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應用衛星影像辨識與河道水理演算於濁水溪沖積扇地下水數值模擬

濁水溪沖積扇為台灣地區最重要的地下水區之一，因此以往已有不少濁水溪沖積扇相關地下水數值模擬之研究，惟多未對濁水溪本流與沖積扇地下水系統間之交換進行較深入之探討。因此，為了提昇對濁水溪本流對區域地下水影響之掌握，本研究以河道模擬演算及衛星影像辨識，分別估計濁水溪之河水位高程與河道水面範圍變化，以作為地下水數值模式中河道模組(RIV package)之關鍵參數，並以RIV package探討濁水溪本流與沖積扇地下水系統間之交換關係。在河道水理演算部分，本研究以2008年之彰雲大橋、西濱大橋、自強大橋及溪州大橋之月平均水位資料與月平均流量資料，及2007年12月之河川量測斷面進行河道水理模式之設定與檢定，並模擬全河道之水位。在影像辨識部分，分別以2008年一月、七月與十一月之福衛二號多光譜之衛星影像圖，並採其中之近紅外光波段作為辨識河道之依據。 研究結果顯示，在河道水理演算方面，濁水溪下游之西濱大橋，其水深於枯水期與豐水期時水深為0.3及1.7公尺，相差1.4公尺；而在濁水溪上游彰雲橋水深較深，其枯水期與豐水期時水深為2.2及0.2公尺，豐枯水期水深相差至2公尺。衛星影像辨識發現，濁水溪於2008年一月、七月與十一月之辮狀河道面積分別為18.95、31.08與17.51平方公里，枯水期之河道面積約僅佔豐水期面積之60%，綜合前述，豐水期有較高之河水位與河道面積且與估水期差距甚大。而地下水數值模式方面，則推估出濁水溪之河川入滲量為每年5.26億噸、河川出滲量為每年1.12億噸、整體沖積扇之補注量為每年20.23億噸，抽水量為每年19.3億噸，比較各種相關研究文獻，顯示此抽水量值應屬合理範圍。

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載具沿滑軌運動之傾墜分析

本研究考量載具與滑軌間的結構互制行為，發展半解析方法分析載具沿著滑軌運 動的傾墜反應。對於飛彈發射系統設計而言，精確的計算其傾墜反應是極為重要的課題，飛彈可視為本研究之載具。本文提出R.E. 與E.E. 兩種模型進行動態反應分析。其中R.E. 模型係將載具視為剛性梁，滑軌視為彈性梁，而在E.E. 模型中將載具與滑軌皆視為彈性梁。在上述分析模型的解析時，皆考慮了慣性力、科氏力與離心力的影響，同時載具與滑軌之間皆透過兩個剛性滑腳來接觸。 本研究基於Euler-Bernoulli 梁理論，採用振態疊加法與拉格蘭日乘子法來推導載具與滑軌運動的控制方程式。此系統的運動方程式是由一組非線性的微分方程式所組成，其數值解採用Petzold-Gear 的後向微分法（Backward Differentiation Formula, BDF）來求算此動態系統的數值模擬結果，所需花費時間較少於一般傳統逐步數值積分的方法，對於載具與滑軌的分析模擬經與文獻實際特殊案例的結果比較，可呈現本研究所提出之方法的優點。 利用此分析方法進一步探討滑軌的長度、載具滑腳的距離、載具與滑軌的質量比 與剛性比等各參數對載具傾墜反應的影響，經由本研究之成果，於載具發射系統設計時，可以提供非常有價值的資訊。

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三維異向性材料旋轉體與楔形體之應力奇異性分析

本研究為探討三維異向性材料旋轉體及楔型體於邊界與材料性質不連續處之應力奇異性。利用特徵函數展開法，並結合級數解之技巧以建立旋轉體及楔形體之彈性應力奇異性漸進解。該漸進解為直接求解以位移分量表示之三維力平衡方程式。利用比較文憲中等向性材料之結果確認本研究所推導解之正確性。本研究考慮組成旋轉體與楔形體之材料可為等向性材料(Isotropic material)、正交性材料(Orthotropic material)及三斜晶體（Triclinic material）。數值結果顯示單一異向性材料或雙材料(正交性/等向性，三斜晶體/等向性)之奇異性階數，明顯受幾何形狀、邊界條件與材料性質之影響。此些結果均見於文獻，可做為將來發展數值解之比對。

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應用手持裝置於現地評估-以校舍耐震初步評估為例

近幾年智慧型手持裝置快速的發展，幾乎已經到了人人都將擁有智慧型手機的時代，而手持裝置強大的地方，就是讓生活更加的便利，資訊的往來更加快速，在土木工程領域裡也漸漸的搭上了這股潮流。利用手持裝置的輕便性可以將許多第一手的資料，簡單容易的放入專屬的應用程式當中，並且利用簡單的後方處理得到一個結果，本研究就以這個想法為出發點，探討初步評估法，藉以輔助評估人員，快速的瞭解建築物耐震能力，方便進行後續行動。 本研究利用 Eclipse 開發環境搭配 Java 語言在Android作業系統平台上開發App(Application Program)，達到快速收取資料，快速取得結果的優勢，並且會在撰寫系統的過程中提供許多提示、圖形、範例。最後，本研究進行的範例中，可以觀察出本研究成果利用智慧型手持裝置建立程式可提供工程師一便利之現地資料收集與評估的工具。

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高解析且高程相依之海潮負載效應於近岸超導重力站及衛星追蹤站之研究：重力與位移變量之模式、驗證及改正

本研究特別考慮與測站高程相依之OTL格林函數，除使用不同解析之區域、全球海潮模型，分別積分計算測站近﹙內圈﹚、遠﹙外圈﹚區網格之牛頓引力﹙Newtonian﹚及彈性﹙elastic﹚效應，並針對內圈範圍大小及網格間距進行效能測試，且積分所需海陸遮罩網格來自於高解析之海岸線資料庫及數值地形模型，以提高解算精度。本研究已成功地利用FORTRAN電腦程式語言，開發一套推估海潮負載﹙OTL﹚效應之數值模式，特別是針對海潮變化較大的近岸測站，評估其計算成果精度，可以獲得具體的改善。根據本文以新竹超導重力站及部分離島絕對重力觀測資料驗證結果，本研究開發之SGOTL模式與國外部分既有模式﹙GOTIC2、g7.0及BS﹚相比表現較佳，OTL重力效應於新竹超導重力站可達0.1 μgal級精度，且各分潮效應合量約11 μgal。 此外，本研究開發DISOTL模式推估OTL位移效應，以內政部新竹及馬祖衛星追蹤站﹙GPS﹚資料驗證結果，其與國外既有模式﹙GOTIC2及BS﹚相比，OTL效應可達1 mm級精度。另分析13個鄰近台灣的IGS站區域特性，西太平洋KWJ1站（位於馬紹爾群島）之徑向分量合計可達8.5 cm，而台灣海峽週邊GPS站則以馬祖站之徑向合量效應最強約5.5 cm；因此OTL位移效應對於高精度之定位測量技術，確實產生不小影響，有予改正必要。本文以近岸及部分離島地區之GPS連續實測資料，進行OTL位移效應改正測試，其連續坐標解之標準偏差值明顯下降，最大可獲得35%改善幅度。

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冷軋不鏽鋼帽型斷面腹板之皺曲強度

本研究旨在探討冷軋不鏽鋼帽型斷面於試體內部雙翼(Interior Two-Flange, ITF)受集中荷載之腹板皺曲強度與行為，共進行12支採用不同不鏽鋼板厚度及不同支承墊寬度之試體，試體均採用SUS 304型沃斯田不鏽鋼製作。試驗完成後進一步進行有限元素驗證分析，並與實驗結果互相比對以驗證分析之可靠度。最後進行參數研究，以54組不同條件之模型分析探討各參數對腹板皺曲強度的影響。實驗結果顯示，不鏽鋼板厚度及支承墊寬度的增加能有效的提升試體腹板皺曲強度。實驗結果與規範計算值比較，發現北美洲規範(NAS)與美國土木工程協會(ASCE)規範於腹板皺曲強度的計算上吻合實驗結果，然而歐洲規範(EC3)則偏向保守。有限元素分析結果能有效模擬試驗結果與行為。參數研究發現除了增加不鏽鋼板厚度及支承墊寬度外，腹板平坦段高度的減少亦能提高腹板皺曲強度；此外，腹板皺曲強度受到腹板平坦段高度的影響程度會隨著支承墊寬度的減小而降低。

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網路服務於地下水資源模擬與展示之應用

摘要 對於地下水資源管理的決策者而言，模式模擬分析及模式成果展示為供決策者進行管理決策依據之關鍵。對於模式模擬分析而言，可進一步分成現地模式建置與情境模擬分析兩大步驟，現地模式之建置需要大量現地觀測資料的準備，以作為模式設定、檢定與驗證之用，資訊系統的開發可以資料庫發展作為解決方案。至於情境模擬分析與模式成果展示則用於管理決策成效之分析，其往往需要不同人員共同檢視與討論分析成果，以輔助決策的訂定，共用及合作的需求較高，因此資訊系統的開發可藉由網際網路之串連，輔助異地決策者共同建立管理決策。綜合前述特點，支援地下水資源決策分析的理想系統需具備: (1)資料統一管理；(2)資料管理能支援異質資料存取，以支援多樣性且跨平台服務的開發；(3)可承接地下水模式專屬建置輔助系統所建立之現地模擬模式；(4)多樣性且跨平台的使用界面或服務。 有鑑於此，本研究以Web Service實作兩服務作為地下水資源管理系統之主要後端支援，一為地下水資源資料庫服務，儲存歷年地下水觀測水位與相關水文地質參數；另一為地下水數值模式(MODFLOW)模擬分析服務。 為滿足多樣性且跨平台的服務需求，本研究設計了網頁版應用、行動版應用與進階研究應用三者，網頁版應用與行動版應用是以視覺化圖形輔助查詢地下水觀測水位之時空分布，而進階研究應用則是以API的方式提供地下水建模人員，撰寫劇本以大量存取地下水相關資料，方便模式建模使用。

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1999集集地震引致的河道遷急點倒退速率與倒退機制

1999集集地震係由車籠埔斷層活動所引起，該斷層為一南北走向、向西逆衝之斷層。車籠埔斷層地表破裂線貫穿中部地區大部分的河道，由於斷層破裂帶抬升，而於各河道形成遷急點，因為西部麓山帶之地質年代極為年輕，出露之岩層膠結不良、強度低，在水流的作用下會產生嚴重的沖蝕，目前部分河道遷急點已有明顯且大量的上溯情形。交通大學(2012)的研究結果顯示，大安溪隆起段之遷急點在93年之後倒退速率約為每年數十公尺至數百公尺，此倒退速率相當驚人。 本研究以正射影像或航空照片觀察河道遷急點倒退的情形，並估算倒退速率，再配合現場調查資料，建立河道遷急點倒退機制等。研究結果顯示倒退機制可區分為四類，即平面滑動破壞、倒懸破壞、磨蝕下切以及塊體抽離機制。倒退率受水流流量、遷急點的落差與坡降、岩體強度的影響，大安溪平均每年倒退73.1公尺，與國外每年數公釐至數公分相比，倒退量甚鉅。 本研究建立集集地震造成遷急點之歷年倒退資料目錄，利用交通大學(2012)、Hayakawa and Matsukura (2003)等遷急點倒退率經驗迴歸式進行迴歸測試，公式中考慮因子包含水流流量、遷急點的落差與坡降以及沖蝕指數Kh等因子，結果顯示有幾個遷急點實際倒退速率大於回歸出來的倒退速率，推測為倒退機制的差異造成。

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台灣光子源儲存環館之微動量測與模態識別

為使同步加速器Χ光源精準運作，故對環境振動量要求非常嚴格。本研究配合儲存環館進行不同興建階段微動量測與分析。從歷次量測反應之自身功率頻譜密度函數得知該區土層顯著振動頻率為2~4Hz；儲存環館工地現場附近有28~32Hz、57~60Hz穩定振動源。由歷次量測結果發現筏式基礎板能有效減低5Hz以上之微振量；相對於素地反應，基礎板明顯降低了4~100Hz位移均方根值，水平向可從80nm降至30nm，垂直向可由85nm降至40nm。經由ARV(Auto-Regressive Vector)方法分析量測資料識別儲存環館模態參數(內外環館共分別識別7和9個模態)，並與設計階段之有限元素模型所得比較。量測所得自然振動頻率明顯大於有限元素模型者，內外環館第一模態頻率差值分別可達45%與70%；另外只有外環館第一模態與第四模態、內環館第一模態與第三模態之振形與有限元素模型者較為一致(MAC值大於0.6)，其餘模態MAC值均在0.3以下。顯示設計之有限元素模型與興建完成之結構有明顯差異，現地結構之勁度較設計者高。

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構架側推分析行為探討

本研究藉由OpenSees分析軟體探討構架側推分析基本力學行為。主要以RC構架為例，依照國家地震工程研究中心建議塑性鉸之定義，進行RC構架受側向水平載重時之側推分析。 進行側推分析在OpenSees上採用集中塑性模型，塑性鉸視為長度為零的彎矩彈簧。模型驗證採用懸臂梁和1x1 Frame進行側推分析，並以基本力學公式與結構分析做其驗證，由分析結果與力學行為之驗證，可知模型之模擬有其參考價值。 最後，以1x1、2x1與2x8 Frame進行實例探討考慮實際RC構架樑柱接頭之剛性行為，進行側推分析，並與ETABS套裝軟體進行驗證與比較。由結果可知OpenSees與ETABS在極限點前行為一致，但在極限點後，OpenSees停止分析，ETABS容量曲線產生下降端。