文獻回顧

        在膠體化學中，凝聚性土壤是具有特殊結構之結晶性物質，組成 黏土顆粒主要單位為二維片狀之矽-氧四面體與二維陣列狀之鋁 (鎂)-氫氧跟八面體，在自然界中最常見者為高嶺土、蒙脫土和伊萊 土。凝聚性沉滓為矽酸鹽類礦物的岩石經化學風化過程，成為含水礦 物，黏土多以土團的方式出現，而土壤主要包括黏土及塑性的粉土。

黏土具有內部的凝聚力，凝聚力又受固結過程、壓密程度、內部的化 學鍵結、土壤的含水量、鹽類濃度、沉滓種類及水溫度等因素之影響，

3  為高。Parchure 與 Mehta (1985)提到黏性土固結時間越長，其底床剪 應力強度就越高，同時也會隨著深度增加，底床剪應力強度也有越高

由於黏滯力和水流脈動的影響，往往以數十個或是數百個顆粒組成群 體型式啟動，啟動後顆粒之間的黏結力遭受破壞故以單顆粒的形式在 水流中運動，床面上則留下片狀的痕跡。竇國仁(1999)認為凝聚性顆 粒周圍有水膜環繞，其最接近顆粒表面非自由水，具有某種固體性質，

其壓力的傳遞不符合巴斯卡定理，因而兩顆粒接觸面積受到上邊水柱 壓力的作用，其為顆粒啟動與否的一大關鍵。Wilbert et al. (2004)則利 用 Roberts et al. (1998)的實驗室資料進行凝聚性沉滓的啟動剪應力迴 歸，發現當河床土層的濕密度(bulk density)愈大時，沉滓啟動方式為 群體的型式運動，而顆粒之間的黏滯力也相對較高。

Kamphuis (1990)發現當水中同時含有凝聚性沉滓及非凝聚性沉 滓時，含凝聚性沉滓的底床沖刷會受到這些非凝聚性沉滓的影響，當 入流含有非凝聚性沉滓時，將可能破壞凝聚性沉滓間的凝聚力，導致 底床的沖刷加劇，且比清水沖刷可刷起更多的凝聚性沉滓。

在凝聚性沉滓淤積方面，沉降速度佔了非常重要的因素，最早有 學者提出布朗運動、不等速沉降和流速梯度的機制，後來才有許多靜 水沉降試驗，分析其凝聚性沉滓落淤過程中的行為與其非凝聚沉滓沉 降間的差異。當凝聚性沉滓膠結之後，其沉降速度會比原本的單顆粒 粒子還大許多，Lau 與 Krishnappan (1992)利用高嶺土土壤做環形河 道沉積試驗，研究結果顯示細小的沉滓能夠落淤是因為這些沉滓是以

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絮狀物(flocs)的型態沉積，而主要是因為顆粒之間加入某些有機物後，

這些有機物會對沉滓造成吸引力改變原來沉滓的大小，因而加快其沉 降速度，例如在一穩定且不含鹽分之河川中，顆粒間的排斥力大於吸 引力，使得黏土顆粒不易經由絮結作用形成絮狀物；相反的，在一含 鹽的渠道中，由於陽離子的存在，將排斥力減弱，因此，黏土顆粒較 易經由絮結作用，產生較大得黏土顆粒結構，所以在河口及沿海地區 含鹽份較高，會形成尺寸較大之絮集體。Migniot (1989)則將Stokes定 理算出單一顆粒沉降速度，再乘上一凝聚性因子F作為黏性沉滓沉降 速度之修正。

Erik (1993)提到如考慮沉泥中為凝聚性沉滓與非凝聚性沉滓時，

在沉降管實驗中，非凝聚性沉滓會先沉降於底部，而具有凝聚性的黏 土則會沉澱在上方，並且當上方的黏土壓密後，會形成如土體般的結 構。Krishnappan (2000)對絮狀物的大小與其沉降速度做一比較，認為 當絮狀物的粒徑大於175μm時，其絮狀物密度趨近於水的密度，故其 沉降速度為零，而其絮狀物粒徑為55μm時，有最大的沉降速度為0.7

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You (2004)認為凝聚性沉滓的沉降速度並非凝聚性顆粒大小為主要 關鍵的前提下，利用控制體積之質量守恆求出一沉降速度積分式，在

濃度在0.3g/l以下沉降速度為一定值，濃度介於0.3g/l至4.3g/l時，沉 降速度為非線性方式遞增，而濃度大於4.3g/l時沉降速度則迅速遞 減。

在沉淤通量判定方面，Krone (1962)以港灣淤泥實驗結果，定義 出一沉降剪應力值，當底床剪應力小於沉降剪應力時，則懸浮的沉滓 最後都將落淤下來，當底床剪應力大於沉降剪應力時，則懸浮的沉滓 只有少數部分會落淤，懸浮物濃度會達到平衡濃度。Ziegler (1994)將 凝聚性沉滓之沉降剪應力範圍界定在 0.06

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