管理與應用:科技、工程、政策

管理策略(中水、濕地維護)、環境工法、防災工程與策略、替代能源與綠色能源

跌水工法

跌水工法 (Drop Structure)
國立臺灣大學土木工程學系 徐偉哲

為何需要跌水工法?

臺灣地形大部分為較陡的山區,河流相對短小,加上臺灣氣候特性,每年降雨皆相當集中,容易產生洪流,此時遇到河道蛇行或是河床較陡的地區,容易造成縱橫向侵蝕嚴重,使河流挾帶大量的泥沙和土石,一方面造成被侵蝕區地基嚴重的掏刷,一方面這些被帶走的砂石運至下游,將導致下游河道或水庫淤積嚴重,甚至引起氾濫,為了保護民眾的安全,常常需要考慮施以整流工程,跌水工法為其中之一[1]。

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。

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。

綠屋頂

綠屋頂(Green Roof)
國立臺灣大學土木工程學系 徐偉哲

為什麼需要綠屋頂?

綠屋頂顧名思義即將植物覆蓋在屋頂上,形成綠意盎然的屋頂。隨著都市不段擴張發展,樹木和裸地逐漸減少,取而代之的是大樓與傳統的水泥,這些人工建材擁有積蓄太陽能的特性,使熱量無法透過蒸發而減少,加上交通工具、空調所產生的人工廢氣,讓都市裡的氣溫比郊區高,這種現象稱為「熱島效應」[1],世界各地大城市皆有此現象,而使用綠屋頂則可以改善熱島效應。根據聯合國環境計畫研究顯示,當綠屋頂普及率達到七成時,整座都市的二氧化碳含量將減少八成,熱島效應也會完全消失。綠屋頂在歐洲已風行長達 10 年之久,近幾年在亞洲的東京也修法規定新大型建築的屋頂,必須有 20% 以上的面積為綠屋頂,綠屋頂儼然成為一個新的建築趨勢[2]

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。

防災與工程生命週期

防災與工程生命週期 Construction Project Life Cycle for Disaster Prevention
國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心博士後研究員 李孟學

人類的文明是對抗災害的歷程,台灣是全世界災害潛勢非常高的國家,同時面臨地震、風災、水災三種天然災害,其中 90% 的人口面對二種災害,73% 的人口面對三種災害 (The World Bank, 2005),防災工程之執行成果直接影響人們的生命財產。

常見的防災工程如擋土牆、堤防、攔砂壩、攔河堰、水庫等工程構造物,然這些工程設施並非由魔術師經過一段咒語幻化而成,而是經過一群工程專業人員,藉由管理的手段在有限的預算金額、有限的執行期程與有效的工程品質,於工程生命週期各階段逐步執行之成果。

以擋土牆為例,若山坡道路的擋土牆因天災損壞,由於其主要功能是防止土石落下,保護行人、保護附近建築物的安全,因此短期之解決辦法是先由搶災搶險的工程快速復原,以達到安全通車的狀況。然而,長期之山坡地防護解決辦法,需要經由規劃階段、設計階段、招標發包階段、施工階段、營運維護階段等逐步執行,以下以擋土牆工程為例簡要說明工程生命週期各階段之內容。

幫建築穿綠衣

幫建築穿綠衣 (Green building)
華夏科技大學室內設計系 張玉連

綠牆面又稱植栽牆。在寸土寸金的都市中,可以透過「牆面綠化、室內綠化、屋頂綠化、陽台綠化」於建築物垂直面進行綠化,不僅可使建築物達到隔熱、降溫及和緩熱島效應,且可提升城市整體的綠美化、淨化空氣、降低噪音進而改善都市生態環境品質、促進市容景觀及豐富建築物意象之附加價值。

以往傳統牆面綠化工法主要採用攀枝或蔓藤植物,將植物種於建築物之地表面或陽台,讓植物的蔓性莖葉直接或間接攀附在外殼的方式,如圖一,此現象會產生根腐蝕牆面,經常讓人產生是否會破壞建築物的疑慮,經年累月之後,滿佈枝葉也成為建築物外牆檢修的困擾。此外,為了符合攀藤性質,可供選擇的植物種類也相當受限。傳統方式的綠化僅止於建物的外牆部分,室內就無法進行這樣的工程。這種方式的起始造價與維護管理費用雖較新式工法便宜許多,然而其缺點也顯而易見,難以滿足現代景觀美化之需求。

綠建築-日常節能指標

綠建築-日常節能指標 (Daily Energy Saving)
國立成功大學都市計畫所碩士 呂正中

隨著經濟的蓬勃發展,自然環境的破壞、能源的急速消耗、大氣層破壞與溫室效應的產生等問題越來越嚴重,使得世界各國也開始關注相關的環境議題。從 1972 年在瑞典斯德哥爾摩會議開始,一連串討論地球環境問題如何解決與改善的重要會議接續展開。而 1988 年在加拿大召開與地球環保相關的國際建築學術會議中,已使用「綠建築的挑戰 (Green Building Challenge)」做為會議標題,顯示在此時,綠建築已成為一個廣泛的觀念。

我國在 1995 年時,將建築節能設計納入「建築技術規則」中,又於 1998 年初全面擴大適用範圍,而綠建築評估體系正式於 1999 年啟動,成為全世界第四個實行綠建築評估標準的國家。我國所推動綠建築評估系統,歸納為生態 Ecology(含生物多樣性、綠化量、基地保水三項指標)、節能 Energy Saving(日常節能指標)、減廢 Waste Reduction(含 CO2 及廢棄物減量兩項指標)、健康 Healthy(含室內環境、水資源、污水及垃圾三項指標)等,四大範疇、九大評估指標。

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。

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