乾式草溝

3.3.1 目 的 ：

乾 式 草 溝 設 計 目 標 為 藉 由 攔 阻 、 過 濾 與 提 升 入 滲 率 、 減 低 逕 流 速 度 來 控 制 洪 峰 流 量 及 補 注 地 下 水 。 欲 將 水 質 體 積 量 在 草 溝 底 部 能 夠 完 全 過 濾 及 入 滲 ， 通 常 需 依 現 地 或 以 人 工 方 式 將 目 前 現 地 的 土 壤 改 善 或 使 用 客 土 以 達 到 此 目 標 。

3.3.2 材 料 ：

植 生 材 料 盡 量 使 用 當 地 既 有 之 植 物 ， 涵 蓋 植 生 種 子 、 噴 植 材 料 、 草 苗 、 草 皮 等 。 草 溝 底 部 之 上 層 一 般 為 為 砂 土 及 壤 土 組 成 ， 中 間 緩 衝 層 為 砂 質 壤 土 與 礫 石 混 合 ， 最 下 層 為 礫 石 層 及 縱 向 多 孔 的 透 水 管 路 。

3.3.3 位 置 ：

當 設 計 一 乾 式 草 溝 時 ， 主 要 考 量 為 土 質 、 容 量 、 抗 沖 蝕 能 力 以 及 植 生 草 溝 容 量 應 該 依 據 每 年 洪 峰 成 長 週 期 能 減 少 最 大 流 速 為 考 量 。 設 置 地 點 之 集 水 區 面 積 一 般 不 超 過 2 公 頃 ， 季 節 性 高 水 位 以 不 達 到 地 面 下 ， 草 溝 的 縱 向 坡 應 該 儘 可 能 接 近 零 ， 並 不 超 過 5％ 。

m 6 . 0

另 外 需 要 注 意 的 地 方 包 括 在 規 劃 水 質 草 溝 時 應 該 注 意 土 地 取 得 、 維 護 需 求 與 土 壤 特 徵 等 方 面 。 現 地 地 形 應 該 允 許 草 溝 設 計 有 足 夠 的 坡 度 與 橫 斷 面 積 以 維 持 不 造 成 沖 蝕 的 流 速 ， 並 能 截 留 住 定 量 逕 流 體 積 。 土 壤 應 該 要 依 水 質 草 溝 種 類 而 定 。 某 些 情 況 下 ， 現 地 土 壤 必 須 重 新 配 置 以 符 合 乾 式 草 溝 與 植 草 生 物 濾 層 草 溝 。

3.3.4 應 用 ：

現 地 地 形 與 土 質 狀 況 會 決 定 施 用 草 溝 的 形 式 ， 在 地 形 上 應 該 設 計 有 較 緩 的 坡 度 與 足 夠 橫 斷 面 積 以 免 水 流 過 快 導 致 沖 蝕 。 多 孔 隙 土 壤 可 用 來 施 作 乾 式 草 溝 以 及 植 草 式 生 物 濾 層 ， 而 排 水 力 較 差 的 土 壤 則 可 來 施 用 濕 式 草 溝 。 水 質 草 溝 的 目 的 在 於 節 留 洪 水 並 淨 化 水 質 ， 但 亦 具 有 傳 輸 洪 水 至 下 游 的 附 加 功 能 。 乾 式 草 溝 主 要 乃 依 現 地 或 後 來 置 入 土 壤 的 入 滲 機 制 。 溼 式 草 溝 藉 由 沉 澱 物 累 積 與 移 除 機 制 移 除 污 染 物 ， 若 有 橫 向 入 流 ， 則 可 利 用 緩 坡 或 碎 石 胎 （ 小 卵 石 ） 隔 板 ， 每 個 排 水 口 應 該 施 行 出 口 保 護 ， 以 避 免 侵 蝕 。

3.3.5 缺 點 ：

佔 地 面 積 之 比 例 大 、 維 護 不 易 且 成 本 高 ， 路 旁 草 溝 易 受 停 車 破 壞 。

3.3.6 設 計 ：

1.乾 式 草 溝 之 規 劃 設 計 原 則

（ 1）水 文 逕 流 量 估 計 應 該 具 有 容 納 25 年 洪 水 的 能 力 ， 且 能 承 受 2 年 暴 雨 事 件 的 沖 蝕 。

（ 2）逕 流 之 水 質 體 積 量 需 在 24 小 時 之 滯 留 時 間 內 經 由 草 溝 部 完 全 過 濾 及 入 滲 [Colorado Department of Transportation, 1992][Georgia Stormwater Management Manual, 2003]。

WQV

（ 3） 入 流 管 道 的 沉 澱 前 池 處 理 ， 沉 澱 前 池 體 積 需 能 容 納 不 透 水 面 積 0.25cm 降 雨 深 度 之 逕 留 雨 量 [Georgia Stormwater Management Manual, 2003] [2000 Maryland Stormwater Design Manual, Maryland Department of the Environment ]， 可 以 維 護 草 溝 的 過 濾 與 入 滲

功 能，若 有 橫 向 入 流，則 可 利 用 緩 坡 或 碎 石 胎（ 小 卵 石 ） 隔 板 。

（ 4）在 水 流 流 過 草 溝 時，利 用 逐 步 入 滲 而 控 制 逕 流 體 積

（ 5） 乾 式 草 溝 下 部 應 該 有 75 公 分 厚 ， 包 含 入 滲 、 緩 衝 及 礫 石 層 ， 其 中 緩 衝 層 及 礫 石 層 厚 度 各 約 15 公 分 厚 。

（ 6） 入 滲 層 組 成 為 砂 土 及 壤 土 約 各 佔 一 半 。

（ 7）乾 式 草 溝 橫 斷 面 上 部 為 拋 物 線 或 梯 形 形 狀，其 斷 面 兩 邊 之 邉 坡 比 要 小 於 3：1(橫 向：縱 向 )，且 底 部 寬 度 不 超 過 2.5 公 尺 [2000 Maryland Stormwater Design Manual, Maryland Department of the Environment ]。

（ 8）小 型 矮 壩 設 計 目 的 在 於 攔 砂、提 高 水 位 及 提 供 水 質 體 積 滯 留 時 間 等，但 相 鄰 之 小 型 矮 壩 間 水 位 高 程 差 最 好 不 要 超 過 或 水 質 體 積 水 位 面 下 降 至 地 表 時 間 以 不 超 過 24 小 時 為 原 則 。

m 0.6

（ 9）多 孔 集 排 水 管 之 設 計 尺 寸 需 具 有 6 小 時 內 排 除 水 質 體 積 量 ( ) 之 集 排 水 能 力 [Georgia Stormwater Management Manual, 2003]。

WQV

(10) 矮 壩 本 體 及 壩 址 結 構 設 計 ， 需 滿 足 建 築 規 範 要 求 ， 壩 址 需 預 防 滲 流 作 用 導 致 壩 體 結 構 破 壞 。

WQV m

≤0.6

(a)縱 斷 面

WQV ^≤1

m b≤ 2.5

(b) 橫 斷 面 a-a

圖 3.3.1 乾 式 草 溝 示 意 圖 2.乾 式 草 溝 之 設 計 依 據

（ 1） 逕 流 係 數 R_V

（a）內政部營建署「市區道路工程規劃及設計規範之研 究」：

表 3.3.1 逕流係數表（依據透水與否）

逕流係數 C 值 暴雨持續時間（分）

不透水地面 透水地面

5 0.50 0.10

10 0.60 0.20

20 0.80 0.34

30 0.85 0.40

45 0.90 0.45

60 0.94 0.50

註：1.瀝青路面逕流係數採用固定值 0.85

2.摘自內政部營建署「市區道路工程規劃及設計規範之研究」

（b）Georgia Stormwater Management Manual

i

V A

R =0.05+0.9× A^Im ； ^Im ≥0.15 Ai

A

式 中 ，

AIm為 不 透 水 面 積 (平 方 公 尺 )

Ai為 集 水 區 面 積 (平 方 公 尺 )

（2）水 質 體 積 (Water Quality Volume)

(a) 一般算法：即排水設施淨 化 污 染 物 所 需 之 體 積 需 達 到 年 平 均 逕 流 雨 量 深 度 90%之 雨 量 ， 水 質 體 積 V_WQ計算如下式。

i V Dep

WQ P R A

V = × ×

式 中 ，

為 平 均 逕 流 雨 量 深 度 ， 水 質 體 積 一 般 定 義 (0.025 公 尺 )。

PDep Dep =

P 25mm

(b) 簡易算法：

VWQ=12.5mm×A_i

每 公 頃 之 集 水 面 積 所 需 水 質 體 積V_WQ =125m³。

（ 3） 地 下 水 補 助 體 積 Re_V

i V V =S×R ×A Re

式 中 ，

S為 地 下 水 之 補 助 因 子 ， 依 土 壤 滲 透 性 等 質 地 之 不 同 分 為 A,B,C,D 四 類 。

表 3.3.2 土 壤 滲 透 性 質 表

土 壤 水 文 質 地 成 份 滲 透 性 補 注 因 子 (cm)

A 砂、砂質壤土 高 滲 透 性 且 不 易

產 生 逕 流 1.00

B 粉質壤土、壤土 滲 透 性 良 好 0.66

C 砂質粘壤土 低 滲 透 性 0.33

D 黏壤土、粉質黏壤土、

砂質黏土、黏土

非 常 低 滲 透 性 輕

易 產 生 逕 流 0.18

（ 4） 小 型 矮 壩 (Check Dam)： 目 的 在 於 攔 砂 、 提 高 水 位 及 增 加 水 質 體 積 量 之 滯 留 時 間 等 ， 相 鄰 矮 壩 之 水 位 高 程 差 ∆h以 不 超 過0.6m或 液 面 水 位 下 降 至 地 表 面 時 間 以 不 得 超 過 24 小 時 為 原 則 。

矮 壩 與 矮 壩 間 距 離 S

ch h/

L =∆

液 面 水 位 下 降 高 度

≤

∆h^' k×T_S 式 中 ，

k為 土 壤 滲 透 係 數 (cm/hr)。

TS為 滯 留 時 間(hr)。

S為縱向斜坡坡度。

（ 5） 溢 流 堰 (Overflow Weir)： 矮 壩 壩 頂 溢 流 出 口 必 須 提 供 重 現 期 距 25 年 暴 雨 強 度 之 降 雨 量 ， 設 溢 流 出 口 處 水 深 為 h₂， 則

矩 形 斷 面 ：

2

767 2

.

1 Bh h

q_weur= [水 土 保 持 手 冊 -工 程 篇 ,2006]

2

4 2

.

0 Bh gh

= [Georgia Stormwater Management Manual,EPA]

式 中 ，

B：矩形溢 流口寬度。

qweir：溢 流 出 口 排洪量(m³/sec)。

g：重力加速度 9.8m/sec²。

梯 形 斷 面 [水 土 保 持 手 冊 -工 程 篇 ,2006]：

(

2 3 0

)

2 2 2

15

2 C B B h gh q_weir = _{weir u} +

式中，

Bu：梯形上邊長(m)。

B0：梯形下邊長(m) 。

Cweir：梯 形 斷 面 堰 流 係 數 ， 取 0.6。

（ 6） 多 孔 集 排 水 管 (Orifice Pipe)： 多 孔 集 排 水 管 位 於 乾 式 草 溝 滲 透 性 土 壤 底 部 ， 其 設 計 目 標 需 具 有 6 小 時 (draw-down time)內 排 除 水 質 體 積 量 (WQ_V)之 排 水 能 力 [Georgia Stormwater Management Manual, Appendix D-5, 2003] 。

h g CA

q_ori = _ori 2 ∆ T V_WQ

= 式 中 ，

C： 集 排 水 管 流 量 係 數 。 Aori： 集 排 水 管 截 面 積 (= ²

4d^ori

π )。

dori： 集 排 水 管 內 徑 。 T： 排 水 時 間 。

（ 7） 前 池 體 積 (Pretreatment)： 草 溝 前 池 體 積 (V_pre)必 須 能 容 納 不 透 水 面 積 2.5mm之 逕 流 雨 量 深 度 。

3.實 例 說 明

某 娛 樂 中 心 集 水 區 面 積 為 1.5 公 頃 ， 開 發 後 不 透 水 面 積 為 0.6 公 頃 ， 集 水 區 縱 向 與 橫 向 比 值 約 等 於 3， 年 平 均 降 雨 量 2126.2mm，縱 向 斜 坡 坡 度 0.01，集 流 時 間 t =5min， 草 溝 底 部 砂 質 壤 土 入 滲 率 k =3.0cm/hr。

設 縱 向 長 度 為 ， 則 橫 向 長 度L B=L/3

依 據 Georgia Stormwater Management Manual(2003) C(=R_V )

Ai

A_Im 9 . 0 05 .

0 + ×

=

=0.05+0.9 1.5

×0.6=0.40 尖 峰 入 流 量 ：

取C=0.676計算開 發 後 25 年 發 生 一 次 之 尖 峰 入 流 量 ： = ×0.676×141.7×1.5=

360

Q_inp 1 0.40m³/sec 水 質 體 積 (Water Quality Volume)：

V_WQ =P_Dep×R_V ×A_i

=0.025×0.676×15000

=254m³

補 助 地 下 水 體 積 ： Re_V =S×R_V ×A_i

=0.66×10^{- 2}×0.676×15000 =66.9m³

乾 式 草 溝 需 儲 存 水 體 積 V=max(V_WQ,Re_V)=254m³ 矮 壩 設 計 ：

相 鄰 矮 壩 之 水 位 高 程 差 假 設 ∆h=0.5m， 區 段 左 右 水 深 分 別 為 0.6m及 0.1m， 則 草 溝 水 質 水 位 之 平 均 深 度 h=0.35m。

矮 壩 與 矮 壩 間 之 區 段 距 離 計 算 如 下 L_ch =h₁/S=0.5/0.01=50m

矮 壩 總 數 目 N_ch =[ L/L_ch]=[212/50]=4 個

m L_ch =5

m h=0.5

∆

圖 3.3.2 矮 壩 設 計 圖 乾 式 草 溝 斷 面 設 計 ：

草 溝 側 邊 邊 坡 斜 率 假 設 為 4： 1 (水 平 ： 垂 直 )則 水 質 水 位 平 均 面 積

A_WQV = V_WQ/L=254/212=1.2m² b= A_WQV /h=1.2/0.35=3.43m

(b+(b+2×4.0×h))/2=3.43 底 部 滲 透 土 壤 或 客 土 寬 度 b=2.0m＜ 2.5m ok!

水 質 水 位 之 平 均 水 面 寬 度 (矮 壩 與 矮 壩 中 間 位 置 ) b=b+2×4.0×h=2.0+2×4.0×0.35=4.8 m

矮 壩(溢 流 堰 出 口 )處之水面寬度

b^' =b+2×4.0×h₁ =2.0+2×4.0×0.6=6.8 m

檢 核 草 溝 於 24 小 時 內 水 面 下 降 之 最 大 深 度 ∆h^'=k×T_S=3.0×24

43 . 3

× 2 =42cm＞ h ok!

溢 流 堰 設 計 ：

溢 流 堰 必 須 讓 重 現 期 距 25 年 暴 雨 強 度 之 降 雨 量 安 全 溢 過 壩 頂

Q=0.4m³/sec

設 溢 流 堰 出 口 寬 度 B=1.6m， 水 面 高 度 為 h₂=0.35m，

若 有 3 個 橫 向 入 口 且 各 入 口 之 集 水 面 積 假 設 相 等 ， 則 每 個 入 口 之 前 池 (pretreatment)體 積 為 15/3=5m³。

3.3.7 設 施 之 管 理 ：

1.草 溝 需 定 期 檢 定 其 蓄 水 及 排 水 之 功 能 ， 當 透 水 性 降 低 至 一 定 程 度 時 ， 應 立 即 進 行 清 洗 。

2.水 質 草 溝 應 該 檢 視 其 坡 面 的 完 整 度 、 土 壤 水 分 、 植 生 狀 況 、 土 壤 穩 定 、 土 壤 壓 縮 、 土 壤 沖 蝕 、 積 水 與 沉 澱 的 情 況 。 在 堵 塞 情 況 嚴 重 時 ， 草 溝 濾 層 、 透 水 管 等 可 能 必 需 換 新 ， 礫 石 層 則 需 沖 洗 或 更 換 。

3.草 溝 的 每 個 排 水 口 應 該 施 行 出 口 保 護 ， 以 避 免 侵 蝕 。 4.建 構 第 一 年 的 前 幾 個 月 應 該 多 做 幾 次 檢 視 以 確 保 植 物 生

長 。

在文檔中 坡地社區生態防災工法參考技術手冊集排水設施篇 (頁 47-59)