地球科學科

經由親自探訪湖山水庫，了解水庫是由南投桶頭攔河堰引水過來，因無直接由河川匯集，故出水處的梅林溪有淤積的可能。再加上水庫周遭樹林砍伐，保土功能變差，進而可能導致水庫自身淤積現象發生。可能的解決方法就是利用異重流排沙。 研究發現： 1、 異重流比重越大，異重流越清楚，捲流也較明顯，有益排沙。 2、 異重流比重越大，壩體坡度越小，異重流越安定；比重越小，反而是坡度越大越穩定。 3、 在湖山水庫底土上新世與更新世頭嵙山層的條件下，以溪沙最適合當異重流的土壤。 4、 水庫水面越高，排沙越不易，因異重流位能變少，且水阻變大之故。 5、 淤積沙土高度，要取決當下水庫水面高度，並不是淤積越高越好排沙。 6、 發現排沙最適溫度為20℃。

本研究以民國105年0206美濃地震引起的台南市大範圍土壤液化為背景，並與民國99年0304桃源地震(原稱甲仙地震)做比較，研究發現新化區的土壤液化區重複發生機率高，而且液化區域、噴砂量和噴砂土樣粒徑範圍隨震度變大(新化PGA=401gal)而增大。研究也發現不同顏色的噴砂是來自不同的地層深度(約2m~5m)，甚至噴砂的裂縫也略有方向性(NE-SW)，與地震震波傳遞方向近乎垂直。另外，由地震的震測波速圖譜可以知道本次液化深度可達20公尺，也與實際噴砂點符合，噴砂的力量(超額孔隙水壓)也可衝破柏油路和填土層。研究也發現液化的土樣平均粒徑(D50)大小與河流、舊河道或水域有關，約在0.10mm上下，由這些數據和現地的調查、訪問，或許可以發現一些土壤液化的訊息，也可以和已知的土壤液化潛勢圖資做比對。

校園中東大門向東南方望去，山群間有一排流動的雲，那是東眼山上的「雲瀑」美景。為何東眼山會出現如此奇景？利用自製雲霧的方式來證實山上易形成雲霧的大氣條件，再透過搜集資料及踏查東眼山，調查其大氣條件、地理位置及生態。探究東眼山為何得天獨厚能出現如此美麗的雲瀑，發現東眼山林相、溫度、濕度使得雲霧容易形成，其山勢走向使得冬季東北季風能順勢帶入，讓雲霧流動而為雲瀑，以上的探究結果再以自製東眼山模型，並在模擬雲瀑形成的大氣條件下呈現出來。

因為桃園區會稽里轄內靠近虎頭山具有2條土石流潛勢溪流，透過實地考察與資料收集，瞭解桃園區土石流潛勢溪流之成因。模擬「降雨時於表土土壤石礫空隙下產生之水流」觀測土壤含水量與水流侵蝕土石量之關係，與模擬「發生部表土狀態」，觀測土壤含水量與發生部坡度之關係。實驗結果發現，當土壤含水量越達飽和時，此時土壤黏性越高較不易因水流而沖刷，發生部崩塌坡度也大，較不易崩落與滑動。但土壤含水量一超過飽和，黏滯性下降，大量崩塌滑落的發生部坡度快速下降，表示此時的土石因泥水下滑力容易滑動且造成土石流。

某次出遊，導遊的言論讓我們對土壤液化感到興趣，所以開始了這次的研究。在文獻探討時，我們發現地震強度和加速度有相當大的關係。之後，我們透過電腦運算發現使用人手搖晃產生的加速度和大約落在地震強度4~5級之間。然後在不同沙土比例產生的土壤液化實驗中，我們發現沙：水=9：4時次土壤液化的分界點，當水含量再更高時會非常淹水和土壤液化。接下來，我們用相同比例不同體積的沙土和水測試土壤液化的情況，發現含水比例相同時，體積越大的沙土越容易產生土壤液化。最後我們觀察相同含水量相同體積在不同震度中土壤液化的表現，發現震度=6時才會有明顯的土壤液化現象。

本研究藉由學生對瀑布的好奇，透過實驗了解瀑布區深潭中的水流活動，提出在瀑布區進行水域活動較佳的建議。 實驗探究發現：水流量、瀑布高度、潭水深度、潭面下石頭位置及石頭量、潭底地形都會影響瀑布深潭的水流活動。發現水流量越大、瀑布高度越高、水深較淺、石頭位置越靠近水流沖擊的地方、石頭量越多及深潭底部有凹陷地形時，漩渦的出現是較明顯的。透過氣泡及綠豆顆粒的觀察，還可明顯看到上下來回捲動的水流也會較強烈。 最後透過浮體物的觀測發現這股強大的上下來回捲動的水流有一股流向往前的力量，而且不會一直維持力量很大，有時會比較強有時比較弱。因此，人們如果不幸陷在其中，可以等待水流較弱時再迅速奮力一游，離開危險的區域。

透過閱讀報章雜誌，恍然發現PM2.5的重要性。針對這次PM2.5的研究，我透過氣象數據分析、實地觀測、實驗，三個方向來進行研究。探討住家附近區域近八年來的PM2.5數據，研究發現PM2.5平均以大里最低，竹山最高，南投市和埔里則為其次，不過目前都有逐年逐漸減緩的趨勢。接著探討天氣條件對PM2.5的影響，發現溫度高、雨量多、降雨天數多及風速大都會影響PM2.5的濃度，使其濃度降低。另外，交通工具也會影響周遭的PM2.5濃度，研究結果顯示車多，空氣品質較差。研究中也透過自製觀測器實際觀測校園，發現到了12月後期PM2.5明顯升高。對於口罩阻隔PM2.5的效用，活性碳口罩的效果最好，其次是醫用口罩，無戴口罩所吸入的PM2.5最高。期盼未來若可以再鑽研，能對這個議題做更深入的探究。

研究本校足球門積水原因，並到台灣各地蒐集土樣，透過土樣加水實驗、篩分析實驗、土樣崩落實驗及土樣排水實驗，獲得以下的結果： 一、土壤是包含固體顆粒、水與空氣的複雜物質，而且各蒐集地點的差異性大。 二、土壤滲透性受土壤顆粒大小影響，土壤顆粒平均粒徑愈大，滲透性愈好，排水性愈佳。 三、土壤因水滲透產生的沉陷量受土壤顆粒大小影響，土壤顆粒平均粒徑愈大，沉陷量愈小，支承能力愈佳。 四、土壤崩落的斜坡角度(摩擦係數)受土壤顆粒大小影響，土壤顆粒平均粒徑愈大，斜坡角度(摩擦係數)愈大。 五、建築物建於砂土層或石子土層上，比建於黏土層上安全並且比較經濟。 六、石子比砂子更適合做擋土牆後側的回填(填充)料。

石頭火鍋為阿美族的傳統美食，石頭火鍋的烹煮方式稱為石煮法，石煮法顧名思義是將石頭加熱後置入水中加熱，為阿美族人的生活智慧，因為有這種熟食方式，讓阿美族人出門在外無須攜帶任何餐食，只要找到烹煮材料，便可以就地炊事，是十分重要的傳統文化。 本研究試用了九種不同種類的岩石進行實驗，分別是蛇紋岩、花崗岩、石英岩、安山岩、片岩、玄武岩、大理岩、白雲母片岩及板岩，再以溫度、TDS、PH和加熱後變化等方面來比較這些石材，針對各種實驗的結果，進行分析及探討，並找尋出哪一種石材最適合加熱石頭火鍋。經過分析及整理，蛇紋岩的加熱速度，溫續、水質、碎裂情形等，大部分優於其他岩石，是九種岩石中，最適合用來烹煮石頭火鍋的石材。

為了揭發隧道神祕的面紗，我們組成「隧人士」偵探團，不懼千里迢迢的路程，親自到宜蘭縣造訪雪山隧道，參訪雪隧文物館、行控中心，探究臺灣最長的雪山隧道。 隧道內的溫度會受車流量、坡度狀況、排放廢氣量和濕度等因素的影響，使雪山隧道入口處與出口處溫度迥然不同。北向隧道冬季溫差最大可高達20℃，夏季溫差最小仍有13℃。為了驗證我們的想法，我們善用實驗室的設備器材，探討數種不同環境的溫升情形，以模擬隧道內溫度升高的原因。結果以250W燈泡的溫度上升較60W燈泡明顯；以二氧化碳與二氧化硫氣體溫度上升較明顯。此外，高濃度的二氧化硫、汽車廢氣溫度上升情形較低濃度氣體明顯；並發現乾燥空氣的溫升情形較潮濕空氣明顯。