與水界面張力 (dynes/cm)
3.3 滲透儀實驗裝置及程序 滲透儀實驗裝置及程序 滲透儀實驗裝置及程序 滲透儀實驗裝置及程序
3.3 滲透儀實驗裝置及程序 滲透儀實驗裝置及程序 滲透儀實驗裝置及程序 滲透儀實驗裝置及程序
本試驗裝置是參考(Klute, 1986)所曾提出之配置(圖3.3)修改自 製而成。分別進行水對空氣、95無鉛汽油對空氣、柴油對空氣、水對 95無鉛汽油飽和及非飽和導水度試驗，儀器試驗配置圖及滲流儀主體 如圖3.4～3.8所示。本研究中的試驗模乃以不銹鋼材質製成(水、有機 液體兩用)。鋼模主要構造為頂蓋、底蓋、主體部分(如圖3.9)、陶瓷 片、陶瓷頭(如圖3.10)及環封。主體部分之內徑為6.0 cm、截面積 A=28.27 cm2、高度為17.25 cm，所以內部體積為487.73 cm3。頂蓋和 底座一樣有環封防漏，主體側邊有三個孔，一側的雙孔(間距10 cm) 可連接較細之量管，用來觀測實驗狀態下實際的水頭差，另一側的單 孔則是用來連接空氣或有機液體使能侵入土壤中，頂蓋與底蓋各有一 溢流口，用來連接管線，若試驗時濕相液為有機液體時，則上、下溢 流口均須連接滲流液界面裝置(Permeant Interface Devic，PID)或稱隔 膜儲液儀(Bladder Accumulator)(見圖3.11)，以避免「有機液面與空氣」
的直接接觸會造成大量的氣體揮散至大氣中
的材質為高密度聚乙烯(High Density Polyethylen , HDPE)
抗蝕及防止揮發的功能，正好符合有機液體試驗所應具備的條件 h Density Polyethylen , HDPE)，具有高度 正好符合有機液體試驗所應具備的條件。而
(Klute, 1986)
圖3.4 水對空氣導水度試驗配置示意圖
圖3.5 95無鉛汽油對空氣導水度試驗配置示意圖
36
圖3.6 柴油對空氣導水度試驗配置示意圖
圖3.7 水對95無鉛汽油導水度試驗配置示意圖
Porous Ceramic Disc Outflow
Inflow Inflow of
nonwetting fluid
Valve
圖3.8 兩相流滲透儀主體
圖 3.9 滲透儀裝置主體部分
38
圖3.10 滲透儀所用陶瓷片及陶瓷頭
圖3.11 隔膜貯水儀
示意圖(
黃進富, 1996)
3.3.1 滲透儀試驗裝置滲透儀試驗裝置滲透儀試驗裝置滲透儀試驗裝置
在實驗之前必須先將陶瓷頭用膠連同PU管粘貼於主體部分，陶 瓷頭主要的功能和陶瓷片一樣，濕相液體可以自由的通過陶瓷頭而非 濕相液體則不行。在水對空氣及水對 95 無鉛汽油導水度試驗中，水 為濕相液體時，陶瓷頭連接 PU管，管線中則是充滿水，最後在接上 一特製的玻璃細管。在 95 無鉛汽油對空氣及柴油對空氣導水度試驗 中，汽油與柴油為濕相液體時，陶瓷頭接鐵氟龍管的另一端則連接一 特製的 U 型玻璃管；鐵氟龍管及 U 型玻璃管中，則充滿有機液體，
U型玻璃管另一頭連接的管線中則是充滿水，最後再接上一特製的玻 璃細管。
40
利用蠕動幫浦提供定流量的循環系統，使得濕相液體在試驗過程 中達到穩定滲流，並利用細玻璃管來觀察在實驗過程中上下兩點的水 頭差△h，而兩陶瓷頭間的距離便是滲流路徑長度 L，後代入達西定律 就可以求得當時之滲透係數，裝置如(圖3.12、3.13)。另外，滲透儀 使用的陶瓷片主要用途在於利用其孔隙的大小，可以控制流過液體的 種類。試驗中，濕相液體(在本實驗中為水、95 無鉛汽油、柴油)可 自由地通過陶瓷片，而非濕相液體(侵入的空氣)則依其界面張力及所 施壓力的大小來決定是否可以通過。圖 3.14 中以水為例，顯示出在 不同的氣壓之下，陶瓷片孔隙內液體凹面變化的情形，當氣體壓力大 於陶瓷片的進入壓力時，凹面將不存在，而空氣可透過孔隙。同理，
當將空氣置換成有機液體時，道理亦同。本實驗中採用為空氣進入值 為5 bar的陶瓷片，其尺寸大小為直徑 7.95 cm、厚度 0.74 cm，頂蓋 與底蓋部份均要裝置陶瓷片，如此可以確保實驗過程中，只有濕相液 體可以從試體中排出。
3.3.2 滲透儀試驗程序滲透儀試驗程序滲透儀試驗程序 滲透儀試驗程序
試驗程序流程圖如下：