高普考題庫
96 年 096年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

渠道水力學

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1一矩形水平渠道發生水躍,水躍前水深為y,流速為v,福祿數為Fr=⎜1⎟,111⎜⎟⎝gy⎠⎛v⎞水躍後水深為y,流速為v,福祿數為Fr=⎜2⎟,能量水頭損失為h。試推下222⎜⎟f⎝gy⎠y1y1(y−y)3列方程式:㈠2=(1+8Fr2−)1,㈡1=(1+8Fr2−)1,㈢h=21,y21y22f4yy並說明y, v, y, v,如其中兩參數為已知,如何求得其他兩未知參數(必須包括所有組合)?(20 分)
申論 2試利用特性法(method of characteristics)求解下列之一維淺水波方程式(shallowwater equation):∂h∂u∂h+h+u=0∂t∂x∂x∂u∂u∂h+u+g=0∂t∂x∂x(式中h=水深,u=速度,g=重力加速度,x=水流方向,t=時間。)並述明其正確之邊界條件(需含蓋所有流況,包括亞臨界流、臨界流及超臨界流)。(20 分)
申論 3一矩形渠道,渠道寛度為3m,曼寧係數n=0.015,流量Q=15cms,求其臨界坡降?若發生水躍,水躍前之福祿數為1.6,求水躍後之福祿數?(20 分)
申論 4在一維渠道水力演算(hydraulic routing)中,常使用運動波(kinematic wave),擴散波(diffusion wave)及動力波(dynamic wave)等模式。試說明其基本原理、使用條件限制、優缺點,並舉例說明其在工程應用之適用性。(20 分)
申論 5試寫出一維水流及泥沙演算之水理方程式及其適當之邊界條件,並需含蓋所有流況,如亞臨界流、臨界流及超臨界流。說明假設條件及如何建構數值模式。(20 分)