臺北科技大學土木與防災研究所學位論文
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能源是我們日常生活及社會發展不可或缺的重要元素。台灣進口能源依存度高，因此如何在現今能源短缺的情況下，有效利用再生能源成為目前重要的課題。我國地小人稠，高層建物多，而當風機與建築結合時，屋頂區因風速強為較理想的裝設地點，但氣流在經過建築物時，因上升氣流影響，使流場遭破壞形成渦流；另外風機間位置也會影響到流場狀況，位於下風處風機會遭受到上風處風機的尾流影響，使其發電效益降低。 本研究先透過設定風機間距變因，再利用流體力學數值模擬軟體（CFD，Computational Fluid Dynamics），模擬風機尾流流場狀況。並利用風力發電理論公式，比較變因組風機之發電效益，再配合建築頂部流場模擬，歸納出建築物屋頂單位面積下較佳的風機擺放位置和數量，並作成本效益分析。 經程式模擬及敏感度分析後，可歸納出Y/r（風機水平間距/葉片半徑）=13.6後，下風處風機已近乎不受上風處風機影響；而當H/r (風機中心轉軸垂直間距/葉片半徑) =1.44，風機受尾流效應的影響已大幅縮減，此時如將Y/r縮小至7.2，並不影響下游風機發電效益，以其為準則，再以建築頂部穩流區限制高度來調整風機位置，整理出高層建築物上風機組較具效益的擺放位置與數量。研究案例經由成本效益分析後，可得淨現值（NPV）為NT$ 420,662，而躉購期滿所能獲得之終值（FV）為NT$ 1,976,543，其約為期初成本的1.24倍。案例於第11年還本，內部報酬率（IRR）為5.56%。
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環境污染一直是近年臺灣重視的課題，一般常見的有廢棄物、廚餘、建築物、水污染、油污染、空氣污染和噪音污染等，在所有環境污染中，就屬地下有機汙染問題最為嚴重，目前國內地下有機污染偵測都偏向於非水相液體(NAPL)，即為有機碳氫化合物，NAPL在與水接觸後，會形成一種水壁壘分明之獨立體，因而產生NAPL與水不相容之現象，非水相液體依其比重分類可分為重-非水相液體(DNAPL)和輕-非水相液體(LNAPL)兩類，其中LNAPL因比重上比水輕、凝聚性差且易殘留於地下水面，不易偵測污染處與範圍，在考量不破壞現場之因素，我們必須仰賴非破壞性技術來進行檢測，例如：透地雷達，只因雷達檢測後的影像過於複雜，大幅增加分析與解釋的難易度，須經由經驗豐富之專業人員來鑑別，為了能增加判讀之便利性，需加入其他方法或是工具來輔佐雷達影像，使資料更能完整的呈現出來。 本研究利用彭騰衝(2007)之研究資料搭配MATLAB程式來進行分析，先進行判別地下有污染和無污染的區分，再利用自行撰寫的MATLAB程式碼來定義兩者之分界線，最後採用鑽孔資料來進行驗證，研究結果證實透地雷達MATLAB影像處理能夠呈現出比原始影像較好之成果，藉此做為日後研究污染案例之參考。
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橋梁檢查與維護係國內交通運輸養護單位重要業務之一，長期以來有許多期刊文獻與書籍，對於橋梁檢查與評估均有詳細的研究與探討，惟大多數的文獻均將捷運橋梁排除在研究範圍之外，且國內捷運主管機關亦未針對捷運橋梁檢查方式訂定規範，故當前捷運橋梁檢查係參採公路橋梁DER&U評檢法執行檢查，DER&U更是目前國內最常使用的評檢法，尤其自民國90年8月交通部運輸研究所正式啟用「臺灣地區橋梁管理資訊系統」後，亦將DER&U評估法作為評估準則，惟兩者運輸用途不同之橋梁，是否適用相同檢查原理、方法，確實值得進一步探討。 為了解捷運系統是否適用公路橋梁DER&U的評檢方式，本研究經蒐集國內、外公路與捷運橋梁維護管理相關文獻，彙整常用的橋梁檢測評估方式，藉由現場執行及檢查成果進行探討。由於捷運系統重視臨界構件之影響，經本研究分析後也發現，DER&U評檢法在捷運系統確實不易反映橋梁現況與維修需求，且在受檢橋梁數量較少情況下，亦無法展現DER&U評檢法之優點，故經實例探討後，依照現況成果規劃適用於捷運橋梁之普檢表單，更新後表單以詳細檢查為主，配合圖示描繪及照片輔助，讓未參與現場檢查作業人員，也能藉由檢查表確實掌握橋梁現況，同時並保留DER&U現場評核之優點，以便參閱檢查表時，即可初步了解橋梁檢查後之優劣概況，再經由檢查成果接續辦理必要的維護與改善工作。
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為了瞭解台鐵列車行經車站的地下結構時，所引起之振動對於上部結構體在振動方面的影響程度。進行鐵路列車行駛下結構物樓版振動現地量測，得知鐵路列車行駛下現有結構物樓版之實際數值，及判斷其是否對居住舒適度造成影響。本研究利用ETABS分析軟體建立結構分析模型進行結構振動分析，以量測現行列車行駛時的加速度歷時為輸入，進行數值模擬與分析。修正分析模型並與量測結果比較，使可準確模擬動態行為。最後利用ETABS分析軟體在結構分析模型加裝調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper簡稱TMD)來達到減振效果。TMD減振原理是將阻尼器之振動頻率設計成與構造物之基本振動頻率相近，當結構物受外力振動時，TMD會應共振原理隨結構振動，而TMD在振動過程中與結構間的互制作用會減小構造物之振幅。
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數十年來，化學肥料之使用已帶來許多負面影響，主要來自農耕施肥之氮、磷等營養鹽對水體之污染，集約施肥使氮、磷累積於地下及地面水體。水體遭受污染後產生諸多環境問題，包括藻類大量繁殖及水體之優養化，甚至對人類健康產生潛在性之威脅。而水稻為台灣主要作物，每年期作面積達25萬公頃以上，其施用之化學肥料占農業作物肥料消耗量中極大比例。 為了瞭解集水區上游水田施肥導致之非點源汙染，本研究以新竹縣新埔鎮實驗梯田為研究區域，藉由現地監測實驗田區完整耕作期間之地表、地下水體營養鹽濃度變化，評估分析農業迴歸水水質受施肥影響及其對集水區水環境所造成之汙染潛勢。水質監測結果顯示，水稻田施肥對於地表水體之影響，主要在於歷次施肥初期造成銨氮及硝酸鹽氮較明顯上升，其他時間則維持相對穩定之低濃度，約與灌溉水質相當。水井地下水質監測結果則顯示，銨氮、硝酸鹽氮與總磷濃度有較明顯之變化，與入滲至地下水井之路徑長度有關，水深愈深者，較不易受到田區施肥之影響，其檢測之營養鹽濃度也愈低。田區之氧化還原電位結果顯示，水稻田長期湛水導致土壤表面下1cm深度以下呈現還原狀態。研究結果進一步顯示，田區排水量及肥料管理為水稻田營養鹽污染潛勢之主要控制因子，可據此提出降低水田因施肥對於溼地生態與人體危害之水/肥份管理策略，包括減少基肥時期之排水量或截留天然降雨進行深水灌溉，迴歸水之重複利用以及合理化施肥等。此外，目前廣為世界各國重視或採用之SRI法(The System of Rice Intensification)，亦可加以研究應用。本研究成果可提供作為農業非點源汙染控制措施及評估農業迴歸水再利用之參考依據。
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本研究為改善現有玻璃纖維高分子(Glass Fiber Reinforced Plastic, GFRP)複合材料構件之勁度不足及為因應不同斷面設計需求，係使用玻璃纖維版(Deck, D)構件及方形管梁(Square Beam, S)構件於其內部分別填充變斷面梁(Transform section beam, T)構件及矩形梁(Rectangle beam, R)構件，組成GFRP組合式構件；分別於構件內部填充兩種不同配置形式之環氧樹脂砂漿，並於構件外側分別貼覆90°方向之不同種類纖維貼片，包括玄武岩纖維(Basalt Fiber)貼片與碳纖維(Carbon Fiber)貼片，希望改變其原本之破壞模式。後續進行八組複合版試體及五組複合梁試體之三點抗彎試驗，藉由各組試體實驗所得之極限載重、勁度、破壞模式等，與標準組相互比較，可知填充GFRP方管後可有效提升其勁度。於內部填充環氧樹脂砂漿之構件以第一種配置形式之平均強度與勁度皆優於第二種配置形式，其破壞模式以第二種配置形式較為嚴重。於外部貼覆90°方向之纖維貼片後，其強度明顯提升，並有效改善第二種環氧樹脂砂漿配置形式之破壞模式。最後利用材料商提供之GFRP之相關物理性質以及Euler梁及Timoshenko梁理論分別針對梁、版構件進行理論分析，將其理論分析及實驗結果進行比較，進而提出一GFRP組合式複合材料構件之改善方式。
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台灣位於副熱帶季風區，每年因梅雨及颱風侵襲常帶來豪雨，加上地形陡峻，河川短促，經常引發嚴重水災，因此若能即時提供可靠的洪水資訊則將有助於災害應變單位擁有更充足的應變時間，以使洪災損失降至最小。故本研究之主要目的係藉由降雨-逕流模式與即時更新逕流量-水位率定曲線建立一套快速河川洪水位預報方法。 研究中首先將定量估計降水及預報資料，輸入半分布並聯型線性水庫降雨-逕流模式模擬及預報逕流量，其次由模擬之逕流量與觀測水位以迴歸方法建立線性方程式、二次多項式及冪次型三種不同的率定曲線關係式，最後則透過率定曲線關係式將預報逕流量轉換成洪水位預報，同時經由即時觀測水位資訊的更新，對率定曲線關係式進行即時修正。 本研究以蘭陽溪流域為研究區域，並挑選辛樂克(Sinlaku)颱風事件及梅姬(Megi)颱風事件於蘭陽大橋進行水位預報，預報結果顯示冪次型率定曲線關係式於蘭陽大橋預報1-3小時洪水位有較佳之結果，辛樂克颱風與梅姬颱風之平均相對誤差(RAE)及均方根誤差(RMSE)平均值分別依序為6.06 %、0.38 m與6.87%、0.42 m。研究中又利用比值法進行水位預報誤差修正，經修正後辛樂克颱風與梅姬颱風之平均相對誤差(RAE)及均方根誤差(RMSE)平均值分別依序為3.96 %、0.27 m與3.35 %、0.22 m。經由誤差修正後之預報結果可有效提升預報的準確性且更趨近於觀測水位，故本研究所建立之洪水位預報模式，將可提供應變單位決策時之參考依據。
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河川警戒水位主要視洪水上漲速率及沿岸地區應變時間而定，其目的為減低在防汛期間內，因外水溢淹所造成沿岸地區民眾生命財產損失。但洪水上漲速率往往因暴雨特性、河道沖淤現象等集水區地文、地貌因子影響而有所改變，進而造成沿岸地區應變時間減少。為使得沿岸地區應變時間增加，使用各種不同的水文水理模式進行水位預報已成為一種趨勢。但目前預報時間長短需視雨量預報時間而定，因此為了取得更多反應時間，延長雨量預報長度具有相當重要性。 目前水文水理模式大多以QPF（Quantitative Precipitation Forecast，以下簡稱QPF）定量降水預報，作為水文演算之輸入來源，惟QPF定量降水預報長度僅三小時，對於增加各沿岸地區之反應時間略顯不足。因此，本研究組合QPF定量降水預報，及中尺度數值雨量預報WRF（Weather Research and Forecasting Model，以下簡稱WRF）兩種雨量預報模式成果，將雨量預報時間自三小時延長至六小時，以提供後續水文水理模式進行下游河川水位預報，增加沿岸地區反應時間。 且為提升組合後雨量預報之可靠度，透過經濟部水利署所開發FEWS_Taiwan水情測預報整合平台內所提供之General Adapter模組，銜接由國家高速網路與計算中心吳祥禎博士所開發之即時校正模式。透過FEWS_Taiwan平台內一致的資料格式交換技術，將組合後雨量預報成果進行即時校正，提供各水文水理模式可靠度較高之雨量預報成果。
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本研究旨在針對老人福利機構之長期照顧機構面臨火災及水災時，從都市防災與建築防災的基礎上，進行土地使用分區、建築法令之探討，以及機構內之住民在有限的人力協助避難下，對於避難空間、設施與設備之需求。 臺灣已經邁入高齡化社會，由於老人之健康狀況與行動能力有別於一般人，因此老人照顧及居住空間的安全為目前國家社會所重視的課題。火災一直為建築物主要的防護對象，尤其長期照顧機構對於火災防護更為重視，又近年來因氣候變遷所引起的極端降雨事件，造成許多長期照顧機構遭受水患的侵襲，對於大多數無法自力避難之住民而言，避難撤離需要人力協助及足夠的時間為之，常引發避難不及之狀況。因此，對於機構內部空間與外在環境的基地自救能力實有必要建立安全的空間應變對策，以協助機構住民迅速避難撤離，避免受困於不良環境的窘態。 本研究蒐集分析國內外長期照顧機構之火災、水災案例與文獻回顧，探討國內外法令，包含土地使用分區、建築與消防安全等法令分析與比較，以及機構的現場調查與訪談，針對長期照顧機構提出火災、水災避難空間之需求與分析，希冀能提升長期照顧機構在空間上的應變能力。
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本論文提出一新位移設計法應用於具隔震支承與黏滯阻尼器之混凝土橋梁。於本論文中橋墩和主梁均假設保持彈性，隔震器與黏滯阻尼器則考慮其非彈性行為。設計方法為根據耐震性能水準給定一設計位移，採位移設計法進行設計，設計方法著重於隔震器與橋墩頂端側向位移之控制，利用設計位移反應譜於一理想化為單自由度的規則橋樑上，經由地震之作用，直接獲得相同之歷時位移。主要研究方法為當隔震橋梁為線性等效時提高位移之預測能力，與直接計算橋墩的黏滯阻尼器之阻尼係數來控制，其於地震下位移小於設計位移，並省略傳統力法設計之非線性迭代過程，最後使用歷時分析的結果進行驗證本設計方法。