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桃園地區自來水重金屬潛在健康風險評估

本研究使用兩套不同先進國家開發之多介質模式，California Environmental Protection Agency, Department of Toxic Substances Control (CalTOX)與European Union System for the Evaluation of Substances (EUSES)，探討桃園地區居民將自來水作為各種用途後(飲用水、游泳用水、飼養家畜或魚再食用以及農作物澆灌等)，在攝入途徑可能造成之終生總致癌風險與總非致癌風險。 對4種毒理資料較完善之重金屬(砷、鉛、總鉻及鎘)提出討論，假設以桃園地區淨水場對重金屬之方法偵測極限的二分之一數值作為淨水廠濃度模擬之基準值，並設定年齡分層(0-5歲、6-18歲、19-64歲及65歲以上)、性別及3種暴露量設定(5、50與95百分位值)進行討論。 淨水廠濃度模擬攝入途徑整體總致癌風險結果(包含性別差異、4種年齡分層及3種暴露量設定)，CalTOX模擬砷為5.72×10-6~4.28×10-5；鉛為3.53×10-8~2.65×10-7；總鉻為5.20×10-7~3.89×10-6；鎘為5.20×10-6~3.89×10-5。EUSES模擬砷為1.50×10-5~1.18×10-4；鉛為9.27×10-8~7.26×10-7；總鉻為1.37×10-6~1.07×10-5；鎘為1.39×10-5~1.09×10-4。整體而言， 砷、總鉻及鎘3種重金屬在部分暴露量條件設定下，超過美國環保署致癌風險建議值10-6。針對超過建議值的重金屬，根據美國環保署與加州環保署提出之飲用水中暴露終生無危害濃度，鎘在0.005 mg/L濃度下暴露終生並不會產生致癌性，砷估算致癌風險10-4對應之濃度為0.002 mg/L；六價鉻估算致癌風險10-6對應之濃度為0.02 ppb。因此，本研究採保守估算結果，以致於估算結果高於建議值。 非致癌風險部分，CalTOX整體模擬結果顯示，砷重金屬為0.01~0.10；總鉻重金屬為0.0003~0.0026；鎘重金屬為0.001~0.005。EUSES模擬結果，砷重金屬為0.033~0.262；總鉻重金屬為0.001~0.007；鎘重金屬為0.002~0.015，兩套模式模擬結果均低於美國環保署非致癌風險建議值1。 本研究為求得保守風險估算結果，採過量的毒理資料計算(六價鉻替代總鉻；鎘吸入致癌因子與鎘口服致癌因子相等)造成致癌風險相對被高估，亦可能受敏感性參數缺乏，如：每日飲水量，導致性別與年齡分層差異變化性不高。 本研究建議未來應加強本土環境及暴露參數建立，於法規標準制定過程中亦可採用多種風險計算模式，將風險估算結果納入參考。

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構架式不規則橋梁之側推分析與耐震評估

文獻上對於橋梁之側推分析或耐震評估多集中在探討橋墩為單柱（single column）型式之橋梁，但在工程實務上橋墩的型式亦涵蓋構架（portal frame）型式。兩者之差異主要在於靜力側推分析中構架的左、右兩柱所受之軸力並不相同，而軸力會影響橋柱截面所對應之彎矩－曲率關係，進而影響侧推分析所得之容量曲線。此外，構架式橋墩在墩頂也會產生塑鉸，增加結構之複雜度。另一方面，目前工程界常用之側推分析流程中，無論是側向力之空間分佈或是目標位移之計算，均是假設結構反應由基本模態所控制。然而對於容易激發較高振態效應的不規則橋梁而言，單純假設基本很模態控制並不合理。且對於多跨連續之不規則橋梁，其側向位移之觀測點也不容易決定。而觀測點的選取會影響容量曲線轉換為耐震容量震譜曲線的代表性。因此若未能有效考慮較高振態以及合理觀測點位之影響，可能導致側推分析結果的嚴重誤差。本研究針對自行設計之六種數值橋梁，利用有限元素商業軟體SAP 2000進行垂直行車向之靜力非線性側推分析，以動力分析結果為比較基準，探討不同側向力分佈型式與橋梁觀測點對構架式橋墩之橋梁側推分析結果的影響；此外，也將比較簡易式模態側推分析（SMPA）與多模態側推分析（MPA）對側推分析中高階模態效應評估之差異，最後比較不同耐震評估方式對各種不規則構架式橋梁詳細耐震評估之影響。

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白雲母-砂土之剪力強度特性研究

文獻資料顯示台灣砂土中可能含有雲母礦物，而在雲母質砂土的研究上大多著重於壓縮性，對於雲母質砂土的剪力強度特性很少被探討。本研究針對白雲母混合砂土試樣之剪力強度進行探討，利用直接剪力試驗儀來測得砂土之剪力強度，砂土試樣包括麥寮砂及渥太華砂，並分別加入不同含量之粗、細白雲母，得到不同白雲母含量情況下之砂土內摩擦角，以提供工程設計之參考資料。 　　研究結果顯示，原樣麥寮砂試樣於乾燥狀態下乾單位重(12.94kN/m3，Dr=11.09%)比飽和狀態略高約0.3kN/m3。乾燥狀態下粗白雲母含量增加5%~10%時，乾單位重減少約1.5kN/m3，含量高於10%後每增加5%，乾單位重減少約0.5kN/m3；細白雲母含量增加5%時乾單位重無明顯變化，含量高於5%後每增加5%，乾單位重減少約0.5kN/m3。飽和狀態下白雲母含量由10%增至30%，含粗白雲母之乾單位重比含細白雲母之乾單位重要低約2.6 kN/m3 ~ 3 kN/m3。 　　渥太華砂乾燥狀態下乾單位重(15.52kN/m3，Dr=18.51%)比飽和狀態略高約0.3kN/m3。乾燥狀態下粗白雲母含量增加10%時，乾單位重明顯減少約3.5kN/m3，含量高於10%後每增加10%，乾單位重減少約1kN/m3；細白雲母含量增加10%時乾單位重無明顯變化，含量高於10%後每增加10%，乾單位重減少約1.5kN/m3。飽和狀態下白雲母含量由10%增至30%，含粗白雲母之乾單位重比含細白雲母之乾單位重要低約2.6 kN/m3 ~ 3.3 kN/m3。 　　在乾燥狀態下原樣麥寮砂混合細白雲母試體之線性迴歸內摩擦角比混合粗白雲母試體高約0.8°~1.9°；每增加5%細白雲母線性迴歸內摩擦角便減少0.5°~1.2°，而含粗白雲母之試體則減少0.3°~1.5°。在飽和狀態下原樣麥寮砂混合粗或細白雲母試體之線性迴歸內摩擦角幾近相同，白雲母含量每增加10%線性迴歸內摩擦角減少1.1°~3.5°。 　　在乾燥狀態下渥太華砂混合細白雲母試體之線性迴歸內摩擦角比混合粗白雲母試體高約1.7°~2.5°；每增加10%細白雲母線性迴歸內摩擦角便減少0.6°~1.7°，而含粗白雲母之試體則減少1.2°~3.1°。在飽和狀態下渥太華砂混合粗白雲母試體，白雲母含量每增加10%線性迴歸內摩擦角減少1.3°~4°；混合細白雲母試體，白雲母含量每增加10%線性迴歸內摩擦角減少1.4°~2.2°。

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樓房結構裝設改良式調諧液柱阻尼器之最佳化參數搜尋與主動控制

摘要 改良式調諧液注阻尼器(improvement tuned liquid column damper, ITLCD)是以調諧液注阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)為基礎再以結合調諧質量阻尼器(tuned mass damper, TMD)而成；其具有調諧液注阻尼器(TLCD)之成本低廉以及兼具減振與可提供民生和消防用水之功能，更加上了調諧質量阻尼器(TMD)之優異的減振效果和安裝容易之優點。 本研究以接續前人之研究而發展至多自由度的探討(以三自由度為例)。首先先建立系統之數學模型與運動方程式，並決定出改良式調諧液注阻尼器(ITLCD)之參數，再以遺傳演算法(genetic algorithms, GA)去搜尋在不同的質量比下各組參數之最佳化，而進行結構物受被動控制前後之效能比較；而後再以被動之最佳化參數下，加入模糊滑動模式控制理論進行結構主動控制分析，最後，針對系統之主動與被動控制效能做評估與相互比較。 本研究以探討結構物裝設ITLCD之動態特性，以及量化系統被動與主動控制下之效能；而且以GA所搜尋出在不同的質量比下各組ITLCD之最佳化參數，可提供不同結構設計需求之參考。

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利用不同二氧化鈦改質聚偏氟乙烯薄膜方法之比較

由於薄膜操作時常有薄膜阻塞，而導致通量下降壓力上升之問題，因此本研究使用四種改質方法，並且使用四種污染物來測試何種薄膜對積垢物阻抗或是恢復能力最佳。四種薄膜基材都使用PVDF(polyvinylidene fluoride)高分子材料，分別使用機械以及手刮各製出PVDF/TiO2、PVDF-AA-TiO2、PVDF/PMMA-TiO2以及PVDF/PVM/MA-TiO2，最終目的皆為在PVDF薄膜上接枝二氧化鈦，改質參數都使用四種改質方法的最佳條件，並以BSA、Glucose、Kaolin以及Sludge為四種污染物進行測試。其結果顯示四種薄膜在最初清水通量時PVDF/PVM/MA-TiO2表現最佳，最差的為PVDF/PMMA-TiO2，其餘兩種薄膜是差不多的，然而污染物BSA操作後，在照射UV後恢復量最高的為PVDF-AA-TiO2，雖然PVDF/PVM/MA-TiO2較不易受到污染，但受到污染後較難以回復，在四種污染物中會造成最大阻抗的為1%的BSA，之後為濃度約10000 mg/L之Sludge，其餘兩種污染物Kaolin以及Glucose所造成的積垢較低。

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桃園地區固定污染源重金屬鉛排放值模擬及其健康風險評估

本研究使用American Meteorology Society / Environmental Protection Agency Regulatory Model (AERMOD) 大氣擴散模式模擬2007年桃園地區點固定污染源鉛排放的擴散分布，再透過Hotspots Analysis and Reporting Program (HARP) 熱點分析程式之風險估算功能量化當地民眾暴露於AERMOD金屬鉛模擬之擴散分布下5th、50th和95th百分位值的呼吸途徑致癌風險值，並畫出風險地圖。 將台灣排放量資料庫 (Taiwan Emission Data System，TEDS) 中2007年桃園縣所有排放鉛的工廠當做點污染源，輸入台灣北部地形高程與「空氣品質模式模擬規範」指示的2007年氣象資料，藉以讓AERMOD模擬2007年桃園地區點固定污染源鉛排放的擴散分布，接著把擴散分布的鉛濃度值輸入HARP，根據不同性別與年齡 (男性、女性、男女綜合、未成年人0~18歲及成年人19~70歲) 假設為6種族群，並參考台灣一般民眾暴露參數資料設定符合國人之呼吸速率參數，再分別計算暴露於9年與70年時間長度之金屬鉛呼吸途徑致癌風險值。 由AERMOD模擬結果發現蘆竹鄉的年平均最大鉛濃度最高，觀音鄉次之，從台灣排放量資料庫分析的各鄉鎮鉛排放量來看，其排放量次序也相同，而污染物的擴散分布大致以東北-西南方向傳輸。在AERMOD的模擬值與桃園縣環保局人工測站的監測值比較上，以桃園（比值2.939）、內定（比值5.603）與蘆竹（比值6.829）測站相對較為準確，雖然模擬結果相對偏高，但在龜山、中壢、桃園、蘆竹及內定測站中仍有一定比例的模擬值接近監測值，考究原因應為對照樣本數不足，少數差異高值將差距拉大，以及做為模擬根據的民航局中正機場站氣象資料無法準確呈現桃園縣內區域對流的變化，且距離中正機場測站越遠差異越大。比較各族群的風險值與風險地圖，發現大園鄉與蘆竹鄉的金屬鉛吸入性致癌風險值較其他地區高，風險值介於5E-06到5E-05之間，且男性的風險值略高於女性，未成年人的風險值高於成年人，這是由於男性與未成年人的呼吸速率較高，造成金屬鉛吸入性致癌風險值整體增高。 雖然本研究之估算為最保守假設下的狀況，實際上人類的活動會產生許多的不確定性，但單以環境與人口負荷來看，桃園縣的鉛排放量確實是較其他地區高，為了避免長年的鉛排放也令生活環境累積過多得重金屬，還是建議改善含鉛製程、在逸散鉛微粒的程序設置集塵設備，或是於排放量較大的污染源周邊增設監測設備，管制鉛排放對人類與環境的危害，並期望能夠調查各種環境介質的重金屬含量，進一步確定鉛的全面性危害程度。

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單塔雙跨脊背橋之靜力與動力分析

本文首先介紹脊背橋的力學行為、結構特性以及研究動機與方法，與斜張橋及梁橋之間之特性做比較，並作靜力及動力分析，以探討台灣某座單塔雙跨脊背橋的結構行為。 本文利用專業分析軟體TANGO進行脊背橋的靜力分析，以及有限元素分析軟體SAP2000進行脊背橋的動力分析，討論在不同載重組合下，脊背橋的結構內力、位移及外置鋼腱索力之變化，以設計規範檢核之橋梁安全性。

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PISO理論推導與流體動力之分析

本文主要研究計算流體動力學(Computational Fluid Dynamic ,CFD)數值分析方法之有限體積法(Finite Volume Method, FVM)中三維交錯網格的SIMPLE (Semi-Implcit Method for Pressure Linked Equations)與PISO (Pressure-Implicit Split Operator)方法。本研究之特點在於SIMPLE與PISO有詳細完整的推導過程，並且撰寫程式。差分格式計算方法主要採用一階中央差分。為了驗證非交錯網格有限體積法程式的正確性，分析一維與二維熱傳數值分析算例，由分析結果可得知數值解與解析解結果接近，證明了本研究所撰寫程式之精確性。

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向量式有限元之剛架、薄膜、固體元、版殼、彈簧及索元素於PNS-PBC程式架構之研究

摘要 本文研究內容主要在國家地震中心所開發點質計算數值模擬平台(Platform for Numerical Simulation-Point Based Computing, PNS-PBC )架構中增加向量式有限元(Vector Form Intrinsic Finite Element, VFIFE or V-5)方法中，版殻元素、纜索元素、薄膜元素、固體元素、彈簧元素、剛架元素等各類基本元素功能於PNS-PBC軟體中，讓軟體使用者將來能應用此新元素功能來模擬不同結構型式變形與破壞行為。除此之外，本研究中亦推導出VFIFE方法之Timoshenko梁(Timoshenko Beam Theory, TBT)與彈簧元素(Spring Element)及纜索元素(Cable Element)基本理論。為證明本文所撰寫C++程式之VFIFE各類元素正確性進行元素轉動測試分析，以及使用ANSYS中LS-DYNA功能與本文方法進行分析比較，由算例分析結果可證明VFIFE方法所建立各類元素能均能有效移除剛體位移所產生之內力。

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三維車-軌-橋互制行為之車輛運動分析

本文主要研究三維車輛於軌道橋梁上之運動分析方法，並且以Fortran程式語言撰寫數值模擬分析程式。車輛於軌道橋梁上運動軌跡模擬方法，以及結合剛體與向量式有限元(Vector Form Intrinsic Finite Element , VFIFE或V-5)彈簧元素所建立之車輛模型為研究重點與計算核心技術。此外，車輛與軌道橋梁系統之前期處理與仿真車軌橋輸出模型亦是重點研究項目。本文中車輛模型最大特點在於，程式使用者可任意建立複雜車輛懸吊系統，不需要事先推導車輛運動方程式，而且剛體可以是任意幾何外型。車輛於軌道上運行方向是以位移控制方法來進行模擬，不但可模擬車輛於曲軌，亦可模擬爬升段等運動行為，經由數值分析結果證明了數值模擬分析程式精確性。