113年 - 113 高等考試_二級_水利工程：高等水文學#123052

一、某一地下非均質（heterogeneous）含水層是由三個不同地層相互重疊組成，依頂部至底部其地層分別為層一、層二、層三，每個地層厚度皆為 20 m，且已知層一、層二、層三之地層的水力傳導係數（hydraulic conductivity）分別為 0.0001 m/s 、0.0004 m/s 、0.0002 m/s 。假設在整個含水層有一個等速垂直流場，在層一頂部其水力水頭（hydraulic head） h 為 120 m，在層三底部其水力水頭 h 為 90 m，試計算層一和層二、層 二和層三兩個內部交界邊界處的水力水頭 h 各為何？（20 分）

二、水文過程的蒸發量（Evaporation）可以使用能量平衡（energy balance） 方法或質量傳輸（mass transfer）方法推估得出，試說明兩種方法的物理概念及假設？試另說明在應用此兩種方法推估蒸發量時，因其有何限制與考量？導致後續發展出結合了能量平衡方法和質量傳輸方法的 Penman Monteith 方法來推估蒸發量？（20 分）

三、某一集水區的入滲水文過程，其入滲率 f（mm/hr）可以由 Horton 入滲方程式描述計算，已知該方程式中其起始入滲率 f₀ = 23 mm/hr，最終入滲率 f_c= 5 mm/hr，且以此方程式推估出降雨事件所造成的一小時入滲量 （mm）為 12.78 mm。假設現有一豪雨事件，其降雨強度超過 23 mm/hr， 試計算此豪雨事件在前 45 分鐘所造成的入滲量（mm）及前 90 分鐘的平均入滲率（mm/hr）？（20 分）

四、水流演算（flow routing）可以應用來預測一段時間內流域或河流系統的 水流移動過程。試述水流演算中動力波演算（dynamic wave routing） 、運動波演算 （ kinematic wave routing ）、 Muskingum 演算 （ Muskingum 、單位歷線方法（unit hydrograph method）的物理概念及假設及 routing） 適用條件。 （20 分）

五、某一集水區其面積為 283.7 km²，某一場四小時豪雨事件，其降雨的分布在第一個小時總降雨為 0.2 cm/h，第二個小時總降雨為 2.5 cm/h，第三個小時總降雨為 2.5 cm/h，第四個小時總降雨為 0.3 cm/h。該豪雨事件所產生的洪水歷線如下：
試利用直線法（straight-line method）推估其基流量並求出其單位歷線。 （20 分）