1.1 研究緣起
隨著都市化之腳步，綠地逐漸減少，取而代之的是柏油路面以及水泥 建築等不透水鋪面，由於綠屋頂可增加綠覆面及具有截留雨水、降温節能 及降低溫室效應等效益(FLL, 2002; Van Woert et al., 2005；Villarreal and Bengtsson, 2005; Getter et al., 2007; Hien et al., 2007；Berndtsson et al., 2009;
Hilten et al., 2008)，因而在國外如德國、瑞士、美國、瑞典及日本等國家，
綠屋頂已相當普遍 (Berndtsson et al., 2009)。綠屋頂在國內也正逐漸受到重 視，唯仍處於剛起步階段，實際建置案例雖已漸多，例如吳興國小、松山 工農及信義行政大樓(錫瑠基金會，98 年)及台北巿花博會等建置綠屋頂，
但仍屬少數，也因而針對綠屋頂在台灣之效益，國內只有少數相關研究 (謝，94 年；許，95 年；蘇，98 年)，然而在一個城巿大量推廣綠屋頂前有 必要建立相關效益評估工具與模式，以期能協助研擬相關政策及支援決策 分析。本研究群李(99 年)因而曾針對薄層綠屋頂之截水能力進行分析，期 望了解綠屋頂之截水能力，並評估其降低都巿雨水逕流之能力，該研究已 建置二個實驗座台及相關監測設備，且已監測了 9 場雨之數據，並建立了 初步公式推估綠屋頂之截水總量，唯該公式仍不太實用。由於等自然雨曠 日費時，故其實驗方式也仍需改善，故本研究延續該研究，進一步建立數 個實用公式以估算國內建置薄層綠屋頂之雨水截留能力，並建立更好之實 驗設備，讓研究順利進行。
國外雖已有一些研究探討綠屋頂之截水能力，例如 Van Woert et al.
(2005)及 Getter et al.(2007)等針對不同降雨強度、介質深度、坡度進行研 究，唯這些研究是針對特定綠屋頂，並沒有發展出可供評估綠屋頂截水能 力之模式。Mentens et al. (2006)以多場雨綠屋頂截水監測資料迴歸出綠屋
可能不太適用於台灣，Hilten et al. ( 2008)採用 HYDRUS-1D 模式模擬綠屋 頂截水能力，唯該模式過於複雜，雖可能適合供模擬單一綠屋頂在單場雨 下之截水詳細機制，但並不適合用於評估一般綠屋頂截水能力或供相關政 策評估用，且由於國外綠屋頂及環境特性與國內不盡相同，故國外相關成 果不見得適用於國內，She and Pang (2010)利用達西公式、Green Ampt 模 式、SWMM RUNOFF 模式及蒸散公式等組一個模式來模擬綠屋頂截水及 屋頂逕流情況。而國內相關研究很少，除了李(99 年)之外，海洋大學亦進 行相關研究中(廖，99 年)，唯並未提供截水公式，本研究因而發展數個實 用之公式來模擬綠屋頂在台灣環境條件下之截水能力，雖然國內外尚沒有 適 當 公 式 可 供 使 用 ， 但 綠 屋 頂 截 水 機 制 基 本 上 頗 類 似 土 壤 中 之 入 滲 (infiltration)現象，唯土壤層厚，而綠屋頂培養介質一般不到 20cm，故機制 雖類似，但並無法直接使用入滲公式；綠屋頂截水能力與滲漏(percolation) 機制較類似，唯目前亦無適當之滲漏公式可直接用於薄層綠屋頂，本研究 因而依實驗結果及相關理論機制發展出數個實用公式供評估綠屋頂截水 能力。
綠屋頂主要分成密集式(intensive)及薄層式(extensive)（FLL, 2002），
密集式綠屋頂如空中花園，土壤層較深(20cm 以上) ，唯其建置與維護成 本均較高，且其較重非一般屋頂所能承受，故如同李(99 年)之研究，本研 究亦主要針對薄層綠屋頂進行分析。綠屋頂截留雨水之能力主要是由土壤 介質、植物貯留及排水板貯水，因而可降低雨水逕流，基本上，會影響綠 屋頂截留雨水能力因子包含降雨型式、介質特性、坡度、深度、植栽等(Van Woert et al., 2005; Mentens et al., 2006; Carter and Jackson, 2006; Getter et al., 2007 )，例如 Getter et al. (2007) 曾以不同降雨強度及不同坡度分析雨水截 留效益，其結果顯示坡度越陡，雨水截留越少；降雨越強，雨水截流比例 亦越少，其他研究亦類似，所得結果大多是依特定場所分析，並沒有發展
出一個模式供使用。本研究因而將分析這些因子對綠屋頂截水能力之影 響，並探討其理論，建立數個實用之公式。
雖 然 國 外 己 有 一 些 研 究 曾 分 析 綠 屋 頂 截 水 能 力 ， 如 Moran et
al.(2005)、Van Woert et al. (2005)、Villarreal and Bengtsson (2005)、Getter et al.(2007) 、Berndtsson et al.(2009)及 Hilten et al.(2008)等均曾在屋頂建實場
實驗，雖這亦是一個可行的研究方式，但不易針對不同截水因子作有效率 變動，因而李(99 年)陸續建置了 1m*1m 及 90cm*90cm 二個實驗座台，比 較有無綠屋頂之截水效益，唯由於介質仍頗重(大於 60kg)，不易經常更換 介質及不同介質厚度進行實驗，故本研究設計小型實驗座台，以更有效率 完成不同因子之截水詴驗。此外，由於自然雨次數有限且無法預期，故本 研究使用降雨模擬器，以模擬不同降雨型式對綠屋頂截水效益之影響，亦 設計建置出更適當之實驗設備組，以利於更有效率驗證所發展之綠屋頂截 水公式。1.2 研究目的
本研究之目的主要在於建立適當綠屋頂截水公式，以評估台灣綠屋頂 在不同條件下之降雨截水效益，作為台灣推廣綠屋頂相關決策之依據。同 時，亦設計綠屋頂實驗座台，用以加速分析不同影響因子及設置條件下綠 屋頂降雨截水能力。主要研究目的可分為下列幾項：
1. 發展適合台灣綠屋頂之截水公式：由於台灣如降雨強度、土壤性質、
植栽、屋頂型式等條件與國外不同，故國外所發展之截水公式不見得 適用於國內，因此本研究建立適用於台灣綠屋頂之截水公式，並以綠 屋頂截水實驗之結果進行驗證。
2. 探討綠屋頂不同因子對截水能力之影響：由於綠屋頂之截水能力受降 雨型式、介質特性、深度、植栽等因子所影響，故本研究分析不同因
3. 改善先前人工降雨模擬器與綠屋頂實驗座台：為有效分析綠屋頂之截 水能力，本研究改善先前人工降雨模擬器與綠屋頂實驗座台，並設計 一 30cm*30cm 小型實驗座台，以更有效率模擬不同降雨型式及分析不 同影響因子下綠屋頂雨水截水能力之變化情況。
1.3 論文內容
本論文後續章節，第二章為文獻回顧，回顧國內外綠屋頂相關研究成 果以及已發展之綠屋頂截水與逕流公式與模式。第三章說明本研究流程與 方法，其中包含研究流程、截水公式之收集與建立、綠屋頂截水因子、降 雨模擬器與小型實驗座台設計與建置、截水實驗及公式驗證等研究方法說 明。第四章則針對綠屋頂截水實驗結果進行分析及探討，並進行截水公式 之驗證。第五章說明本研究成果及建議。