不同吸力量測方法比較

6 8 10 12 14 16 18 20

Water Content (%)

Song Mao FC=83%

Song Mao FC=60%

Sha Lun Tsai Wan Jui

Hung Tsai Ping FC=45%

Hung Tsai Ping FC=30%

Hung Tsai Ping FC=15%

圖 4.28 各級配土壤乾化歷時曲線

4.4.3 不同吸力量測方法比較

為得到各地區土壤水分特性曲線，可經由多種吸力量測方式得到 各含水量對應之土壤吸力，但各個量測方式間必存在某些程度之誤 差。因此以下將就本研究所使用之壓力平板及濾紙法試驗量測土壤吸 力之方法試驗結果進行比較。由4.4.1及4.4.2節之實驗結果，可將兩種 量測基質吸力之方法得到之結果一起繪於圖4.29～圖4.31。

1 10 100 1000 10000

Matric Suction (kPa)

0 10 20 30 40 50 60 70

V o lu m et ri c W at er C o n te n t

Song Mao FC=83% Pressure Plate Song Mao FC=60% Pressure Plate Song Mao FC=83% Filter Paper Method Song Mao FC=60% Filter Paper Method

圖 4.29 松茂地區不同量測方式之土壤水分特性曲線

1 10 100 1000 10000

Matric Suction (kPa)

0 10 20 30 40 50

V o lu m et ri c W at er C o n te n t( % )

Sha Lun Tsai Filter Paper Method Wan Jui Filter Paper Method Sha Lun Tsai Pressure Plate Wan Jui Pressure plate

圖 4.30 萬瑞及砂崙仔地區不同量測方式之土壤水分特性曲線

0.01 0.1 1 10 100 1000 10000

Matric Suction (kPa)

0 10 20 30 40

V o lu m et ri c W at er C o n te n t

Hung Tsai Ping FC=45% Pressure Plate Hung Tsai Ping FC=30% Pressure Plate Hung Tsai Ping FC=15% Pressure Plate Hung Tsai Ping FC=45% Filter Paper Method Hung Tsai Ping FC=30% Filter Paper Method Hung Tsai Ping FC=15% Filter Paper Method

圖 4.31 紅菜坪地區不同量測方式之土壤水分特性曲線

由圖4.29～圖4.31可得到以下之結果：

(1) 本研究使用乾化與濕化之設備模擬試體含水量之改變，因此會造 成水分特性曲線中的吸附曲線以及脫附曲線兩條不同之曲線，從 圖4.29～圖4.31中可看出在濾紙法吸附曲線上，在相同基質吸力 時，會得到較使用壓力平板試驗之脫附曲線較低之體積含水比，

造成此現象之原因推估為不飽和土壤之遲滯效應。

(2) 松茂地區在FC＝83％之濾紙法量測脫附曲線之基質吸力值，皆 與施作脫附曲線之壓力平板試驗結果大致吻合。但在FC=60％利 用濾紙法量測脫附曲線之結果，在相同基質吸力值下，體積含水 比皆略低於壓力平板試驗所量測之值。

(3) 砂崙仔利用濾紙法量測之結果，在脫附曲線之數據點皆與壓力平 板試驗之結果吻合。萬瑞地區利用濾紙法量測之結果偶有數據點 有偏差外，整體趨勢與壓力平板量測之結果差異不多。

(4) 紅菜坪地區利用濾紙法量測基質吸力值之結果可以明顯看出，在 脫附曲線吸力量測範圍時，三種不同細料含量之試體，在相同基 質吸力值下，濾紙法量測吸力值所對應之體積含水比有略高於壓 力平板之趨勢。

(5) 由四種土壤之七組級配試驗結果整體可看出，利用濾紙法量測土 壤之基質吸力，試驗與壓力平板試驗間存在些微之誤差，但利用 濾紙法量測脫附曲線之土壤吸力值時，所得到之數據亦可搭配其 它種吸力量測方式做整體趨勢之判斷。

茲將濾紙法之量測心得及可能誤差原因整理如下：

(1) 濾紙法試驗之總吸力及基質吸力之求得，分別為非接觸式及接觸 式之量測方法，而接觸式之量測方法因會受到土壤試體含水量分 佈不均勻之影響，故所求得之基質吸力值會有誤差產生。

(2) 因本研究之土樣，雖經過去除雜質之程序，但於土壤置於密閉之 玻璃罐且控溫於25℃放置12天後，明顯的發現土樣有發霉之情況 發生（如圖4.32所示），並且於量測濾紙之含水量時，發現量測 基質吸力之濾紙亦有嚴重發霉變色之情形發生（如圖4.33所 示）。而量測總吸力之濾紙雖是非接觸式量測，但濾紙法係使用 密閉之容器量測，因此濾紙表面亦有霉菌增生之情形發生。此發 霉之情形在利用105℃之溫度將土壤烘乾後再次重新施作濾紙法 後，發現無論是量測吸力之濾紙亦或是土壤表面之發霉情形已較 改善，但依然有此情形發生，烘乾後之土樣濾紙發霉情形如圖

4.34所示，發霉之土樣如圖4.35所示。先前之學者曾使用過不同 濃 度 之 氯 化 汞 （ HgCl2 ）（ Gardner ， 1937 及 Fawcett ＆ Collis-George，1967）以及酒精溶液（Mcqueen ＆ Miller，1968）

浸泡過濾紙後再行量測土壤吸力，其目地為防止土壤中之真菌

（Fungal）或細菌（Bacterial）生長於濾紙上，且Leong（2002）

發現，截至目前為止，並無文獻指出濾紙上之真菌生長對土壤量 測吸力之影響程度。

圖 4.32 濾紙法試體發霉之情形

圖 4.33 濾紙法濾紙發霉變色之情形

圖 4.34 土樣烘乾後重做濾紙法試體發霉之情形

圖 4.35 土樣烘乾後重做濾紙法濾紙發霉之情形

(3) 本研究使用濾紙法得到土壤基質吸力隨著試體之含水量增加而 減小之趨勢，係因基質吸力為接觸式量測法，且土壤孔隙中之水 會直接流入濾紙內達到平衡，因此可仍看出其吸力變化情形。

(4) 土壤利用濾紙法量測總吸力時，濾紙因發霉之影響，且其為非接 觸式量測法，利用蒸汽壓之平衡使濾紙之含水量產生變化，又因 濾紙法對於濾紙中之含水量變化非常靈敏，因此推斷為總吸力誤 差較基質吸力大之原因之一。

(5) 因濾紙法試驗是利用濾紙在密閉容器中，使濾紙與土壤試體之含 水量及蒸汽壓達到平衡，間接的求得土壤之總吸力與基質吸力，

所以在試驗過程中，把濾紙取出秤重而造成與空氣之接觸及雙手 觸碰濾紙等皆會嚴重地影響濾紙法試驗之結果，使求得之土壤總 吸力及基質吸力值差異性大。

(6) 雖然利用濾紙法試驗來求得土壤之吸力較其它試驗經濟且方 便，但因試驗之變異性大、土壤試體含水量控制不易，且容易受 到試驗時之人為因素而影響結果，所求得之土壤總吸力及基質吸 力之準確性不如壓力平板試驗好。

(7) 使用濾紙法量測基質吸力雖可正確的預測其吸力特性，但其精度 猶未如壓力平板試驗，因此本研究於土壤水分特性曲線之描繪仍 以壓力平板試驗成果為主。