高考申論題
106年
[水利工程] 渠道水力學
第 四 題
四、如圖二所示為設有閘門之矩形渠道，渠寬為 10 m，閘門開度為 0.5 m，假設閘門處水流之局部束縮及能量損失可忽略不計，底床坡降 S0 為 0.001，渠道之曼寧糙度值 n = 0.02，試求發生水躍（hydraulic jump）處距閘門之距離。（25 分）
📝 此題為申論題
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看到這題首先要想到水流的演變過程：閘門下方噴出的是超臨界流，而渠道本身是否有足夠能力維持超臨界流？必須先透過『能量守恆』算出初始流量與流速，接著利用『曼寧公式』判定渠道正常水深，確認為緩坡（會發生水躍）。最後以『動量守恆』算出水躍發生的共軛水深條件，並使用『直接步進法』計算 M3 水面曲線漸變流的距離。
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【解題關鍵】本題考查能量守恆推求閘口出流、利用動量方程式（共軛水深）評估水躍發生條件，以及應用直接步進法（Direct Step Method）計算漸變流 M3 水面曲線長度。 【解答】 Step 1：依能量守恆計算渠道總流量與起始水深
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