第 一 題

「能量修正係數 α（Energy correction factor）」係指明渠水理中，為修正因斷面「流速分布不均勻」所造成之動能計算誤差，所引入的修正係數。其物理意義為「斷面實際通過之總動能」與「以斷面平均流速計算之總動能」的比值。 特徵與實務應用包含： (1) 數學定義式：α = (∫ v³ dA) / (V³ A)（其中 v 為微小面積 dA 之局部流速，V 為斷面平均流速，A 為總過水面積）。

「正常水深 (Normal depth, 常以 $y_n$ 表示)」指明渠水流處於「等速流 (Uniform flow)」狀態時之水深。其特徵包含： (1) 幾何特徵：水深、流速及斷面積沿水流方向保持不變，且底床坡度 ($S_0$)、水面坡度 ($S_w$) 與能量線坡度 ($S_f$) 三者互相平行且相等 ($S_0 = S_w = S_f$)。 (2) 物理機制：水流沿流向的重力分力與底床摩擦阻力恰好達到力學平衡狀態。

「巴歇爾水槽（Parshall flume）」為一種廣泛應用於明渠之流量量測構造物，由文氏水槽（Venturi flume）改良而來。 其水理機制係藉由斷面寬度的束縮與底床高程的變化，迫使水流在通過喉部時產生臨界流（福祿數 Fr=1）。在此控制斷面下，流量與上游水深形成單一函數關係，故僅需量測上游特定位置之水深，即可利用經驗公式推算通過之流量。 其特徵包含：

「潰壩波」（Dam-break wave）是指當水壩瞬間潰決或閘門突然全面開啟時，因上下游巨大水位差，導致蓄水體瞬間釋放，於渠道中形成的一種劇烈之非恆定流現象。 其水理特徵包含： (1) 波動型態：潰決瞬間，於壩址上游會產生向上游傳遞之退水波（負緣波，Negative surge）；於壩址下游則形成向下游推進之湧水波（正緣波，Positive surge），波前陡峭且具震波（Shock wave）特性。

「臥箕溢洪道」（Ogee spillway）係指縱斷面呈「S」型（反曲線）的溢洪道結構。 其特徵包含： (1) 剖面設計原理：其堰頂及下游面曲線，是根據特定設計水頭下，水流越過鋒利堰（Sharp-crested weir）時所產生的自由水舌（Nappe）下邊界軌跡來設計。