第四章 試驗結果與討論
4.2 人工降雨試驗之結果與討論
4.2.5 表面覆蓋分析結果與討論
本研究於第 84 及 112 天時量測傳統及 SVMT 試體覆蓋情形，以了解於不同齡 期遇降雨沖蝕之試體對後續植生生長情形的影響，此試驗採用草類株數做為覆蓋 的表示方式。由表 4.14 各齡期於 84 天時的植生生長情形得知，傳統試體的植生株 數介於 48~144 株之間；SVMT 試體的植生株數介於 71~1025 株，各齡期草類株數 除了 1 天齡期以外，SVMT 試體覆蓋皆高於傳統。從圖 4.17 中可以清楚的看出傳 統植生表面覆蓋隨受降雨沖時的齡期無明顯變化趨勢；SVMT 試體則是齡期 1、3 天受到降雨沖蝕的植生情形較差，分別為 71、158 株；7 天齡期以上的 SVMT 試
表 4.13 各齡期流速一覽
齡期(天)
1 3 7 14 28 56
傳統(cm/s) 1.03 1.03 1.07 1.06 0.76 0.73
SVMT(cm/s)
1.04 1.19 1.17 1.06 0.73 0.72圖 4.15 各齡期試體表面流速分佈圖
1 天齡期試體 56 天齡期試體
圖 4.16 試體表面覆蓋不同之示意圖
於 112 天時的植生生長情形得知，傳統試體的植生株數介於 5~125 株之間；
SVMT 試體的植生株數介於 84~1103 株，傳統植生表面覆蓋隨受降雨沖時的齡期 無明顯變化趨勢；SVMT 試體則是齡期 1、3 天受到降雨沖蝕的植生情形較差，分 別為 84、89 株；7 天齡期以上的 SVMT 試體植生體植生株數範圍為 837~1130 株 之間。如表 4.15 所示。
根據上述覆蓋試驗的結果，本研究彙整數點結論如下。
(1) 傳統試體植生隨齡期無明顯變化的主要原因為 84 天時，傳統試體因無保 水劑及水泥的添加，故土壤表面發生沉陷、龜裂等現象，加以表層結構排 列趨於緊密，導致土壤表面透氣性及透水性降低，不利於植生生長，所以 植生情形不佳。
(2) 從 SVMT 試體植生生長情形觀之，1、3 天齡期受到降雨沖蝕的 SVMT 試 體植生情形較差，分別為 71、158 株，1 天齡期更是唯一一筆資料 SVMT 試體株數少於傳統試體。這表示初期水泥水化尚未完全，遇雨無法提供足 夠的強度及抗沖蝕能力，導致表層土壤、草種、黏著劑的流失，以至於後 續植生情形不佳。
(3) 7 天齡期以後，SVMT 試體的植生數量大幅提升，且植生情形隨齡期變異 不大，表示水泥的添加提供了坡面有效的抗沖蝕能力及強度，能有效的留 住表土及種子，更能達到植生覆蓋的目的。
(4) 以整體植生情形觀之，雖 SVMT 試體植生情形優於傳統，但依然不甚理想，
其因素是本研究為了不同情況考量選用了四種草種分別為百喜草(根系較 強物種)、百慕達草(暖季型草種)、高狐草(冷季型草種)、黑麥草(生長快速)，
略差。
植生情形依據試驗期間的觀察，初期 SVMT 試體強度較大，於 10 天左右開始 有植生生長；傳統試體於 6 天左右開始生長，初期生長情形較 SVMT 良好，但 14 天以後，傳統試體土壤沉陷、龜裂，致使土壤表層的排列成緊密結構，土粒相互 密接，使得土壤中孔隙收縮，導致水分較難入滲至土層中，在此情況下可達到防 止沖蝕的正面效果，但入滲量較差，土壤水分較低，影響到植物根系發展，導致 植物生長不良。SVMT 因有保水劑及水泥的添加，試體無龜裂情形。
SVMT(株) 71 158 965 925 704 1025 傳統(株) 144 98 101 102 77 48 SVMT(株/m2) 203 451 2757 2643 2011 2929
傳統(株/m2) 410 279 287 290 220 137
表 4.15 各齡期於 112 天時的植生生長情形
84 天 112 天
圖 4.17 各齡期於 84 天、112 天時的植生生長情形
齡期(天) 1 3 7 14 28 56
SVMT(株) 84 89 992 837 900 1103 傳統(株) 100 119 97 125 14 5 SVMT(株/m2) 240 254 340 2391 2571 3151
傳統(株/m2) 286 340 277 357 40 14
5.1 結論
本研究以模糊偏好關係(Fuzzy Preference Relations)，建立適用性評估指標。藉 此遴選出一較適用於坡面植生困難工址之植生技術--水泥噴凝植生覆蓋技術。並以 此技術為基礎，進行室內人工降雨沖蝕試驗，降雨強度約 120mm/hr，試驗坡度 60 度，分 6 種齡期進行試驗 (分別為 1、3、7、14、28、56 天)，依據試驗結果獲致 下列結論：
(1) 本研究採用模糊偏好關係(Fuzzy Preference Relations)，建立適用性評估指標，
此方式可簡化成對比較次數，而且運算上相當簡易，具有參考應用的價值。
(2) 評估指標的建立考量之層面包括技術、經濟及限制，藉此遴選出水泥噴凝植生 覆蓋技術為最佳施作工法，並以此為基礎進行後續試驗。
(3) 在 60 分鐘的室內人工降雨試驗中，逕流量在前 15 分鐘時較少，因初始入滲量 較大；依齡期觀察，14 及 28 天由於植生的生長使得逕流量減少，56 天時傳統 試體由於土壤表層結構改變使逕流增加，但差異皆不顯著。
(4) 沖蝕量依不同試體及齡期有顯著差異，傳統試體 1、3、7 天齡期總沖蝕量皆大 於 300g，14、28、56 天陡降至 70g 以下。顯示出於一星期內抗沖蝕能力較差，
14 天後因土壤結構改變，始顯現出抗沖蝕能力，但入滲量較差，可能影響植物 根系發展，導致植物生長不良。
(5) SVMT 試體在 3、7 天齡期時總沖蝕量僅有 17、34g，顯示出可快速達到抗沖蝕 的能力，後期總沖蝕量略增，約 70~100g，因土壤表面形成團粒結構，造成許 多較鬆散之細顆粒所致。
(6) 透過剪力試驗，SVMT 試體在所有齡期中，土壤凝聚力 c 值及內摩擦角Φ值多 大於傳統試體，表示水泥的添加能有效的提升土壤的凝聚力及剪力強度。
度隨齡期有增加的趨勢，7~28 天強度約 3.0 kg/cm2，56 天降至 1.58 kg/cm2，推 測係由於降雨或養護導致表層水泥黏著劑的流失。
(8) 流速各試體差異不顯著，顯示工法或齡期非流速的主要影響因子，尚須考量坡 度、降雨強度、植生…等。
(9) 植生覆蓋情形，傳統試體植生覆蓋隨受降雨沖蝕齡期無明顯變化， SVMT 試 體 1、3 天齡期受到降雨沖蝕的試體植生表現較差，7 天齡期以後，SVMT 試體 的植生數量大幅提升，且植生情形隨齡期變異不大，表示水泥的添加可以快速 提供了坡面有效的抗沖蝕能力及強度，能有效的留住表土及種子，更能達到植 生覆蓋的目的。
(10) 而本研究顯示 SVMT 工法可於短時間內(3 天~7 天)達到一定的強度及抗沖蝕 能力，可與準確率較高的近期氣象預報配合，做為現地施工時程的參考，即可 有效的彰顯工程成效，並節省因沖蝕而損失的成本。
(11) 施工完成初期到植生提供根系穩定之前，能否有效的抵抗沖蝕及具有足夠的 強度，是工程成功與否的關鍵。從本研究的結果顯示，植生開始生長之前，水 泥噴凝植生覆蓋技術(SVMT)即可以提供有效的抗沖蝕能力及強度，故使施工 初期到植生生長期間，坡面穩定無虞。
5.2 建議
(1) 本研究僅進行室內降雨沖蝕試驗，未來可以考慮選擇一適當之示範區域，進行 現地水泥噴凝植生覆蓋技術之施作，並於施工完成後，進行強度、覆蓋等現地 試驗。並於後續持續追蹤其工程成效，評估其生態效益，包括植生演替情形、
生物多樣性調查等。也可進行成本分析，持續觀察後續維護的情形，做整體工
(2) 本研究主要的目的是針對一般邊坡進行模擬試驗，未來可增加水泥噴凝植生技 術(SVMT)抵抗水流的沖蝕試驗，測試其在高灘地、高流速，如草溝、河岸邊 坡等的適用性研究。傳統植生技術易受水流破壞，故在高流速區域的應用有一 定的限制，如果能夠有效利用水泥噴凝植生覆蓋技術於上述區域，不但可以達 到環境美化，更可以兼顧生態環境的需求。
(3) 本研究的控制變因為齡期，未來可以增加水泥噴凝植生覆蓋技術於不同坡度、
不同降雨強度下，逕流量、沖蝕量、試體表面強度、表面流速、植生覆蓋情形 等研究，以了解不同坡度、不同降雨強度下，該技術之成效。
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『坡面困難工址植生技術之適用性評估指標』
一、問卷說明 ... 1 二、評估指標影響因子之相互權重調查 ... 2 三、填寫個人資料 ... 3
~問卷調查~
現行各式可應用於坡面困難工址之植生技術，其在施工方 法、使用限制等特性皆不盡相同。而本研究為能較為客觀性的 遴選出適用性高之工程方法，首先篩選出可能將影響其工法適 用性之因子，期能藉此建立一客觀之適用性評估指標。
鑒於上述，本問卷調查之主要目的即在於瞭解您對於『坡
面困難工址植生技術之適用性評估指標』中，各影響因子相互重要性之評估。此一問卷的填寫方式，係完全依據您的主觀認
知決定，懇請您不吝提供寶貴意見！敬祝
順安
國立台灣大學
生物環境系統工程學系 研究主持人：范正成 教授 聯絡人：楊智翔
連絡電話：0930‐860499
E‐mail：[email protected]
本研究係利用 Herrera-Viedma 等，於 2004 年提出之模糊偏好關係
(Fuzzy Preference Relations, Fuzzy PreRa)，期能建立一較為客觀之評估
指標，藉以遴選適用性較高之工程方法。其中，需考量之層面包括技
1.範例說明-技術層面因子之相互權重比較
絕
絕
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□政府機關工程人員 □規劃設計工作 □營造業人員
□維護管理工作 □學術研究機關人員 □其他________
2.請問您的學歷是：
□ 高中以下 □ 高中 □ 大專 □ 碩士 □ 博士
感謝您花費時間於本問卷上，如尚有其他不同之指正意見，煩請 您詳填於下，我們將會參考改正，以期提升本研究之深度與廣度。
本問卷到此全部結束，再次謝謝您的合作！
本研究取中央試區24 點均勻分布量測降雨量，降雨控制為降 2 秒停 0.5 秒， 10 562.50 150.00 412.50 178.31 132.50 11 568.30 144.50 423.80 183.20 138.30 12 599.20 150.10 449.10 194.14 169.20 13 420.10 151.50 268.60 116.11 9.90
傳統試體，第一天，第一組。
(min) (g) (g) (g) (g) (g)
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