第四章 滲透管溝之試驗研究
第三節 滲透管溝之試驗規劃
為探討滲透管溝性能，建立本土化設計參數，本計畫擬規劃與選 擇一試驗區設置滲透管溝試驗模型進行長期觀測；而根據前面對於滲 透管溝影響因素之探討，土壤入滲率影響滲透管溝性能甚鉅，故本研 究擬收集並歸納台灣地區之土壤種類及入滲率等特性資料，以建立
「台灣地區土壤滲透能力參考圖」以提供規劃設計之依據。第一年度 初擬以建立設置、試驗標準作業流程，並於北部地區進行測試與修正。
一、滲透管溝試驗模型觀測規劃
本計畫執行期間，計畫主持人及共同主持人均同時兼職協助內政 部建築研究所，九十一及九十二年度綠色廳舍暨學校改善計畫專案之 規劃甄選及執行任務。由於本計畫經費資源有限，同時要建構試驗裝 置，在經費預算上恐怕難以達成目標，因此，本計畫擬有效整合既有 設施資源，充分利用國家經費資源，整合執行中之綠色廳舍案例，以 經濟部水利署台北辦公區新店辦公室，進行長期配合觀測試驗。
(一) 滲透排水管觀測試驗模型之配置
經濟部水利署台北辦公區新店辦公室之基地施作範圍如圖4-2所 示；依據試驗區現地條件，並配合透水鋪面觀測試驗及雨水貯留設備 觀測試驗，初步擬定滲透設施之試驗模型規劃配置原則，各原則概述 如下：
1. 於辦公區入口車道旁，設置不同材質之滲透側溝觀測試驗模 型二座，長度約5.5m。
2. 監測設備二組。
3. 利用過濾裝置收集雨水貯留設備收集之雨水，作為滲透管溝 觀測試驗之自然水源。
4. 所有規劃設計力求與辦公廳舍結為一體，將辦公廳舍與基地 保水滲透做有效的結合。
基於上述原則，試驗區之配置概如圖4-2所示，施工概況如圖4-3所示。
圖4-2 試驗區施作範圍配置圖
滲透側溝預定地經本計畫研究人員初步以人工開挖判定其土壤 組成，發現充滿碎磚塊、廢棄砂袋等，大多為工程廢棄土（如圖4-4(c) 所示）；經進一步以挖土機開挖探究其土壤組成，結果亦為工程廢棄 土（如圖4-4(d)所示），與試驗區其他位置開挖土壤明顯不同，可能為 昔日新店辦公區興建工程廢棄土回填所致。
經初步現地探勘及規劃滲透設施位置後，首先以表4-2之建議項 目初步評估滲透設施之設置位置，各項目評估如下：
不滲透區域（AIMP）與可入滲區域（AINF）之比例
滲透設施控制區域之不滲透面積約445m2，而可入滲區域面積約 400m2（滲透側溝+透水鋪面），故此項目評定為5分。
滲透設施預定地地表土壤組成概況
滲透設施預定地地表土壤經初判為粗粒土壤，故此項目評定為7 分。
滲透設施預定地地表下土壤組成概況
預定地地表下土壤經初步開挖判定，大多屬細粒沈泥或黏土，故 此項目評定為0分。
地表坡度
該試驗區地表坡度均小於7%，故此項目評定為5分。
滲透設施預定地地表覆蓋及植生狀況
預定地原為道路，為混凝土及瀝青覆蓋，故其原土受鋪面保護，
較不易為細粒土壤阻塞，故此項目評定為7分。
滲透設施設置位置土地使用概況
滲透設施設置位置原為道路，而該道路使用者為日常上、下班之 辦公人員，平常時段交通量甚少，應是介於使用頻繁之徒步區域與使 用頻率較低之車輛行駛區域之間；為求保守估計起見，將其判定為使 用頻率較低之車輛行駛區域，評定為3分。
經表4-2初步判定，滲透設施預定地之總分為27分，屬於中上的 設置位置，應為一適合的設置地點。
滲透側溝之材料與配置方式經多次與建築師及現場施工人員會 商（如圖4-4所示），考量後續滲透側溝之推廣及實用性，認為滲透側 溝之材料選擇需考慮兩點：
1. 側溝之材料需為國內易於取得之材料 2. 需為目前國內可行之施工技術
因此二滲透側溝擬為磚砌型式，材料分別為透水磚襯砌及紅磚襯 砌，二不同材質之滲透側溝斷面如圖4-5所示。
(a) 滲透側溝試驗模型施工前現場概況 (b) 滲透側溝試驗模型放樣概況
(c) 滲透側溝預定地人工初步開挖
圖4-3 滲透側溝施工概況
滲透側溝試驗模型地面高程放樣線
滲透側溝試驗模型 開挖地面（未整地）
建築廢棄土回填
(d) 滲透側溝預定地（未整地）
(e) 滲透側溝預定地（整地後）
續圖 4-3 滲透側溝施工概況
圖4-4 現場會商討論概況
圖4-5 二不同材質滲透側溝斷面圖
為使滲透側溝具良好之滲透性，側溝磚砌縫隙將使用具透水性之 水泥粗砂漿填縫，經與現場施工人員研討，初步選用10~30mm之礫石 預 拌 水 泥粗 砂漿； 而 側 溝之 清碎石 級 配 原則 上需使 用 單 一粒 徑 20~40mm之級配，然目前國內之供給級配粒徑最小約為5mm，其次則 為10~40mm； 故 經 初 步 篩 選 後， 使用 之 清 碎 石級 配粒 徑 約 介於 20~30mm之間，故選用之級配如圖4-6所示。
初步擬定之滲透側溝試驗流程為將雨水貯留設備收集之雨水先
經由監測設備量測後引入試驗設施中，經試驗設施流出之逕流經量測 後排出試設施外，比較前後之流量變化即可得滲透側溝之性能，初擬 之滲透側溝觀測試驗模型配置方式概如圖4-7所示。
10~30mm
20~30mm
5mm
圖4-6 滲透側溝選用之級配
屋頂
監測設備 監測設備
陰井 滲透側溝
地面
水箱 透水鋪面實驗回收水
(a) 滲透側溝觀測試驗模型配置示意圖
(b) 滲透側溝觀測試驗模型剖面圖
圖4-7 滲透側溝觀測試驗模型示意圖
(二) 試驗模型觀測與記錄
本計畫擬比較雨水流入滲透排水管前及流出設施後之流量變 化，來觀測滲透排水管之性能，因此流量之量測為一重要之工作。本 計畫初步擬使用量水堰、水位計等監測儀器，來進行水位及流量之量 測。
1. 試驗設備
量水堰：設置量水堰量測，並於事前進行校正。
水位計：量測量水堰及觀測井之水位。
量水堰有各種不同的幾何形狀，而共同原理為堰體阻擋水流使 水位升高流過堰頂，產生可預期之水位與流量關係，由於流量係由 水位計算得到，使用溢流堰應特別注意水位測定之準確性；渠道水 位在溢流堰上游逐漸降低，通過堰頂後水流自由跌落，因此水位應 在堰址上游適當距離，水位降低之前測定。
2. 觀測結果
針對試驗模型之量測結果，將製作圖表（記錄表）以紀錄、整理 並保存之。記錄表除紀錄時間、水位、入流量、浸水深度、出流量及 滲透量外，對於阻塞和滲透/貯留能力關係等之相關資料，皆應記錄 之。
二、現地土壤滲透試驗規劃
土壤之透水性為決定滲透設施滲透效率之重要參考依據；因此，
滲透設施規劃與設計之前必須先取得設置地點土壤之入滲參數。
通常用來代表土壤入滲能力之參數為最終入滲率（fc）與飽和水 力傳導係數（Hydraulic conductivity, K），或稱為滲透係數(Coefficient of permeability)；最終入滲率為水在未飽和土壤中（表層土壤飽和，
但深層土壤未飽和）之流動能力，而滲透係數為水在完全飽和土壤中
（如地下含水層）之流動能力；最終入滲率與滲透係數，二者之值及 力學機制皆不同，但皆可用來表示土壤之入滲能力，因此本計畫擬藉 由現地試驗求得土壤最終入滲率與飽和水力傳導係數；第一年度初擬 以建立設置、試驗標準作業流程，並於北部地區進行測試與修正。
(一) 試驗方法與流程
建築基地之滲透能力可以定水頭試驗藉以判定其最終滲透量及 飽和透水係數；滲透試驗設施原則上以設置容易且可節省用水者，而 採用之試驗方法為定水頭試驗，其原則上如表4-3 所示。
表 4-3 定水頭試驗方法解說表
實 驗 說 明 實 驗 原 理 示 意 圖 注水入圓筒至鎖定之水
位，並保持水位不變，然後記 錄經過時間之注水量，至注入 量不變。右圖中H 為固定水 位；f 為入滲率；t 為經過時間。
H=const. f
t
本計畫初步擬定之試驗流程概述如后：
步驟 1. 開挖試驗孔
土壤之透水性可以使用土質分析結果或現場滲透試驗來估計，由 於土壤各層之透水性可能存在相當差異，因此土質分析土樣之採取或 現場滲透試驗，都應在滲透設施底部之預定深度進行。
滲透試驗鑽孔開挖時，一般開挖一垂直圓孔，本計畫使用之鑽孔
工具為綜合型手持採土器（Hand auger，如圖 4-8 所示）。
圖 4-8 綜合型手持採土器
步驟 2. 確認土壤
開挖時除判斷土壤外，必要時需採取代表性土壤進行試驗室分 析。
步驟 3. 整理滲透面
鑽孔時，由於土屑之附著與掉落，可能於孔底殘留堆積土屑，而 孔壁滲透面也可能因鑽孔而壓縮，故必須觀察孔內的狀態，必要時需 將以刷子輕刷孔壁且掘屑除去，以免影響滲透面之滲透能力。
步驟 4. 置入填充材
鑽孔後，為防止注入水時對滲透面造成沖刷或攪動泥土，可於孔 底填入一些砂礫及碎石，也可以不織布代替，填充方式如圖4-9 所示。
鑽孔
濾材：砂礫 進水管
圖 4-9 試驗孔填充方式示意圖
步驟 5. 定水頭試驗
定水頭試驗之試驗步驟概述如下：
(1) 訂定試驗孔浸水深度以為初始深度。
(2) 依實際情況訂定記錄時間間距，量測注入量。
(3) 持續記錄注入量，以確定達到穩定入滲率。
(4) 試驗完成後，宜以不同浸水深度依上述步驟再試驗之。
步驟 6. 記錄
將製作圖表（記錄表）以紀錄、整理並保存之。記錄表除應紀錄 設施之形狀入滲量外對於位置及設定浸水深度等皆應記錄。
步驟 7. 回填
試驗完成後，需將開挖之土壤予以回填並夯實。
(二) 定水頭試驗儀器
本計畫採用自行設計之定水頭試驗裝置及葛洛夫滲透儀（Guelph
本計畫採用自行設計之定水頭試驗裝置及葛洛夫滲透儀（Guelph