民國115年 高考三級 水利工程 水文學
第1題
土壤特性會影響入滲率，請列出公式說明何謂「孔隙率」、「含水量」、「飽 和度」，並說明飽和度對入滲率之影響。（25 分）
題目
土壤特性會影響入滲率，請列出公式說明何謂「孔隙率」、「含水量」、「飽 和度」，並說明飽和度對入滲率之影響。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、孔隙率（Porosity, n）：指土壤總體積中孔隙體積所占比率，n = Vv/Vt = 1 − ρb/ρs；亦可用孔隙比 e = Vv/Vs 表示為 n = e/(1+e)。砂土 n 約 0.30～0.45，黏土可達 0.50 以上。ρb 為總體密度（bulk density），ρs 為土粒密度（particle density，約 2.65 g/cm³），n 決定土壤可蓄水與導水的空間上限。
- 二、含水量（Water content）：重量含水量 θm = Ww/Ws（水重除以乾土重，以小數或百分比表示）；體積含水量 θ = Vw/Vt = θm × ρb/ρw。田間容水量（field capacity）與凋萎點（wilting point）為其重要指標；θ 直接反映水流動的有效斷面積，是入滲與土壤水分平衡計算的基礎變數。
- 三、飽和度（Degree of saturation）：S = Vw/Vv = θ/n，介於 0 與 1（或 0～100%）。S = 1 表完全飽和，S = 0 表乾燥；地下水位以下 S ≈ 1，毛細帶介於其間。飽和度與基質吸力（matric suction）之關係即土壤水分特性曲線（SWCC），為未飽和土壤水力傳導度 K(θ) 的關鍵參數。
- 四、對入滲率之影響：入滲率 f 受水力傳導度與驅動力支配。隨 S 上升，可供蓄水之孔隙減少（Δθ = n − θi 變小），基質吸力下降、K 亦減小；Green-Ampt 式 f = Ks[1 + (ψf·Δθ)/F] 中 ψf 與 Δθ 同時降低，故 f 隨飽和度升高而遞減，溼潤鋒推進速度減緩。
- 五、Horton 式 f = fc + (f0 − fc)e^(−kt) 可反映此衰減：飽和度越高，f0 與 fc 差距越小、衰減係數 k 越大，入滲曲線越快趨於穩定值 Ks，多餘雨量轉為窪蓄或地表逕流。工程上可藉翻耕、透水鋪面、滯洪與截流設施延緩表層飽和，以維持入滲能力並降低洪峰。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。