capital recovery factor ）         - + + × = 1 ) (1 ) (1 n n i i i CRF 】

• 二、一般常在流路中設置靜水池（ stilling basin ） ，請回答以下問題：

•  靜水池之設計目的或功能為何？（ 8 分）

•  靜水池設計時常引用美國墾務局（ USBR ）之研究成果，簡述 USBR 第 I 、 II 、 III 、 IV 型靜水池適用之水理條件及流況分別為何？（ 12 分）

• 三、農業灌溉時常設計農水路以補充作物不足需水量，請回答以下問題：

•  說明何謂農業迴歸水（ return flow ） ，其來源為何？（ 10 分）

•  灌區需水量為 2.0 m 3 /sec 及農水路到達灌區輸水損失為 40% 時，設計 一梯形斷面農水路，且選擇較生態之乾砌石工法（曼寧係數值為 0.033 ） ，如設計坡度為 0.001 及採最佳水力斷面設計時，繪出此農水 路斷面設計尺寸及示意圖。 （ 10 分）

•  水路側坡採乾砌石渠材（曼寧係數值為 n1 及潤周為 P1 ） ，渠底為硬質 土不封底（曼寧係數值為 n2 及潤周為 P2 ） ，如何推估此複合斷面之等 效曼寧係數值？（ 5 分）

座號：

• 四、某預定水資源開發地點（如下圖中 E 點）並無任何流量資料時，如採用 下列條件進行流量資料之推補，請分別說明其方法為何？

•  當下游 A 點有完整流量資料時。 （ 5 分）

•  當集水區內 B 、 C 及 D 點有完整之降雨量資料時。 （ 5 分）

•  當集水區內無流量及雨量資料時。 （ 5 分）

集水區邊界

雨量站

流量站

A

B

C

D

E

• 五、某滯洪池水位高程與水域面積如下表，其矩形放流口與溢洪口底部高程 分別為 10.5 m 及 13.5 m ，試求：

•  此滯洪池有效滯洪體積約為多少？（ 10 分）

•  如矩形放流口寬 0.3 m 及高 0.2 m ，其放流量以孔口流公式計算（流量 係數值 0.6 ） ，當滯洪池自滿庫水位高程 13.5 m 排放至 10.5 m 所需時 間為幾小時？（ 10 分）

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108 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）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

座號：

※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、假設土壤之剪力強度遵循莫耳 -庫倫（ Mohr-Coulomb ）破壞準則。現於 實驗室中進行一砂土之直剪試驗，已知試體受剪破壞時，破壞面上之有 效正向應力 σff ′ 及剪應力 τ ff分別為 40.9 kPa 及 23.6 kPa 。

•  請繪製破壞莫耳圓，並求該砂土之有效摩擦角 φ′ ，及試體破壞時之最 大剪應力 τ max 與方向（請標示與水平面之夾角） 。 （ 10 分）

•  試求該砂土破壞時，最大主應力 σ 1f ′ 及最小主應力 σ 3f ′ 之大小與方向 （請標示與水平面之夾角） 。 （ 10 分）

• 二、如下圖所示，有一飽和高透水性之砂土層無限邊坡，坡度為 β ；土壤飽和 單位重為 γ sat ，浸水單位重為 γ′ ，有效摩擦角為 φ′ ；地表下有與坡面夾角為 α 之滲流流動，地下水位位於邊坡表面呈滿水位狀態，水單位重為 γ w 。

•  請推導該邊坡穩定之安全係數 FS 計算式。 （ 15 分）

•  若 γ sat= 19.6 kN/m 3 ， γ w = 9.8 kN/m 3 ， φ′ = 30 ° ， β = tan -1 (0.5) ， α = tan -1 (0.3) ， 試求該邊坡穩定之安全係數 FS 。 （ 5 分）

滲流方向

α

β

• 三、有一海岸旁之橋墩基礎長 L= 30 m ，寬 B =10 m ，擬建於河床下 5 m 深 （ Df ） 之黏土地層內。由鑽探及室內試驗求得飽和黏土層之含水量 w = 35% ， 比重 Gs = 2.7 ，墩基下方黏土層之單壓強度 qu = 300 kPa ，墩身周圍黏土層 之平均單壓強度 qu = 240 kPa; 另外，觀測得知河床之最高潮位 Hw = 6 m 。 若橋墩（含墩體自重）之設計垂直載重 Q=150MN ，沿墩身摩擦阻力之附著力 係數（ adhesion factor ） α =0.5 ，承載力因數 Nc = 5 [1+0.2 (Df / B)][1+0.2 (B / L)] ， 其中 Df ≤ 2.5 B 。

•  試求橋墩基礎之極限垂直支承力 Qu 。 （ 10 分）

•  試求橋墩基礎抵抗垂直支承力破壞之安全係數。 （ 10 分）

• 四、國內近二十年來，從民國 88 年之九二一集集地震、 99 年桃源地震，到 105 年及 107 年之美濃地震與花蓮地震，均發生嚴重程度不等之土壤液 化震害，造成生命財產的威脅及損失。

•  請就前述地震，列舉實例分別說明水平地盤及傾斜地盤之土壤液化破 壞模式，以及發生不同破壞模式之地質條件。 （ 10 分）

•  請說明鄰近河岸或海岸之既有線形路堤結構物，有那些可行的工程對 策可防止基礎土壤發生液化而導致路堤發生破壞？（ 10 分）

• 五、臺灣位於活躍的造山帶上，岩層常受擠壓變形而產生波狀、盆狀或鐘形 之岩石褶皺（ fold ） ：

•  向斜（ synform syncline ）與背斜（ antiform anticline ）褶皺有何不同？ 請繪圖說明之。 （ 10 分）

•  請就水壩之壩軸平行或垂直於褶皺軸二種情況，分別繪圖說明褶皺對 壩基及水庫蓄水之影響。 （ 10 分）

108 年專門職業及技術人員高等考試建築師 25 類科技師（ 普通考試不動產經紀人 年專門職業及技術人員高等考試建築師 （含第二次食品技師 普通考試不動產經紀人、記帳士考試 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 含第二次食品技師）考試暨 記帳士考試試題

等

別：高等考試 等考試

類

科：水利工程技師 水利工程技師

科

目：渠道水力學 渠道水力學

考試時間：

2 小時 小時

※注意：

 可以使用電子計算器 使用電子計算器。

•  不必抄題 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 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 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 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答 應使用本國文字作答。

• 一、已知一直徑為 曼寧糙度值為 流或亞臨界流 已知一直徑為 1.5 m 之圓形管涵，其底床坡降為 曼寧糙度值為 0.013 。請問  此水流之正常水深為多少 流或亞臨界流？（ 10 分） 其底床坡降為 0.01 ，輸送流量為 此水流之正常水深為多少？（ 15 分 輸送流量為 4.0 m 3 /s ，管壁之 分）  此流況為超臨界

• 二、有一矩形渠道 側溢流堰上游端之渠道流量為 水深為 0.8 ft 出側溢流堰段及其上 有一矩形渠道，其岸壁設有一段側溢流堰 側溢流堰上游端之渠道流量為 400 ft 3 /s 0.8 ft ，且因側溢流致使渠道流量減為 出側溢流堰段及其上、下游渠道之水面線並說明其理由 其岸壁設有一段側溢流堰。已知渠道寬為 20 ft ， /s ，其曼寧糙度值為 0.015 且因側溢流致使渠道流量減為 200 ft 3 /s ，其曼寧糙度值為 下游渠道之水面線並說明其理由。 （ 25 分 ，渠底坡降為 0.0052 ， 0.015 ；側溢流堰下游端之 其曼寧糙度值為 0.03 。試繪 分）

• 三、某一梯形渠道 上游斷面之底寬為 寬為 10 m ，邊壁之水平垂直比為 method ）推求上游斷面處之水深 某一梯形渠道，其底床坡降為 0.0004 ， 上游斷面之底寬為 15 m ，邊壁之水平垂直比為 邊壁之水平垂直比為 2 ： 1 ， 推求上游斷面處之水深。 （ 25 ，曼寧糙度值為 0.035 ，設計流量為 邊壁之水平垂直比為 3 ： 1 ；緩變至下游 ，其水深為 7 m 。試以標準步推法 25 分） 設計流量為 200 m 3 /s 。 緩變至下游 100 m 處斷面之底 試以標準步推法（ standard-step

• 四、如下圖所示， 可忽略不計， 推導共軛水深比 ，在一水平夾角為 Ɵ 之矩形渠道上發生水躍 ，水躍前後之共軛水深（ conjugate depths 推導共軛水深比（ d2/d1 ）之關係式。 （ 之矩形渠道上發生水躍，假設水躍處之邊界摩擦力 conjugate depths ）為 d1 及 d 。 （ 25 分） 假設水躍處之邊界摩擦力 d2 ，水躍長度為 L ，試

d1

L

水躍

d2

Ɵ

L

（請接背面

請接背面）

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代號：

座號：

全一頁

代號：

00250

108 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）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、如下圖所示，矩形水門寬 2.00 m （垂直紙面方向） ，可繞鉸旋轉。試求 作用在水門水壓力之水平分量之大小及方向為何？垂直分量之大小及 方向為何？恰可開啟水門之力 F 為何？可忽略摩擦及水門重量。 （ 20 分）

鉸

1.00 m

4.00 m

F

3.00 m

水

水門

• 二、如下圖所示， U 型管，管內流體為汞（比重 13.6 ） ，外管直徑為內管直 徑 d 之 2.00 倍。 U 型管繞軸等速旋轉一段時間後，液面高程維持不變。 若 ℓ 為 20.0 cm ，試求旋轉之角速度為何？（ 20 分）

2.00

ℓ

2.00

1.50

ℓ

0.50

ℓ

d

z

ω

ℓ

座號：

• 三、如下圖所示，水流量為 0.200 m 3 /s ，彎管入口處之壓應力為 100 kPa 。上 管直徑 30.0 cm ，下管直徑 15.0 cm 。彎管內之水體積為 0.100 m 3 ，彎管 重量 500 N ，重力在負 z 方向。假設伯努力方程式適用，試求固定彎管 之力量，其水平分量及垂直分量之大小及方向分別為何？（ 20 分）

10.0 cm

15.0 cm

x

z

30.0 cm

• 四、流體中，有一個旋轉圓球，它的昇力 F 是球之半徑 D 、自由流之流速 V 、 流體密度 ρ 、流體動力黏度 μ 、球表面糙度 ϵ （因次為長度） 、球旋轉角 速度 ω 等之函數。試以 ρ 、 V 及 D 為重複變數，進行因次分析，並寫出 其無因次之函數式。 （ 20 分）

• 五、兩水池水位差為 10.0 m ，送水管長 300 m ，流量 2.00 m 3 /s ，忽略次要損 失。管壁糙度 ϵ = 4.60 × 10 -5 m ，動力黏度 μ = 1.12×10 -3 N∙s/m 2 。試求管 徑 D 為何？（ 20 分）

108 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

代號：

00260

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

座號：

※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、防洪措施是指防止或減輕洪水災害損失的各種手段和對策，它包括防洪工程措施及 防洪非工程措施。試說明何謂防洪工程措施，並至少舉出三種防洪工程措施，分別 深入說明其達到防止或減輕洪水災害損失的原理。 （ 20 分）

• 二、近年來都市淹水問題嚴重，為了改善都市淹水的問題，海綿城市（ Sponge city ）及低 衝擊開發（ Low impact development, LID ）兩種工程手段常被提出來討論甚至落實於 執行。試說明何謂海綿城市及何謂低衝擊開發，並說明它們能夠改善都市淹水問題 的理論基礎以及相關限制。 （ 20 分）

• 三、天然河道常會有彎曲河段，河道的彎曲會影響水流。試回答下列 2 個問題：  河道 彎曲段凹岸及凸岸的水深、流速及河床沖淤特性；  假如河道為定床矩形河道，河 寬為 B ，平均流速為 U ，河道彎曲段的曲率半徑為 R ，試分析河道彎曲段凹岸及凸岸 水深之差異（彎道水面超高量）與河道特性及平均流速之關係。 （ 20 分）

• 四、海岸防護之目的在於防止波浪及暴潮之危害，以確保海岸地區之安全。海岸防護方 法很多，可歸納成不同之類別。試說明海岸防護方法之可能類別，並至少舉出三種 海岸防護方法，分別深入說明其達到防止或減輕海岸災害之原理。 （ 20 分）

• 五、在海岸或海洋中從事活動，常需要先瞭解波浪的特性。試說明何謂波浪的波數（ Wave number ） 、波浪的角頻率（ Angular frequency ）及波浪的分散關係式（ Wave dispersion relation ） 。請寫出波浪的分散關係式及深水波波速（ Wave celerity ）與水深之關係式。 （ 20 分）

（請接背面）

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