全國中小學科展

地球科學科

東眼山-天空中的瀑布

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。

煙煙一息~探討大氣穩定度與煙流及PM2.5擴散之關係

經過數據整理與分析,我們發現:中國南下氣流對北台灣懸浮微粒數值影響明顯,且觀察者較難以藉由溫度及濕度得知懸浮微粒數值高低,而若風向為來自中國東北方位,或風速因氣流由中國吹拂來台而上升,懸浮微粒數值議會受影響而提高。另外,煙流可簡單判斷地面的大氣穩定度狀況,但需要間隔小的時間差。

溪的眼淚-樹梅坑溪污染調查與溪流自淨效應之研究

本研究的目的探討新北市淡水區樹梅坑溪污染,期間2014 年9 月~2015 年5 月。首先樹梅坑溪的污染來源,其次檢測樹梅坑溪的污染,檢測包括硝酸、亞硝酸、氨氮、磷酸、化學含氧、BOD、TDS、溶氧量、酸鹼度、透明度、濁度、重金屬等12 項。並利用低棲生物、RPI值、總體水質比對分析溪流的污染程度,以及研究溪流的自淨效應。研究結果,污染問題水源掠奪、養豬、家庭污水、溪流加蓋為主因。污染程度,源流區無污染,上游區中度污染,中游區輕度,下游區嚴重污染。豐水期與枯水期污染差異不大。短期與長期污染相似。三年來中游、下游地區水質明顯惡化。溪流自淨有降低污染的效果,建議整治用自然或生態工法改善溪流的水質。

以X光與宿主星系探討遙遠中質量黑洞候選者之性質

大地震發生時經常伴隨著土壤液化(soil liquefaction)的發生。土壤液化是在地震過程中,震動讓砂土重新排列、減小期間的空隙 ,使地下水被擠壓而出,導致水土混雜、呈現泥漿的狀態造成建築物沉陷、傾斜,地表噴砂、噴泥等災情,改變土壤結構以及其所包含的一些成分,讓土質不穩定。 經實驗發現,當消防沙的體積為5000cm3時,發生土壤液化的臨界水量是2000cm3。土壤液化的出現,不同的砂土會有不同的最短發生時間,消防砂需要20秒,紅土需要30秒。其中各種砂土液化情形不同,消防砂出水現象較明顯;紅土液化後出水不明顯,呈現膠狀;培養土則較不容易、甚至是完全不會發生液化。希望後續的研究,可以找出防治土壤液化的方法。

中華民國第三十二屆中小學科學展覽-地球科學科評語

一、本年度件數有顯著的增加,甚為可喜。 二、利用本土材料的作品很多,為一大特色。 三、初小、高小與國中集體作品多,且團隊精神佳,值得鼓勵。 四、有甚多作品為實際觀測資料的蒐集、分析與解釋,且能配合實驗室的數據,研究方向正確,為可喜之現象。 五、部分作品甚有實用價值。 六、部分作品過於瑣碎,不能集中精力於單一方向,而無具體結論為一大缺憾。 七、國小組部分作品,老師參與程度明顯過高,應力求改進。

食「米飯」敬「水土」-後山米之鄉成因探討

花東縱谷上的稻米集中分布在玉里到池上一帶的沖積平原上,形成後山米之鄉(玉里、富里、池上、關山),透過文獻資料發現此區域中,影響稻米生長的因素有氣候、土壤、水。研究中由於此區氣候大致相同,都屬於熱帶季風氣候,日照量與年雨量相似,所以深入探討土壤與水中的不同因素對稻米產量的影響。透過研究我們發現此區域的片岩沖積土、排水不完全良好的土壤;水質導電度低於0.7ds/m、硬度低於700mg/L、灌溉水pH值介於7.5~8.5是後山米之鄉得天獨厚的好山好水,因此是此區域適合稻米生長的因素。

會跳舞的泥土--調查研究頭社的活盆地

海拔約六百五十公尺的頭社盆地位於南投縣魚池鄉,四周群山環繞,頭社派出所一帶為低地,因此它擁有為全台面積最大的「活盆地」,盆地下的地層主要是泥炭土,極易吸附水分,站在地上用力一採,柔軟的地面即出現波浪般的震動,相當特殊。 推測「活盆地」泥炭層之成因,為上方的草倒下來後,土裡長出新草,之後又被上方倒下來的草給覆蓋,如此周而復始歷經數千年沉積後而形成。以腐朽植物為主構成的泥炭層孕育豐富的動植物資源,而「紅木農莊」保留特殊的水草泥炭土溼地原貌,和每年都會再下陷的「無底洞」,讓我們非常的好奇,實地考察、取樣、檢測,且利用學校有限資源以及所學的知識,著手做了物理、化學與生物的實驗並探討其形成因素。

隧越如梭--雪山隧道知多少

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。

天搖地動--地震強度與土壤液化

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。

打破沙土排到底-訪查湖山水庫下游及探討湖山水庫自製異重流排沙的可行性

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℃。