第三章 研究流程與方法
3.4 針對不同影響因子進行截水實驗
如前一節所述，綠屋頂之截水能力受到多個因子影響，但由於研究時 間與人力之限制，無法完全針對各因子逐一進行實驗分析，因此，本研究 以基質厚度及降雨等二因子進行實驗。以下分別說明二項因子之實驗內 容。
1. 基質厚度：由於不同基質厚度會影響截水能力，而一般薄綠屋頂為小 於 15cm (Getter et al., 2009)，另外考慮植物的生長需要一些深度的基 質，故在本研究中，擬分別以 5 及 10 cm 等二種基質厚度，實測在不 同降雨下之逕流及滲漏水量。
2. 降雨：本研究分析天然降雨情況下綠屋頂的截水能力，並將研究期間 2009-12-27 至 2010-05-29 所收集的十場降雨再細分成十九場降雨，細 分之依據為停止降雨達一小時以上即為另一場降雨事件，之後依所測 得的降雨事件分析綠屋頂截水能力與所建立的截水公式比對。
3.5 實驗座台設計與建置
以實場方式進行綠屋頂截水研究雖可以反應真實的水力變化情況，但 由於實場之建置時間長及成本高，且不易針對不同的影響因子迅速改變，
尤其是本研究擬發展的公式需要較多實驗數據驗證，故實場反而不太適用。
本研究因而擬以模擬場方式進行分析。經搜查相關文獻，雖亦有一些模擬 場(Getter et al., 2007)，但並不符合本研究的需求，因為其實驗模擬場沒有 設計收集表面逕流的部分，並且文獻中所提到的最大坡度實驗不到 15°，
對於坡度的選擇範圍較不大，故本研究自行設計一套綠屋頂實驗座台，座 台設計如圖 3.4 所示，該座台所用的儀器設備主要可分為五大部分：實驗 槽、斜度架、逕流及滲漏水收集與量測設備、基質含水率監測設備及簡易 氣象站，以下分別詳細說明。
圖 3.4 綠屋頂實驗座台
1. 實驗槽：為了將表面逕流水及底部滲漏水分離收集，並且易於置換基 質，本研究設計了一個基質及植栽置放實驗槽，如圖 3.5 所示，材質 為不銹鋼可防止其風吹日曬造成生鏽，在兩旁設計有提環利於搬運，
面積為 90*90 cm2，可以將寶銳公司所設計之 30*30 cm2蓄排水板置放 於實驗槽配合使用；高度為 40 cm，足夠應用於實驗 15 cm 以下之薄 基質，實驗槽設計一塊沖孔板，可當做排水板利於排水，也可將蓄排 水板放於沖孔板上進行實驗，在實驗槽的後端的圍板可以拆卸，以利 於預先在外培育的植物可以從該處放入。實驗槽底部如圖 3.6 所示，
基質厚度實驗，所設立的逕流水收集孔擋水插板可以依不同厚度替 換。
圖 3.5 實驗槽 圖 3.6 實驗槽底部
2. 斜度架：此裝置如圖 3.7，主要可以讓後續研究者用於模擬不同斜度 10°、20°及 30°綠屋頂。另外由於斜度改變，會造成基質及植栽置放 槽的圍板擋到降雨改變了有效降雨面積，因此會將基質及植栽置放槽 的後端圍板拆掉，讓有效降雨面積維持一樣。雖然也有油壓設備可供 進行不同斜度的詴驗，但設計及操作上均會較複雜，且成本較高，故 本研究採用固定式的架子。
圖 3.7 斜度架
3. 逕流及滲漏水收集與量測設備：本研究因需要連續監測逕流水及滲漏 水的量，首先設計收集設備，如圖 3.8 所示，原是以圖右方 40*40*65
(cm3) 附觀景窗之水桶量測，唯後來採用自動量測重量的方式，故改 為搭配一個 90 公升的一般水桶，分別收集逕流及滲漏水。
接著探討了不同流量的監測方法，在實際設計之前，首先評估各種不 同方法的適用性，表 3.2 比較各種不同方法的優缺點，最後如圖 3.9 所示選擇電子台秤連續監測水桶收集到逕流及滲漏水後重量的改變，
然後推算隨著時間的變化所收集到的逕流及滲漏水的量，用來分析綠 屋頂的截水能力。水中雜質的部分則將另行分析所佔的量及密度，以 便針對所監測的數據調整。電子台秤亦連接電腦，自動記錄所監測的 數據。
圖 3.8 水桶 圖 3.9 電子秤
表 3.2 逕流及滲漏水流量監測方法比較
Submersible Pressure Transducer
壓力式探針潛在水裡，偵測水
位改變造成壓力的變化。 可連續監測。 探針需要水位高於探針可開始偵測，一般為 1~2 cm ，
使得一開始收集的水無法量測，且價格也稍高。 約 7 萬元
超音波探測
Ultrasonic Water Level Sensor
超音波探測器架於水面上，偵
Microwave Level Transmitter
藉由探針所發出的微波在不
4. 基質含水率監測設備：設備如圖 3.10，為了有效的知道基質在任何期 間的含水情形，本研究在基質中放入 1~3 支土壤水分偵測探針 (TDR EC-5、EC-10, DECAGON DEVICES)及用 Campbell Scientific CR1000 的記錄器收集研究期間基質中含水率的資料。
圖 3.10 土壤水分偵測設備
5. 簡易氣象站：如圖 3.11 所示為本研究所使用的簡易氣象站設備，用來 監測雨量及一些天氣因子，如風速、氣壓、氣溫等。