第三章 研究方法
3.7 表面覆蓋分析
本研究為了解於不同齡期沖蝕之試體植生生長情形，於第 84 天進行傳統及 SVMT 覆蓋量測。研究方式為將沖蝕箱中央試區(70cm*50cm)依照面積分為九大格，
每大格再分九小格，每一大格內以亂數選取兩小格計算草類株數，加總後平均再 乘81 為中央試區總植物株數。此方式進行二重複試驗，即計算完成後，再隨機取 樣一次，與前次做平均，中央試區如圖 3.21 所示分割，綠色區域為亂數所選取的 點示意。
本研究採用植物株數表示植生生長的情形，原因為生長之草類多屬於細長型 針狀草類，由於無片狀葉面，因此正向投影面積較不具有代表性。
圖3.20
袖珍貫入器(pocket penetrometer)
1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 6 4 5 6 4 5 6 7 8 9 7 8 9 7 8 9 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 6 4 5 6 4 5 6 7 8 9 7 8 9 7 8 9 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 6 4 5 6 4 5 6 7 8 9 7 8 9 7 8 9 圖3.21 選取量測覆蓋區域示意圖
4.1 各工法適用性評估之結果
鑒於國內外可應用於植生困難工址的各工法皆有其優缺點存在，本研究期望 能從中遴選出綜合各項條件包含施作方法、施工限制及施工成本等，較符合需求 的工法來進行室內降雨試驗。工法的選用與現地的條件有很大的關係，本研究所 設計的適用性評估表，亦可依據現地特殊條件給分，提供現地施工施供參考的依 據。
本調查問卷之內容係為針對坡面困難工址之適用性評分標準進行調查，故受 訪者皆為相關之專家學者。其包含石門水庫內各相關主管機關之服務人員（水土 保持局、北區水資源局等）、工程顧問公司之相關技師（水土保持、水利、大地及 土木技師等）與工程人員，以及學術單位之相關教授及研究員等。期能透過其對 邊坡植生技術豐富之管理、設計及實務經驗，使問卷結果能清楚呈現工法適用性 之評分標準。
本次問卷共計發放 70 份、回收數量達 64 份、有效問卷總計 60 份。而與使用 層及分析法(AHP)不同之處，即在於模糊偏好關係法已將一致性檢定之內容涵蓋於 問卷設計及權重計算之中。因此，相對於 AHP 法而言，模糊偏好關係法改善了問 卷通過一致性檢定率過低之問題，使有效問卷之數量大幅提升。以本研究為例，
回收之 64 份問卷中，除作答不完整的 4 份之外，其餘皆屬有效問卷，可做為各因 子權重計算之依據。而有效問卷之受訪者身份及其最高學歷統計結果如圖 4.1 所示。
由受訪者身份之統計結果，可看出本研究問卷調查之對象以學術、規畫設計及政 府人員為最多，所佔比例皆在 20 %以上。而營造及維護管理人員之比例較少，但 亦皆在 10 %之上。此一結果顯示本問卷調查之結果並無特別偏重某一領域或專長
之專家，故結果應較為客觀。此外，由受訪者學歷之統計結果，碩士以上學歷佔 76 %以上，顯示受訪者有足夠之學識基礎。
依據第三章所提到的模糊偏好關係(Fuzzy Preference Relations)將文獻中蒐集 到的五種可施作在困難工址的植生技術，透過各式植生技術之適用性評分表，得 到各技術適用性總評分結果如表 4-1 所示。而各式技術詳細之評分內容及說明如表 4-2~表 4-6 所示。
分數最高的工法係為「水泥噴凝植生覆蓋技術」之 73.95。其最主要之特點係 為可應用於超過 45 度之惰性鋪面(混凝土、岩石邊坡等)之上，因此於限制層面獲 得滿分。而另一個於限制層面獲得滿分之技術係為「纖維加勁土壤噴植技術」，但 其初始成本較高，且需特殊設備及技術，因此在經濟及技術層面之評分皆過低，
導致總分僅有 46.61。此外，總分第二高係為「薄層木屑堆肥團粒化劑噴植」之 58.99，
因其屬薄層工法，在施工程序及工期之表現皆較為優越，同時，於初始成本在各 式技術中亦屬適中，惟其技術僅能適用於一般土壤邊坡，因此總分較「水泥噴凝 植生覆蓋技術」為低。
綜合各式植生技術適用性評分之結果，若僅以技術及經濟層面而言，係以「薄 層木屑堆肥團粒化劑噴植」之得分最高。但其僅可應用於約 50 度且一般土壤邊坡 之上；而「水泥噴凝植生覆蓋技術」之應用範圍較廣，其適用性得分亦較高。鑒 於本研究之目的，在於找尋一可應用坡面困難工址(包括坡度 45 度以上及惰性鋪面 之工址)之植生技術。因此，在綜合考量下，選擇「水泥噴凝植生覆蓋技術」作為 後續室內人工降雨沖蝕試驗之植生技術。
受訪者身份 受訪者學歷
面 權重 權重 評分層級 因子評分
權重 權重 評分層級 因子評分
權重 權重 評分層級 因子評分
層面
(1)
權重 權重 評分層級 因子評分
技術 0.34
工期長短 0.33 極短 短 適中 長 極長
8.42 掛網後可直接進行噴植 100 75 50 25 0
施工程序之複雜性 0.32 極易 易 適中 難 極難
8.16 清理坡面、掛網即可噴植。
100 75 50 25 0 特殊設備或技術 0.35 極少 少 適中 多 極多
8.93 僅需噴植設備 100 75 50 25 0
經濟 0.28
初始成本 0.56 極低 低 適中 高 極高
15.68 約 800 元/m2 100 75 50 25 0
後續維護成本 0.44 極低 低 適中 高 極高
3.08 需定期追肥與維護 100 75 50 25 0
限制 0.38
坡度限制 0.52 45 度以上 45 度以下
0 只能應用於 35 度以下的緩邊 100 0 坡。
坡面條件限制 0.48 惰性 土壤
0 無法應用於惰性鋪面
100 0
適用性評分
(越接近 100 之適用性為最高)
44.27
較其抗沖蝕能力、試體強度、表面流速及覆蓋率等。本研究之控制變因為不同之 試體受降雨沖蝕的齡期，齡期共分為 6 種(分別為 1、3、7、14、28、56 天)，實驗 組試體為「水泥噴凝植生覆蓋技術(SVMT)」、對照組採用「傳統植生覆蓋技術」。
固定試體坡度為 60 度，並模擬降雨強度約 120 mm/h 之降雨，持續 60 分鐘，每種 條件均至少進行二重複試驗，取得 24 組完整數據進行分析及比較，詳細數據列於 附錄 C。而在試驗開始前針對試體進行土壤力學試驗，以取得試體之單壓強度及抗 剪強度。其後在試驗進行中，持續蒐集逕流量、沖蝕量、流速等數據，並在試驗 結束後，持續養護試體，最後再量測其表面覆蓋。透過不同齡期的試驗結果，比 較此一技術受降雨沖蝕的抗沖蝕能力及強度。
4.2.1 逕流量量測結果與討論
本研究於試驗中，採取每 5 分鐘抽換逕流蒐集槽一次，在抽取逕流蒐集槽後 即予以秤重並送入烘箱烘乾，再配合空槽重即可得到逕流量及沖蝕量之數據。首 先圖 4.2(a)~(f)係為各組試驗蒐集之逕流量量測結果，圖 4.3 則為各齡期逕流總量之 量測結果。
由圖 4.2(a)~(f)逕流量隨時間變化之結果可知，不論是傳統或 SVMT 試體，於 試驗初始約 5 至 15 分鐘左右之逕流量皆較少，而在試驗之後段，逕流量漸增且趨 於穩定。然而，其前、後段之逕流量差值不甚顯著。此外，由表 4.7 亦可看出傳統 及 SVMT 試體在每 5 分鐘之逕流量並無顯著之差異，傳統之均值大致介於 1264~2018 g、SVMT 則介於 1420~1703 g。再者，由圖 4.5 中各齡期之逕流總量觀 之，發現 56 天齡期之逕流總量明顯較大，又而傳統總逕流大於 SVMT；而 14 及 28 天齡期之逕流總量較小，又 SVMT 總逕流大於傳統。綜合上述逕流量之分析結 果，彙整數點初步結論如下。
(1) 試驗開始土壤未完全飽和，之後隨時間增加土壤表層漸趨近飽和狀態，因 而在土壤表面產生窪蓄，當窪蓄無法再蓄積更多水量時，則逕流量逐漸增 加。同時，雨滴撞擊對土壤表面造成孔隙封鎖之效應，故隨時間增加土壤 入滲降低，逕流量增加。
(2) 於每 5 分鐘逕流量均值比較之結果顯示，兩種試體間並無明顯之差異。此 表示雖然 SVMT 試體於基材中加入少許水泥，使其表面有些微類似於一般 混凝土鋪面之固化現象產生，但並未使單位時間內之逕流量大幅增加。且 於 3、7、56 天齡期之逕流量甚至小於傳統試體。此種情形下，推論施作 工法或齡期並非影響逕流量的唯一因素，尚需考量其他因子，如：坡度、
降雨強度、植生情形…等。
(3) 由齡期與逕流總量結果觀之，在 14 及 28 天時 SVMT 試體之逕流總量超 過傳統試體。經檢視各別試體後發現，14 及 28 天齡期試體之表面植生狀 況，皆是以傳統試體之表現較佳。因此，推測可能係由於植生狀況較佳，
致使土壤入滲增加，造成傳統試體之逕流總量較小之結果。
(4) 由齡期與逕流總量結果觀之，第 56 天時傳統試體之逕流總量超過 SVMT 試體。經檢視各別試體後發現，56 天以後，SVMT 植生生長情形遠優於傳 統試體，是以土壤入滲較多，逕流較少。傳統試體在 56 天時的觀察結果，
由於沉陷作用，土壤顆粒排列緊密，孔隙變小，也使得表面較光滑，植生 幾乎不再生長，故逕流量大增。SVMT 試體則因為有水泥的固化作用及保 水劑的保水性質，試體幾乎不坍陷、龜裂，植生情形良好，惟其逕流量還 是略高於 1、3、7、14 天。
(a) 1 day (b) 3 days
(c) 7 days (d) 14 days
(e) 28 days (f) 56 days 圖 4.2 各齡期逕流量隨時間變化量測結果
圖 4.3 各齡期與總逕流量結果一覽
表 4.7 各組 5 分鐘平均逕流量一覽
齡期
1 3 7 14 28 56
傳統 1286 g 1684 g 1663 g 1264 g 1328 g 2018 g
SVMT
1475 g 1581 g 1583 g 1467 g 1420 g 1703 g表 4.8 各組 60 分鐘總逕流量一覽
齡期
1 3 7 14 28 56
傳統 15427 g 20208 g 19954 g 15166 g 15939 g 24219 g
SVMT
17704 g 18967 g 18996 g 17602 g 17041 g 20440 g據。圖 4.4(a)~(e)為各齡期沖蝕量隨時間變化之量測結果，圖 4.5 則為各齡期沖蝕 量總量之量測結果。
試驗結果由圖 4.4(a)~(e)各齡期沖蝕量隨時間變化圖及表 4-9 觀之。
(1) 一天齡期時，SVMT 試體於每 5 分鐘間隔時間內之沖蝕量皆較傳統試體少 了一倍有餘。同時，若以均值而言，SVMT 與傳統試體之沖蝕量分別為 27.9 g 及 12.3 g，亦是相差約一倍之多。
(2) 隨著齡期增加至 3 及 7 天時，SVMT 試體之 5 分鐘沖蝕量皆大幅下降，均 值僅剩 1.4 g 及 2.8 g；反觀傳統試體之 5 分鐘沖蝕量與一天齡期相比無太 大變化，三種齡期之均值大致介於 25~28 g 之間，盡皆遠超出 SVMT 試體 之沖蝕量。
(3) 然而在 14 齡期時，傳統試體之 5 分鐘沖蝕量出現大幅下降之趨勢，其均 值陡降至 5.3 g，與前三種齡期相差甚遠。SVMT 試體之部分，於 14 天齡 期開始，5 分鐘沖蝕量反而增加至 8.0 g。
(4) 於 28 天齡期時，傳統試體之 5 分鐘沖蝕量均值持續下降至 1.9 g。SVMT 試體之部分，28 天齡期之結果係為 6.6 g，亦較前三種齡期之均值為多。
(5) 56 天的趨勢和 28 天齡期相近，傳統試體之 5 分鐘沖蝕量均值為 1.1 g。
(5) 56 天的趨勢和 28 天齡期相近，傳統試體之 5 分鐘沖蝕量均值為 1.1 g。