交通大學土木工程系所學位論文
國立交通大學,正常發行
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創造力是來自多元的互動過程，而設計被認為與創造力有很大的相關性，設計活動即是一個追求創意的思考過程，也強調群體互動的重要性。然而，在設計研究領域中，甚少探討有關設計師在設計過程中，與其他設計師互動對創造力所造成的影響，而從專家設計師的實務經驗中可以發現，他們花了很多心思和時間在與特定領域的專家顧問和同儕的互動交流上，可見在設計活動中，與群體互動的重要性。因此，本研究主要欲探討，在設計群體中的個人創意思考，是如何與同儕群體的創意思考互動，其又會對群體創造力造成什麼樣的影響，影響歷程為何。由於先前研究尚無適合的「設計領域之群體創造力」的相關理論模型，因此，本研究目的希望先從幾個群體設計的案例觀察與分析中，依此提出一個「群體設計創造力之模型」。 本研究方法分為兩個步驟來進行，第一步驟先以觀察與案例研究的方式對兩個實際的設計案例進行初步觀察，形塑出群體互動的設計創造力初期模型；第二步驟再以口語分析實驗的方式對群體設計過程的認知思考做更細部的討論，最後提出一個同儕互動群體下的設計創造力模型。而本研究結果解析了設計師和設計師之間的互動影響，不但能對了解群體的創造歷程會有幫助，且設計師若能認知到自己與他人的創意互動影響，對於設計師本身提出具創意的問題解決方案時，可能也會因為對群體創意思考有更多的了解，而更能掌握自身的創意思考模式。
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本研究針對唯輸出系統之SSI系統識別與損傷探測方法進行理論分析與試驗驗證，並與SRIM系統識別分析進行比較。針對唯輸出系統， SSI系統識別法係在隨機預測狀態空間系統之架構下，以觀測結構所有或部分樓層之加速度反應歷時訊號為輸出向量，由輸出向量序列間之協方差關係識別出狀態空間參數，作為後續結構損傷探測分析的依據。在結構損傷探測方法上，除採用Bernal所提出之狀態空間DLV法之外，本研究並提出直接位移法﹙Direct Displacement Method, DDM﹚，兩者皆可由識別所得之等效系統參數進行損傷探測分析。直接位移法的概念係考量剪力屋架之樓層剪力與層間變位之線性關係，將判斷結構受損與否之加權應力指標（Weighted Stress Index, WSI）轉換為加權相對位移指標（Weighted Drift Index, WDI）。振動台試驗以White Noise及El Centro地震為輸入擾動，並考慮完全觀測（Full Observation）與部分觀測（Partial Observation）條件下進行損傷探測分析。整體而言，SRIM之系統識別結果較精確，但SSI忍受噪音干擾之能力較佳，特別是在高頻振態的識別上。振動台試驗結果顯示，在完全觀測條件下，無論輸入擾動為White Noise或El Centro地震，以狀態空間DLV法進行損傷探測時，幾乎都能成功定位出結構之受損樓層，無論系統識別方法採用SRIM或SSI，其中又以結合SRIM系統識別結果之辨識度較佳。若以DDM法進行損傷探測，則在單一樓層破壞時，兩種識別方法皆能成功辨識受損樓層；惟複數樓層破壞時，則兩者無法成功辨識受損樓層。部分觀測僅採用DLV法進行損傷探測分析，在單一樓層受損之條件下，由兩種識別分析結果均能成功定位出破壞樓層，除了於1樓或5樓（頂樓）未作觀測時可能發生誤判的情形；在複數樓層破壞時，損傷探測之成功率皆不高。
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隨著災害發生頻率漸趨頻繁的情形下，災害防救工作的籌備、整備與計畫漸受重視，921大地震前我國以災後處理為主，其後著重災前整備與應變工作，並頒佈災害防救法與積極制定各級地區災害防救計畫，10年間經過大大小小災害的考驗，物資傳遞問題仍未改善，而物資儲備場所的選定，卻僅根據場所之安全性與空間使用來決定，未有一套評估標準用以評估場所之適宜性。 本研究將建置一場所選擇之評估系統，以專家訪談方式確立評估準則項目，進一步利用專家問卷取得各項準則權重，了解各項評估準則對場所選擇的影響程度，並透過程式設計系統操作介面，測試準則項目之實用性。由於資料之取得性限制，使用桃園縣地區之場所面積400平方公尺以上之收容避難場所為系統測試資料。 權重結果顯示準則影響場所選擇之重要性與考慮之先後順序，第一層級中的環境災害潛勢、交通因素與場所設施因素三層面權重相當；各層面之子層級中又以地震災害潛勢、連外道路可及性與場所特性所得之權重最高。
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不同於往昔利用船隻載具單束或多束測深儀來量測海底地形，本文提出以光學衛星影像來決定波向線及估算水深的新技術。本文主要運用直方圖均化及空間濾波提高影像對比度，以影像侵蝕濾除雜訊，再採用Otsu演算法求得波紋辨識之門檻值，擷取影像圖中的波紋線。垂直於波紋線的定義決定波向線，本文在不考慮因波浪交會能量集中產生波峰變化的情況，以平滑化修正波長，並運用波浪理論中的分散關係式估算海底水深。 本文利用屏東海岸實測地形評估本模式決定的波向角度及水深之精度，以本模式推算的波向角度與數模計算所得比較二者的誤差均方根約為4.5度，平均絕對值誤差約為3度，顯示本方法具有可靠的精度來決定波向角度。至於估算水深方面，本模式估算於-5m至-7.5m間的水深較實測水深低，但-7.5m至-10m的水深卻略高，而水深-10m以下的情況，二者估算值接近。本法尚無法完全確實辨認外灘有無沙堆存在。因此，當無外灘沙堆的剖面，估算水深與實測水深的誤差均方根約為0.62m，當有外灘沙堆的剖面，估算水深與實測水深的誤差均方根升高約至0.9m。 在明顯繞射區域本文所提出波向需要依繞射理論之波峰線特性修正擷取波紋線之方法。並以龜山島地形遮蔽所產生的波浪繞射現象驗證本文所提決定波浪繞射區的波向線方法是可行的。
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本文利用二階段群集分析法以侵臺颱風形成及結束的位置、路徑長度、最大風速及延時為變數探討颱風的特性分類。若依颱風位置為變數時分成四類最為合適，其中兩類為東北行，一類為西行，一類為臺灣附近海域生成之颱風。若依颱風位置及路徑長度為變數時則分成六類為佳，可將路徑長短區分出來，其中三類為東北行，兩類為西行，一類為臺灣附近海域生成之颱風。若再加入風速及延時為變數時皆以分成四類為最佳，其中三類有轉彎之特性，一類為臺灣附近海域生成之颱風。研究結果顯示隨著經度越偏東，颱風強度也會隨之增加。 本研究應用此分類方法提供一個較直接且明顯的方式進行颱風分類的作業研究，並從分類結果探討每一類型颱風路徑、規模及延時之特性。未來可用此法先將颱風特性加以分類，其結果可提供颱風預報及颱風防災模式之前期輸入使用，以獲得更加計算模擬，以期對未來颱風研究及防災有所貢獻。
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在加油站和大型油庫的石油碳氫化合物(LNAPL)滲漏污染中，LNAPL在地下飽和層中會隨地下水流進行傳輸作用並同時進行自然衰減程序，由於石油碳氫化合物在地下水環境中主要衰減機制為好氧性生物衰減，故透過現場地下水環境的溶氧量以及入滲所改變的氧氣濃度，即可評估場址是否具有發生生物降解的優勢條件，而適度的添加釋氧化劑除了可以使污染物的降解反應持續進行，也可以增加地下飽和層的含氧量，促進好氧性生物衰減率。 在本研究中利用MODFLOW程式模擬地下水流情況並配合RT3D模擬污染物的現地衰減與傳輸。本研究並嘗試模擬現地不同的背景環境和入滲分佈，在假設降雨入滲完全到達地下飽和層的前提下給予不同的氧氣含量以及氧化劑的應用來增加評估BTEX污染範圍的準確性。 研究結果顯示，在加油站BTEX滲漏污染場址中入滲造成BTEX污染物降解所佔總量百分比約為20%，而大型油庫BTEX場址入滲造成BTEX污染物降解的總量百分比約為5%。在入滲分佈影響上，於污染源區域降雨入滲所造成的污染物降解量最高。於污染源下游降雨的入滲造成下游降解速率較快，使的污染團往下游移動較緩。其中在C=0.60的場址以污染源區域降雨場址降解最快，在C=0.75的場址以污染源下游降雨場址降解最快。而在氧化劑的注入方面，在加油站污染場址注入氧化劑90天後可降解BTEX總量百分比約50%-80%；在大型油庫污染場址注入氧化劑180天後可降解BTEX總量百分比約20%-30%。
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台灣河川大多呈東向西流，中、下游河道則流經西部麓山帶地質區、平原區及台地。麓山帶河床原本上覆厚、薄不一的沖積層(護甲層)，但因採砂、斷層作用地層隆起、或跨河構造物(橋梁、攔河堰、固床工等)的存在引致的下游沖蝕作用等等，造成岩石河床的裸露。 台灣西部麓山帶出露甚廣之上新世與更新世地層，此類地層的組成岩石通常具有膠結不佳、遇水極易軟化且極易受沖蝕之特性。因此西部麓山帶河道中之岩床亦有部分河段出現嚴重之沖蝕下切現象，造成河床面快速降低與形成峽谷地形，進而危及跨河構造物的穩定性，相對的前述河道的側壁岩盤亦受水流劇烈沖蝕，引致岸壁破壞、及退縮，進而影響堤防的安全。因此，河床下切及側壁沖蝕對於河川管、治理有相當大的衝擊，諸如橋墩基礎裸露破壞、堤防破壞、取水功能喪失等，此均為未來所面對之問題。 國內、外近年來對於軟弱岩石河道沖蝕下切問題的探討已有著墨，但大多侷限於沖積層河道，缺少對於岩石河床、岩石河岸的研究，因此有加以研究的必要。 本研究旨在改良原水壓約為6psi、流功12.6 kW/m2、最大剪應力62Pa使用於決定土壤的臨界剪應力及沖蝕係數之現地小型射流沖蝕試驗儀(Mini Jet)，本文改良水壓增加至12psi、流功77.5 kW/m2、最大剪應力580Pa。經室內及現地測試結果顯示，本改良沖蝕儀可適用於沖蝕指數(Kh)小於330、最大抗剪阻抗小於580Pa之岩石進行現地沖蝕試驗，以決定極限沖刷深度、臨界剪應力、沖蝕係數、及沖蝕率等。
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海岸防護不但要能達到防止災害保護國土之目的，更需要考慮周邊海岸自然環境因素，盡可能降低海岸防護設施所破壞之原有棲地環境。本研究嘗試使用經濟部水利署水利規劃試驗所「海岸生態棲地評估及工程影響減輕對策或替代方案研擬作業手冊」建立之台灣海岸水文地貌棲地評估模式(Coastal Hydrogeomorphic Approach, CHGM)，於台中海岸進行海堤生態性評估。並籌組專家服務團針對海堤復育課題進行評估，且彙整各專家學者對於台中海岸海堤生態改善策略，做為未來提升海堤生態性參考資訊。經模式驗證得知，專家評估與模式預測整體棲地評價經皮爾森相關分析之相關係數(r)為0.95，顯示此模式應用於台中海岸海堤生態環境評估有相當高之解釋能力。並綜合評估觀察4項功能指標發現，台中海岸水域生物棲息空間環境較佳；野生動物棲息空間明顯較不足。因此，未來應在考慮海堤防災功能前提下，適當改善台中海岸野生動物棲息環境，以提升整體棲地環境。
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堰塞湖是否發生取決於河道水文特性與坡面塊體下移行為，與水文、地質（岩性與構造）及地形條件有關。堰塞湖形成之潛感分析旨在預測可能發生災害所在，多透過已發生之案例進行統計分析，礙於堰塞湖相關資料常有不足，邊坡塊體之滑落過程又無法進行全尺寸之模型試驗，本研究嘗試以數值模擬方法為工具，探討影響大規模邊坡崩、滑後運移行為之重要因素，並檢討其堵塞河道進而形成堰塞湖之潛勢。本研究採用顆粒體離散元素法（Granular discrete element method）之三維模擬軟體（PFC3D），模擬邊坡崩滑體運移至河道之過程與堆積結果。藉由草嶺、九份二山及小林村三個堰塞湖案例進行模擬方法之驗證，接著針對詳細調查資料不足之合流坪堰塞湖進行案例重建。由模擬結果顯示，若適當控制微觀參數，則本研究之模擬方法可合理模擬大型邊坡崩、滑之運移過程。本研究進一步假設一系列虛擬組合條件以探討不同崩落塊體條件對於天然壩堆積形態之影響，考慮之條件包含滑落塊體之體積大小及落距高低，模擬結果顯示，當滑落塊體體積小於10萬立方公尺，則難以阻斷河道形成堰塞湖；低落差之滑落塊體沿河道方向堆積的壩寬較短，壩體在滲流作用下可能於溢流前即潰決之機會越大。本研究之模擬方法應能有助於進一步之堰塞湖形成潛勢研究。
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為能探討高含砂水流運移現象並提供實際規劃應用參考，本研究採水平正交曲線、垂向sigma座標系統之靜水壓淺水波方程式，發展一三維高含砂水流沉滓運移數值模式。控制方程式以水平垂直分離概念，分為水深平均二維方程式與流速差異量方程式，搭配三維連續方程式求解三維流場。沉滓運移控制方程式分為三維質量傳輸方程式、作用層連續方程式與底床連續方程式。高含砂效應考量二次式流變關係反應非牛頓流體特性，以狀態函數反應含砂濃度對密度之影響，並採用考慮高含砂效應之懸浮載與底床載經驗式，反應高含砂水流沉滓運移與濃度變化。 高含砂水流及沉滓運移模式應用上需率定之相關參數甚多，因此首先進行模式參數敏感度分析，探討影響水理、濃度與底床沖淤模擬結果重要參數之權重。另研選數組高含砂水流實驗案例進行模式測試，探討水理及沉滓運移特性。探討重點包含：流變關係之阻力使潰壩湧波移動一段距離後發生停止運移之現象；彎道水位超高變化受流變關係之影響；流變關係與密度對底床載運移量之影響；並釐清落淤速度與剪力速度之比值，可判斷兩種紊流擴散係數分布於模擬三維懸浮載濃度分布之適用性。最後以實際應用角度，建立高含砂水流效應下，定床水深、流速與底床剪力相對於清水流之增量及以動床觀點探討底床載對底床沖淤之影響，以簡易關係式之型式供工程規劃設計應用之參考。