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高等水文學
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115年 - 115 高等考試_二級_水利工程:高等水文學#145833
> 申論題
二、某集水區於某場降雨事件之降雨量與河川流量紀錄如下表,假設定量入 滲率為 0.5 mm/h ,基流量為 5 m
3
/s ,請推求單位歷線。(25 分)
相關申論題
三、若某區域之土壤入滲過程符合 Horton 入滲公式,經由試驗得知其入滲率 與時間之關係如下表,請推求 Horton 入滲公式中的入滲衰減常數 (infiltration decay constant)。(25 分)
#594442
四、河川水文演算方法中的 Muskingum 法,考慮洪水來臨時流量與蓄水量變動之關係,設定河川蓄水可分為棱形蓄水 (prism storage) 與楔形蓄水 (wedge storage),由上游已知流入歷線的情況下,推求下游出流歷線,可用來描述洪水波在河道向下游傳遞的延遲與變形情形。Muskingum 法之公式可表示為 \( Q_2 = C_0 \cdot I_2 + C_1 \cdot I_1 + C_2 \cdot Q_1 \) 其中,\( I \) 為河段上游流入量,\( Q \) 為河段下游出流量,\( I \) 與 \( Q \) 的下標 1、2 分別代表演算的前後時刻,係數 \( C_0 \) 、 \( C_1 \) 、 \( C_2 \) 如下: \[ C_0 = \frac{-KX + 0.5\Delta t}{K - KX + 0.5\Delta t} \]\[ C_1 = \frac{KX + 0.5\Delta t}{K - KX + 0.5\Delta t} \]\[ C_2 = \frac{K - KX - 0.5\Delta t}{K - KX + 0.5\Delta t} \] 其中,\( K \) 為蓄水常數 (storage constant),表示洪水波於演算河道中的傳播時間,\( X \) 為無因次參數,用以表示入流量對蓄水量變化的加權關係。傳統的 Muskingum 法未考慮側流入量與支流匯入的問題,若假設側流入量 \( I_L \) 與上游流量 \( I \) 成一比例關係,即 \( I_L = \alpha \cdot I \),式中 \( \alpha \) 為比例常數,請推導考慮側流入量之 Muskingum 法之公式。(25 分)
#594443
(一)求兩齒輪之節圓直徑、中心距、節線速度 V、切向力Wt 與動態係數 Kv 。(6 分)
#594444
(二)求小齒輪之 AGMA 齒根彎曲應力 σ 與齒根彎曲安全係數 S F。 (7 分)
#594445
(三)求接觸幾何因子 I、AGMA 齒面接觸應力σ c 與齒面接觸安全係數 S H 。(7 分)
#594446
(四)由於接觸應力與傳遞負荷之平方根成正比,故在比較齒面點蝕及齒根斷裂失效時,須以 SH2 換算為「等效負荷安全係數」方能與 S F 直接比較,請據此判斷本齒輪組之控制失效模式為何?並提出一項具體改善建議。(5 分)
#594447
(一)受最大應力位置?並計算該處之最大彎曲正向應力 σ x 、最大扭轉剪應力τ xy 及兩個平面主應力σ1 、 σ2 。(7 分)
#594448
(二)分別以 Coulomb–Mohr 理論與最大正應力理論計算灰鑄鐵托架之安全係數,並說明對本題之應力狀態而言,何者較為保守及其原因。 (7 分)
#594449
(三)若改用降伏強度 S y = 350 MPa 之延性鋼,分別以 von Mises 理論與 Tresca 理論計算安全係數,並比較兩者差異。(6 分)
#594450
(四)若仍維持使用灰鑄鐵,且設計規範要求 Coulomb–Mohr 安全係數 n ≥ 2.5,求所需之最小桿徑(取整為 5 mm 之倍數)?另請就「脆性 鑄鐵、延性鋼」於本應用之材料選擇,提出工程判斷與選用理由。 (5 分)
#594451
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