第1題
試以達西定律(Darcy’s Law)推導拘限含水層(confined aquifer)之穩定 水流量方程式,何謂滲透係數(coefficient of permeability & transmissibility)?如何推求拘限含水層之滲透係數?(25 分)
民國110年 高考三級 水利工程 水資源工程學收錄考選部官方試題,共 4 題可線上瀏覽,考選部未公告本科目答案。
試以達西定律(Darcy’s Law)推導拘限含水層(confined aquifer)之穩定 水流量方程式,何謂滲透係數(coefficient of permeability & transmissibility)?如何推求拘限含水層之滲透係數?(25 分)
建造一個高爾夫球場,需要維護草地之水資源,有三種替代方案,三種 方案皆有管線與抽水機設計,其中管線壽命30 年,抽水機10 年,抽水 機可經由替換使得方案壽命可延長為30 年。三種替代方案所需的花費 列於下表: 單位:元 方案 A B C 初始抽水機成本 150,000 300,000 600,000 初始管線建造成本 300,000 300,000 450,000 年維護費 120,000 90,000 60,000 抽水成本/立方公尺 最佳化替代方案主要係根據每年灌溉高爾夫球場的抽水量而定。利率為 6%。試以抽水量範圍決定那個替代方案為經濟最佳方案。(25 分)
流入工業水處理廠的流量隨時間t 變化(其中t 以天為單位),如下所示。 sin 2 in Q t Mgal/day 試推求每天處理的廢水總量。廢水以2 Mgal/day 的恆定速率進行處理, 所有的廢水將在每天被清除,試建立一個以t 作為控制變量的數學模型, 並推求儲水槽的尺寸。(25 分)
鑄鐵之配水系統中含有配水管,某一段分為兩平行管(如下圖),直徑均 為50 cm,管1 長度(L1)為1200 m,管2 長度(L2)為2200 m;管1 與管2 分別有不同控制流量開關閘閥(gate valve)之損失係數(Loss coefficient)分別為2 與10。假設水密度為1000 kg/m3、動黏滯係數 (dynamic viscosity)為1.138×10-3 kg/m·s、鑄鐵管糙度(roughness)ߝ為 0.26 mm。若管流為完全紊流(fully turbulent flow),則摩擦因子(friction factor)f 為1 2.51 2log 3.7 D f Re f ;若管流為層流(laminar flow), 則f 為 f Re 。試問管1 的流量為0.8 m3/s,管2 的流量為何?試問此 配水系統每小時可輸送多少水量?(25 分) 管1 管2 L2 L1