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【科學不一樣】海洋永續、抗震建築 環境科學無所不在


發佈時間:2015/04/12 17:21
最後更新時間:2016/05/16 07:06

◎盆地地形聚散射波 台北易受地震影響



地震的時候,為什麼台北好像晃得都特別明顯呢?主要是因為台北是位在一個非常特殊的沉積盆地上,而位於大臺北地區的關渡至新莊,台北盆地和林口台地間的山腳斷層 地震時直接貼著台北盆地的西側發生震動,所以整個盆地效應會非常明顯,當其他地方的震動都已經結束了,盆地裡頭的震動還是持續不斷地在延續著,不只時間拉長了,而且震幅也比其他地方大。但事實上,如果是比較堅硬的岩盤,地震波的震幅還不會產生這種放大的情形,但是台北土質鬆軟,土地的含水量又高,加上地震搖晃,就很容易產生土壤液化,土壤液化會發生什麼事呢?來看這個實驗,箱子裡的房子模型經過一陣水平搖晃後,歪斜又下陷,台北盆地就有這樣的潛在危險。因此擔心大屯山火山爆發,政府添購了超導重力儀,如果地底火山岩漿即將噴發,依據萬有引力原理,岩漿上升過程中重力值會加大,一旦岩漿的位置高過超導重力儀的位置,重力變化的趨勢就會是負值,簡單來說,它就像是一個地球聽診器,只要地底下的質量出現變化,就可以在岩漿噴發前達到預警作用。


◎與振動頻率同 地震「共振」破壞力加倍



為什麼在地震的時候,有時候受損的不見得是那些高聳入雲的大樓,而是一些矮房子呢?這可能是共振效應造成的傷害。什麼是共振效應?當外力地震的頻率進來,和房屋頻率相同的時候會震得特別厲害,而當晃動超過法規的倍率,房屋就可能會損壞。就是因為共振成為房屋倒塌的罪魁禍首,因此現在的建築,抗震就是從減緩共振下手,加上隔震器針對整個結構體的體質做改善,來降低房屋晃動的程度。比方說,可以在房屋的底部加入隔震器,將橡膠和鋼板像三明治一樣層層相疊,不但可以承載房屋的重量,當地震來臨時柔軟的橡膠讓房屋不會跟著地面一起搖晃,大幅降低地震衝擊,老舊的房屋也可以透過補強,達到防震的效果。


◎竹節型101安全性 探特殊建築工法



101的建築外觀就像是一株充滿禪意的青竹,不過這一段又一段很像竹節的設計,並不是為了特別而已,他是為了建築體的安全性而設計出來的,這樣子的設計加強了結構,並且分散了結構的受力,讓101更能夠抵抗高空的強風,還有頻繁的地震,不過如果遇到的是超級強震的話,還是要靠這超大型的阻尼器,才能夠安然無恙了,這個很重的鋼球,會以單擺的形式,跟大樓反方向擺動去降低大樓受風擺動的程度,最主要的作用就是希望大樓裡面的人,不會因為晃動而感覺到不舒服。101還有個驕傲就是電梯,每分鐘上升的速度最快超過1000公尺,曾經創下金氏世界紀錄,不過大家都知道,電梯越快就越容易耳鳴,要怎麼解決這個問題呢?101加裝了世界唯一的車廂室內恆壓控制,在低樓層的時候,它會先啟動排氣裝置,讓車廂裡頭先減壓,隨著樓層越來越高,就會啟動吸氣裝置,讓車廂增壓,這樣子的作用就是讓車廂能夠跟機艙一樣,一直維持在恆壓的狀態,讓乘客覺得比較舒服。


◎會呼吸的道路 利用JW海綿工法調節



生活中有許多的汙水,排放到河川當中會影響河川的酸鹼度,利用自製的過濾器,就能動手做環保,還給河川一個乾淨的空間。拿一個回收的保特瓶把它切成兩半,其中一邊拿來裝家裡不要的香蕉皮、蘋果皮還有檸檬皮、蛋殼以及咖啡渣等等廚餘,這些果皮都是要切碎的,要增加他反應的面積。然後這兩半的保特瓶連接起來,就成了自製的濾水器,把污水倒進去,慢慢流,最後杯底已經變得相當清澈,酸鹼值也大大改變。夏天高溫悶熱走在路上真的很不舒服,有學者研發出一種會呼吸的道路,是一種新的JW海綿生態工法,下大雨的時候,雨水直接穿透這個鋪面導水管,直接進到地下的透水層和集水層,像海綿一樣把水吸下來,到了大熱天的時候,下面的水氣可以直接蒸發,表面溫度可以比柏油路至少低20度,緩解路面悶熱,讓整個城市降溫。


◎發電新興來源 潮流洋流穩定又環保



大家不斷在尋求新能源的可能性,現在有科學家利用洋流發電,發電功率可以是風力發電的3倍,這個很像魚雷的機器,就是「潮流發電機」,它是利用潮流推動葉片,葉片帶動內部齒輪達到加速效果,促使發電機作用,另外機組本身是可以旋轉的,加上尾翼設計,當潮流方向改變時,會推動發電機尾部,讓葉片永遠保持面對潮流,能夠用最有效率方式發電,如此一來不只能夠降低成本,也非常環保。說到環保,台灣海洋酸化、暖化的情況太嚴重了,海水吸收太陽輻射後,放出了地表輻射,部分地表輻射會被二氧化碳或是甲烷等溫室氣體吸收,而溫室氣體會再放出輻射,海水同樣會再吸收這些幅射,使得海水溫度不斷上升,海洋 暖化加上當全球的二氧化碳濃度提升,這些大氣當中的二氧化碳會溶到表層海水當中,造成表層海水變酸,海水又暖又酸。


◎冷熱溫差轉電能 「熱電模組」新能源



你相信嗎?人體的體溫居然也可以發電?一起來認識熱電效應。顧名思義就是用熱產生電,這是一個熱電模組,底下供應熱能,上層是冷卻水,這時即使只有一度的溫差,也能產生電力讓燈亮起來。原因就在於中間的碲化鉍,它是一種熱電轉換效率很好的材料,把它放置在冷熱交接的地方就會開始作用,把熱轉變成電,簡單來說,就是運用兩端的溫差來發電,達到更好的節能效果。目前中鋼、中油等工業業者都採用這個系統回收工業廢熱,提供廠內部份用電,對環保來說是一大貢獻。說到環保,就要再看燃料電池,除了環保、安靜,還可以產生乾淨的熱水。發電原理其實就是氫跟氧的結合,氫跟氧結合產生水,過程當中會發電跟發熱是一個電化學的反應,並不是很劇烈,所以幾乎沒有聲音。這種幾乎沒有噪音的優點,很適合家庭使用。一般家庭的天然氣或瓦斯裡都含有氫,如果能結合燃料電池使用,不僅能就地發電,還能產生幾乎有攝氏45度的熱水。

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#海水#科學不一樣#永續發展#地震

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