按传统的“标准”写法，应该你前面的两种写法(a ten-kilometer race, ten kilometers’ race)，但是，在现代英语中你的第三种写法（即a ten kilometer race）也完全正确。下面是我平时在教学中收集到的一些词典例句：

It’s only a 5 minute taxi ride away. 打车只要5分钟。（《朗文当代英语辞典》）

The boat settled into the mud at a 35 degree angle. 船身呈35度角倾斜着陷入烂泥中。（《剑桥高级英语词典》）

I thought a 15 min break from his work would do him good. 我想他停下工作休息15分钟对他会有好处。（《柯林斯Cobuild高阶英汉双解学习词典》）

It seems quite absurd to expect anyone to drive for 3 hours just for a 20 minute meeting. 要人家开3小时的车只为了去参加一个20分钟的会议，好像很荒唐吧。（《朗文当代英语辞典》）