地球科學科

我們先從地下水的認識與探勘著手，發現梓官區距離地底下9~10公尺就有地下水，地下水資源豐富（研究一）。藉著行政院環保署 環境資源資料庫，找出梓官區地下水數據，並與其他高雄沿海地區相比，分析導電度、溶氧量、水位，發現導電度與離海遠近影響不大（研究二）。接著自製地下水水箱模型，模擬鹹化地下水、沙石層，從補助及抽取淡水數據，可清楚觀察出淡水泡的形成與回縮，邊緣過渡帶不大，確實可在鹹水層中儲存淡水（研究三）。 本研究以在地觀點出發，關心沿海區地下水鹹化的議題，並研究淡水泡的現象。希望能以簡單易懂的報告，使更多人了解地下水特性，隨時關心水質，以少為人知的淡水泡現象，引入思索，為我們的地下水資源，添加諸多可能性！

地震可能造成土壤液化，本實驗是利用自製的震動台來模擬地震，壓克力盒內裝彈珠,BB彈和沙來模擬地層，試著改變其震動頻率，來找出最容易發生土壤液化的共振頻率條件。 我們分別做了S波和P波的震動台，震盪模擬地層及地下水層的實驗盒，並建立研究模型利用水沙比(Rws)、液化時間(TL)定義出土壤液化潛勢指數IL，作為土壤液化的指標並用來說明土壤液化與地震頻率的關係，我們發現震動頻率的確跟土壤液化有很大的關聯，當頻率在某個頻寬時很容易液化，過後即變不容易液化，而S波對土壤液化的發生影響明顯的比P波還來的大，最後我們藉由在地層中埋入隔板試圖改變地層的共振條件並獲得良好的成果，以期未來在土壤液化防治上有更進一步的成果。

此次實驗的目的在找出影響河道沖淤之原因，並觀察及驗證八掌溪河道沖淤的情形。我們自製實驗模型並設計實驗，變因包含了河道的傾斜度、總流水量、河道的曲度、河道的寬度等四項，並觀察實驗後河道淤積的情形，並將沖淤後收集的砂石依不同顆粒的大小作分類統計並觀察後加以討論，最後我們實地觀察八掌溪上、中、下游的河道情形，並製作模型後加以實驗驗證。從研究結果中，我們得到以下結論：(一)河道的傾斜度越大、流水量越多，被沖到下游的泥砂越多，而顆粒大的砂石也較容易被沖下來，而且大部分的泥砂會淤積在河道上游，而凸岸處容易被沖刷；(二)河道彎曲度越大，被沖到下游的泥砂越少，但淤積在河道上的泥砂較多，而且大部分在河道上游，而凸岸處依然有被沖刷的情形；(三)河道寬度越大，被沖到下游的泥砂越少，淤積在河道上的泥砂較多，但當河道太過狹窄，泥砂反而不容易被沖到下游；(四)河道凸岸並不適合人們居住，因為沿岸容易被沖刷破壞；(五)河道若能截彎取直，居住在河岸旁比較沒有被沖刷的危險。(六)八掌溪的上、中、下游呈現出不同的河道樣貌。(七)大雨過後，上游水位上升速度最快，溪水容易暴漲，造成危險。

地震發生時常伴隨土壤液化，出現砂質土壤失去承載建築物重量的力量，造成建築物下陷或傾斜。本研究針對竹北六家地區土壤液化和建築物型態間的關係進行探討，藉由土壤採樣，觀察外觀、計算含水量、土壤過篩、文獻資料等方式來瞭解其特性。模擬地震發生時，何種建築物型態在發生土壤液化時最不易傾倒？利用衛星影像空照圖統計常見建物形狀，以木塊製作模型，改變建築物地樁形狀、數目，結果以一字型、矩型、口型等建築物結構抗震效果最佳，土壤液化發生的時間最晚；ㄇ型或L型只要搖晃，轉角處就會裂開受損，防災效果較差。建築物地樁以方柱較圓柱佳，地樁愈深，數目越密集，建築物抗震及抗土壤液化能力較好。

突堤效應是指人工建構物突出於海岸，延伸而出，阻擋原先海流和海岸積沙的路徑，造成沙子在上游堆積，而下游原先有沙岸的地區則因為沙子量逐漸減少，侵蝕大於堆積，逐漸出現海岸遭受破壞。突堤效應會造成壩前堆積、壩後侵蝕的情況。因為突堤效應造成的結果，頭城海濱森林公園（原頭城海水浴場），在這十多年中，原本的沙灘現在已完全被海水覆蓋。 本校位於頭城海濱森林公園附近，看到頭城海濱森林公園的海沙在烏石港建後己經流失不見，希望藉由實驗瞭解突堤效應，並希望在實驗後對頭城海濱森林公園的突堤效應提出建議。

看見去年大哥哥研究的題目：「挖！挖！挖！挖出夢的時代」時，覺得有些美中不足，所以今年我們想從去年大哥哥挖的泥砂中，知道這些化石中的秘密及故事。 在觀察中，發現斧足綱較腹足鋼多了許多，我們認為這裡是砂質基底環境，除此之外並發現這裡有牡蠣、藤壺、海膽、分支形的苔蘚蟲，可以知道這裡是一個環境乾淨，有清澈的海水，流水慢，適合生物生長。 我們也發現這裡有好多微小的貝殼化石，代表貝類在幼體時大量死亡，因此推測當年可能受到生存環境的深淺變化，或氣溫冷熱變化劇烈，或水質清澈程度變化，或海進帶來的細顆粒泥砂快速沈積的影響等。 這次的實驗雖然很辛苦，但是大家都樂在其中，也從中學習到很多事情，很高興能參與這次的研究。

2018/03/21新聞報導高雄市三民區明誠橋的愛河變成了牛奶河，引發官方「自然現象」與民眾「工業汙染」的爭論。本研究分析相關報導內容及文獻資料，針對硫酸鈣溶液的溶解度(沉積)、鹽水、膠體溶液、乳光效應與溫度之關係，運用Arduino電路板及電子元件設計實驗裝置，編寫軟體程式計算訊號資料，另實地踏查變色河段，採集河水進行檢測，彙整變色河段工業汙染情形，比對實驗結果與大氣水文數據。 研究結果顯示牛奶河屬感潮河段，成因與河水中的硫酸鈣、海水(鹽度)及膠體溶液有明顯關係，而突然降水帶來汙染物(懸浮物)增加，以及環境溫度突然變化(20℃至30℃硫酸鈣溶液乳光效應變化最為明顯)是主要影響成因，此外；研究分析發現河水變色與潮汐變化無明顯關係。

河道中水流會產生振動，由岩石傳出去，若在河流旁裝地震儀，是否能測量水流量？本研究在曾文溪河道旁安裝地震儀，測試地震儀應用於觀察水流水量是否可行，並拍攝水流影片，再利用大尺度影像質點速度測量法計算流量，目的要與地震儀紀錄做比較。計算地震儀資料中每分鐘振幅的最大值和平均值後，發現資料能反應水流變化，特別是將記錄濾波在頻率10到50赫茲間。我們利用流量與振幅的關係，提出能計算流量的公式。地震儀紀錄轉換為時間-頻率圖時，也可看出水流變化。分別觀察水位上升與下降時，發現振動能量上升與下降並不尋相同的軌跡變化，推測水位上升時有石塊搬運作用，而下降時沒有。此可稱遲滯現象，表示地震儀可觀察水流變化與土石搬運作用。

以季風槽為主軸，探討其與颱風生成、發展條件之關係。利用西北太平洋季風槽指數(WNPMI)及西北太平洋850mb重力位高度圖分別與歷史生成颱風特性做比較。結果發現WNPMI值愈高，颱風生成數量愈多；反之WNPMI值愈低，颱風生成數量較少。另外從850mb重力位高度圖得知，季風槽强度越强，颱風生成位置越偏東及偏北，颱風生成於135°E以東的機會就越高，若侵襲台灣時強度發展成強烈颱風的機率升高；另季風槽强度較弱時，颱風生成於南海機率就愈高。而於路徑研究發現颱風主要受高壓馳流引導，絕大多數的颱風呈現在季風槽範圍內移動行進。 研究近一步發現當季風槽強度較強時，颱風偏北行進象限機率升高；季風槽強度較弱時颱風則容易行進通過菲律賓至南海。

五年級自然課太陽觀測單元時，老師補充介紹了日月食現象；說到日月食雖然每年都會發生，但相較於月食持續時間長、涵蓋範圍大，近乎半個地球人口均可親眼目睹；日食卻因為持續時間極短、可觀賞範圍既窄又短，因此日食現象顯得彌足珍貴。去年發生在美國的日全食，全食帶經過了許多人口稠密的大城市，因此得到了全球廣泛的關注。我們藉由本次研究，探討了日全食最長持續時間的理論條件，並找出21世紀歷時最長的11次全食來驗證理論。同時我們也運用六年級數學課所學的速率、比值、代數的概念，配合NASA、Stellarium、Google Earth提供的資訊，計算2186年未來史上最長日全食的數據，並對照NASA公布的參數資料，獲得極高的準確率。