入滲率比較

在本節中之實驗的入滲率計算方式，由進水口處之流量計測值(Qin)減去溢流井 出口處之流量計測值(Qout)，再加上溢流井內之水位降低深度(D)乘以溢流井面積

𝑄 = 𝑄_𝑖𝑛− 𝑄_𝑜𝑢𝑡+ (∆𝐷 × 𝐴) (5.1) 並將入滲儀之單雙層實驗與模擬結果呈現於Table 5.1 中。

在入滲儀單層實驗中，當排水口壓力邊界條件等同於雙層實驗中的0 m 高度，

入滲率約為75.47 cm³/s。而在入滲儀單層模擬中，由 5.1.2 節中的 Fig. 5.3 到 Fig.

5.6 可知將排水口處設為等同排水口高度的壓力邊界條件之模擬結果與實驗較為相 符，因此在本節中只取此邊界條件的模擬結果進行比較與討論。此外，雖然單層實 驗並無進行其他排水口高度的邊界條件實驗，但在模擬中對於其他高度的邊界條 件同樣進行模擬，並呈現於Table 5.1 中。模擬首先以前述實驗所測得之含水層水 力傳導度進行模擬，Ka = 1.2410^-5 m/s。當排水口邊界條件高度為 0 m 時，模擬入 滲率結果約為16.10 cm³/s，與實驗結果的入滲率(75.47 cm³/s)有所落差。接著改變 含水層水力傳導度為 Ka = 5.8110^-5 m/s，可得到一更加接近實驗結果的模擬入滲 率，75.44 cm³/s。表示實際入滲儀場地內部土層的水力傳導度與前述實驗所測得之 水力傳導度參數有所差異。此差異可能是由於實驗填土方式不同所導致，在實驗室 內使用砂柱所做的水力傳導度實驗僅使用到較少量含水層土樣，且填充的方式也 較能呈現出均勻的狀態；但在入滲儀實驗中由於使用到的土樣體積龐大，需利用鏟 土機才能填滿入滲儀實驗場地，因此無法準確控制入滲儀內部各點水力傳導度的 一致，只能以水力傳導度實驗的結果當作整體的水力傳導度參數。這也導致以水力 傳導度實驗中的參數(Ka = 1.2410^-5 m/s)進行模擬時，會與入滲儀實驗結果有所落 差，因此需要在水力傳導度上進行修正。

在入滲儀雙層實驗中，不同排水口邊界條件的穩定入滲率如Table 5.1 中。隨 著邊界條件高度的降低，入滲率從40.01 cm³/s 增加至 72.52 cm³/s。在入滲儀雙層 模擬中，首先同樣以前述實驗所述之水力傳導度(Ka = 1.2410^-5 m/s、Kc = 2.4910

-7 m/s)進行模擬，可發現模擬的結果隨著排水口壓力邊界條件高度的降低，入滲率 僅從3.09 cm³/s 增加至 7.17 cm³/s，與實驗所得之入滲率結果有相當大的落差。顯 示出實際入滲儀場地內部含水層以及阻水層的水力傳導度皆與前述實驗所測得之 水力傳導度參數有所差異。接著將含水層的水力傳導度(Ka)修正為同單層模擬中的 值，Ka = 5.8110^-5 m/s。但在阻水層水力傳導度(Kc)的修正上，發現在滿足 2.3 節中 所述之條件式的前提下，同樣以實驗的入滲率做為參照進行比較時，無法使模擬得 到一個符合實驗入滲率結果的Kc值。因此改以在排水口邊界條件為0 m 時所測得 之壓力結果(0.47 m)作為參照，比較同樣位置處之模擬與實驗結果的壓力值。最後 在滿足2.3 節中所述之條件式的前提下，將阻水層水力傳導度修正為，Kc = 1.8310

-6 m/s。修正後水力傳導度分別為，Ka = 5.8110^-5 m/s、Kc = 1.8310^-6 m/s。得到修 正後雙層模擬入滲率隨排水口壓力邊界條件高度的降低，入滲率從16.44 cm³/s 增 加至 50.53 cm³/s。雖然此入滲率結果不及實驗之入滲率，但與實驗之水力傳導度 (Ka = 1.2410^-5 m/s、Kc = 2.4910^-7 m/s)的模擬結果相比，在入滲率的模擬上有更好 的表現。

在單層與雙層實驗中，可發現入滲率會隨著排水口壓力邊界條件的下降(壓力 梯度變大)而增加，顯示出入滲率與壓力梯度的正相關。但當排水口壓力邊界條件 高度同樣為 0 m 時，單層與雙層實驗所得之入滲率的差異不大，表示雙層實驗中 的阻水層在實驗過程中並未展現出與單層實驗的明顯區別。接著比較修正後之 Ka

與Kc的模擬結果，可以發現不論是單層或雙層模擬的入滲率都會隨著排水口壓力 邊界條件的下降而增加，同樣顯示出入滲率與壓力梯度的正相關，與實驗結果有相 同的趨勢。然而，雙層模擬中的入滲率，在四種邊界條件下皆小於單層模擬的結果，

表示在模擬的理想狀況中，阻水層確實會降低整體的入滲率。因此，結合上述的實

驗與模擬結果可得到結論：阻水層的存在在理想狀態下確實會減少整體土層的入 滲率，但在實驗過程卻並未發揮出阻水效果。根據實驗過程中的人為觀察，發現到 阻水層與周圍之水泥邊壁間存在有許多細小的縫隙，而水流極有可能因此直接由 周圍的細小縫隙穿透阻水層而入滲至含水層中，使入滲率有高估的情況，導致阻水 層發揮出的阻水效果有限，而僅由含水層的水力傳導度(Ka)以及壓力梯度來決定入 滲率的變化。

Fig. 5.59 為入滲儀單雙層實驗與模擬的入滲率結果比較圖。以藍色與紅色分別 表示單層與雙層的實驗以及模擬結果；實心點表示為實驗測值，虛線表示為實驗所

測得之K 值模擬結果，實線則表示為修正後之 K 值模擬結果。

Table 5.1 入滲儀單雙層實驗與模擬在不同邊界條件下的入滲率 Ka

(m/s)

Kc

(m/s)

入滲率(cm³/s)

1.50 m^* 1.10 m^* 0.70 m^* 0 m^*

單層實驗 - - - 75.47

單層模擬

(實驗 Ka) 1.2410^-5 - 4.80 7.82 10.83 16.10 單層模擬

(修正 Ka) 5.8110^-5 - 22.51 36.63 50.74 75.44 雙層實驗 - - 40.01 47.67 59.03 72.52 雙層模擬

(實驗 Ka) 1.2410^-5 2.4910^-7 3.09 5.01 6.65 7.17 雙層模擬

(修正 Ka及 Kc) 5.8110^-5 1.8310^{-6 16.44} 26.85 37.08 50.53

*以排水口高度為基準向上的水壓高度

Fig. 5.59 入滲儀單雙層實驗與模擬在不同邊界條件下的入滲率比較圖

1.50m* 1.10m* 0.70m* 0m*

入滲率(cm3/s)

排水口水壓高(m)

單層實驗 雙層實驗

單層模擬(Ka) 雙層模擬(Ka及Kc)

單層模擬(修正Ka) 雙層模擬(修正Ka及Kc)