地特三等申論題
109年
[水利工程] 渠道水力學
第 一 題
📖 題組：
有一矩形水道，渠寬1.6 m，縱向坡度為0.0005，曼寧糙度值為0.013，流量為1.7 m3/s。若在渠道某位置 A 量得水深為1.0 m，試問： (一)水深為0.90 m 的位置 B 應位於 A 處之上游或下游，說明其理由。（10分） (二) A、B 兩處之距離。（15分）
有一矩形水道，渠寬1.6 m，縱向坡度為0.0005，曼寧糙度值為0.013，流量為1.7 m3/s。若在渠道某位置 A 量得水深為1.0 m，試問： (一)水深為0.90 m 的位置 B 應位於 A 處之上游或下游，說明其理由。（10分） (二) A、B 兩處之距離。（15分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
水深為0.90 m 的位置 B 應位於 A 處之上游或下游，說明其理由。（10分）
思路引導 VIP
本題為標準的水面曲線定性分析。遇到這類判斷上下游位置的題目，務必先計算「正常水深 (yn)」與「臨界水深 (yc)」，藉此判定底床坡度類型（如緩坡 M 坡或陡坡 S 坡）。接著將已知水深與 yn、yc 比較，確認屬於哪一種水面曲線（此題為 M2 曲線），再利用水深沿流向的變化趨勢（dy/dx 為正或負）即可推斷位置關係。
小題 (二)
A、B 兩處之距離。（15分）
思路引導 VIP
面對渠道水面曲線的距離計算，首選方法為「直接步進法」(Direct Step Method)。考生應先分別求出 A、B 兩斷面的水力參數（面積、水力半徑、流速），接著計算兩處的「比能 (E)」與「摩擦坡降 (Sf)」，最後代入步進法公式 Δx = ΔE / (S0 - 均值Sf) 即可求得兩地距離。