生態池工法性能基礎理論

2-3.1 生態入滲池設址考量

地質狀況、地下水位..等對於滲透設施之滲透效能有相當大的影 響的，故在設置滲透設施前，地質之調查計畫，是不可省略的步驟。

一、 調查計畫 1. 地質判斷

(1) 土壤滲透係數 k

透水係數小於 10^-5cm/s 不宜設置，一般土壤滲透係數小於 10^-5cm/s 接近黏土土質，滲透能力不佳，設置滲透設施效益 有限。

(2) 孔隙率

孔細率在 10%以下，土壤呈緊壓密狀態，滲透能力不佳，不 儀設置滲透設施。

(3) 土壤組成

粒度分布黏土所佔比率大者，黏土透水性差，阻隔水分滲透，

不適合設置滲透設施。

表 2-2 統一土壤分類與土壤滲透係數k值對照表

設施設計容量，應考慮積水時間，避免滋生瘧蚊，影響環境衛生。

(2)降雨型態

一般淹水多在颱風過後或夏天午後暴雨之時，但都市急劇的發 展，原本下水道設計排水容量已無法宣洩原設計頻率之逕流量，

若結合貯集與滲透兩種措施，以抑制雨水逕流的排水，達到都市 保水之功能。在降雨地點和河川之間，於水流留下的途徑設置 貯 集或滲透設施，可充分發揮抑制逕流的效果。

5. 景觀化生態入滲池設計

探討景觀結合生態入滲池設計手法，結合遊憩、景觀、生態保水 等多重機能，增加土地使用的效益。例如平時 生態入滲池可作 為停車場、遊戲場、公園、學校操場之活動用途，大雨時可作為 雨水貯集入滲池，增加基地的水分涵養量。

現地調查

現場滲透試驗

水文設施計畫

單位設計滲透量計算

配置計畫 設計滲透量計算

目標直設定

滲透設施規模之決定

圖 2-61 小規模地區之滲透設施調查與計畫流程

二、 現場滲透試驗

〈一〉試驗設施

試驗設施以設置容易且可以節省用水者，試驗結果可作為推估滲透能 力且精度可靠性高者為理想。

1. 垂直孔法

注水入圓筒內之所定水位，維持 水位不變，並紀錄經過時間之注 入水量，直到單位時間注入量穩 定為止，本試驗約需 2~4 小時。

2. 入滲計法

入滲計法有兩類，一為單筒式，

一為雙筒式，其形式如圖 2-45 所示。(1)單筒式入滲計為一金屬

資料收集

現場透水試驗

滲透能力的評估 透水係數評估 滲透能力圖繪製

土壤調查

圖 2-62 現場調查流程 資料來源：都市環境學，236

圖 2-63 垂直孔法

但至少需超過 1 公尺。將己知注入水量除以讓該入滲記錄時間，

即為讓該土壤之入滲率。其構造較為簡單，但因水滲入地下若超 過筒長深度時即向外滲流，不受筒之約束，因之入滲斷面加大，

所求入滲率即生誤差。

(2)雙筒式入滲計，分為內外兩筒，且其中心點要一致。實驗時 須兩筒同時注水，其深度保持 1 公分。因外筒較易入滲，故須隨 時注意內外筒水面齊平。內筒所注入之水量，以觀測時間除之，

即得入滲率。雙筒式可免除單筒式之缺點，其準確度較高，惟安 裝手續較繁雜。

3. 儀器觀測法

原理同定水頭試驗，可直接推算最終入滲量，利用葛洛夫滲透儀 量測所需的時間較短且用水量較少，較適合利用於偏遠且水源缺 乏的地區，唯儀器成本高。

圖 2-64 雙統式入滲計法

取自基地保水性能之研究，1998，38 頁

4. 人工降雨器〈rainfall simulator〉

模雨計為利用人造之噴水裝置使其類似降雨，打擊土面，所求得 之入滲率可更合乎實際情形。本研究案期建立人工降雨場來模擬 實際降雨情形，以求更貼近實際降雨入滲機制。

圖 2-65 人工雨場設置圖University of Western Sydney Nepea 取自 Report on Rainfall Simulation Trails—Blue Mountains.1999

〈二〉試驗結果紀錄整理

現場滲透試驗之測量值，應加以紀錄、整理並保存之。紀錄表除 了紀錄設施形狀、設定水深度及注水深度之單位時間水量、總滲 水量之外，對於阻塞和滲透能力之關係、注入水水質及水量皆應 紀錄之。

〈三〉地質鑽探報告

於現地進行滲透試驗，為了解土質及地下水位，應進行鑽探，其 鑽探深度應達滲透對象層下的不透水層，以及可達確認地下水位 深度之處，地下水位之測定，應於滲透試驗前、試驗中及試驗後

測定，深度以 3~10 公尺為範圍。鑽探地點經收集整理後，繪製 成表層地盤平面圖及斷面圖，並就現地滲透試驗結果及地下水位 分布解析之。

2-3.2 生態入滲池滲透量設計推估 一、滲透能力評估

依據現場試驗結果，按地形別判斷 適合地形：

1.台地 2.扇狀地 3.自然堤防 4.山麓堆積地 5.丘陵地

6.濱堤、沙丘地 不適合地形：

1.沖積低地〈三角洲地帶〉

2.回填土地

3. 舊河道、舊湖沼

二、 生態入滲池保水量之設計計算

1.降雨強度 I：

依據水土保持技術規範第二十三條：

降雨強度之推估值，不得小於下列無因次降雨強度公式之推估值：

當計畫區位於表列氣象站附近時，前項之年平均降雨量與Ａ、

表 2-3 南部地區各雨量站無因次降雨強度公式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｈ係數和年平

均雨量表

測站 站號 Ａ Ｂ Ｃ Ｇ Ｈ 年平均雨

量(mm)

台南 430022 19.71402 55 0.63609 0.53450 0.32352 1750.9

依據上表計算得到台南地區重現期距 25 年，降雨延時六十分鐘 的降雨強度為 85 公厘/小時，又重現期距 100 年，降雨延時 1440 分 鐘〈一天〉的降雨強度為 18.94 公厘/小時。

當計畫區附近無任何 氣象站時，則從台灣年等雨 量線圖查出計畫區之年平 均降雨量值，再依計算式分 別計算各參數值。

2.滲透池集水面積 A、 貯集體積 V

依據基地大小、使用活動行為與基地內滲透貯集設施之保水量為依 據，決定其面積大小與 貯集體積 V。

3.最終滲透量 Q

依據土壤滲透係數 k 值，與降雨延時 t 來推算最終滲透量。

4.積水時間 t^w

依據空間多目的使用與衛生考量〈避免滋生病媒蚊〉，積水時間以一 天為原則。

積水時間 t^w=積水深度 h/入滲速率 f

圖 2-66 台灣年等降雨線圖