高考申論題
113年
[水利工程] 水利工程
第 二 題
二、假設有一條渠床坡度很緩的矩形渠道，渠床為定床，渠道漸變段渠道寬度逐漸束縮，束縮前的渠寬 B1 = 3.6 m，束縮後的渠寬 B2 = 3.0 m。當流量 Q = 3.6 m^3/s 時，束縮前渠道水深 y1 = 0.8 m，流速為 V1，假設渠道為水平渠道而且沒有能量損失，試估算渠道束縮後的水深 y2 及流速 V2，並說明渠道束縮段的水面變化。（25 分）
📝 此題為申論題
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看到渠道寬度束縮與水平定床無能量損失的題目，應立即聯想到「比能守恆方程式」與「連續方程式」。解題的第一步是先計算上游的福祿數 (Froude Number) 以判斷流況（亞臨界流或超臨界流），接著利用比能相等搭配試誤法求出下游水深，最後依據比能圖特性解釋水面降落的物理現象並進行實務影響評估。
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【解題思路】利用連續方程式與比能守恆原則，先確認上游為亞臨界流，再透過比能方程式求解束縮段下游之水深與流速，並依比能圖分析水面降落現象與實務沖刷風險。 【詳解】 一、已知條件與變數定義：
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