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普考申論題 111年 [水利工程] 水文學概要

第 一 題

📖 題組:
三、承上題,請利用雨量站測得到的時雨量(mm/hr)與直接逕流量(cms),和計算所得的 φ 指數,試求:
(一) 該場降雨的有效降雨強度。(5 分)
(二) 該農場的 1 小時有效降雨延時下(1 公分有效降雨深度)的單位歷線。(15 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

該場降雨的有效降雨強度。

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有效降雨強度 $i_e$ 是指扣除入滲損失後的淨雨強度。考生應分別列出各時段的強度,而非僅提供平均值,因為這對於單位歷線的推導至關重要。計算公式為 $i_{e,i} = P_i - \phi$(若 $P_i > \phi$)。

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【考點分析】 考查有效降雨強度歷線(Hyetograph of excess rainfall)的計算。 【理論/法規依據】

小題 (二)

該農場的 1 小時有效降雨延時下(1 公分有效降雨深度)的單位歷線。

思路引導 VIP

這是一道進階題。通常單位歷線(UH)是由「單一時段」有效降雨產生的。但本題的降雨是「多時段(4小時)」且「強度不等」的。這需要用到「反摺積(Deconvolution)」或已知各時段強度比例來求解。然而,仔細看題意:它要求的是「1 小時有效降雨延時下」的 UH。一般普考難度若考反摺積較花時間,需檢視數據是否有特殊性。若假設總逕流是由總有效降雨深度 $R_e = 5 \text{ cm}$ 均勻產生(這雖然不嚴謹,但在某些考題中會簡化處理),但正確做法應是將觀測流量 $Q$ 除以總有效深度(若降雨是均勻的)。然而,本題降雨並不均勻,且 $T_e=4hr$,直接求 1-hr UH 需透過 S 歷線法或聯立方程。若以 4 小時降雨產生的直接逕流來簡化求取,最穩健的方法是:1-hr UH 應滿足 $Q_n = \sum (U_i \times P_{e,n-i+1})$。但考慮考試時間,若題目意指「將此直接逕流歷線歸一化」,則應將各時段流量除以總有效降雨深度(以 cm 為單位)。

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【考點分析】 考查單位歷線(Unit Hydrograph)的推導,特別是從多時段降雨推導單一時段單位歷線。 【理論/法規依據】

📝 有效降雨與單位歷線
💡 利用 φ 指數扣除下滲損失,以求得產流之有效降雨強度。

🔗 有效降雨與單位歷線推導流程

  1. 1 求 φ 指數 — 依據下滲理論計算平均下滲損失率。
  2. ↓
  3. 2 算有效降雨 — 由時雨量扣除 φ,負值以 0 計。
  4. ↓
  5. 3 求總降雨深 — 計算有效降雨歷線下的總深度 Pe。
  6. ↓
  7. 4 求單位歷線 — 將直接逕流量除以 Pe,歸一化至單位深。
🔄 延伸學習:延伸學習:當降雨延時改變時,需利用 S 歷線法進行單位歷線轉換。
🧠 記憶技巧:VIP 會員可查看這題的記憶口訣與速記法
⚠️ 常見陷阱:VIP 會員可查看這題最常被誘答的陷阱整理
φ 指數下滲計算法 單位歷線延時轉換 (S-Hydrograph)

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