普考申論題
112年
[水利工程] 水文學概要
第 二 題
二、某兩條平行河流相距1250 m,兩者都完全穿透一非拘限含水層。假設有一場持續降雨其強度為0.02 m/day,形成左邊河流的水位高度為30 m,右邊河流的水位高度為25 m。假設Dupuit assumption適用於該非拘限含水層,且其水力傳導係數為12 m/day。試計算該含水層最高水位(m)為何?(15分)且此最高水位與左邊河流的距離(m)為何?(10分)
📝 此題為申論題
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這是一道標準的地下水力學計算題,考查具有均勻補注(降雨)之非拘限含水層單維穩定流的 Dupuit 分析。解題步驟為:首先寫出描述此情境的偏微分方程式(或直接套用積分後的公式)。公式為 $h^2 = h_0^2 - \frac{h_0^2 - h_L^2}{L}x + \frac{W}{K}x(L-x)$。將題目給定的數值:$L = 1250$, $W = 0.02$, $h_0 = 30$, $h_L = 25$, $K = 12$ 代入公式,整理出一元二次方程式。接著要求最高水位,將此方程式對 $x$ 微分並令其等於 0,求出 $x$ 值(即最高水位與左邊河流的距離),再將 $x$ 代回原方程式求出 $h_{max}$(最高水位)。請小心計算過程中的單位與小數位數。
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【考點分析】 本題考點為有均勻補注之非拘限含水層的單維穩定地下水流分析。需熟悉 Dupuit 假設下的統御方程式,並能靈活運用邊界條件推導水位分布曲線方程式,進而求得最高地下水位與其發生位置。 【理論依據】
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