理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    結晶岩地下水水資源開發之力學評估:以臺灣和平與金門為例
    (2017) 吳致緯; Wu, Zhi-Wei
      台灣本島與金門離島地區時常可以看到缺水的訊息,因此需要一些解決的方案,比如製造人造雨、抽取地下水與地球物理探勘尋找地下水層等。目前利用地層裡的裂隙與現地應力場的關係來找尋地下水源是前人尚未著墨的一環,其方法對於結晶岩非常適用,因結晶岩孔隙率少,蓄水量較低,但通常其裂隙孔隙率較高,含水量相對較高,所以,裂隙的分布與其活動性對於結晶岩地下水的水資源開發與使用相當重要。因現地應力場會影響裂隙的生長方式與是否再活化,故本研究以臺灣花蓮和平變質花崗岩以及金門花崗岩與片麻岩為例,整合地表與井下裂隙分布之位態以及現地應力資料,以地質力學觀點評估裂隙的滑動與擴張趨勢,進而評估潛在導水裂隙的分布與位態,以利後續水資源開發。   花蓮和平地區位處於臺灣大南澳片岩的太魯閣帶,主要岩層為晚古生代至中生代變質花崗岩與大理岩,僅有少數沖積層、金門島位處於福建沿海的平潭東山變質帶,絕大多岩層為中生代花崗岩與片麻岩,僅有少數沖積層。因為地層岩性、海島地形、氣候環境與人為開發之關係,金門地下水水資源相對匱乏。   前人於臺灣花蓮和平地區以岩心進行非彈性應變回復實驗,結果顯示為東北-西南拉張的正斷層應力場,地表裂隙統計位態以東西向與東北-西南為主,而井下裂隙則是與平行葉理面的位態居多。整合前人金門水力破裂實驗與本研究岩心直徑變形分析結果,其整合應力場為325度擠壓的走向滑移應力場,其最大、次大與最小應力場梯度依序為37.39、25.77、21.78MPa/km。地表裂隙統計位態主要以東西向和東北-西南向的走向為主,以及少數的其他方向,井下裂隙位態則是以東西向和西北-東南向為主。   裂隙的產生以及再活化與現地應力場有密切關係,若裂隙因現地應力產生或活化並連通則可能成為導水裂隙。同時藉由地溫梯度異常處來尋找導水裂隙位置。並利用現地應力場可以計算裂隙的滑動趨勢與擴張趨勢,位於擴張趨勢值為0.8以上的高擴張趨勢裂隙是有助於流體流動。 金門地表地區於南雄(NS-1)法線投影位態042˚/ 32˚、新塘(ST-1)裂隙法線投影位態150˚/ 61˚與峰上裂隙法線投影位態123˚/ 90˚三組高擴張趨勢的裂隙與金門淺層地下水流向方向一致,此三組裂隙為導水裂隙。金門一號井(BH01)、金門二號井(BH02)與金門四號井(BH04)等三口井下裂隙與井測微流速資料進行比對,結果顯示金門一號井(BH01)井下於0~80m、193m、350m與400~500m,金門二號井(BH02)井下0~70m,金門四號井(BH04)井下0~80、350與440~500m等深度有大量不同位態的裂隙存在,微流速資料也在這些深度有明顯改變,故這些深度為導水裂隙。 和平井下於149.5m有地溫梯度異常並有平行葉理之鏽染裂隙,此結果與井下電阻率與孔隙率進行比對,149.5m的裂隙可能是具有高可信度的導水裂隙。   和平井下裂隙大部份位於0.6~0.8之間的擴張趨勢,裂隙寬度相對於其他擴張趨勢值的裂隙寬。   將滑動趨勢加入抗張強度後,進而定義出剪切趨勢,和平井下構造在剪切趨勢的現今應力場並不會產生滑動,演算和平井下裂隙的可能生成環境。參考前人資料顯示有兩種生成深度,其一為地下3.17km處,最大應力、次大應力與最小應力分別為84.49MPa、64.29MPa與55.19MPa,液壓範圍為60MPa。其二為地下9.5km處,最大應力、次大應力與最小應力分別為253.08MPa、192.66MPa與165.40MPa,液壓範圍為161MPa。 綜合上述結果,金門地表、井下與和平井下區域皆有導水裂隙。利用張裂趨勢計算得知和平井下裂隙生長環境,以利後續水資源開發。