地球科學科

假日時，父母帶我去太魯閣遊玩，父親不時為我介紹:「這兒叫布洛灣，是河階地形、這是曲流、這是U型河谷…這一切都是由立霧溪切蝕、堆積而來。」不過我十分懷疑:一條小小的溪流怎能雕塑出如此壯觀的景象?何況，太魯閣內岩層大部份為堅硬的大理岩及片麻岩，若只靠溪水的沖刷，真能造成如此深的河谷?而高聳的布洛灣、酉寶河階又是如何成形?為了更清楚知道太魯閣地形的形成概況，於是便誠著設計一些實驗來探討。

影響颱風雨量之因素在侵台颱風路徑預報專家系統中已有詳細的分類，卻未有颱風降雨型態的研究。為探討莫拉克如此驚人雨量的原因，我們自歷史颱風資料庫選出與莫拉克路徑相似的颱風，用各種統計法分析這些颱風之兩種降雨型態，由兩種降雨型態的差異探討颱風降雨因素之間的相關。將分析結果與各項氣象資料統整，找出由綜觀環境到颱風內部結構等和莫拉克相近之颱風，分別和莫拉克作比較來探討影響雨量之因素。由以上分析過程我們找出莫拉克的降雨型態及超大雨量與下列因素有關：暴風環流通過臺灣時間、西南氣流效應、颱風路徑及綜觀天氣條件。這些因素中，最顯著的因果關係為暴風環流通過臺灣時間越長，則颱風擺盪越明顯，強烈季風槽長時間供應水氣，於是中尺度對流不斷發展使測站累計接受降雨時間長，導致中南雨區百分比越大，造成莫拉克颱風全臺累計雨量創三十年來的最高記錄。

根據文獻資料的統計，台灣地區泥火山共有 17 處，羅山地區是東部地區 2 處泥火山的分佈地之一，也是花蓮縣境內唯一的分佈地點。羅山地區的泥火山大多呈現噴泥池的景觀，只有幾個邊坡坡度約 10 度的噴泥丘。本實驗調查羅山地區泥火山噴泥口的直徑、噴發泥水的溫度，每分鐘的噴發次數、噴發量、含泥量、水質酸鹼性與含鹽度，並調查泥火山區域的植被概況，其中鹵蕨、彭佳嶼飄拂草與冬青菊都是生長在含鹽量較高的海岸地區，說明泥火山土質與海岸地區的共通性。鹵蕨在台灣的分佈只有屏東佳樂水地區與羅山泥火山地區，屬於稀有級的植物，羅山泥火山地區更是它族群數量最大的區域。本研究也模擬泥火山的噴發與泥火山兩種小地形的形成，以探究泥火山的噴發現象與小地形形成的原因。

昔日，金門的水，成就了聞名中外的高粱酒，在池塘，小河，或湖中悠遊，戲水，摸魚蝦貝類是金門人兒時最美好的回憶，近年來，金門的水，是否依然甜美甘醇，望著浯江溪，山外溪、金沙溪那一幕幕不堪入目的景色，令人懷疑，它呈現的是又臭又髒的汙水，和幾株早已枯萎的雜草，以及一股嗆鼻的臭味，也許金門在變，在轉形，隨時代巨輪往前進，人們為了個人的享受而蹧蹋美好的水源；我們很想知道現今金門的水，作為飲用水，灌溉水，生活用水，而後變成的放流水，其中變化有都嚴重？希望透過實地觀察與實驗，更清楚認識金門湖泊的水質。

澎湖本島為澎湖群島最大之島嶼，面積約64餘平方公里，約佔澎湖群島總面積之半，周圍約101.5 公里。東側、東南側、南側海岸比較單調，砂質海濱發育較佳，無顯著之內灣，海蝕平台不甚發達。本島之北側與西側，海岸參差凹凸，半島與內灣甚為發達，海蝕平台甚為發達，內灣甚淺，為岩盤分佈甚廣與珊瑚礁廣泛發育之故。近年來，水產養殖事業在本縣頭，尤其本島北海岸內灣之利用甚被重視，紛紛建設魚塭等設施，此等建設破壞原有環境，對本島北海岸之生態環境及今後本地區水產養殖業之發展不無影響，為此明瞭此地區沿岸底質。

潛堤能消散部分波能，控制海灘侵蝕達到保護海岸，但現有潛堤皆是實心的結構物，研究者從海蝕洞的特殊景觀聯想嘗試應用孔洞在潛堤結構，讓不透水式潛堤成為有孔透水式，故使得研究者想了解透水式潛堤其消波能力、堤後渦流強度與分布到底和不透水式潛堤有何差異？因而引發本研究之動機。由於實際潛堤之結構相當龐大，因此本研究嘗試設計透水潛堤之模型，再進行模擬，實驗中針對（1）透水性潛堤（編號：A 結構物，進6 出4）、（2）透水性潛堤（編號：B 結構物，進8 出4）、（3）不透水性潛堤（編號：C 結構物）等三種潛堤加以試驗，根據所得的資料分析潛堤之特性，其中包含消波能力（反射率）、堤後渦流分布與本體穩定性。由實驗研究結果發現（1）潛堤對不同波長的入射波會有不同的消波效果，在這其中會對某一特定波長產生最佳的消波能力（最大反射率）且將潛堤改成透水式潛堤則其反射率會降低，再者入水口孔徑愈大，反射率會愈低、（2）研究中所設計的透水式潛堤在水平出水口處會產生射流，有削減堤頂上方透射波所形成之渦流的功能，但射流如過大反而會形成更大之渦流強度、（3）渦流的產生會引起侵蝕，而堤頂壁的侵蝕會造成上方結構被破壞，其中以C 結構物最嚴重；而堤腳的侵蝕會造成潛堤傾倒，偏離原位置，失去原始功能，其中也以C結構物最嚴重、（4）透水式潛堤，其水平入、出口之孔徑比例如不超過3/2，則會在本體之穩定性表現較佳、堤後產生之渦流強度較低與渦流影響範圍會較小。海岸防禦之施工方法選用何種結構物來保護海岸，應慎重考慮其立即性及長期性之影響，避免保護施工方法選擇不當，長期後反而更難保護；此外在設計上除要求結構物本身安全並發揮最大保護效果外，應使其對鄰近海岸之影響降至最低，就潛堤而言，因其承受巨大的能量，所以壽命也十分有限，故在消波效果、潛堤壽命長短與生態保育等方面取一平衡，是相當重要的。

本研究開發霧化水分子氣流場模型，取代傳統水工實驗，以更貼近颱風構造的設計，應用於模擬颱風發展、雙眼牆、風場不對稱、狹管效應、副低壓影響及遇到障礙物的路徑變化等小尺度現象。實驗發現，高層輻散帶動低層輻合，增強到一定程度時出現風眼，類似真實颱風。瞬間提高風速會出現類似雙眼牆構造。當破壞風場的左側，帶動中心往西北偏移。狹管效應會使一側風速加快，造成中心偏移。模擬副低壓影響實驗中，東側的副低壓會使中心往東南偏移。氣場內放障礙物易在背風側產生漩渦，擋板越高越明顯。以臺灣地形障礙物進行實驗，北部通過的漩渦因狹管效應及風場不對稱南偏；中南部通過，先略南偏再北偏；大角度進入的漩渦也常受副低壓影響而偏向背風側。

這學期我們班上負責管理學校圖書室整理圖書，我找到台南光輝這本書，描述明末清初的台南，發現在赤崁樓的西邊是一片內海──叫台江。僅僅三百年整個內海就不見了，被堆積成陸地。如果再經過三百年會變成怎樣呢？

每次在學校巨蛋下活動，除了發現光線明暗不同之外，還有巨蛋內外，涼爽、溫暖、炎熱的感覺也不一樣。我們很好奇想了解其中的原因，於是開始了火傘與巨蛋的研究。

本報告研究不同洪水量對橋墩沖刷的影響，以高雄甲仙區之寶隆大橋為研究主體，並使用縮小模型搭配沖刷水槽，以模擬實際河流對橋墩沖刷之影響，再搭配消波塊探討對橋墩的保護效果，最後利用Surfer繪圖軟體繪製沖刷前後之地形變化，進行圖形之對比與分析，即可完整呈現不同洪水量與各類型消波塊配置之沖刷差異。 由實驗結果歸納發現，水位及流速越大對橋墩造成的沖刷越強，對橋樑的破壞也最嚴重；另外消波塊的型態與排列方式可以有效減緩流速並降低沖刷，達到一定的保護效果，值得未來做更進一步的研究與討論。