全國中小學科展

地球科學科

橫行「壩」道-丁壩與挑流之關係探究

本研究在探討丁壩長度和高度差異產生的挑流現象,研究結果發現,丁壩的長度越長、高度越高會對河道彎道 攻擊面產生更好的保護效果,也會對非攻擊面造成更大影響,另外,我們也發現當丁壩的長度小於、等於或大於河道三分之一,會對攻擊面及非攻擊面產生不同的作用;落差工丁壩高度差距越大,對攻擊面保護效果愈顯著;反之,落差工丁壩高度差距越小,對攻擊面的保護效果越不明顯。我們還發現丁壩產生的挑流現象,會導致河流中的某些位置水流湍急及形成水位落差,因此我們在此處設置微水力發電裝置,不僅可以產生電力,提供河道旁的路燈用電,還可以有效的重複利用水資源,達到淨零碳排的永續發展目標。

纏蝕鯨豚—— 露脊鼠海豚在馬祖的擱淺研究

本研究主要利用資料分析,了解影響露脊鼠海豚擱淺的原因;並且使用動態模擬實驗,了解露脊鼠海豚在海上被動漂移的路線和擱淺的分布情形。 研究結果顯示,1.在人為活動中,海漂垃圾堆積與鯨豚擱淺具有最大的相關性,但是不具有因果關係.從露脊鼠海豚的死因研究推論,漁業混獲與遭受撞擊(船擊)才是致命的因素。2.牛角澳有穩定的擱淺數量且包含幼體,可能與靠近露脊鼠海豚棲息、育幼活動場域有關.

火炎山地質研究及土壤改良

火炎山屬頭嵙山層(頭嵙山位在豐原東南方),位於大安溪北岸,縣道苗130甲線上方,每次豪雨就發生土石流,對人、車都是極大的威脅,這次實驗主要探討火炎山的地質特性、土壤結構、找出土石流發生的原因,小組發現如果增加植被就能減少土石流,增加植被的方法有兩種:(一)種植適合酸性土壤的植物,(二)嘗試土壤改良,適合一般植物生長,所以我們就對火炎山土壤的物理、化學性質加以研究,找出不利植物生長的因素,加以改良,使植物得以生長,減少土石流危險,增加土地利用,並做好水土保持。

泥岩上的石灰岩~大崗山地質環境之探討

本研究探討大崗山地區,泥岩的回脹力與石灰岩裂隙的關係,並解析大崗山地層組成:(1)上段石灰岩裂隙分布與鐘乳石洞的成因(2)中段化石碎屑層之化石種類(3)透過實驗,驗證下段泥岩層的吸水回脹力足以使上段的石灰岩斷裂。 我們用自製的壓密儀,成功測量出泥岩的回脹上頂力,並經由斷裂實驗,證明泥岩回脹的力量,可以使上方石灰岩產生裂隙。 我們提出創新論述:泥岩與珊瑚礁石灰岩的過渡帶,存在碎屑化石密集層,可硬化成為基岩,使得珊瑚水母型幼蟲,可順利固定著床並向上生長,而形成珊瑚礁;同時珊瑚礁 形成石灰岩後,因為下方泥岩的回脹而產生石灰岩的裂隙。 最後根據研究成果,完成地質館的三層設計圖與Scratch互動程式,可供未來大崗山地質館參考使用。

雙「風」對決,勢「伴」功倍—探討季風對颱風風場之影響與模擬

為探討季風對颱風風場之影響,本研究選取自2013至2023年間279個颱風,分析與季風互動後的七級風範圍及氣流輻合情形,並設計實驗模擬。我們發現,約84%的颱風受季風影響,常使風場不對稱,本研究以螺旋形取代傳統的正圓描述颱風風場,發現東北季風共伴時,風場北大南小、西大東小,為6字等角螺線形,輻合帶類似鋒面結構且多在北側;西南季風共伴時,風場南大北小、東大西小,為9字等角螺線形,輻合帶多在西南側;雙側季風共伴則都有影響;而無共伴時,風場呈橢圓形且無明顯輻合帶。本研究以水流場實驗模擬單、雙側季風共伴輻合帶,並分析實際颱風案例之氣流進入角,以氣流場裝置模擬颱風受季風影響的風速與風向場不對稱性,其結果與實際情形吻合。

2012-2022年桃園6-8月平地與山區熱對流降雨之異常探討

本研究利用中央氣象局觀測資料查詢系統中的2012-2022年6-8月雨量及逐日平均溫度資料,將桃園市的12個氣象測站數據輸入excel中,做成長條圖或趨勢圖並解讀。發現根據十年來每年6到8月的平均逐日溫度分布情形,都市熱島效應可能發生於桃園測站附近,可能及於中壢及八德。逐日平均溫度上升趨勢以龍潭測站最高。A型午後熱對流降雨雨量上升趨勢以中壢測站最高。山區的熱對流降雨雨量與逐日平均溫度上升趨勢,與平地或海邊測站相比都有不及的情況,推測造成平地與山區熱對流降雨降雨量的異常變化有可能與都市熱島效應有關。

風中奇緣~探討風與學校建築物的關係

本研究透過文獻的蒐集,了解風與建築物之間的關係,發現風流經建築物的過程中變化相當複雜,有多重因素會影響到風的行進。本研究以學校建築物為依據,透過自製教室模型進行水煙模擬氣流的流動,真實體會到空氣的流動,也觀察到水煙經過長廊的情形。 經實驗探究發現:長廊長度越長、寬度越窄及適當的高度,都會使觀測物移動較快,表示所受風力較大;在長廊的前、 後段位置風力都較大,推測前段靠近風扇出風口,而後段可能受到狹管(窄管)效應的影響,與實際於學校長廊上人體所感受到的是相符合的。 最後,發現在長廊後段高處是一個較佳的集風口位置,可把導風裝置設計在此處,藉由長廊聚風的效果將風導入到兩側教室內,善用大自然的風讓教室更舒適。

太陽能板發電效益之研究

我們想探討學校的太陽能板是否有效益,學校的太陽能板皆是傾斜6度且按屋頂的面向方位架設。我們使用2W的太陽能板做實驗,從太陽能板特性曲線發現:在室內、室外發電功率最大的電阻分別為3900與28.8歐姆。而光強度越強,電壓電流越大,在可見光範圍內,光的波長對發電效益並無顯著影響。接著,我們設計不同傾斜角度、面向方位對太陽能板發電的影響,發現最佳傾斜角度是讓太陽可以直射太陽能板;我們自製太陽能板旋轉裝置,發現轉動的比固定面向南方傾斜30度的發電功率大。學校太陽能板安裝的優先考量為無遮蔽物,在北部,夏季的發電功率最佳,夏季時傾斜角度很小,面向方位對太陽能板的發電功率影響不大,傾斜還可以排水以及清除灰塵。

「石」未燼~緣生原起千萬年

馬祖列島的地質與地形主要是由中生代的花崗岩及花崗閃長岩等深成火成岩體所組成,馬祖列島地貌,受到地球內部結構運動,以及季風、雨水及風浪長期侵蝕,大自然在層次分明的節理,雕砌出海蝕門、海蝕柱、海蝕洞、崩石海礁等,展現出千姿萬化的壯麗景觀,留給先民無限的想像空間,鬼斧神工的大自然創作,呈現地質與地形景觀極為特殊,是上天送給馬祖特有的禮物。馬祖的地質景觀特色是我們驕傲的資源。本研究經由野外考察與實物觀察,探討並分析岩石的種類,鑑別沙粒的礦物成分,藉此了解不同地區的岩石礦物組成成分的差異關係。

二岸塵情-濁水溪下游南北二岸西螺與溪州之落塵及PM2.5相關性研究分析

濁水溪南北二岸共14點測PM2.5、蒐集落塵以顯微鏡測粒徑、氣象署AQI,分析109.11至112.04 間PM2.5發現: 一、實測PM2.5與蒐集落塵及氣象署AQI,南岸高於北岸,戶外高於室外,冬季北風南岸揚塵與AQI同。 二、北岸戶外小顆粒低於南岸,戶外大顆粒大於室外,南岸戶外大顆粒高於北岸。冬季大顆粒高於夏季。 三、陰天PM2.5高,雨天PM2.5低。 四、冬季北風:戶外高於室外,南岸戶外、室外均高,環境影響。夏季南風:PM2.5低,北岸略高。 五、戶外落塵量:冬天南岸略高,夏天111年6~11月南岸也高。環境影響。相關係數低,落塵量二岸無相關。 六、風速高PM2.5增;溼度高PM2.5降。 七、PM2.5低夕陽清澈明亮;數值高夕陽渲染朦朧。雨後PM2.5二岸低。 八、濁水溪北風吹彿揚塵測試模型可模擬冬季北風情形。