建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬

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(1)建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 94 年 12 月.

(2) PG9403-0067 094-301070000G1-020. 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 受委託者：台灣雨水利用協會研究主持人：廖副教授朝軒協同主持人：林教授憲德研究助理：蔡燿隆、黃偉民. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 94 年 12 月.

(3) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Study on the Design Guideline and Regularization of Rainwater Retention and Infiltration Techniques at Construction Sites Sub-project I: Study on the Design Guideline and Regularization of Infiltration Gutters and Pipes. BY CHAO HSIEN LIAW HSIEN TE LIN YAO LUNG TSAI WEI MIN HUANG Dec 30, 2005.

(4) 目次. 目次. 表次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅲ 圖次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅴ 摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧IX 第一章前言‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第一節計畫緣起與目的‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第二節計畫工作項目與內容‧‧‧‧‧‧‧‧2 第二章滲透管溝之型式與特性‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧7 第一節滲透管溝之型式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧7 第二節滲透管溝之影響因素‧‧‧‧‧‧‧‧11 第三節滲透管溝之初步選址探討‧‧‧‧‧‧15 第三章滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃‧‧‧‧17 第一節滲透側溝設計理論之探討‧‧‧‧‧‧17 第二節滲透側溝現地施工規劃‧‧‧‧‧‧‧23 第三節滲透側溝模組化試驗模型建置規劃‧‧31 第四節滲透側溝試驗規劃‧‧‧‧‧‧‧‧‧38 第四章滲透側溝滲透性能分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧49 第一節滲透側溝試驗與結果分析‧‧‧‧‧‧49 第二節不同型式滲透側溝滲透性能探討‧‧‧59 第五章滲透管溝之法制化研究‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧67 第一節設計技術規範大綱‧‧‧‧‧‧‧‧‧67 第二節設計技術規範之內容‧‧‧‧‧‧‧‧68 第六章結論與建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧69. I.

(5) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 第一節結論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧69 第二節建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧72 附錄一滲透管溝設計技術規範（草案）‧‧‧‧‧‧73 附錄二審查會議記錄及處理情形‧‧‧‧‧‧‧‧‧105 參考書目‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧113. II.

(6) 表次. 表次表 2-1 土壤種類與入滲率及最大設計深度之關係表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧13 表 2-2 滲透管溝設置前之初步建議調查項目與評估原則‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16 表 3-1 滲透側溝之分類一覽表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧38 表 4-1 排水型側溝（開孔率 0.21%）滲透試驗結果‧‧52 表 4-2 排水型側溝（開孔率 0.42%）滲透試驗結果‧‧56 表 4-3 不同型式滲透側溝之設計公式‧‧‧‧‧‧‧‧60. III.

(7) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. IV.

(8) 圖次. 圖次圖 1-1 都市化造成之水循環影響‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 1 圖 1-2 研究流程示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 5 圖 2-1 基地保水滲透設施整體規劃配置示意圖‧‧‧‧‧ 7 圖 2-2 草溝構造示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 8 圖 2-3 草帶構造示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 9 圖 2-4 滲透排水管示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 10 圖 2-5 滲透陰井示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 10 圖 2-6 滲透側溝示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 11 圖 2-7 三角座標土壤分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 12 圖 3-1 滲透井示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 18 圖 3-2 滲透側溝入滲示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 20 圖 3-3 滲透側溝貯蓄狀況示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 22 圖 3-4 試驗區施作範圍配置圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧24 圖 3-5 滲透側溝現地開挖概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧25 圖 3-6 現場會商討論概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 27 圖 3-7 二不同材質滲透側溝斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 27 圖 3-8 二不同材質滲透側溝剖面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 27 圖 3-9 滲透側溝選用之級配‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 28 圖 3-10 滲透側溝施工概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 29 圖 3-11 滲透側溝完工後概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 30 圖 3-12 滲透管溝模組化室內試驗模型構造圖‧‧‧‧‧ 32 圖 3-13 滲透管溝模組化室內試驗模型裝設施工概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 35. V.

(9) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 圖 3-14 滲透側溝之材料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 39 圖 3-15 排水性滲透側溝試驗模型‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧40 圖 3-16 排水性側溝試驗模型裝設概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 41 圖 3-17 地面貯水槽位置圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧43 圖 3-18 試驗用水回收水管‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧43 圖 3-19 試驗用水管線配置上視圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧44 圖 3-20 試驗用水管線配置側視圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧44 圖 3-21 水分計埋設位置示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 45 圖 4-1 試驗概況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧50 圖 4-2 最終入滲率及水位之變化關係曲線‧‧‧‧‧‧. 51. 圖 4-3 排水型側溝（開孔率 0.21%）Au.s與H關係圖‧. 53. 圖 4-4 排水型側溝（開孔率 0.21%）Au.s、H與b 設計曲線‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧54 圖 4-5 排水型側溝（開孔率 0.21%）單位長度保水量設計曲線‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧55 圖 4-6 排水型側溝（開孔率 0.42%）Au.s與H關係圖‧. 57. 圖 4-7 排水型側溝（開孔率 0.42%）Au.s、H與b 設計曲線‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧58 圖 4-8 排水型側溝（開孔率 0.42%）單位長度保水量設計曲線‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧59 圖 4-9 不同型式滲透側溝（b=0.3m）之滲透性能曲線‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 61 圖 4-10 滲透側溝之滲透性能曲線（Ksoil =10-3m/s） ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 63 圖 4-11 不同型式滲透側溝之滲透性能曲線（Ksoil =10-3m/s） ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 63 VI.

(10) 圖次. 圖 4-12 不同型式滲透側溝之滲透性能曲線（Ksoil =10-5m/s） ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 64 圖 4-13 不同型式滲透側溝之滲透性能曲線（Ksoil =10-7m/s） ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 64 圖 4-14 不同型式滲透側溝之滲透性能曲線（Ksoil =10-9m/s） ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 65. VII.

(11) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. VIII.

(12) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：滲透管溝、綠建築、基地保水一、研究緣起由於都市地區日漸不透水化，因而產生種種的都市化問題，這些問題大部分可透過「建築基地保水滲透技術」加以改善；然而目前我國的綠建築政策對於此技術尚處於理論假設之計算層次，故如何落實於執行面以利推廣應用實為當務之急。本整合型研究計畫即是基於前述理念，進行「建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究」；本子計畫為「建築基地保水滲透技術」中「滲透管溝」工法之性能實驗解析四年計畫第三年度計畫，主題為：研擬「滲透管溝」設計技術規範與法制化工作。二、研究方法及過程依據研究目的，本年度計畫研究方法與過程概述如后。 (一) 規劃設計「滲透管溝模組化室內試驗模型」有鑑於戶外現地觀測試驗易受天候影響及現地模型不易變更等因素，本計畫擬規劃設計「滲透管溝模組化室內試驗模型」，以進行不同型式管溝相關觀測試驗。目前已由主辦單位協助發包製作完成，以利計畫之遂行、貫徹計畫之目的及成果之落實。 (二) 滲透管溝試驗研究依據上一年度建立之試驗步驟，利用「滲透管溝模組化室內試驗模型」繼續進行不同材質、型式之滲透管溝相關觀測試驗，並擬分析其主要影響變數，作為理論修正及設計、施工之依據。 (三) 發展並修正滲透側溝容量計算方法本計畫目前已初步發展本土化之滲透側溝容量計算理論，後續擬以試驗結果修正現行設計公式並率定參數，使理論更趨完備，最後建立不同型式之「滲透管溝保水（滲透）能力設計曲線」。 (四) 研擬修正滲透管溝設計技術規範草案依據建立之容量計算理論及試驗結果，並區別各不同型式滲透管溝工法. IX.

(13) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬之適用性，持續研擬修正「滲透管溝設計技術規範（草案）」；將滲透管溝設計方法、步驟予以標準化，使得建築師在實務設計上有依據且易於使用。三、重要發現 (一)、滲透側溝性能及容量設計理論之探討本計畫自行發展滲透側溝入滲性能公式，同時經試驗數據率定參數後，初步建立設計保水量、設計入滲率及相關形狀設計參數之數學關係；且已用於估算在不同土壤情況下，滲透管溝之設計保水量，相關成果可做為規劃設計之依據。 (二) 滲透側溝施工方法之彙整本計畫於經濟部水利署台北辦公區新店辦公室設置兩座滲透側溝試驗模型，相關模型業已完工；其相關施工經驗已初步彙整研擬為設計技術規範， (三) 滲透管溝模組化室內試驗模型建置與試驗規劃本計畫規劃設計「滲透管溝模組化室內試驗模型」，以進行不同型式管溝相關觀測試驗。此模組化室內試驗模型主要分為三部分，分別為：觀測試驗砂箱；滲透管溝設置槽及水位觀測設施。模型可以組合的方式設置各種型式之滲透管溝，以進行觀測滲透管溝之透水性能；並已自行規劃建置試驗供水系統，此供水系統可將試驗用水回收循環使用。 (四) 滲透側溝滲透性能分析本年度以「排水型側溝」進行滲透試驗。「排水型側溝」試驗模型以透明壓克力製作而成，可視實際需要加鑽排水孔或塞住部分排水孔以模擬不同開孔率（開孔面積/單位長度側溝面積）之排水性側溝滲透情形。同時進一步將試驗結果與上年度之透水磚與紅磚側溝進行比較，結果顯示紅磚側溝之滲透性約為透水磚側溝之 80%，排水性側溝之 70%；而透水磚側溝之滲透性約為排水性側溝之 80%，二排水性側溝之滲透性則相差不多。同時進一步以本計畫推導之相關設計公式經試驗數據率定參數後，初步建立排水性側溝之設計保水量、設計入滲率及相關形狀設計參數之計算公式，相關成果可做為規劃設計之依據。. X.

(14) 摘要. (五) 跨年度計畫成果彙整—四不同型式滲透側溝保水性能分析本計畫迄今已進行四不同型式（透水磚、紅磚及二排水型側溝）滲透側溝之滲透試驗；由試驗過程及結果顯示，若由保水量設計的觀點來看，不同型式之滲透側溝應可以一單一因子，即側溝本身之滲透係數（Kgutter）來表示；故據此建立不同型式滲透側溝與土壤滲透性下之保水量計算公式，此公式可應用於計算不同土壤滲透性下，不同型式滲透側溝之保水量。 (六) 研擬修正滲透管溝設計技術規範之內容本計畫依據上年度草擬之設計技術規範，進一步探討其各部分所需考慮之內容，並歸納本年度之初步成果，研擬修正「滲透管溝設計技術規範（草案）」。 (七) 成果發表本計畫目前已彙整相關成果，並已於 Conference on Sustainable Building South-East Asia 發表，論文作者及題目如下： y. Chen, J.L., C.Z. Huang, H.H. Hsu, Y.L. Tsai, and C.H. Liaw, “On- Site Tests on the Permeability of Infiltration Gutters,” Conference on Sustainable Building South East Asia, Kuala Lumpur, Malaysia, 2005.. 此外，並將歷年成果發表於國際相關學術期刊，論文作者及題目如下： y. C. H. Liaw, Y.L. Tsai, W.M. Huang, C.Z. Huang, and J.L. Chen, “Pilot On-Site Tests to Evaluate the permeability of Infiltration Gutters,“ Water Environment Research, 2005 (SCI, revising).. 四、主要建議事項針對上述初步計畫成果，本計畫提出建議如下：立即可行之建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署本計畫迄今已初步彙整各年度計畫成果，建立滲透側溝保水量計算公式，並已初步研擬「設計技術規範（草案）」，建議本研究案後續應朝向建立「輔助設計軟體」方向進行研究，方可落實研究成果並有利建築師於實務設計上之應用。. XI.

(15) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬長期性建議—相關研究之進行主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署滲透管溝包含滲透側溝及滲透排水管等，本計畫目前已以滲透側溝為主題進行研究並已獲初步成果，建議主辦機關後續可考慮對於其他型式之管溝進行研究，已彰顯綠建築基地保水之效益。. XII.

(16) 摘要. ABSTRACT Keywords: Infiltration gutters, green building, water retention Introduction Along with urbanization due to creation of large impervious surface, many ecological problems have been raised. Mostly of these problems may be improved by installing rainwater retention and infiltration facilities at construction sites. Although, there are some recommendations and guidelines for rainwater retention and infiltration methods listed in the “Green Building Evaluation Guideline” but detailed design procedures for those methods are not included. This will bring a negative impact on implementing the water retention policy in Green Building. To provide more practical and simple design guideline for architects, an integrated research project, which includes four individual projects, has been proposed. The main purpose of this project is to develop various design standards for rainwater retention and infiltration technologies and let them regularization. The individual project titled “ Water Retention and Infiltration Technologies at Construction Site – Infiltration Gutters” has been carried out for three years. The intention of this year for the project is to set up design standard and regularization of infiltration gutters.. Methods and Procedures According to the purpose of the project, research methods and procedures are proposed as follows four steps: 1. Set up an and modify the indoor physical model for testing different types of infiltration gutters; 2. Set up and modify the standard experimental procedures for infiltration gutters; 3. Develop and modify the methodology of estimating the infiltration volume of infiltration gutters; 4. Develop the draft of design standard of infiltration gutters;. Main Discoveries 1. 2. 3. 4. 5.. The theory of infiltration volume and characteristics of infiltration gutters; The construction procedures of infiltration gutters. Establishment an indoor experimental physical model and procedures; Analysis the characteristics of infiltration gutters; Assemble and compare the experimental results of four different infiltration gutters; 6. Present the draft of design standard of infiltration gutters.. Publications 1. Chen, J.L., C.Z. Huang, H.H. Hsu, Y.L. Tsai and C.H. Liaw,” On-site Tests on the Permeability of Infiltration Gutters,” Conference on. XIII.

(17) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬 Sustainable Building in South East Asia, Kuala Lumpur, Malaysia, 2005. 2. C. H. Liaw, Y.L. Tsai, W. M. Huang, C.Z. Huang and J.L. Chen,” Pilot On-Site Tests to Evaluate the permeability of Infiltration Gutters,” Water Environment Research, 2005 (SCI, Revised). Suggestions In accordance with preliminary results obtained in the past three years, following suggestions are made for further study: 1. Computer-aid design software should be developed with existing results. 2. Other different kinds of infiltration gutters should be included in the future study.. XIV.

(18) 第一章. 前言. 第一章前言第一節計畫緣起與目的本世紀初僅有 13%的世界人口居住在都市，而根據聯合國預測，在 2010 年將會有超過 51%的人口居住在都市地區；而台灣地狹人稠，而且工商產業發展迅速，已有將近 80%的口居住於都市計劃地區，並逐步朝向高都市化的社會發展，這不僅意味著都會紀元的來臨，更代表過多人口之集中消費，將造成局部資源的耗竭，且在都市化影響下可能造成更大範圍的水環境危機。都市化造成之水循環問題如圖 1-1 所示。. 圖 1-1 都市化造成之水循環影響都市化. 市區街道擴大化. 河川基流量減少. 生活水準高度化. 洪峰流量增大. 都市承受乾旱能力減弱. 人口高密度化. 環境生態改變. 土地利用密集化. 河川、地下水水質惡化. 都市氣候變化. 資料來源：廖朝軒，2002。. 台灣近年來在經濟快速發展造成之都市化期間，大多數都市計畫對逕流的處理觀念皆以遮蔽雨水（不透水鋪面）和盡早由建築物排出的方式處理，即集中末端處理的排水概念，由於這樣的逕流處理觀念使得現有都市區域缺乏保水機能，因此都市計畫應該重新考慮架構都市發展與水循環的關係。有鑑於此，內政部建研所提出「綠建築評估指標體系」，並於其中規劃「建築基地保水滲透技術」來提升基地之保水能力。所謂「建築基地保水滲透技術」主要包括：「滲透管溝」及「透水鋪面」二項技術。然而目前我國的綠建築政策對於此二項技術尚處於理論假設計算層次，既無試驗根據亦無設計標準，尤其尚無適於台灣水/地文條件之標準，且都市計畫亦無法源賦予規劃設置之義務，因而影響了發展速度和工程質量。「建築基地保水滲透技術」因不同技術而有相異之規劃設計程序，應該根據當地情況與現場試驗研究來訂定設計及施工標準，並應修改建築技術規則及法制化工作，以為政 1.

(19) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬府落實永續城鄉建設之依據。本子計畫為「建築基地保水滲透技術」二項技術中「滲透管溝」工法之性能試驗解析四年計畫。目前主要研究對象為滲透管溝中之滲透側溝，目的為透過相關文獻收集、設計參數及工法歸納與實驗研究，建立相關影響因素及實驗流程；並發展本土化之滲透管溝容量計算及規劃方法，進而建立適於台灣應用之滲透管溝設計技術規範，以作為日後推廣之依據；最後擬以發展之理論方法為基礎，建立滲透管溝電腦模組化設計套裝軟體，以落實研究成果於實際應用及推廣之價值。. 第二節計畫工作項目與內容本子計畫為四年計畫中第三年度計畫，各年度計畫工作項目與內容概述如后。第一年：「滲透管溝」調查試驗研究（九十二年度） 1. 國外滲透管溝設計現況調查分析滲透管溝工法於歐美等國已行之有年，而台灣尚在起步階段，故本計畫擬收集國外有關滲透管溝工法相關文獻、案例、使用概況、遭遇之問題等資料，進行彙整歸納。 2. 滲透管溝試驗研究為探討滲透管溝性能，建立本土化設計參數，本計畫擬規劃與選擇一試驗區設置滲透管溝試驗模型進行長期觀測。土壤入滲率影響滲透管溝性能甚鉅，故本研究擬建立土壤現地滲透試驗試驗標準作業流程，並進行測試與修正。 3. 分析、歸納滲透管溝相關設計工法及參數本計畫擬藉由國內外資料收集，分析、歸納滲透管溝相關工法及設計參數，以便進行現地試驗觀測，試驗結果可作為設計及容量理論發展之依據。. 2.

(20) 第一章. 前言. 4. 進行滲透管溝第一階段法制化研究技術面之落實得先有法制化作業層面之實現，本計畫第一年度擬探討基地保水滲透設計工法對於現行相關法規，如建築法規等之適用性；同時收集、歸納國內、外相關法規及使用經驗，探討其在設計、施工及維護管理所需考慮之層面，草擬滲透管溝設計、施工及維護管理規範大綱。第二年：「滲透管溝」容量設計與試驗研究（九十三年度） 5. 滲透管溝試驗規劃本計畫上一年度年度已完成滲透管溝模型初步建置，本年度除初步彙整模型建置成果外，並規劃現地試驗用水配置以進行觀測實驗，最後建立滲透側溝穩態滲透試驗之試驗規劃與步驟。 6. 滲透管溝試驗研究本計畫擬進行非流動穩態滲透試驗，探討側溝各方向之入滲能力，並進行流動穩態滲透試驗，以作為容量設計理論發展之參考，進而建立滲透管溝滲透能力參考曲線。 7. 發展適於台灣之滲透管溝容量計算方法本計畫擬初步整理歸納相關滯蓄設施之容量設計方法，並考慮滲透管溝之特性，參考入滲、容量設計等相關理論，檢討現行設計公式，發展適於台灣之滲透管溝容量計算方法。 8. 滲透管溝第二階段法制化研究本年度擬針對上年度之成果，廣泛收集資料並徵詢各業管單位及專家學者之意見，同時依據上年度草擬之規範大綱，草擬提出各部分應包含之內容。第三年：研擬「滲透管溝」設計技術規範與法制化工作（九十四年度） 9. 規劃設計「滲透管溝模組化室內試驗模型」有鑑於戶外現地觀測試驗易受天候影響及現地模型不易變更等因素，本計畫擬規劃設計「滲透管溝模組化室內試驗模型」，以進行不同型式管溝相關觀測試驗。由於模型製作費用昂貴，製作內容涉及試驗模型本體之製作、相關觀測儀器 3.

(21) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬之購置以及相關水電設施之裝設等；故本計畫擬建請由建研所協助發包製作，以利計畫之遂行、貫徹計畫之目的及成果之落實。 10. 滲透管溝試驗研究依據上一年度建立之試驗步驟，利用「滲透管溝模組化室內試驗模型」繼續進行不同材質、型式之滲透管溝相關觀測試驗，並擬分析其主要影響變數，作為理論修正及設計、施工之依據。 11. 發展並修正滲透側溝容量計算方法本計畫目前已初步發展本土化之滲透側溝容量計算理論，後續擬持續整理歸納相關滯蓄設施之容量設計方法，並參考水文、地下水等相關理論，同時以試驗結果修正現行設計公式並率定參數，使理論更趨完備，最後建立不同型式之「滲透管溝保水（滲透）能力設計曲線」。 12. 研擬修正滲透管溝設計技術規範草案依據建立之容量計算理論及試驗結果，並區別各不同型式滲透管溝工法之適用性，持續研擬修正「滲透管溝設計技術規範（草案）」；將滲透管溝設計方法、步驟予以標準化，並盡量以條列、圖形或工作表方式呈現，使得建築師在實務設計上有依據且易於使用。第四年：建立滲透管溝電腦輔助設計套裝軟體（九十五年度） 13. 追蹤試驗觀測結果並更新修訂技術手冊與規範持續進行滲透管溝模型觀測試驗，使數據更趨完備，以更新或修訂修訂技術手冊與規範。 14. 建立電腦模組化設計套裝軟體計畫之研究成果必須轉化成建築師或設計師能夠應用與參考之準則與推動依據，方能獲致實質應用之意義；故本計畫擬以發展之理論方法為基礎，建立滲透管溝電腦模組化設計套裝軟體，電腦輔助設計套裝軟體可節省規劃設計時之人力、物力及時間，極具推廣及應用價值。. 4.

(22) 第一章. 前言. 15. 編纂使用者參考手冊為使電腦輔助設計套裝軟體能易於被推廣應用，套裝軟體開發同時並編纂使用者參考手冊，使規劃設計者易於使用。. 基於上述工作項目與內容，本計畫初步規劃之研究步驟流程如圖 1-2 所示。. 圖 1-2 研究流程示意圖資料收集第調查一實驗年研究. 分析歸納工法、設計參數. 探討滲透管溝於現行相關技術規則之適用性. 分析滲透管溝性能第理論二研析年. 第研擬三規範年. 實驗及觀測. 探討影響因素及選址原則初步提出適於滲透管溝應用之設計技術內容. 建立容量推估方法. 研擬設計技術規範縱向及橫向意見彙整修改. 建立第電腦四輔助年設計軟體. 建立滲透管溝電腦模組化設計套裝軟體編纂使用者手冊. 5.

(23) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 6.

(24) 第二章. 滲透管溝之型式與特性. 第二章滲透管溝之型式與特性滲透設施是少數能同時控制暴雨逕流的四項因子：體積、流量、時間及污染物，因此對於都市化效應所造成的種種問題具有減輕的功效，同時可盡量回復到開發前自然地貌覆蓋狀態下的水文情況；經由前面的探討，基地保水滲透設施基本上可概分為「建築基地保水滲透技術」與「建築基地保水貯集技術」，本章首先將介紹建築基地保水滲透技術中滲透管溝的型式，然後進一步探討其影響因素，最後並提出初步選址原則。. 第一節滲透管溝之型式在基地中，可於道路等公共空間，或利用自然地形廣設保水滲透設施，以達到減少逕流及都市化效應的目的，各設施分別有其特性及適用性，設計方法也各異，然保水概念相似，且於建築基地規劃時卻又必須依現場狀況進行整體規劃，互相搭配使用（如圖 2-1 所示）。. 圖 2-1 基地保水滲透設施整體規劃配置示意圖. 資料來源：內政部建築研究所，2002。. 各設施可依現場狀況單獨或數種型式搭配使用，而其中滲透管溝的主要的型式包括：綠地、被覆地或草溝；滲透排水管；滲透陰井及滲透側溝，本計畫初步以滲透側溝工法為研究對象。. 7.

(25) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬一、綠地、被覆地或草溝利用植物，如樹木或草等來控制雨水逕流為一種自然而經濟之方法；植物性之控制方法，一般包括綠地、被覆地或草溝，可將各種控制設施之規劃融合於建築基地規劃之中，以增進景觀方面之價值。草溝（Grassed swales）為寬而淺，內部植草之排水道；草溝的設置若能配合基地開發型式與自然低窪地形，可將各基地低窪地相連，可使其具有排水道的功能；也可在都市開發地區的透水層部分，以整地方式設置草溝儲存地表逕流並排放至下水道，亦可兼具滯留池的功能。草溝入口設置前處理設施，先將較大顆粒或雜物濾除以減少草溝滲透面阻塞之可能；草溝之構造概如圖2-2所示。. 圖2-2 草溝構造草溝構造示意圖構造示意圖礫石濾層前處理設施涵洞. 地下排水管. 堰碎石濾層入流. (a) 俯視圖. 植生植生入滲率高之土壤透水織布. 礫石濾層地下排水管. (b) 剖面圖資料來源：修改自 Prince George’s County, 1999.. 8.

(26) 第二章. 滲透管溝之型式與特性. 綠地、被覆地或稱為草帶（Grass strip），為與不透水表面相鄰之草地，將不透水面之地表逕流導入此類設施，並在草地上形成薄層水流，藉由植被之過濾與吸附，去除粒狀及部份溶解態污染物，同時有將逕流滲透達到保水之效果，適用於小區域或不透水區域周圍。草帶斷面應寬而平，使逕流形成薄層水流（Sheet flow）均勻分佈於草帶表面以增加滲透面積，故必要時應在逕流入口設置水平溢流堰（Level spreader）阻擋逕流，使逕流均勻由堰頂端溢流，並分布於整個草溝寬度，且流速不可過快，縱向坡度應在5%以下；通常草帶容易有逕流集中情形，故草帶長度應小於10m；草帶之構造概如圖2-3所示。. 圖 2-3 草帶構造草帶構造示意圖構造示意圖. 水平分水堰坡度<5%. 草帶長度<10m. 二、滲透排水管在都市高密度開發地區，往往無法提供足夠的裸露地及透水鋪面來供雨水入滲，此時，便需要人工設施來使雨水儘可能入滲至地表下，目前較常用的設施可分為水平式的「滲透排水管」、垂直式「滲透陰井」，及屬於大範圍收集功能的「滲透側溝」。所謂「滲透排水管」，便是將基地內無法由自然入滲排除之降水設法集中於管內後，然後慢慢入滲至地表中，達到其輔助入滲的效果（如圖 2-4 所示）。透水管的材料從早期的陶、瓦管、多孔混凝土管、有孔塑膠管進化為蜂巢管、網式滲透管、尼龍紗管至最近之不織布透水管等，它可以利用毛細現象將土壤中的水引導入管內，再緩緩排除，外層的材料不僅有足夠的抗壓強度，也可避免泥砂滲入造成淤積。三、滲透陰井「滲透陰井」與「滲透排水管」的原理是類似的，都是利用內部的透水涵管來容納土壤中飽和的雨水，待土壤中含水量降低時，再緩緩排除。「滲透陰井」是屬於垂直式的輔助入滲設施，不僅可以有較佳的貯集滲透的效果，同時亦可做 9.

(27) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬為「滲透排水管」之間連接的節點，可容納排水過程中產生的污泥雜物，以方便定期清除來保持排水的通暢，滲透陰井之構造如圖 2-5 所示。滲透陰井周圍覆蓋的級配層則是為了增加雨水貯集的空間，並且防止細小的泥沙造成管壁的阻塞現象。通常「滲透陰井」與「滲透排水管」配合，運用於各類運動場、公園綠地以及土壤透水性較差的建築基地之中。然而，滲透陰井之滲透孔隙很容易遭到垃圾、泥沙、青苔的阻塞而失去功能，設計時可在底部或連接管部設置可拆裝網罩，以利清理而維持滲透之功能。. 圖 2-4 滲透排水管示意圖. 資料來源：內政部建築研究所，2002。. 圖 2-5 滲透陰井示意圖. 資料來源：內政部建築研究所，2002。. 四、滲透側溝上述「滲透排水管」及「滲透陰井」通常設置於建築物周圍來收集屋頂的排水，或是使用於較小型的排水區域之中。「滲透側溝」則是收集經由「滲透排水管」及「滲透陰井」所排出的雨水，來組成整個滲透排水系統；滲透側溝利用透水性混凝土材，於側溝底部及側面填充碎石，收集之雨水由底部及側面滲透，其構造如圖 2-6 所示。. 10.

(28) 第二章. 滲透管溝之型式與特性. 滲透側溝也可以單獨使用於較大面積的排水區域邊緣，來容納較大之水量，因此，滲透側溝的管涵斷面積也較上述兩者為大，在管涵材料的選擇上，必須以多孔隙的透水混凝土為材料，或是將混凝土管涵設計為具有穿孔的型式，以利雨水入滲，同時也必須定期清洗以防青苔、泥沙阻塞孔隙而失去功能。. 圖 2-6 滲透側溝示意圖. 資料來源：內政部建築研究所，2002。. 第二節滲透管溝之影響因素本節前面對於滲透管溝的型式、特性及性能等歸納結果，綜合地探討設置滲透管溝時之影響因素。滲透管溝將現地逕流蓄存以入滲至地下含水層或蒸發至大氣，且其常配合著植生使用，而為了達到蓄存逕流體積的目標，滲透管溝常以複合配置來達到最大蓄存容量，故影響滲透設施的因子頗多，有：氣候、土壤、池蓄時間、地形與地質、地下水、植生緩衝帶、土地使用計畫與限制及潛在污染等，以下將分別敘述說明。. 一、降雨降雨量的多寡與強度、降雨延時、降雨事件間的時間間距、日照的強度及蒸發量的多寡均影響地表水文，均會影響滲透設施之入滲性能。一般而言，在規劃滲透設施是假設降雨產生之逕流是立刻流入滲透設施，且同時發生入滲現象，而入滲現象將會持續到降雨事件結束後；故由設計的觀點來看，設計降雨延時的決定不僅影響規劃之滲透設施規模，也影響滲透設施的使用性能，因此若於規劃初期謹慎的設計降雨延時，將有助於滲透設施提升性能與使用效率。. 11.

(29) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬二、土壤滲透設施的逕流調節效能與土壤種類有很大的關係，高滲透性的土壤在較短的時間內就能將滯留之水入滲至土壤中，還原設施之滯蓄空間，故土壤滲透性影響設施性能甚鉅。本計畫前幾年度已對土壤之滲透性之觀測做過全面的探討，認為入滲率之決定宜以現場試驗為主，如無法現場試驗則以試驗室試驗為主。地表土壤顆粒較大入滲率佳，通常為設置滲透設施的理想位置，而不同的土壤性質會影響其排水速率，因此在滲透設施的選址上，土壤性質往往是一項重要的判釋，一般建議水文土壤分類為 A 或 B 者；若以三角座標土壤分類，則以黏土比例小於 30%且沈泥比例小於 40%之土壤較佳，三角座標土壤分類及建議之土壤如圖 2-7 所示。. 圖 2-7 三角座標土壤分類說明： Sand Loamy sand Sandy clay loam Loam Silt Silty loam Silty clay loam Silty clay Clay loam Sandy clay Clay. ：砂：壤土質砂：砂質黏壤土：壤土：沈泥：粉質壤土：粉質黏壤土：粉質黏土：黏性壤土：砂質黏土：黏土. 三、池蓄時間另一影響滲透設施性能的要素即是其所能容許的最大池蓄時間（Ponding time），池蓄時間的訂定在滲透設施的設置上是一個重要的步驟，因為池蓄時間即是將暴雨時儲存於設施之逕流予以完全入滲至地下所需之時間，其與滲透設施之設計深度有密切的關係。土壤是由岩石風化作用而成，依不同顆粒及組成大小來分類，由於土壤物理特性諸如質地、表土深度、剖面結構、有機含量等，故各種土壤對水分的入滲能力有所不同，各種土壤種類之入滲率及其水文土壤分類（H.S.G）詳如表 2-1 所示。表 2-1 為土壤種類與入滲率及最大設計深度的關係表。由表中可知 H.S.G D. 12.

(30) 第二章. 滲透管溝之型式與特性. 類的土壤入滲率較小，設計深度亦較小；而在設計上考慮滯留之水對於環境的影響，通常以 24 至 72 小時為宜，而入滲率隨水深而改變，較高的設施深度水頭較高能將水以高壓滲入地下，且底部阻塞時邊壁仍可繼續滲漏，故在實務設計上宜考慮現場狀況採用最大之設計深度。. 表 2-1 土壤種類與入滲率及最大設計深度之關係表土壤種類. 最小入 H.S.G 滲率 (mm/hr). Sand Loamy sand Sandy loam Loam Silt loam Sandy clay loam Clay loam Silty clay loam Sandy clay Silty clay Clay. A A B B C C D D D D D. 210.06 61.21 25.91 13.21 6.86 4.32 2.29 1.52 1.27 1.02 0.51. TP(hr) 24. 48 72 24 48 72 dmax (m) ＝ f TP dmax (m) ＝ f TP /Vr, Vr = 0.4 5.04 10.08 15.12 12.60 25.21 37.81 1.47 2.94 4.41 3.67 7.35 11.02 0.62 1.24 1.87 1.55 3.11 4.66 0.32 0.63 0.95 0.79 1.58 2.38 0.16 0.33 0.49 0.41 0.82 1.23 0.10 0.21 0.31 0.26 0.52 0.78 0.05 0.11 0.16 0.14 0.27 0.41 0.04 0.07 0.11 0.09 0.18 0.27 0.03 0.06 0.09 0.08 0.15 0.23 0.02 0.05 0.07 0.06 0.12 0.18 0.01 0.02 0.04 0.03 0.06 0.09. 資料來源：1.Bruce K. Ferguson, Introduction to stormwater, John Wiley & Sons, INC. 1998. 2.本計畫整理。. 四、地形與地質地形的變化會影響水的流動，愈陡的坡，水流速度愈快，但水排的越快，則滲透至土壤的量越少，故為使滲透設施有較佳的入滲效率，在地形上必須做適當的考慮評估；一般而言，透水性鋪面或植生帶之設置坡度不可超過 5%，其他種類滲透設施則不可超過 20%。在地質的考慮上，設置前詳細的地質調查是必須的（地質鑽孔等），為求有效的入滲效率，滲透設施底部至少距離岩盤 1m。在某些地質，是潛在著較高地下水污染率，例如水蝕石灰岩敏感區，石灰岩會經由逕流沖刷、溶解而進入設施，阻塞設施底部或入滲至地下水層造成污染，故於此區設置需注意三點：1. 盡量使用前處理設施（Pre-treatment practices）；2. 滲透設施設計深度不宜過深；3. 滲透面需做植生處理。. 五、地下水位地下水位高低會影響滲透設施的入滲效率，較高的地下水位對滲透設施有不利的影響，而低窪地區易因下雨而造成地下水位上升，滲透設施之入滲量將受影 13.

(31) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬響，故在設置規劃時需對地區之地下水位做一現場調查，一般建議滲透設施底部距季節性地下水位至少距離 1m 以上；而若無地區之地下水位資料，建議滲透設施底部至少距離地下水位 1.5m；而根據國外設置經驗，設置滲透設施之區域可能會成地下水位湧高的現象，因此設置滲透設施時，應預先對地下水的分佈狀態特性進行調查。. 六、植生緩衝帶一般於規劃時在置滲透設施周圍設置植生緩衝帶（Vegetative buffer）以防止逕流中較大顆粒阻塞設施降低其入滲效能，且植生緩衝帶也具有降低流速、增加集流時間及入滲的功能，藉由上述功能以過濾、吸附及重力沈降等作用移除逕流中之懸浮顆粒。滲透設施可能會將地面水污染經由入滲進入地下水層造成地下水污染，此現象可藉由植生緩衝帶等前處理設施減低此風險；而對於植生之植物以較具耐水性及較能吸附溶解性污染物之植物為佳；植物具有季節性且其吸附污染物能力會隨時間而逐漸降低，故對於植生之植物應按季節性及其吸附能力定期更換。. 七、土地使用計畫與限制滲透設施之設置地點可能與都市、社區緊密結合，故土地的分類使用將會影響到置滲透設施所截蓄之水量及水質，故對於土地利用計畫也應加以掌握，如舊工廠廠址、掩埋場等，因土壤受污染，若設置滲透設施將造成污染擴散反而污染地下水，以不設置為宜；而附近如有抽水井則至少需距 30m 以上方可設置滲透設施。對於坡度大、有崩陷危險地區應詳加調查，不宜在此區域設置滲透設施，而土地依法禁止開發或擬不開發地區，則應予以除外；而滲透設施設置位置的選擇能決定其用於做單功能或多功能標的，故有些滲透設施平時可能作為開放空間供休閒遊憩等使用，此類設施應限制其用途，如避免重型機械、車輛進入等限制，以免影響設施運作；設置地點之土地權屬對其後續的維護保養影響甚大，公有地較易取得且易於維護管理，故於選址時也需注意。. 八、潛在污染地表逕流之污染成份會造成滲透設施阻塞，且可能會污染地下水質，故必須. 14.

(32) 第二章. 滲透管溝之型式與特性. 對水質及土壤進行調查，以明瞭是否有潛在污染，尤其滲透設施是以微管理及分散配置的方式遍佈於集水區中，若受到污染可能遍及整個集水區，故應充分調查，調查對象包括：地表逕流水質調查、地下水質調查及土壤調查，分析項目則依放流水標準與環境及人體相關之項目，調查頻率則視實際需要而定。. 第三節滲透管溝之初步選址探討滲透設施與一般以防洪為主的滯留設施不同，因它尚有以入滲來減少地表逕流的功能，故於基地規劃設置時應先對於各可能地點予以初步評估；本節根據前面之歸納探討，本計畫建議滲透管溝設置前之初步調查項目如下： . 設置區域滲透區域與不滲透區域比例. . 地表土壤組成概況. . 地表下土壤組成概況. . 地表坡度. . 地表覆蓋及植生狀況. . 土地使用概況根據上述調查項目，初步擬定滲透管溝設置前之初步調查項目與評估原則，. 如表 2-2 所示；為若滲透設施預定地之總分高於 30 分，表此位置適合設置入滲措施；總分介於 20 至 30 分之間表有條件設置滲透設施；總分小於 20 分則不適合設置入滲措施。. 15.

(33) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 表 2-2 滲透管溝設置前之建議初步調查項目與評估原則滲透管溝設置前之建議初步調查項目與評估原則評估項目評分 1. 滲透設施控制區域（含滲透設施區域）不滲透區域（AIMP）與可入滲區域（AINF）之比例： AINF＞2AIMP. 15. AIMP≦AINF≦2AIMP. 10. 0.5AIMP≦AINF＜AIMP. 5. AINF≦0.5AIMP. 0. 2. 滲透設施預定地地表土壤組成概況：含有少許有機物粗粒土壤. 7. 自然腐質土壤（Humus Soil）. 5. 含有大量有機物之細粒土壤. 0. 3. 滲透設施預定地地表下土壤組成概況：若地表下土壤顆粒較地表土壤粗，則按照項目 2.評分若地表下土壤顆粒較地表土壤細，則依下列三點評分： • 礫石、砂或含礫石、砂之冰河沈積土（Glacial till）. 7. • 泥質砂（Silty sand）或壤土. 5. • 細砂泥（Fine silt）或黏土. 0. 4. 地表坡度（S）： S＜7%. 5. 7%≦S≦20%. 3. S＞20%. 0. 5. 滲透設施預定地地表覆蓋及植生狀況：覆蓋良好之表面. 7. 覆蓋良好之草地. 5. 新植生之草地. 3. 無植生—裸露之地表. 0. 6. 滲透設施設置位置土地使用概況：使用頻率較低之區域. 10. 常使用之徒步區域. 7. 使用頻繁之徒步區域. 5. 使用頻率較低之車輛行駛區域. 3. 使用頻繁之車輛行駛區域. 0. 總分＞30 30 ∣ 20. 說明最佳的設置位置，滲透設施可發揮極佳的效能。良好的設置位置，建議設置前處理措施以防止滲透設施阻塞而失去效能。中等的設置位置，必須設置前處理措施以防止滲透設施阻塞而失去效能。較差的設置位置，需審慎估算池蓄時間且必須設置前處理設施。＜20 不適合設置滲透設施。資料來源：內政部建築研究所，2003。. 16.

(34) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 第三章滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃經由前面的探討，滲透管溝為具有「多功能」及「多樣化」的逕流處理設施，在歐美等國亦被廣泛採用；然國內目前對於此技術尚處於理論假設計算層次，既無試驗根據亦無設計標準，尤其尚無適於台灣水/地文條件之標準，因此本計畫之目的之一即為建立滲透管溝本土化之設計參數及容量設計，初步以滲透側溝為研究對象，進行方式則以相關理論配合現地試驗進行驗證與探討，相關容量設計理論及試驗規劃說明如后。. 第一節滲透側溝設計理論之探討本節首先將介紹三維穩定流入滲理論模式並探討其特性，然後據以建立滲透側溝穩定入滲量推估近似方程式（Simplified equation）及入滲容量設計公式，以作為後續研究之依據。. 一、三維穩定流入滲理論模式. 土壤傳輸水份的能力以飽和水力傳導度（ K sat ）為最具代表性的參數，以圓柱形滲透井為例，圓柱形滲透井（如圖 3-1 所示）之滲透方式分為徑向壓力通量 v rp 、垂直壓力通量 v zp 與垂直重力通量 vg ，由 Darcy-Buckingham 公式表示如下： v rp = − K (h ). ∂h r r ∂r r =a. v zp = − K (h ). ∂h ∂z. r k. (3-1). (3-2). z =0. 17.

(35) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬 v g = − K (h ). ∂h z ∂z. r r k = − K sat k. (3-3). z =0. 式中：h 為任一方向之水深變量；K 為滲透係數。. 圖 3-1 滲透井示意圖. b a H. 線源(line source). z. h. r. 入滲流量（Qt）可以表示為： Qt = ∫ v rp ⋅ d Aw + ∫ v zp ⋅ d Ab + ∫ v g ⋅ d Ab Aw. Ab. Ab. (3-4). r r 式中： d A w = 2πa ⋅ dz (r ) 為井的側向面積； d A b = 2πr ⋅ dr − k 為井的底面面. ( ). 積；a 為井之半徑。將式(3-1)、(3-2)、(3-3)代入式(3-4)，並整理得：  1 K sat  a  2  Qt = 2πH  ∗ +    2  H    C 式中：H 為井之水深；C*為一形狀係數。 2. (3-5). 在均質、等向與多孔的土壤介質中，水流可以利用理查方程式來表示： ∇ ⋅ [K (h )∇h] = 0. (3-6). 上式即為在均質、等向與多孔的未飽和土壤介質中之地下水流質量守恆（Conservation of mass）方程式；將上式以圓柱座標表示，同時假設滲透井為線型水源（Line source），並與式(3-5)解聯立方程式，可得：. 18.

(36) 第三章. K sat =. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. CQt − 2πHφ m  C  a 2  2 2πH 1 +     2  H  . 2 2  (H − b ) a   a   (H − b )  −1  (H − b )  H  sinh  − + +       H  a  H  H   H  C= 2 (H − b ). (3-7). 2. (3-8). 式中：ψm 為土壤未飽和區的勢能（Potential）；C 為形狀參數；b 為線源高度至水面之距離。若假設線源高度延伸至水面（即 b = 0 ），並忽略重力項與基質潛勢通量（ φ m ）所得之結果，即為著名的 Glover solution。Glover solution 公式表示如下： 1     a 2 2 a  −1 H Qt sinh ( ) − ( ) + 1 +  a H  H    Ksat = 2 2πH. (3-9). 式中：K 為土壤之飽和滲透係數，單位為[L/T]；Qt 為最終入滲率，其單位為. [L3/T]；a 為試驗孔半徑，單位為[L]；H 為試驗孔之水頭高，其單位為[L]。式(3-9)可進一步表示為如下之型式： 2πH 2 As = 1 2 2   H a a     sinh −1   −   + 1 + H  a   H  . (3-10). As 為為最終入滲流量 Qt 與土壤飽和水力傳導度 K sat 之比值，單位為[L2]，故本計畫在此將其定義為比滲透面積。由圓柱形試驗井滲透能力之分析過程中得知，比滲透面積僅與滲透設施之幾何形狀（水深 H 與底面半徑 a ）有關，與土壤特性並無直接關係。. 19.

(37) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬二、滲透側溝入滲量推估近似方程式. 滲透側溝可概分為二部分，即由高滲透性材料做成之排水溝（如圖 3-2(a) 之 A 部分）及由級配組成之地下貯水槽（如圖 3-2(a)之 B 部分）二部分；通常級配之飽和滲透係數（Kgravel）遠大於土壤之飽和滲透係數（Ksoil），故滲透側溝在入滲穩定時之水位可表示如圖 3-2(a)所示，其在地下貯水槽之水位會呈現衰減的現象。. 圖 3-2 滲透側溝入滲示意圖滲透面. A. B. H. Ksoil. b'. Kgravel. b. α. d B. (a) 滲透側溝入滲水流示意圖. (b) 滲透側溝入滲水流近似示意圖. 若忽略此衰減現象，可將滲透側溝之入滲機制以如圖 3-2(b) 的方式近似，由於 Kgravel >> Ksoil ，故滲透側溝之穩定入滲能力可假設只取決於其滲透面之面積、斷面水位深（H+d）及 Ksoil，則滲透側溝之穩定入滲率（QAll）可表示為：. QAll =QBOTTOM+2QSIDE. (3-11). 式(3-11)中，QBOTTOM 為底面穩定入滲率；QSIDE 為側面穩定入滲率，而其可分別可以 Darcy’s law 表示，即：. 20. QBOTTOM=KsoilABOTTOM perc. (3-12). QSIDE=0.5KsoilASIDE perc. (3-13).

(38) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 式中：ABOTTOM perc 底面入滲面積；ASIDE perc 為側面入滲面積，若滲透側溝之長度為 L，則各面入滲面積可分別表為下面型式：. ABOTTOM perc=BL. (3-14). ASIDE perc= (H+d)L cscα. (3-15). 將式(3-12)、(3-13)、(3-14)及(3-15)代入式(3-11)中，則可得到下面之關係式： AuSE.s =. Q All =[b+2b’+(H+d) cscα] KL. (3-16). 式中 AuSE.s 為理論近似之單位長度比滲透面積。式(3-16)即為滲透側溝入滲量推估近似方程式，其僅與滲透側溝設施之幾何形狀有關，與土壤特性並無直接關聯。本計畫建立之滲透側溝入滲量推估近似方程式，其呈現之物理關係與式(3-10)相同，惟其為一近似方程式，故在推估實際單位長度比滲透面積（Au.s）上應乘以一修正參數 C**(H)，可表示為：. Au.s = [C**(H)]β[ AuSE.s ]γ. (3-17). 式中β、γ為常數；因此，若能經由試驗數據率定出修正參數 C**(H)之函數型式，即可建立不同水深、寬度之比滲透面積關係，再藉由現地定水頭試驗求得土壤之飽和滲透係數（Ksoil），即可得到滲透側溝之穩定入滲率。. 三、滲透側溝入滲容量設計公式. 為便於推導滲透側溝之入滲容量設計公式，在此以降雨事件為例，將滲透側溝之入滲狀況分為兩階段，如圖 3-3 所示，各階段說明如下： . 第一階段當滲透側溝達到穩定入滲時，其入滲情況如圖 3-3(a)所示，此時之入滲. 容量（F1）可由式(3-17)求得，即：. 21.

(39) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. (3-18). F1=Au.s Ksoil t L 式中 t 為降雨延時。 . 第二階段因為側溝之地下貯水槽通常為較大孔隙率（n）及高滲透係數之級配，故. 雨停後側溝之入流量驟減，則側溝在排水溝底面以上之水會迅速經由排水溝排向下游，則其貯水狀況變為圖 3-3(b)之情況；此時其貯蓄量（VB）即為其入滲容量（F2），可表示為：. F2=VB=. ( BT L + BL)n d 2. (3-19). 且. BT=b+2(b’+dcotα). (3-20a). B=b+2b’. (3-20b). 圖 3-3 滲透側溝貯蓄狀況示意圖. BT H b'. H b'. b. α. d B. (a) 第一階段. α. b VB B. (b) 第二階段. 則滲透側溝之入滲容量（FALL）為上兩階段之入滲容量之和，即：. 22. d.

(40) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. (3-21). FALL = F1+F2 = Au.s Ksoil t L +. L(b + 2b '+ d cot α )n d 2. 式(3-21)中 d 為滲透側溝之池蓄深度。因此由式(3-17)及式(3-21)，若已知滲透側溝之入滲性能及相關形狀設計參數，即可得滲透側溝之入滲容量，即保水量；反之，若基地之目標保水量或逕流減少量已知，則可得到相關形狀設計參數；故本計畫後續擬以上面推導之相關理論為基礎，配合試驗率定參數及驗證，建立滲透側溝之性能及容量設計曲線。. 第二節滲透側溝現地施工規劃本計畫執行期間，計畫主持人及共同主持人均同時兼職協助內政部建築研究所，九十一及九十二年度綠色廳舍暨學校改善計畫專案之規劃甄選及執行任務。由於本計畫經費資源有限，同時要建構試驗裝置，在經費預算上恐怕難以達成目標，因此，本計畫擬有效整合既有設施資源，充分利用國家經費資源，整合執行中之綠色廳舍案例，以經濟部水利署台北辦公區新店辦公室，進行長期配合觀測試驗，本綠廳舍案例於民國92年12完工，其建置規劃概況概述如后。經濟部水利署台北辦公區新店辦公室之基地施作範圍如圖3-4所示；依據試驗區現地條件，並配合透水鋪面觀測試驗及雨水貯留設備觀測試驗，初步擬定滲透設施之試驗模型規劃配置原則，各原則概述如下：. 1. 於辦公區入口車道旁，設置不同材質之滲透側溝觀測試驗模型二座，長度約5.5m。. 2. 監測設備二組。 3. 利用過濾裝置收集雨水貯留設備收集之雨水，作為滲透管溝觀測試驗之自然水源。. 23.

(41) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 4. 所有規劃設計力求與辦公廳舍結為一體，將辦公廳舍與基地保水滲透做有效的結合。基於上述原則，試驗區之配置概如圖3-4所示，現地開挖概況如圖3-5所示。. 圖3-4 試驗區施作範圍配置圖. 滲透側溝預定地經本計畫研究人員初步以人工開挖判定其土壤組成，發現充滿碎磚塊、廢棄砂袋等，大多為工程廢棄土（如圖3-5(c)所示）；經進一步以挖土機開挖探究其土壤組成，結果亦為工程廢棄土（如圖3-5(d)所示），與試驗區其他位置開挖土壤明顯不同，可能為昔日新店辦公區興建工程廢棄土回填所致。滲透側溝之材料與配置方式經多次與建築師及現場施工人員會商（如圖. 3-6所示），考量後續滲透側溝之推廣及實用性，認為滲透側溝之材料選擇需考慮兩點：. 1.. 側溝之材料需為國內易於取得之材料. 2.. 需為目前國內可行之施工技術. 因此二滲透側溝擬為磚砌型式，材料分別為透水磚襯砌及紅磚襯砌，二不同材質之滲透側溝斷面如圖3-7所示，其剖面如圖3-8所示。. 24.

(42) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 圖 3-5 滲透側溝現地開挖概況. (a) 滲透側溝試驗模型施工前現場. (b) 滲透側溝試驗模型放樣概況. (c) 滲透側溝預定地人工初步開挖. 25.

(43) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 續圖 3-5 滲透側溝現地開挖概況滲透側溝試驗模型地面高程放樣. 滲透側溝試驗模型開挖地面（型開挖地面（未建築廢建築廢棄土棄土回回. (d) 滲透側溝預定地（未整地）. (e) 滲透側溝預定地（整地後）. 26.

(44) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 圖 3-6 現場會商討論概況. 圖3-7 二不同材質滲透側溝斷面圖. 圖3-8 二不同材質滲透側溝剖面圖二不同材質滲透側溝剖面圖. 27.

(45) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬為使滲透側溝具良好之滲透性，側溝磚砌縫隙將使用具透水性之水泥粗砂漿填縫，經與現場施工人員研討，初步選用10~30mm之礫石預拌水泥粗砂漿；而側溝之清碎石級配原則上需使用單一粒徑之級配，然目前國內之供給級配粒徑最小約為5mm，其次則為10~40mm；故經初步篩選後，使用之清碎石級配粒徑約介於20~30mm之間，故選用之級配如圖3-9所示。. 圖3-9 滲透側溝選用之級配. 20~30mm. 10~30mm. 5mm. 將透水磚送交材料試驗室進行測試，其透水係數（ Kgutter ）約為 2.1 ×. 10-3m/s；而紅磚側溝之滲透面積為透水磚側溝之20%，故其（Kgutter）為4.2× 10-4m/s。本試驗模型於民國92年12月完工驗收，滲透側溝施工概況如圖3-10 所示，及完工後照片如圖3-11所示。滲透側溝相關施工經驗，如：構造圖說、材料要求及施工方法步驟等；本計畫已初步彙整研擬為設計技術規範，請參閱附錄一。. 28.

(46) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 圖3-10 滲透側溝施工概況. (a) 埋設陰井. (b) 鋪設不織布. (c) 透水磚側溝鋪設不織布級配後概況. (d) 紅磚側溝鋪設不織布級配後概況. 29.

(47) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 圖 3-11 滲透側溝完工後概況. (a) 紅磚側溝. 30. (b) 透水磚側溝.

(48) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 第三節滲透側溝模組化試驗模型建置規劃本計畫目前已初步建立本土化之滲透側溝容量計算理論，並配合戶外現地試驗結果進行修正，最後建立滲透側溝（透水磚及紅磚型式）保水（滲透）能力設計曲線及保水（滲透）能力標準計算步驟；相關成果並已初步彙整研擬為設計技術規範內容。然而戶外現地觀測試驗易受天候影響且現地模型不易變更，故本計畫擬規劃設計「滲透管溝模組化室內試驗模型」，以進行不同型式管溝相關觀測試驗；模型已於民國 94 年 5 月發包製作，已於 8 月完成驗收。「滲透管溝模組化室內試驗模型」主要為測試不同型式滲透側溝之滲透性，模型主要分為三部分，分別為：觀測試驗砂箱；滲透管溝設置槽及水位觀測設施。模型以組合搭配方式設置各種型式之滲透管溝以進行定水頭試驗，觀測滲透管溝滲漏水量、以及模擬不同地下水位下之滲漏情況。「滲透管溝模組化室內試驗模型」主要架構請參考圖 3-12，模型建置規劃說明如后。. 一、觀測試驗砂箱觀測試驗砂箱以不銹鋼組成，長 180cm、寬 55cm、高 150cm，前方設置觀察面，接縫處需以不滲水方式處理。區分為：填土層及滲漏層。. 1. 填土層：模型內層填充土方，各層土方需壓實並於填充前裝設偵測裝置（詳見規格），偵測裝置需能即時觀測並長時間記錄土壤濕潤情況；土方底層與模型之接觸面需整面為透水面。. 2. 滲漏層：滲漏層用以承接填土層之滲漏水量，需有一定之洩水坡度以將水由出水口排出，不得產生滯蓄（Ponding）現象。. 31.

(49) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬 32 透水面. 180 140. 75. 級配料. 級配料填充區. 滲透管溝設置槽↓. 75. 滲透磚. 150. 85. 水位觀測管. 可移動支撐鐵網內襯透水不織布. +. 15. 55. 滲透磚. 觀測窗. 填土層. 觀測窗. 填土層區. 出水口. 填土層區支撐鐵網上襯透水不織布. 支撐鐵網上襯透水不織布. 透水面. 滲漏層. 觀測試驗砂箱構造示意圖圖號計畫名稱. 32. 3-12. 圖名. 滲透管溝模組化室內試驗模型構造圖. 滲透管溝容量設計與技術研究. 滲透管溝設置槽及模型組合示意圖台灣雨水利用協會. 內政部建築研究所. 設計：廖朝軒. 校核：. 初審：. 核定：. 製圖：. 日期：94/3. 複審：. 日期：.

(50) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 二、滲透管溝設置槽滲透管溝設置槽未來試驗時滲透管溝設置槽需填充級配及混凝土滲透側溝、滲透管等，以組合搭配方式配合各種滲透管溝。滲透管溝設置槽為不銹鋼架構，為一四面之立體結構，需維持三面整面為透水面，外長 75cm、寬 55cm、高 75cm 內襯以透水不織布。. 三、水位觀測、地下水位模擬及排水等設施此部分主要用來觀測砂箱水位、模擬地下水位、將模型滲漏水順利排出及量測砂箱之滲漏水量。. 滲透管溝模組化室內試驗模型規格說明如后：. 一、觀測試驗砂箱. 1.. 外形尺寸：請參考圖 3-12。. 2.. 材質：不銹鋼體（至少 2mm）、附觀測視窗（至少 1.5mm）。. 3.. 內附砂土填充槽、襯透水不織布。. 4.. 填充砂土需具一定夯實度 90%，飽和滲透係數需達 10-3~10-5cm/s 範圍內。. 5.. 填充砂土之種類需告知甲方。. 6.. 填充砂土時需埋設偵測裝置，並能測得砂土之濕潤變化。. 7.. 需達一定承載力，以承載填充土方及滲透管溝。. 8.. 土壤水份感測器（Soil Moisture Probe）（需能進行長時間水份含量（Volumetric Water Content）監測，反應時間（Measurement Time）少於 10ms（milliseconds）。含觀測儀器，記憶體容量 2,000,000 筆以上，有 SDI（Serial Digital Interface）-12 相容，可連接土壤水份感測器進行長時間資料讀取）. 9.. 需檢附相關監測軟體（Windows XP 作業系統相容）。. 33.

(51) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬二、滲透管溝設置槽. 1.. 需有三面為透水面。. 2.. 在未裝入試驗砂箱情形下，不得產生滯蓄現象。. 3.. 需達一定承載力，以承載填充物（礫石級配、混凝土滲透側溝及滲透排水管等）。. 三、水位觀測、地下水位模擬及排水等設施. 1.. 需具有迅速排水的功能，不得使滲漏層積水。. 2.. 地下水位模擬設施需能控制砂箱內水位高度以模擬地下水位。. 3.. 排水管需能將模型滲漏水順利排出，不可讓模型內產生滯蓄現象。. 4.. 需能量測不同地下水位情況下之滲漏水。. 四、滲漏層. 1.. 需維持全面滲漏。. 2.. 不得使觀測砂箱產生滯蓄現象。. 3.. 滲漏層需於適當位置設置支架，以支撐上部結構。滲透管溝模組化室內試驗模型裝設施工概況如圖 3-13 所示。. 34.

(52) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 圖 3-13 滲透管溝模組化室內試驗模型裝設施工概況. (a)試驗模型（未裝設前）. (b) 施工工作窗. (c) 底部滲漏層. (d) 排水裝置. 35.

(53) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 續圖 3-13 滲透管溝模組化室內試驗模型裝設施工概況. (e) 填充砂土（過篩前）. (f)填充砂土（過篩後）. (g) 填土及埋設水分感測器. 36.

(54) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 續圖 3-13 滲透管溝模組化室內試驗模型裝設施工概況. (h) 管溝設置槽不織布鋪設. (j) 完工概況. (i) 管溝設置槽裝設. (k) 放水測試. 37.

(55) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 第四節滲透側溝試驗規劃為探討滲透側溝性能，建立本土化設計參數，本計畫擬利用「滲透管溝模組化室內試驗模型」進行觀測試驗，進而建立滲透側溝滲透能力參考曲線。以下分別針對擬進行試驗之滲透側溝種類、試驗用水配置方式、土壤滲漏觀測及管溝滲透觀測試驗之試驗方式進行說明。. 一、滲透側溝之分類建置「滲透管溝模組化室內試驗模型」的目的，即是擬針對不同種類之滲透側溝進行滲透觀測試驗，因此必須對於滲透側溝之種類進行初步探討，以為後續試驗進行之基礎。滲透側溝之種類，可分類如表3-1所示；依據目前市面上常使用之建材，可區分為四類，分別為：單元透水磚、剛性透水建材、單元高壓磚及其他類。. 表3-1 滲透側溝之分類一覽表分類. 材料來源. 一. 二. 剛性透水建材如：透水性混凝土、多孔性混凝土之預鑄構造、透水性樹脂混合骨材之構造等。. 可經由預鑄或現場澆置成天然骨材形之滲透建材，其透水性回收再生骨能主要由材料本身之孔隙材來達成。. 三. 單元高壓磚如：紅磚等。. 塊狀材料所構成，磚本身天然骨材無透水孔隙，以非連續拼回收再生骨接之方式鋪設，主要以各材單元磚間之孔隙透水。. 四. 其他天然骨材前三類中未分類者，利用建材之排水管（孔）回收再生骨如：具排水管或排水或各磚間之空隙等型式以材孔之側溝、磚砌未滿達透水要求。人工材料漿之側溝等。. 透側. 38. 說明. 單元透水磚塊狀材料所構成，磚本身天然骨材如：透水磚、單元性具透水孔隙，以非連續拼回收再生骨透水混凝土等。接之方式鋪設。材. 滲. 溝. 常見建材. 透水機制. 全面滲透. 部分滲透. 排水.

(56) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 若依據雨水經由滲透材料滲透的方式，其滲透機制可區分為三類，分別為：全面滲透、部分滲透及排水機制。新店試驗區之透水磚側溝及紅磚側溝即分屬於第一類：單元透水磚，及第二類：單元高壓磚類；而第三類剛性透水建材則如透水性混凝土或樹脂混合骨材等之透水材料，如圖 3-14(a) (b)所示；第四類則如圖 3-14(c)所示。. 圖3-14 滲透側溝之材料. (a) 透水性混凝土 (b) 樹脂混合骨材之透水材料 (c)具排水孔之側溝. 二、滲透側溝試驗型式之選擇本計畫上一年度已完成透水磚及紅磚二不同型式側溝之現地試驗，為使試驗結果更為客觀且應用對象更為廣泛，本年度擬再進行不同型式側溝之滲透試驗。在側溝型式之選擇上，本計畫認為滲透側溝之型式選擇需考慮：1. 為國內易於取得之材料； 2. 為目前國內可行之施工技術外；及3. 推廣及實用性外。經本計畫工作團隊與建築師、現場施工人員及水利技師公會. 陳. 榮譽. 理事長交換意見，擬以「排水性側溝」型式為試驗對象。排水性側溝係以排水管、排水孔或砌磚未滿漿之縫隙將水「排入」土壤，在排水機制上具有流體力學「孔口流」的特性；而為考慮試驗之擴充性，因此本計畫另設計製作排水性側溝試驗模型。. 39.

(57) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬為便於試驗觀測，排水性側溝試驗模型係由透明壓克力製作而成，排水孔初步設計為直徑10mm，孔與孔間距100mm；未來可視實際需要加鑽排水孔或塞住部分排水孔以模擬不同開孔率（開孔面積/單位長度側溝面積）之排水性側溝滲透情形；排水性側溝試驗模型之開孔型式如圖3-15所示。. 圖3-15 排水性滲透側溝試驗模型. 因排水性側溝試驗模型係以「孔口流」的方式將水排（滲）入土壤，故其此型式側溝，其材質本身之滲透特性不能如透水磚等側溝以達西定律之滲透係數決定，因排水性側溝之設計水深與其排水（滲透）量係呈非線性關係。若假設設計水深（H）為0.3m，則排水性側溝之排水量（Qdrain, m/s）與開孔率（x, %）之關係可表示為：. Qdrain = 0.024 x. (3-22). 為便於後續分析討論並與其他型式滲透側溝比較，在此暫將Qdrain亦以滲透係數（Kgutter）名之，而圖3-15中之排水性側溝試驗模型之開孔率為0.42%，故其滲透係數約為1.0×10-2m/s；若開孔數（面積）減半，則其開孔率為0.21%，故其滲透係數約為5.0×10-3m/s。本計畫後續將針對此二種型式之側溝進行試驗，並與上一年度「透水磚」及「紅磚」滲透側溝之試驗結果進行比較探討，. 40.

(58) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 以分析歸納不同材質側溝之滲透特性。排水性側溝試驗模型之裝設概況如圖. 3-16所示。. 圖3-16 排水性側溝試驗模型裝設概況. (a) 清碎石級配過篩（粒徑3/4 ’’約20mm）. (b) 填充清碎石級配. 41.

(59) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 續圖3-16 排水性側溝試驗模型裝設概況續圖. 水位觀測尺. (c) 裝設側溝. (d) 完工概況. 三、試驗用水配置規劃滲透側溝試驗用水由地面貯水槽供應，其水源取得有二種方式： . 藉由自來水管線補充地面貯水槽，如圖 3-17 所示。. . 經由模型滲漏之水由回收水管（如圖 3-18 所示）收集後，送回地面貯水槽循環使用。試驗用水管線配置如圖 3-19 及圖 3-20 所示。試驗時，由馬達直接抽取. 由地面貯水槽水，經由試驗用水管供給試驗用水；並設置二不同型式之出水口以便未來串接試驗模型之加水設備。試驗用水管線適當地方設置洩壓閥，而出水量之控制方式有兩種，分別為：. 42.

(60) 第三章. . 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 將洩壓閥關閉，僅由出水控制閥控制水量大小；適用於試驗用水量較大時。水量之大小可直接由水表（最小量測單位：0.25L）讀取。. . 由洩壓閥及出水控制閥之開啟程度控制水量，此時多餘之水可由洩壓閥排出；適用於試驗用水量較小時；水量之大小若無法由水表直接讀取，可利用壓力計與量杯於試驗前先率定水量大小。. 圖 3-17 地面貯水槽位置圖地面貯水槽位置圖. 試驗用水回收管自來水補水管試驗用水供水管. 地面水槽抽水馬達. 圖 3-18 試驗用水回收水管. 43.

(61) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬 44. 圖 3-19 試驗用水管線配置上視圖. 水表. 洩壓閥. 試驗供水管自來水補水管. 圖 3-20 試驗用水管線配置側視圖. 出水口出水控制閥. 44. 壓力計表.

(62) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 四、土壤滲漏觀測規劃填充砂土時同時埋設土壤水份感測器，以便觀測滲透管溝不同水位時，砂土之濕潤變化，水分計埋設位置如圖 3-21 所示。藉由試驗時土壤含水量的增加，可觀測得穩定入滲時之濕潤邊緣（Wet front），進而推求得滲透管溝滲透時之影響半徑。. 圖3-21 水分計埋設位置示意圖. 20. 滲透磚 30. 10. 20. 10. 20. 35. 45. 級配. 填土層區. 偵測點. 影響半徑. 支撐鐵網上襯透水不織布. 五、滲透觀測試驗步驟由於本計畫上一年度已建立試驗標準作業流程，並經現地試驗驗證已獲得不錯之成果，然室內試驗之試驗條件畢竟不同於室外試驗，故試驗步驟擬以上一年度之步驟為基礎進行修正。本計畫以雙環入滲計的作用原理進行滲透試驗。依據雙環入滲計的作用原理，在進行側溝滲透試驗時需將側溝進行圍堵形成三串聯之區塊，試驗區塊居中而輔助區塊在外，以抑制試驗區塊入滲水流之側向移動；然而本年度. 45.

(63) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬在規劃室內模型時，即設計將管溝置入滲透管溝設置槽（如圖 3-12 所示），與滲透砂箱組合即可形成前後無側向入滲水流之試驗區塊，故應可簡化試驗步驟，增加試驗之準確性。初步擬定之試驗方式為利用馬達將試驗用水輸送至試驗區塊，並由出水控制閥或洩壓閥控制水量；當試驗區塊水位達到平衡狀態時，利用水錶與馬錶計算進流量，此時進流量即為對應該水位的最終入滲量；依照上述方式方法分別量測不同水深的最終入滲流量，即可探討滲透側溝之入滲性能。初步擬定之試驗步驟如下：. 步驟 1: 裝置滲透試驗裝置將滲透側溝、級配置入滲透管溝設置槽並與滲透砂箱組合，空隙處以油性黏土或矽膠填補。步驟 2: 裝置資料記錄器將各水分計編號，然後串接資料記錄器並連結至電腦，啟動監測軟體，俟試驗開始即可同步進行土壤濕潤變化監測與資料記錄。步驟 3: 試驗區塊注水啟動馬達，將出水控制閥旋至一定開度，開始向試驗區塊注水。步驟 4: 控制水位微調出水控制閥及洩壓閥，當與試驗區塊的水位固定時，各閥門開關不得再轉動。步驟 5: 量測水位利用量尺水位。步驟 6: 量測穩定水位隨者時間增加，水位會緩慢上升，當水位不再上升時，此時之水位即為穩定水位。步驟 7: 量測穩定入滲率當達到穩定水位時，此時之入滲率穩定入滲率；穩定入滲率之量測可利. 46.

(64) 第三章. 滲透側溝之設計理論探討及試驗規劃. 用馬錶計時，計算水錶 600 秒的平均流量(cms)。步驟 8: 判斷土壤濕潤邊緣依據水分計之數據變化及埋設之相對位置，並輔以由觀測視窗之實際觀測，判斷土壤濕潤邊緣，決定其影響半徑。步驟 9: 計算單位長度比滲透面積依據式(3-17)計算即可得單位長度比滲透面積。. 47.

(65) 建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究. 子計畫一：滲透管溝設計技術規範與法制化之研擬. 48.