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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：35070
類 科： 水利工程
科 目： 渠道水力學
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
下列計算各題所需之物理常數、符號、參數及公式等如未給時，請自行合理假設或推知。
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一、一梯形渠道，底寬 5 m，側坡為 1H：1V，縱坡 0009.0=
o
S，曼寧 n為0.013，若流
量為 90 m³/s，試求正常水深。（15 分）
二、一水平明渠下射式閘門如下圖。流況為定量流，忽略斷面①與斷面②之間的能量損
失以及底床剪應力，Fb乃閘門所受之力。
利用圖中的水深及流速等符號，試寫出斷面①與②之間的連續方程式、能量（比
能）方程式以及動量方程式。（5分）
若y1＝2 m，y2＝0.5 m ，試求單寬流量 q。（10 分）
試計算閘門所受之單寬作用力 Fb 。（10 分）
三、一緩坡河段，長 5 km，受到洪水來臨而致水位上升，若此河段之入流與出流量分別
是100 m³/s 與50 m³/s，此河段之水面寬為 250 m 。
試以質量守恆方程式計算水位上升速率（m/hr）。（10 分）
試寫出明渠非定量流的連續方程式（包含單位長度的側向入流 qL）。（5分）
四、試以直接步推法（Direct step method）計算下列的緩變量流水面剖線：
由比能 E的定義式推導直接步推法的計算式： fo sS
x−
=ΔE
Δ（5分）
緩變量流的條件如下：
縱坡 001.0=
o
S
流量 s/m30 3
=Q
梯形斷面，底寬 m10
b
=，側坡 2H：1V（m＝2），曼寧 n＝0.013
若下游受一攔河堰影響而抬升水位，其水深 y增為 5.0 m（座標 x＝0），
試列表向上游推算水深 y＝4.5 m 及y＝4.0 m 的座標位置。（15 分）
五、一矩形斷面、混凝土襯砌（n＝0.013）的明渠，渠寬＝10 m，底坡 01.0
=
o
S，其上
游端連接一固定水位的水庫。水庫水位高於渠道入口處之渠底高程 6 m。
忽略入口損失以及接近流的速度，試計算明渠的流量。（15 分）
定性繪出此明渠流的水面線以及此水面線的分類名，並以虛線繪出明渠正常水深
與臨界水深之相對位置。（10 分）
v1 y1
Fb
y2 v2