高考申論題
115年
[水利工程] 水文學
第 三 題
三、某集水區面積為 10 km2,某場暴雨 12 小時內落在某集水區的總降雨量為 200 mm,河川流量為 1×106 m3,降雨損失僅考慮入滲量,其他忽略不計。假設 fc=0.6 mm/hr,k=0.2/hr,請以 Horton 入滲公式求解「初始入滲率」及「降雨後第 8 小時之入滲率」。(25 分)
📝 此題為申論題
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這是一道經典的「水文收支+Horton 入滲模式」綜合計算題。解題順序如下:第一步,利用水文收支方程式(降雨 = 逕流 + 入滲損失),先將河川總流量(體積)除以集水區面積,換算成逕流深度(mm),再用總降雨量扣除逕流量,求得 12 小時的「總累積入滲量(F)」。第二步,寫出 Horton 累積入滲量公式 $F(t) = f_c t + (f_o - f_c)/k \times (1 - e^{-kt})$,將已知的 $F(12)$、$t=12$、$f_c$、$k$ 代入,反解出未知的初始入滲率 $f_o$。第三步,將求得的 $f_o$ 帶回 Horton 瞬時入滲率公式 $f(t) = f_c + (f_o - f_c)e^{-kt}$,代入 $t=8$ 計算出第 8 小時的入滲率。計算過程中要注意單位的統一(如 m3, km2 轉換為 mm)與指數的計算。
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【考點分析】 本題測驗考生對集水區水文收支平衡(質量守恆)的計算能力,以及對 Horton 入滲方程式(瞬時入滲率與累積入滲量公式)的應用與反函數求解能力。 【理論/法規依據】
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