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地球科學科

天羅地網-花蓮港港池共振

本實驗的感測系統利用喇叭、鍍鉑黑電極、波型產生器、鎖相放大器、及 sciworkshope750 介面卡組合成一套系統。此系統使偵測精密度大幅提升,使得花蓮港模型尺度變小(120×60×4cm),因此可節省實驗的成本與時間。(精密度達3.0×10-4cm/mV) \r 本實驗希望藉由模型的建立,感測系統的整合,以及傅立葉分析,使研究者可在各種模型條件下,獲得水波傳遞的相關物理量。本實驗雖為縮小模型,但由於系統的精密,測出的共振頻率、衰退時間及振幅皆非常明顯。 \r 鑒於花蓮港喇叭狀港池經實驗後證明容易造成港內共振,且不同的入射波頻率不同,所造成的共振現象及共振位置相當複?,首要課題是要在港內設置適宜之消波裝置,減緩共振現象。本實驗由降低水波震盪時間及消弱震盪幅度兩方面著手,分別於港壁設置消波線,及於港底設置網格。 \r 在模型實驗中,前者以最鬆散、分支最多且孔隙最大之毛線效果最佳,棉線次之而尼龍繩最差;後者則以網格孔徑最大的鐵網消弱振幅能力最為極致,塑膠網次之而孔徑最小的紗布最差。

潮汐成因分析與探究-以花蓮港為例

本文分析中央氣象局1999 至2008 年間六年的花蓮港實測資料,排除颱風暴潮的影響後,討論月相變化、月亮仰角、太陽仰角及月地距離等變因對潮位變化及延遲時間的影響。運用統計法,將各月相同相位的潮高和高潮間隙進行疊加平均,以比較月相變化的影響。在全年月相疊加平均潮高中,發現每天的兩次滿潮潮高約相同,且朔和望的滿潮潮位相近,表示排除其他因素,朔、望滿潮應相同。另外,高潮間隙在望和朔時較小,上、下弦月時較大,可能是因為朔、望時引力有加乘的效果,故延遲較少。分析比較不同季節、月相及日、月仰角的潮位,由此而知,月上中天所引起的潮位變化和月前滿潮較為吻合,因此我們認為海底黏滯力很可能使滿潮延遲180 度以上。

以HHT探討311日本海嘯對台灣各港的影響

本研究以希爾伯特-黃轉換 (Hilbert Huang Transform, HHT),來分析311日本海嘯對台灣各港的水位變動影響。利用HHT將各港驗潮站資料分解成數個本質模態函數 (Intrinsic Mode Functions, IMF),從中找出天文潮和海嘯影響的IMF。將主要的天文潮及趨勢線濾除後,可清楚看出海嘯影響水位的成份,進而分析各港口海嘯波抵達時間、振幅大小和主要頻率等。由 IMF 中可發現海嘯波來臨前海水水位退潮及急升狀況。此外,東部各港呈現出較為明顯的地震前導波(P波)所引起的高頻震盪波,與地震發生時間、P波傳遞速度、海水傳遞延遲及各港水位抬升時間都大致吻合,但較海嘯波到達時間大幅提前。上述研究結果,對瞭解海嘯波特性,將有所助益。

Hold得住嗎?~不同耐震補強方式對改善建築物穩固性的成效探討

本研究在得知學校建物耐震補強事由展開了探究。透過資料蒐集了解學校建物較常見的補強工法有擴柱、增設RC翼牆及剪力牆補強。 經實驗探究發現不同耐震補強方式都能改善建物的穩固性,通常補強樓層越多,耐震效果就越好。研究中補強效果較佳的方式是翼牆補強,其次是剪力牆補強與斜支撐補強方式。另外,發現擴柱和增設剪力牆補強方式,補強3層和補強4層效果差異不大,未來設計如有特殊考量,可在安全無虞下減少最高樓層的補強。也發現斜支撐補強可增加建物的穩固性,其中以W字形及具彈簧的V字形結構補強效果較佳。 最後提出建議:對於學校建物的長方形結構,當地震振動方向與建物短邊同方向時會影響劇烈,應該特別注意建物短邊結構的補強。

蘭陽溪流域環境品質之調查與研究

攤開全省的地圖馬士就可清楚地瞭解,台灣東北角三面環山,一面臨海的宜蘭縣獨自成為一個地理上的小單元”由於重山峻嶺阻擋濕暖氣流的繼續挺進,使宜蘭地區帶來充沛的雨量,也造成不少問題,因此最近幾年來,各級政府對宜蘭地區最重視的措施奠過於「治山防洪」這個主題。而蘭陽溪是宜蘭縣的主要河川,長約 73 公里,沿著雪山山脈與中央山脈之分界線一路往下,貫穿蘭陽平原,兩岸耕地約達 12000公頃,其重要性可想而知,故身為蘭陽地區的一份子的我們,便想利用我們極有限的知識,對蘭陽溪作一番基本的調查與研究。

震震有池-水塔阻尼器設計及減震效能探討

本篇為研究影響水塔阻尼器減振效能之因素,受△f、阻尼大小及水體晃動程度的影響。以自製建物及水塔、彈射平台與地震晃動平台進行實驗,後者平台以電鑽為動力來源,由調光器調整電流而可調頻,連接連桿與電鑽的鐵片長度可調幅。實驗得知,水體與建築物△f在臨界值(調諧)範圍內,水體會因共振效應而有效吸收大樓能量,若水塔底部改為曲面,亦能使水體更易晃動而有效吸收大樓晃動能量;另一影響因素為阻尼大小,網子、內部粗糙度、浮球及隔板開啟狀態均造成阻尼提升。隔板開啟狀態越高,水體自然頻率越低,反之亦然,而加入隔板亦可提升阻尼、降低延遲震盪時間;也許可用隔板開啟狀態調整水體頻率使得設計水塔阻尼器變得更易調整水體自然頻率。

圓通寺附近地層--清水坑背斜真相

「大耳凸肚笑臉迎人」的彌勒彿,安坐在圓通寺的石壁上,迎接光臨的遊客。在郊遊中我們發現:(一)大「佛」字的岩壁下,有些缺乏公德心的人,刻著「某某到此一遊」的字樣,這些岩石是不是比較鬆軟呢?這本岩石的記事本,到底說些什麼故事?(二)眺望寺後的山嶺,岩壁上有許多橫橫斜斜的條紋,這些條紋使我們聯想起:去年大哥哥們曾經調查「新店一烏來」的地質,發現地殼褶曲運動後,留下向斜、背斜的痕跡。這兒是不是也有向斜或背斜存在?(三)是否可配合自然科學第九冊第八單元「我在哪裹」所學的「地形圖」,製作出此地區的地形圖?這些疑問引起我們探討真相的興趣。

水來土「淹」

本研究主要在探討降雨、河流本身特性及河道阻塞對洪水造成溢堤的速度及溢堤範圍的影響。根據研究結果,較快造成溢堤的情況為:流量大、河長短、河?小、岸高低、坡度大、阻塞程度大;與水量多寡、水流時間長短無關,符合實驗前的預測。而溢堤範圍較大的情況為:流量小、河長短、岸高高、坡度小、阻塞程度大;和水量多寡、水流時間長短無關。而曲流彎曲度大者,較易溢堤,且多在轉彎處的外側發生。透過觀察水流流動情形,發現河流溢堤範圍大小與河水向下沖力的大小有關。

金烏玉兔相伴天

日月共存於地平面上的時數受到日出日沒及月出月沒變化影響,日月共存時數達最長集中於初一、初廿九、初三十,之後則共存時數趨短;日月共存時數達最短則集中於初十五、初十六、初十七,之後則共存時數趨長。緯度高低除影響日照時數外,「最長日月共存時數」亦隨緯度變化,緯度愈高則「日照時數」愈長,亦日月共存時間愈長;反之,緯度愈低則最長日月共存時數愈短。「最長日月共存時數」最長可接近或等於當日「日照時數」,故以該地回歸年內日照時數變化與朔望月月相變化即可初步判斷該日「日月共存」的時數;但高緯度地區在朔日前後的日月共存時數則介於該地回歸年內最長日照時數與最短日照時數之間變動。

風吹風吹-學校九月吹什麼風

我們想瞭解學校九月吹的風是否為海風。我們利用假日至學校及海邊進行觀測,也於平日在學校進行相關的實驗。我們用兩個玻璃杯,以水浴方式改變溫度,並用線香的煙來方便觀察,模擬觀測同溫度及不同溫度的對流杯空氣是如何流動。我們發現,同溫時,空氣流動較慢;不同溫時,空氣流動快。我們也將海邊取來的海水及海沙分別放入兩個連通的過濾瓶內,發現加熱其中一邊時,另一邊的冷空氣會流入加熱的瓶中,證明熱空氣上升時,冷空氣會來填補熱空氣原本的位置。我們從海邊的觀測紀錄也發現,海沙及海水溫度差距越大時,海邊的風速也越強。在同一時間,在海邊測得的風向及風速的改變,皆與學校頂樓測到的相符,證明學校吹拂的即是海邊吹來的海風。