綠屋頂截水因子分析

本節將根據前一章之四種不同截水因子及加入排水板進行截水實驗，

並根據所得之結果，進行比較分析，說明不同因子對綠屋頂截水之影響。

y = 24.131x - 1.6687 R² = 0.9021 0.00

0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

0.075 0.080 0.085 0.090

含水率(%)

電壓值

1. 降雨強度

圖 4.2 不同降雨強度(54mm/hr 及 36mm/hr)及其他因子(介質 1、厚度 10cm、圓葉景天)皆不變下截水實驗的結果，其中 A、B 及 C 三點位置如 圖 4.3 所示，1 代表上層，2 則代表下層。由 A 點之結果來看，降雨強度 為 54mm/hr 之上層含水率從降雨開始後第 3 分鐘至第 11 分鐘內，含水率 由 29.25%升至 40.65%；下層含水率從第 3 分鐘至第 14 分鐘內，由 34.17%

升至 47.15%，相較於 36mm/hr 上層含水率從第 5 分鐘至第 22 分鐘內，由 27.82%升至 42.08%；下層含水率從第 5 分鐘至第 33 分鐘內，由 29.45%升 至 41.84%上升時間來的早、情況也越陡，B 及 C 點情況也相似。而 54mm/hr 產生之表面逕流及底部滲漏分別為 4.25mm 及 26.66mm，相較於 36mm/hr 之表面逕流及底部滲漏，2.69mm 及 11.88mm 來的多，而由圖 4.4 亦可發 現當降雨強度不同而其他因子不變下，隨著雨勢變大，出流水亦隨之變大，

其中又以 54mm 以上，出流水變大趨勢更為明顯，其餘實驗結果情況亦相 似(請參見附錄 B)。圖 4.5 為降雨強度不同而其他因子不變下之截水量，可 以發現當雨量在 48mm 以下時，隨著降雨量之增加，截水量隨之增加，但 當降雨量達 48mm 以上，其截水量不再隨降雨量增加而增加，而是維持在 約 25mm-30mm 之間，其餘實驗結果亦類似(請參見附錄 B)。表 4.1 為不同 雨量而其餘因子(厚度 7cm、介質 1、圓葉景天)相同下截水實驗之雨量及截 水增加比例，可以看出雨量由 20mm 增至 36mm 增加 1.80 倍，而截水量由 6.38mm 增至 18.99mm 增加 2.98 倍，有倍增趨勢；雨量由 36mm 增至 48mm 增加 1.33 倍，而截水量由 18.99mm 增至 26.81mm 增加 1.41 倍，約為等比 例增加；雨量 48mm 以上，截水增幅比在 0.78 至 0.92 間，截水量逐漸減 少，其餘結果亦有類似趨勢(請參見附錄 B)。故雨量在 36mm 以下，截水 量隨雨量增幅比例較大，雨量 36-48mm 間為等比例增加，而雨量大於 48mm，

截水效益會隨著雨量增大而減低，主要原因是當基質含水未飽和時，截水 量會較大，而雨量大時，基質含水易趨於飽和，故截水量漸小。

圖 4.2 不同降雨強度下截水實驗結果(a)A 點上層含水率(b)A 點下層含水率

圖 4.3 A、B 及 C 三點位置圖

圖 4.4 不同降雨而其餘因子(介質 1、7cm、圓葉景天)不變下之出流水圖

圖 4.5 不同降雨而其餘因子(介質 1、12cm、越橘葉蔓榕)不變下之截水圖

0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60 80

出流水(mm)

雨量(mm)

0 5 10 15 20 25 30 35

0 20 40 60 80

截水量(mm)

雨量(mm)

表 4.1 不同雨量下截水實驗之雨量及截水增加比例 厚度/介質/植物 降雨量

(mm) 雨量增加比例 截水量

(mm) 截水增加比例

7cm/1/景天

20 - 6.38 -

36 1.80 18.99 2.98 48 1.33 26.81 1.41 54 1.13 20.92 0.78 64 1.19 16.81 0.80 70 1.09 15.39 0.92 2. 介質厚度

圖 4.6 為不同介質厚度(12cm 及 7cm)而其餘因子(雨量 70mm、介質 1、

圓葉景天)不變下截水實驗結果，A 點結果顯示 12cm 介質之下層含水率從 開始下雨後第 3 分鐘至第 24 分鐘，由 31.22%升至 47.74%，21 分鐘內含水 率上升 16.52%；而 7cm 之下層含水率則從第 2 分鐘至第 14 分鐘，由 28.85 升至 43.61，12 分鐘內含水率上升 14.76%，12cm 介質下層含水率上升趨 勢較 7cm 介質平緩，而 B、C 兩點之情況亦相似，故介質厚度越厚，當水 開始入滲至下層時，含水率變化趨勢相較平緩。由出流水結果顯示，12cm 介質表面逕流為 6.65mm 較 7cm 介質的 8.63mm 少，而 12cm 介質之底部 滲漏為 37.16 亦較 7cm 介質的 45.98mm 少，其餘實驗結果(請參見附錄 B) 大致上顯示在不同厚度而其餘因子皆不變下，介質越厚出流水越少，與預 期情況相符，唯其中幾筆數據未符合此規律，推估原因為介質初始含水率 高低、植物覆蓋率及植物高度等因子亦會影響出流水之多寡。

表 4.2 為不同介質厚度而其餘因子(雨量 54mm、介質 1、圓葉景天)皆 相同下之截水/厚度增幅比，增幅比為截水量增加比例除以介質增加比例，

故當增幅比大於 1 時表示當介質厚度增加時，截水量增加比例較大；當增 幅比趨近於 1 時表示截水量隨介質厚度增加比例增加；而當增幅比小於 1

10cm 增加 1.43 倍，而截水量由 20.92mm 增至 23.09mm 增加 1.1 倍，增幅 比為 0.77；而介質厚度由 10cm 增至 12cm 增加 1.2 倍，截水量則由 23.09mm 增至 29.56mm 增加 1.28 倍，增幅比為 1.07。當介質厚度 7cm 增至 10cm 及 10cm 增至 12cm 之增幅比分別小於 0.7 及 0.83 時，表示當介質厚度增加，

截水量並未成比例增加。而由其餘實驗結果(請參見附錄 B)可發現當降雨 量在 36mm 以下時，介質厚度 7cm 增至 10cm 及 10cm 增至 12cm 之增幅比 大致分別在 0.7-1 及 0.83-1 間；雨量為 48mm 時，介質厚度由 7cm 增至 10cm 之增幅比小於 0.7；雨量為 54mm 及 64mm 時，介質厚度由 10cm 增為 12cm 之增幅比接近及小於 0.83，而當雨量為 70mm 時反而接近及大於 1，故截 水量並未隨介質厚度等比例增加，推估原因可能為截水機制並非各層介質 均相同或是充填時不同層介質之壓密程度不同等所導致。

表 4.2 不同介質厚度下截水實驗之截水量/厚度增幅比 雨量/介質/植物 介質厚度

(cm)

厚度增加 比例

截水量 (mm)

截水增加 比例

增幅比

54mm/1/景天

7 - 20.92 - -

10 1.43 23.09 1.1 0.77 12 1.2 29.56 1.28 1.07

圖 4.6 不同介質厚度下截水實驗結果(a)A 點上層含水率(b)A 點下層含水率

3. 介質特性

圖 4.7 為不同介質而其餘因子(雨量 70mm、介質厚度 10cm、圓葉景天) 不變下之截水實驗結果。由 A 點結果可以發現介質 2 上層含水率從開始下 雨後第 3 分鐘至第 6 分鐘，由 29.25%升至 39.23%，3 分鐘內含水率上升 9.98%；介質 1 則從第 3 分鐘至第 19 分鐘，含水率由 27.82%上升至 41.36%，

16 分鐘內含水率上升 13.54%。介質 2 A 點下層含水率從第 4 分鐘至第 10 分鐘，由 28.26%升至 38.89%，6 分鐘內上升 10.63%；介質 1 則從第 8 分 鐘至第 20 分鐘，含水率由 27.08%升至 40.07%，12 分鐘內上升 12.99%，

介質 1 之上層含水率上升趨勢較介質 2 平緩，介質 1 之下層含水率上升趨 勢亦較介質 2 平緩且發生時間較晚，B 及 C 點情況類似。由出流水結果，

介質 1 表面逕流有 8.49mm 較介質 2 的 5.52mm 多，而介質 1 從降雨後第 11 分鐘開始底部滲漏才有明顯上升，介質 2 則從第 5 分鐘就有明顯底部滲 漏產生，且介質 1 最後底部滲漏 47.7mm 較介質 2 的 48.66mm 少。圖 4.8 為不同介質而其餘因子皆相同下截水量圖，由圖可看出介質 2 之截水量皆 低於介質 1，推估原因為介質 2 使用顆粒較大之陶粒，而介質 1 皆使用顆 粒較細之介質，故介質 2 之孔隙率(0.71)較介質 1(0.66)大，且介質 1 亦有 使用椰纖及氣化石等增加保水力之介質，故介質 1 之截水力會較介質 2 好，

另外由其餘結果(請參見附錄 B)可發現有時介質 2 之截水量會高於介質 1，

推估原因可能為實驗前充填介質時，不同壓密程度亦會影響介質之截水量，

故綠屋頂截水情況會因介質特性及密度而不同。

圖 4.7 不同介質下截水實驗結果(a)A 點上層含水率(b)A 點下層含水率(c)B

圖 4.8 不同介質而其餘因子皆相同下之截水量圖 4. 植栽

圖 4.9 為無植栽、圓葉景天及越橘葉蔓榕而其餘因子(雨量 54mm、介 質 1、厚度 10cm) 不變下之截水實驗結果，無植栽之上層 A 及 B 點含水率 於降雨後第 2 分鐘開始上升，C 點第 1 分鐘後開始上升，而下層含水率 A 及 C 點於第 2 分鐘後開始上升，B 點第 3 分鐘開始上升；有植栽之上層含 水率皆於第 3 分鐘後開始上升，而下層含水率雖亦於第 3 分鐘後開始上升，

但上升趨勢較上層平緩。由出流水結果，無植栽之表面逕流於第 2 分鐘開 始產生，較圓夜景天的第 10 分鐘及越橘葉蔓榕的第 13 分鐘發生來的早，

且無植栽表面逕流深度為 5.52mm 較圓夜景天的 4.25mm 及越橘葉蔓榕的 2.26mm 來的多，而無植栽底部滲漏於第 3 分鐘後開始產生，較圓夜景天 的第 8 分鐘及越橘葉蔓榕的 12 分鐘發生的早，且無植栽底部滲漏深度為 27.94mm，較圓夜景天的的 26.66mm 及越橘葉蔓榕的 22.06mm 來的多。故 有植栽之綠屋頂能減少表面逕流及底部滲漏，即可截留較多雨水，並可延 遲出流水之發生。而由其餘實驗結果(請參見附錄 B)在不同植物而其餘因 子皆不變下，可大致上發現以越橘葉蔓榕為植栽之實驗，表面逕流較圓葉 景天來的少，推估原因為圓葉景天覆蓋率雖較好，但其植物高度較高，當 下雨時，雨滴匯集於葉面上，會產生較多的表面逕流，而越橘葉蔓榕雖覆

0 5 10 15 20 25 30

截水量mm

介質1

介質2

蓋率沒有圓葉景天好，但其植物高度較低，匍匐生長於介質表面，故表面 逕流較少；而在底部滲漏方面，可以發現越橘葉蔓榕在雨量 48mm 以下及 介質厚度 10cm 以上產生之底部滲漏較圓葉景天多，而雨量 48mm 以上，

底部滲漏反而較圓葉景天少，推估原因為較小雨時，圓葉景天較高之覆蓋 率截留了較多雨水，而當較大雨時，葉面無法負荷過量之雨水，而越橘葉 蔓榕為匍匐於介質表面，故相較下可累積較多雨水，而產生較少底部滲 漏。

5. 排水板

圖 4.10 為不同雨量下，有排水板之截水實驗出流水實際值及無排水板 實驗之出流水乘上式 3.24 推估之出流水比例後所推估出之出流水量比較 圖，可以發現推估趨勢雨實際值略為一致，而推估值皆較實際值略低，雨 量 54mm 以上略為明顯，主要原因為排水板蓄水杯滿後即不具有集水能力，

水會由杯頂之溢流孔流出，如圖 4.11 所示，而雨量較小時，集水效果較好，

大部分進蓄水杯，而本研究使用之排水板所能截水之有效深度約為 1.4cm (1209cm³除以 870.25cm²），故當降雨量為 20mm 及 36mm 時，幾乎所有出 流水皆被基質及排水板截留。另外由圖 4.12 可發現有無排水板之截水實驗 之表面逕流量差不多(R² = 0.8195)，故排水板對綠屋頂之表面逕流沒有太 大之影響，而對底部滲漏之影響較大，主要是因蓄水杯可容納更多的水，

且蓄水杯有溢流孔，故較不會影響表面逕流。當降雨量相同時，底部滲漏 皆差異不大，而底部滲漏隨著雨量增大而增大，主要是因當雨量不大時，

雨水主要蓄在蓄水杯中，而當雨量較大時，蓄水杯滿後水由溢流孔流出產 生底部滲漏。排水板截水量為有無排水板底部滲漏之差值，圖 4.13 為各降 雨量下排水板平均截水量隨雨量變化圖，可以看出排水板截水量在雨量 48mm 以上會隨著降雨量增大而增加，而當雨量在 48mm 以下截水量會趨 於一致。

0 5 10 15 20 25 30 35

0 20 40 60 80

出流水量(mm)

雨量(mm)

實測值

推估值

圖 4.11 蓄水杯頂端溢流孔

圖 4.11 蓄水杯頂端溢流孔