第四章 第四章
第四章 實驗結果與分析 實驗結果與分析 實驗結果與分析 實驗結果與分析
4.0 摘要 摘要 摘要 摘要
本章中將實驗結果整理成圖表，並詳細加以分析討論。就保持曲 線來說，影響土壤的保持特性主要有下列兩項因素；土壤的粒徑分布 (顆粒大小、夯實狀況)及液體間的界面張力。大致上而言，土壤保持 液體的能力會隨著細顆粒土壤的比例增加而提高；另一方面，試驗流 體與空氣間的界面張力愈大，則要達到相同的含水比就需要較大的張 力，也就是同樣的張力之下會有比較多的液體殘留在土體中。
在滲透儀實驗中，導水度 k 值的大小會隨著張力的增加(體積含 水比減少)而減小。而影響導水度大小的因素主要有下列兩項：液體 與空氣間的界面張力及土壤的粒徑分布；整體而言，在同一土壤結構 下，一定的體積含水比時，液體與空氣間的界面張力越大則當時的導 水度會比較小；另一方面，試體中細顆粒土壤的比例增加也會造成導 水度的減小。
4.1 保持曲線試驗結果 保持曲線試驗結果 保持曲線試驗結果 保持曲線試驗結果
試驗過程中第一部分是以滲透儀試驗裝置進行實驗，求取空氣－
有機液體的保持曲線。試體組裝完成之後，先將土壤試體以試驗液體 (水、汽油、柴油)飽和；接著增加張力使空氣進入試體中，液體會因 而排出，逐步增加張力值，可以求得試體的主要排出曲線(MDC)；第 二部分紀錄上下兩量管的水面刻度變化及兩細玻璃管的高度差，經由 達西定律便可以求得相對應的導水度k值。接著逐步減少張力值，便 可以求得試體的主要濕潤曲線(MWC)及濕潤曲線上的
k
值曲線。4.1.1 液體液體液體液體----空氣與水空氣與水空氣與水－空氣與水－－有機液體－有機液體有機液體保持曲線有機液體保持曲線保持曲線保持曲線
圖4.1~圖4.3 表示滲透儀液體-空氣之保持曲線實驗結果，圖4.4 表示滲透儀水－有機液體之保持曲線實驗結果。從圖形中可以看出，
不論液體或土樣為何，都有遲滯現象的發生；亦即實驗的主要排出曲 線和濕潤曲線並不會重合，且張力為零時，含水比皆無法回到排出曲 線的起點，殘餘之有機液體含量都相當低。因為當有機液體侵入試體 中佔據孔隙之後，當張力減小要再回吸時，部分液體會將空氣卡鎖在 孔隙中，因此會造成濕潤曲線上含水比較低；不過就兩種土樣比較起 來，土樣一因為顆粒比較大，所以液體在低壓的部分(10 mbar 以內) 就幾乎被排出，其餘的部分在相同的張力之下MWC 曲線上的含液比 都會比MDC上所對應的來得低。整體而言，土樣二的保持曲線遲滯 現象較土樣一明顯，主要原因就是土壤顆粒大小與粒徑分佈的均勻性 的影響。
由滲透儀試驗於等待張力平衡時所得之保持曲線，由圖形中可以 看出，雖然為同一種土樣且具有同樣的相對密度，不過實驗結果卻不 盡相同，造成試驗結果差異的原因主要有：液體本身的濕潤性不同及 NAPL 介面張力較小導致飽和階段較易有空氣殘留而造成初始飽和 度較低。
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10 20 30 40 50 60
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表4.2 初始含液比與殘餘含液比之差值
土壤試體 土樣一 (%) 土樣二 (%)
水－空氣 27.51 25.5
九五無鉛汽油－空氣 31.45 37.09 柴油－空氣 18.33 12.08 水－九五無鉛汽油 22.04 19.5
表4.3 表示各試驗中初使含液比與最終含液比之差值，(黃進富,
1996)指出其差值會隨著小孔隙的增加而變小，也就是小孔隙越多，
水回吸的量也會越多。
表4.3 初始含液比與最終含液比之差值
土壤試體 土樣一 (%) 土樣二 (%)
水－空氣 7.26 9.63
九五無鉛汽油－空氣 8.47 17.33
柴油－空氣 8.49 4.09
水－九五無鉛汽油 14.85 11.65
4.1.3 流體性質對保持特性的影響流體性質對保持特性的影響流體性質對保持特性的影響 流體性質對保持特性的影響
本試驗中總共使用三種液體(水、九五無鉛汽油、柴油)，圖
4.9~4.10 表示空氣對不同液體保持曲線之比較。因為土壤中液體的保
持特性由液體與土壤間的作用力而定，此作用力就是毛細力，實驗中
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