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地特三等申論題 107年 [水利工程] 水資源工程學

第 一 題

📖 題組:
一、請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

囚砂率(trap efficiency)

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看到「囚砂率」,首先應點出其定義為水庫攔截沉積泥砂量與總流入泥砂量的比值。接著補充其實務意義(評估水庫壽命與淤積速率),以及最重要的影響因素(水庫容量與年逕流量比,C/I比)與常見估算方法(如 Brune 曲線),即可完整作答。

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「囚砂率(Trap efficiency)」指水庫或攔砂壩等水利構造物攔截並沉積於庫區內的泥砂量,與流入該構造物之總泥砂量的比值,通常以百分比表示。 其核心意涵與特徵包含: (1) 實務應用:為評估水庫淤積速率與估算水庫營運壽命的重要指標。囚砂率越高,代表泥砂沉積比例越大,水庫蓄水容量衰減越快。

小題 (二)

基載發電

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看到「基載」應立即聯想電力系統的「基本負載」,即一天24小時持續不斷的最低用電需求。作答時除了點出「穩定供應」的定義外,務必列舉其三大特性(成本低、容量因數高、起停緩慢),並扣合水資源工程舉出實例(如川流式水電)。

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「基載發電」(Base Load Power Generation)指為滿足電力系統中24小時持續不斷的最低用電需求(基本負載),而全天候維持穩定運轉輸出的發電方式。 其特徵包含:(1) 穩定性高:可長時間連續運轉,容量因數高,不受日夜或季節變化顯著影響;(2) 經濟性佳:單位發電成本較低,適合大量且長期發電;(3) 調度彈性低:機組起停耗時且升降載緩慢,無法快速反應瞬時的尖峰用電變化。 實務應用為核能發電、大型燃煤火力發電以及地熱發電;在水資源工程領域中,則以無蓄水庫調節、依賴自然流量的「川流式水力發電」為代表。

小題 (三)

水錘(water hammer)

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看到「水錘」,考生應先聯想管路系統中流體流速瞬間改變(如閥門急關)導致動量轉換為壓力波的現象。作答時必須涵蓋精確定義、破壞性影響,以及工程上的防護對策(如調壓塔、緩關閥門等),以展現實務水準。

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「水錘(water hammer)」係指在封閉管路系統中,因閥門急速關閉或水泵突然啟停等操作,導致管內流體流速發生急遽變化。依據動量守恆定律,流體的動能瞬間轉換為壓力能,產生劇烈的壓力波在管內來回傳遞的暫態現象。 其特徵與影響包含: (1) 伴隨巨大聲響與震動:壓力波反射與震盪過程會產生如金屬錘敲擊管壁的巨大噪音。

小題 (四)

水庫運轉規線(rule curve)

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看到「水庫運轉規線」,應先點出其本質為「水庫水位與時間的關係圖」,是水庫操作的最高指導原則。接著論述其核心目的(平衡防洪與供水),並具體列舉實務上的分類(如上限、下限、嚴重下限)以確保拿下完整5分。

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「水庫運轉規線(Rule Curve)」係指針對特定水庫,依據其水文氣象條件、蓄水容量及各標的用水需求,所訂定出一年中各時期(如各旬或各月)之「水庫水位(或蓄水量)」與「時間」的關係曲線。 其特徵與實務應用包含: (1) 管理準則:為水庫管理者決定蓄水、放水或洩洪操作的指導原則,旨在平衡「防洪大壩安全」與「各標的穩定供水」之衝突需求。

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