109年 - 109 專技高考_環境工程技師：流體力學與水文學#93205

科目：流體力學與水文學 | 年份：109年 | 選擇題數：0 | 申論題數：4

試卷資訊

所屬科目：流體力學與水文學

選擇題 (0)

申論題 (4)

一、今有一個都市供水管網系統，由兩根平行的鑄鐵管並聯形成此一系統（如圖一所示），其中甲管的尺寸為直徑 40 公分，長度 1600 公尺；另乙管尺寸為直徑 50 公分，長度為 2500 公尺。假設在此兩根並聯鑄鐵管（甲管及乙管）內的流況為完全紊流，並忽略所有次要損失（minor loss），今若乙管的體積流率是 0.5 立方公尺/每秒。

求甲管的體積流率，並請寫出管網系統分析時，所依據的兩個基本理論。

[鑄鐵管的表面粗糙度ε= 0.00026 公尺，

在水溫 15oC 時的水的密度ρ= 999.1 / 公斤每立方公尺，

水的動力黏滯係數

公斤/每公尺．每秒。

Colebrook 方程式

二、在氣候變遷影響下，國內某一個雨量站 60 年內量測到所有降雨事件的降雨強度依序排列如下表：

試計算此雨量站過去60年降雨事件的相對頻率（以每10 mm 為一區間，並以中間值代表該區間的降雨事件降雨強度），及計算超越降雨事件的累積頻率，並繪製相對頻率組體圖及累積超越頻率組體圖。今若要在當地設計一個水工結構物，其能承受的降雨強度為135 mm/hr；試計算此降雨強度的迴歸期限（return period）。

三、已知有一土柱實驗，其土柱長 20 公分，當實驗達到穩態階段時，土柱上沿的柱水槽水深為 5 公分，下沿的出水口處連接到一個 U 型管壓力計，量到的 U 型管內水位高與出水口的高程相同。同時，在土柱出水口徑上 15 公分及 5 公分處各有一個 U 型管壓力計量測該兩不同高程處的穩態壓力，在 15 公分處的 U 型管壓力計內，其水位高出該量測點位置高程 3.75 公分，而 5 公分處的 U 型管壓力計內的水位高出該量測點高程 1.25 公分，上述各項參數，標示如圖二所示。

試以圖二右邊的水頭（h）及高程（Z）直角坐標系統中繪出此土柱實驗的高程水頭、壓力水頭及總水頭三條水頭變化線，並標註各重要高程點處的壓力水頭、位置水頭的數值。（假設此實驗的雷諾數（R）小於 10）

四、圖三為一個極寬的明渠流，從上游陡坡到緩坡，若上游水面自點 a 開始，請繪出漸變流況下，此明渠的可能水面線，並說明水面線可能的剖面種類。