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普考申論題 111年 [水利工程] 水資源工程概要

第 一 題

📖 題組:
試回答下列問題:(每小題 10 分,共 20 分) (一)何謂渠首工(Head Works),其主要構造物有那些? (二)何謂水錘作用(Water Hammer)?如何避免?
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

何謂渠首工(Head Works),其主要構造物有那些?

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這是一道水利工程基礎定義題。首先,應明確定義「渠首工」在引水系統中的位置與功能(從水源引水入導水路的出入口設施)。接著,按功能分類列舉構造物,包含取水、排砂、調節及防洪等功能之設施。建議繪製簡單示意圖或按水流順序論述,以展現邏輯性。

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【考點分析】 本題考點在於水利系統引水工程之基礎組成。考生須具備對引水樞紐(渠首工)之整體觀念,並能識別各組成構造物之機能。 【理論/法規依據】

小題 (二)

何謂水錘作用(Water Hammer)?如何避免?

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此題為壓力管流動力學的重點考點。第一步應解釋水錘產生的物理機制(動能轉化為壓力能);第二步應指出誘發原因(閥門關閉太快、泵浦突然停機);第三步則是針對這些原因提出工程上的預防措施,可由「緩衝」與「洩壓」兩個方向思考。

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【考點分析】 考查壓力管路中非恆定流之水力瞬變現象。重點在於動量轉換公式及工程實務上的減緩方法。 【理論/法規依據】

小題 (三)

防洪保護標準

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看到「防洪保護標準」,應立即聯想到「重現期距(Return Period)」這個核心概念。作答時需點出其定義(防禦特定規模洪水的頻率)、物理意義(安全等級與設計基準),並補充實務上如何依據保護標的之重要性(如都市或農村)來訂定該標準以爭取完整分數。

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「防洪保護標準」指河川防洪工程規劃設計時,所預定防禦之特定規模洪水事件的發生頻率,通常以「重現期距」(Return Period,年)來表示(如100年重現期距洪水)。 其特徵包含:(1) 代表防洪設施的安全等級與保護能力,數值愈大表示防禦能力愈強,但工程經費也相對愈高;(2) 為水文分析及水力設計之核心基準,據此推算「設計洪水量」以決定堤防高度與渠道斷面;(3) 需透過工程風險分析與經濟效益評估(如益本比分析)以取得最佳平衡。 實務應用為在河川治理計畫中,決策者會依據河川流經區域的政經重要性、人口密度及土地利用型態來劃分與訂定。例如高度發展的都會區河川(如淡水河)通常訂為200年,一般中央管河川多為100年,而縣市管河川或鄉村地區則多訂為25至50年重現期距。

小題 (四)

計畫洪水位

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看到此題應立刻聯結「防洪設計標準」的核心概念,緊扣「計畫洪水量」與「出水高」兩個關鍵字。作答時需點出其定義(通過計畫洪水量時的水位)以及在工程實務上的應用(決定堤頂高程、橋樑底高的基準)。

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「計畫洪水位(Design Flood Level)」係指在河川治理計畫中,當河道通過「計畫洪水量」時,經水理分析推算所求得之對應縱水面高程。 其實務意義與應用包含: (1) 防洪設計基準:為河川防洪工程(如堤防、護岸)設計之絕對基準,堤防之設計堤頂高程即為「計畫洪水位」加上法定之「出水高(Freeboard)」。

小題 (五)

計畫堤頂高

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看到「計畫堤頂高」,應直覺聯想到防洪工程中堤防高程的決定公式:「計畫洪水位 + 出水高」。答題時需明確點出這兩個組成要素的定義,並強調其作為河川治理與防洪安全控制基準的實務意義。

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「計畫堤頂高」指河川防洪工程中,為防範計畫洪水量溢流而設計之堤防頂部控制高程。 其組成與特徵包含: (1) 核心公式:計畫堤頂高 = 計畫洪水位 + 出水高。

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