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地特三等申論題 107年 [水利工程] 水資源工程學

第 四 題

四、集水區面積 100 公頃請另用下列的資料及時間-面積法(time area method)推估單位為 m3/s 的流量逕流歷線。(20 分)
時間及產流面積(contributing area)的關係為:
時間(min) 產流面積(ha)
0 0
5 3
10 9
15 25
20 51
25 91
30 100

超滲降雨分布為:
時間(min) 平均降雨強度(mm/h)
0~5 132
5~10 84
10~15 60
15~20 36
📝 此題為申論題

思路引導 VIP

遇到「時間-面積法(time area method)」,首先需將累積的產流面積轉換為「各時段的增量面積(等時線面積)」。接著確認單位轉換,將降雨強度 (mm/h) 與面積 (ha) 代入公式,利用線性疊加原理(卷積公式 Q = 1/360 × Σ(I×ΔA))逐步推算出各時間點的逕流量 (m³/s)。

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【解題關鍵】利用時間-面積法之疊加原理(卷積計算),並注意流量單位換算係數 1/360。 【解答】 計算:Step 1→2→3 逐步推導

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📝 時間面積法逕流計算
💡 結合等時線概念與降雨強度,透過卷積運算推求集水區逕流歷線。

🔗 時間面積法計算四步驟

  1. 1 求增量面積 — 將各時段累積面積相減,得到等時線間之增量 ΔA。
  2. ↓
  3. 2 確認雨量分布 — 列出各時段之有效降雨強度 I (mm/h)。
  4. ↓
  5. 3 執行卷積運算 — 依 Q = Σ(I × ΔA) / 360 逐一計算各時段流量。
  6. ↓
  7. 4 繪製歷線 — 將各時間點之流量數值串聯,形成逕流歷線圖。
🔄 延伸學習:延伸學習:當降雨強度為均勻且持續時間大於等於集中時間時,此法簡化為合理化公式。
🧠 記憶技巧:一求增量面積、二記換算三百六、三行卷積疊加法
⚠️ 常見陷阱:計算時直接誤用「累積面積」而非「增量面積」,或在卷積配對時時間指標(i, j)對應錯誤。
合理化公式 單位歷線 (Unit Hydrograph) 集中時間 (Tc)

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