地球科學科

本研究利用自製連通阻尼器、自製模型屋、自製地震模擬器，將連通阻尼器配置在低樓層模型屋，用手機APP軟體偵測震動加速度，檢驗減震效果。研究結果：（一）連通阻尼器最佳阻尼強度：流體濃度5~20%，強度700～1500公克力。（二）連通阻尼器最佳配置：阻尼反向、配置前後方向、傾斜角度30度、與主震動方向夾角30度、連通阻尼器配置越多。（三）建物結構與震動大小的影響：模型屋樓層重量越重、樓層越高、結構強度越差、震動加速度越大時，減震效果越佳。（四）連通阻尼器的減震效果：最大加速度平均減震百分比為32.5%，平均減震值為107.6gal；平均加速度平均減震百分比為25%，平均減震值為48.6gal。連通阻尼器減震效果佳，可作為製作速度型阻尼器的參考。

為了瞭解土石災難與崩塌的關係，和影響崩塌的因素，並提出改善建議，使崩塌造成的土石災難降低，因此經由野外地質調查、土石災難因素的實驗得到以下的結果： 一、特富野村曾文溪兩側的岩層是砂頁岩互層，差異侵蝕很明顯，區內有兩處崩塌較嚴重的地方，豪大雨時要多留意。 二、觸口附近八掌溪和腦寮溪兩側的有很多處崩塌，阿里山公路36K處是崩塌最嚴重的地方。 三、坡度越陡，沖蝕量越多，可見坡度與崩塌量有關係。 四、下雨時降水量與坡地的崩塌有關係，水量越多，沖蝕量越多。 五、我們發現堆積物的體積越多，豪雨後沖蝕量越多。 六、從野外調查與實驗證明，擋土牆可以減少雨水沖蝕，還有在崩塌較嚴重河道建造防砂壩可減少造成土石災難。

本研究對象為台南市牛山剖面六重溪層內碎屑化石密集層，透過野外調查與模擬實驗，分析六重溪層上部化石密集層，與下部油氣儲集層關係，並推論牛山地區古今的地理環境。 我們發現這些密集層的化石種類，具有相似的地質現象，因此重建碎屑化石密集層間的關係 ；並採集沙灘現生貝類與觀察碎屑分布，透過破壞實驗與水流實驗，了解貝類被破壞成碎屑 的能量，與碎屑被搬運堆積的過程。 本研究針對岩塊孔隙率測量，提出獨創的浸沒白油法，並與專業儀器測得孔隙率之砂岩比較，證明具備準確性。透過高解析度的電腦斷層掃描圖，分析砂岩中孔隙的分布情形；並推測六重溪層下部油氣儲集層，其地層條件與上部碎屑化石密集層類似，為膠結較不緻密的鈣質砂岩地層。

不同溫泉的礦物質、酸鹼性不同。火山溫泉的熱源為岩漿，溫泉多為酸性。礁溪溫泉為板塊運動引發高溫加熱地下水而成，呈弱鹼性，主成分為碳酸氫鈉。 採集大屯山區、礁溪溫泉種植綠豆和空心菜，發現火山地區酸性溫泉不利植物生長，pH值接近中性(弱鹼或弱酸)的溫泉對植物影響較少，有些情況用自來水種的植物甚至長得較好。 空心菜為礁溪農特產品，經過實地勘查、訪談農夫和種植實驗，發現空心菜生長與品種、水溫的關聯較大：礁溪空心菜長得好，除了與較溫暖的水溫有關，也與當地特別品種有關。以溫泉澆灌時，濃度不能太高，否則反而逐漸枯萎，所以酸鹼值接近中性的溫泉能讓蔬菜長得較好，而適當溫度與礦物質濃度經稀釋的溫泉，更有利於植物生長。

近年來全球大力推廣太陽能發電，台灣太陽能板數量急遽上升，然而也逐漸衍生出「與農爭地」問題。我們以太陽視運動軌跡來探討如何架設太陽能板才能使太陽能發電和農業生產能夠共存共榮。 我們發現農地種電時所架設太陽能板應採用斑馬線方式排列，且應朝向正南方。太陽能板寬度與架設間隔距離之和越小，其所需架設高度可越低。若以市面常見太陽能板尺寸而言，在太陽能板遮蔽率30%、40%與50%情況下，可得出最低架設高度均低於3公尺，確實可適用於棚架與溫室，極具可行性。同時我們也發展出一太陽能板架設高度儀，使農民能夠輕易計算出太陽能板應架設的高度，能夠確實改善「與農爭地」這一現象，促使太陽能發電與農業更有可能共存

在陽光照射下，若窗簾關閉會導致房間太暗；打開則使房間太熱。因此我想設計隨著陽光強弱改變角度的遮陽簾。看3D電影時，我發現兩片偏光片重疊可改變透光度，若配合黑色吸熱和空氣受熱膨脹原理，就能做出自動調整透光度的遮陽簾。 用燈泡代替陽光進行實驗，可得到【黑色金屬罐溫度上升與照度成正比】、【空氣膨脹量與照度成正比】、【偏光片透光度與夾角成反比】等結論。利用這些結論設計不需外部能源的裝置，此裝置能依據光照的強弱，自動改變透光度，達到無論室外、室內光線如何，照度都維持在舒適的情況。 由於此裝置不需耗費任何外部能源，可被安裝在房屋或汽車的屋頂或窗戶上，隨時保持室內或車內有舒適的照度，進一步達到節省能源的目的。

研究發現農塘會變成泥塘，主要是北、東和西邊的地層都非常不穩定，地形陡峭，高度往湖裡遞減，泥岩邊坡的紋溝和泥裂發達，還有小斷層，特別容易發生泥流。農塘西邊山頂的厚層砂岩就有許多蜘蛛網狀的構造，是小斷層的證據。 西邊山頂的厚層砂岩在風化後，由小溪流流到牛埔農塘和埤底溝，因泥砂顆粒稍大，是屬於砂質泥岩，造成的個別泥裂面積也比較大，但泥裂最大深度並不超過1公尺，泥裂下為沒乾的泥漿，計算後發現飽和的泥漿含水量約有17座游泳池。另外，鹽度並不影響泥裂，但影響含水量。泥塘雖沒有土壤液化的潛能，但表層比較粉砂質的泥岩震動後會發生液化。很少見的泥裂崩塌，因受重力的影響，下面的泥漿也出現爆漿的奇妙現象。

本研究透過資料蒐集了解台灣的水庫現況，其中的13座民生水庫，平均淤積量已超過三分之一，因此，水庫的清淤刻不容緩。 經設計實驗探究發現：自然的水流不易帶走泥沙，需要大量的水流或攪動，比較容易透過水流帶走泥沙，達到排沙效果。 另外，發現運用洩降排沙時，壩體底孔開啟的閘門應該選擇接近泥沙和水的交界處，再使用適量的水就能達到較佳的排沙效果；並發現移動式虹吸的排沙方式，排沙效果較佳，是一項簡易方便的清淤工法，如果能再配合攪動泥沙的方式進行虹吸，排沙效果應該會更好。 最後提出建議：可以增加排沙道長度，讓不同工法排出的泥沙可在排沙道上流動一段時間，泥沙因沉降作用而分離出泥沙和水，再將較乾淨的水源導引至水庫內再利用。

為了分析颱風是否受到台灣地形影響而改變風場，本研究分析近20年間29個西行颱風，以全台20個測站風向資料，繪製流型圖，將颱風在不同位置時的環流特徵進行分類，也製作氣流裝置搭配保麗龍沙模擬各種流型。我們一共分出12種颱風流型，選擇路徑1~5號西行颱風進行流型分析，颱風離台灣較遠時（123.5∘E），有尾流區或背風渦旋產生；離台灣較近時（122∘E），不同位置有顯著的流型差異；過山後（120∘E），在其餘位置也都有地形效應；1號路徑颱風，氣流主要由南沿山往北吹；5號路徑，氣流主要由北沿山往南吹。實驗模擬，用乾式氣流場搭配保麗龍沙在直進型、螺旋型氣流場中觀察滯流區及尾流區等結構，使用熱線式風速計，並繪製等風速圖獲得與實際流型資料相似結果。

本研究探討不同結構補強建築物的抗震能力與不同基礎建築物的抗土壤液化能力，最後合併出最能夠抗震及抗土壤液化的建築物型式。 我們測試地面以上不同結構補強的建築物以及地面以下不同的基礎，並將不同結構補強搭配不同基礎，分別測試其抗震及抗土壤液化能力。 本研究主要發現: 一、 單斜撐結構補強的抗震能力比加裝阻尼球好。 二、 樁基礎的抗土壤液化能力優於筏式基礎。 三、 單斜撐搭配樁基礎的建築物抗震效果較佳。 四、 使用砂石改善土壤，能使筏式基礎建築物提升抗震效果。