地特三等申論題
109年
[水利工程] 流體力學
第 三 題
三、如圖所示，有一明渠水流流經一隆起的河段，其高度為 h。在此隆起的河段上游（upstream）處，其河道有固定水深 y₀ = 3 m 和定速度 v₀ = 1 m/s。假設河道單位寬度流量為定值3 m²/s，試計算如果要維持上游該流況，h的最大值可為何？（25分）
📝 此題為申論題
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本題考查明渠流的「比能（Specific Energy）」與「壅塞（Choking）」觀念。要維持上游流況不變，水流越過隆起處時的比能必須大於或等於該流量下的最小比能。因此，當隆起處達到臨界流狀態時，對應的即為不改變上游流況的最大隆起高度（利用比能方程式：E0 = Emin + h_max 求解）。
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【解題思路】利用明渠流的比能（Specific Energy）守恆定律，當河床隆起高度達到最大值而不影響上游流況時，隆起處上方的水流恰好達到「臨界流（Critical Flow）」狀態，此時比能為最小比能。 【解答】 已知條件整理：
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