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高考申論題 105年 [水利工程] 水文學

第 一 題

📖 題組:
一、解釋名詞:(每小題 5 分,共 15 分) (一)流量延時曲線(Flow Duration Curve) (二)最大可能洪水(Probable Maximum Flood) (三)水文演算(Hydrological Routing)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

流量延時曲線(Flow Duration Curve)

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看到「流量延時曲線(FDC)」,首先要點出其累積機率的統計本質,說明其縱軸(流量)與橫軸(超越機率)之關係。作答時務必補充曲線斜率所代表的物理意義(集水區保水能力),以及在水力發電或水資源規劃等工程實務上的具體應用。

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「流量延時曲線(Flow Duration Curve, FDC)」指某一河川斷面在特定觀測期間內,各種流量大小與其被等於或超越之時間百分比(或超越機率)之關係曲線。 特徵包含:(1)座標軸物理量:縱軸通常為對數尺度的流量(如 cms),橫軸為超越機率或時間百分比(0%~100%)。(2)曲線斜率意義:曲線較平緩代表地下水入滲豐富或具水庫調節功能(基流量穩定);曲線較陡峭則表示降雨迅速轉為逕流,集水區保水能力較差。(3)指標流量:常以 Q75(豐水)、Q95(枯水)等特定超越機率之流量作為評估指標。 實務應用為水資源規劃與管理,例如水力發電廠之最適裝機容量評估、引水工程設計、河川基本生態基流量定訂,以及水污染管制之容許涵容能力分析。

小題 (二)

最大可能洪水(Probable Maximum Flood)

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看到「最大可能洪水(PMF)」,應立即聯想到其前置條件「最大可能降雨(PMP)」。作答時需明確點出其不看重回歸期而強調物理極限的特性,並務必說明其在大型水庫或核電廠等絕對不容許破壞之重大工程設計上的應用。

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「最大可能洪水(Probable Maximum Flood, PMF)」指在特定流域內,由最大可能降雨(Probable Maximum Precipitation, PMP)配合最嚴峻之水文條件(如極端潮濕之前期土壤水分、最不利之暴雨時空分布等)所推算產生之理論上最大可能的洪水歷線或洪峰流量。 特徵包含: (1) 物理極限性:不依賴統計上的發生機率(如回歸期),而是基於氣象(水氣最大化)與水文條件之物理極限推導而來。

小題 (三)

水文演算(Hydrological Routing)

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看到「水文演算」,應立即聯想到連續方程式(質量守恆)的應用。作答時需點出其核心目的(模擬洪水波的衰減與遲滯現象),並列舉常見分類(水庫演算與河道演算)及其在防洪設計上的實務應用。

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「水文演算(Hydrological Routing)」指利用水文連續方程式(入流量 - 出流量 = 儲蓄量變化率,I - O = dS/dt),配合儲蓄函數,推算洪水波在通過水庫或河段時,其流量與水位隨時間及空間變化之過程。 特徵與物理意義包含: (1) 洪峰衰減(Attenuation):洪水波在傳遞過程中,部分水量被暫存於水庫或河槽中,導致下游洪峰流量小於上游洪峰流量。

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