地表環境變遷

氣圈:空氣汙染與酸雨、臭氧洞、溫室效應與全球暖化、聖嬰現象、颱風、龍捲風、沙塵暴
地圈:自然地貌改變(風、河川、海洋、板塊運動、地震)、人為地貌改變(都市化、土地利用、森林減少、海平面上升)
水圈&地圈:颱風、山崩與土石流、地層下陷
生物圈:生物多樣性、外來種入侵、瀕危物種

從消失的阿奇巴吊橋看沖積扇的淤積

從消失的阿奇巴吊橋看沖積扇的淤積 (The Disappeared Achiba Bridge -The Influence of Debris Fan)
國立臺灣大學土木工程學系碩士班 楊政玹

沖積扇是臺灣高山地區常見的地形,因其接近水源且常為高山地區中地勢較為平坦的區域,所以常常會有聚落分佈於此。但是在颱風豪雨來襲時,上游地區流域流速增加,便會挾帶大量的土石、砂礫,而對沖積扇地區造成大量的淤積,甚至對當地居民造成生命或是財產的損失。本文將為大家介紹深受大量淤積之苦的高雄荖濃溪的布唐布那斯沖積扇。

擋土牆

擋土牆 (Retaining Wall)
國立臺灣大學土木工程學系 陳鵬元

臺灣地形崎嶇,以山地居多,所以許多交通路線都必須切過山脈。開闢在山腰上的路段通常是在斜坡上的水平挖槽,方便車輛不必沿著傾斜的山坡行駛。山坡的表土卻因此缺少連續的支撐,有向路面崩落的風險。因此,山路旁的山壁通常會有由混凝土構築而成的牆壁保護著。

綠帶

綠帶 (Green belt)
臺灣大學環境工程學研究所 許桓瑜

綠帶政策緣起於 Ebenezer Howard 在 20 世紀初發起的花園城市,並且在歐洲蔓延 (Tang et al., 2007)。綠帶是指一個環繞著城市中,被保育且開放的自然生態空間,透過政策和土地利用規劃,保留未開發、野生或者農業用地在城市周圍。類似的概念像是綠道(線性通過城市的生態空間)。

與水共存的新世紀(二)─ 透水鋪面的設計

與水共存的新世紀(二)─ 透水鋪面的設計 (A New City Life with Water—— The Design of Permeable Pavement)
國立臺灣大學土木工程學系 張沄真

連結:與水共存的新世紀 ─ 透水保水的城市

在上篇文章中,我們簡單介紹了幾種提高城市透水性的工程方法。在本篇文章中,我們將以透水鋪面為例,說明透水工法在設計時須考量的因素以及其維護手法。

  • 透水鋪面的優點

透水性鋪面主要的功能是提高地表入滲率,讓降水滲入地下儲藏,晴天時儲藏的水產生蒸散作用,會帶走地表熱量使城市降溫,減緩都市熱島效應。雨水滲入地表也可減少地面積水,減少人車交通噪音並提升交通安全。

淺談混凝土節能減碳:卜作嵐水泥 & 輕質混凝土

淺談混凝土節能減碳:卜作嵐水泥 & 輕質混凝土 (Carbon Reduction of Concrete: Portland Cement and Lightweight Aggregate)
國立臺灣大學土木工程系 吳宗翰

混凝土是土木營建工程中主要的營建材料,其成分之一的水泥是產生全球溫室效應氣體 (CO2) 的主要元兇之一,平均生產 1,000kg 的水泥會產生約 900~1,000kg 的 CO2[1, 2]。根據國際能源總署 (International Energy Agency,簡稱IEA)於 2009 年的報告指出,全球 5% 的 CO2 排放量是來自於水泥產業[3]。由此可知,生產水泥對地球帶來相當大的環境衝擊,因此我們應努力減少水泥用量來達到節能減碳的目標,對於土木營建工程而言,要減少水泥用量可以從兩個方面來著手進行:(1) 使用卜作嵐材料來取代部分水泥;(2) 減少混凝土的用量。

臺灣再生能源發展現況 – 以屏東縣為例

臺灣再生能源發展現況 – 以屏東縣為例 (The Status of Renewable Energy Development in Taiwan – A Case Study of Pingtung County)
國立虎尾科技大學光電與材料科技研究所碩士 陳旆漢

能源發展提供人類舒適便利的生活環境,更與人類文明的進步過程息息相關,也促使人類越來越倚賴能源生活,從最早利用自然資源產生熱能烹煮食物或取暖,到現今利用各種發電方式,製造許多現代化商品及提供動力驅動載具等,皆是能源發展帶來的益處,但是過度使用能源的結果,就是造成環境不可逆之破壞情形,及生態平衡嚴重遭受打擊,其中溫室效應是顯為人知的失衡現象之一,發生主要原因乃空調冷煤、噴霧劑、滅火劑、發泡劑等人造物質,於使用後會產生氟氯碳化合物 (CFCs),此物質不容易被分解,當它飄移至平流層接觸紫外線後,兩者會產生光解作用(圖一)形成氯,氯又跟臭氧結合,使臭氧還原成氧,進而造成南極臭氧層漸漸稀薄,堪稱地球暖化及溫室效應之殺手。

水文歷線,看一場雨後的河川變化

水文歷線(Hydrograph),看一場雨後的河川變化
國立臺灣大學土木工程學系 楊舒涵

一場大雨,對地表上的河川會帶來什麼影響?河川的水變多了,我們直覺地這麼想,但是否曾經想過,河川流量變化的「過程」長什麼樣子?也就是從平時的流量,隨著降雨漸漸高漲,到高峰後又回基流的歷程。首先,我們需要知道雨水從天上降到地表後,到底會流去什麼地方。

雨水降至地表後,扣除因蒸發或遇到窪地、湖泊等攔截的損失,一部分的水會滲入到地表下,進入更深層則成爲地下水,隨著坡度在地下流動,另一部分因土壤水分達飽和而未入滲的超滲降水,則在地表上流動,稱為「地表逕流」或「漫地流」(Surface Runoff),我們眼見河川裡流動的河水就是地表逕流(圖一)。而各地水文測站測得每單位時間通過的河水體積,則為河川的「流量」(Flow Rate)。

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圖一 逕流示意圖。(本文作者楊舒涵繪)

水庫清淤

水庫清淤 (Reservoir Dredging)
國立臺灣大學土木工程系電腦輔助工程組碩士林庭輝

臺灣水庫淤積嚴重,目前平均淤積量約為29.5%,為了延長水庫壽命,只能從「開源、節流」方面來著手,隨著臺灣環境保護意識的逐漸抬頭,新建水庫這個方案已漸漸不被列入考慮,而對於水庫淤滿這項全球都面臨的難題,前內政部長、水利專家李鴻源說過:「開源不可能,只能節流了。」

目前唯一的辦法就是清淤,但清淤數量仍遠不及淤積數量,主要是因為臺灣地區地形陡峭,地質較為破碎,地震頻繁,且近年全球暖化與氣候變遷造成降雨集中,造成水庫淤積加劇,另水庫地點多屬偏遠山區,受限交通因素,全面清淤更加困難。

何謂順向坡?

何謂順向坡? (What is Dip Slope?)
國立臺灣大學土木工程研究所電腦輔助工程組碩士林庭輝

弱面位態(Attitude):走向(Strike)、傾向(Dip Direction)、傾角(Dip Angle)

什麼是順向坡呢?在介紹順向坡之前必須先了解在工程地質上是如何描述弱面,也就是一般所說的坡面,工程上通常藉由三個方向來描述一個弱面在三度空間中的狀態,走向(Strike)、傾向(Dip Direction)、傾角(Dip Angle)。

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圖一 弱面走向、傾向、傾角示意圖。(本文作者林庭輝繪)

走向(Strike):弱面與水平面相交的直線方向,如圖中的 a b 線段。

與水共存的新世紀 ─ 透水保水的城市

與水共存的新世紀 ─ 透水保水的城市
(A New City Life with Water— Reinforce the Permeability and Retainability of water)
國立臺灣大學土木工程學系學生張沄真

氣候變遷對水循環造成了許多影響,海平面上升以及漸趨頻繁的超大豪雨,對台灣這樣一個平均雨量是世界三倍的海島型國家來說,意味著大水時代的來臨。不同於以往「人定勝天」的工程思維,新一代的工程師,不再對水採取「隔離政策」,而是順應水循環的自然定律,與水共存。

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