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研究生:謝佳融
研究生(外文):Chia-Jung Hsieh
論文名稱:貯集入滲池設計技術及性能實測研究
論文名稱(外文):Study on Technical Design and Performance of Infiltration Pond
指導教授:林憲德林憲德引用關係
指導教授(外文):Hsien-Te Ln
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:建築學系碩博士班
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:綠建築入滲率基地保水指標土壤滲透係數
外文關鍵詞:Water Retention Indexsaturated permeability coefficientInfiltration Pondinfiltration rateGreen Buildings
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  每逢颱風季節,則提心吊膽於土石流災難與都市淹水。過去對於都市防洪的觀念,希望把自家的雨水盡速往鄰地排出,盡速將都市雨水排至河川大海。然而這種不考慮土地保水、滲透、貯集的治水對策,是很不生態的防洪方式。為了改善上述都市生態防洪的功能,本論文之目的乃在於「貯集入滲池」之設計技術與性能時測研究之課題,此課題為綠建築「基地保水指標」中「雨水貯集利用」及「貯集入滲池」等兩項有關「貯集滲透設計」技術之一。過去雖然在既有「綠建築評估」中已有設計說明,但是尚處於理論假設計算層次,既無實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。
  本研究首先以台南地區土質砂土作為研究對象,在建立貯集入滲池試驗場前,先進行地質調查計畫,地質狀況、地下水位等因素對於滲透設施之滲透效能有相當大的影響,本試驗場土質為滲透性能良好的砂土,土壤滲透係數為1.34×10-5m/s。
  實驗進行過程,為測試貯集入滲池之保水性能,分別針對不同的變因、條件作為實驗的變數,或不同的進水方式:分別為直接灌水與以人工雨場噴灑及人工雨場噴灑加上直接灌水等三種方式,前三次實驗以不同進水方式作為操作實驗變因,後三次實驗以入滲池形狀作為操作變因,分別為灌滿三階、兩階、一階作為操作變因。
  實驗結果解析部分,針對入滲率歷線圖分析、入滲率與水頭高度相關性分析、土壤體積水分等項目進行解析,得到以下結論:
1.貯集入滲池形狀影響入滲率
各階段入滲率與水頭高度相關性不同證明水池的形狀對入滲率有極大的影響。
2.入滲率歷線圖成階梯狀變化
階梯狀貯集入滲池造成入滲率呈階梯狀增加變化,應為側向滲透所造成。
3.階梯式的貯集入滲池有利於雨水滲透
  由入滲率歷線圖證明,採用階梯式貯集入滲池,可以有效讓入滲率越來越大,有利於長時間降雨時之入滲。
  本研究之貯集入滲池設計結合景觀與廣場使用,可提供未來貯集入滲池設計之參考範例;本研究建議貯集入滲池設計採用階梯形式為佳,其優點包括便於人為活動使用,同時階梯狀設計,也符合安全上之要求,並且可加速雨水入滲,減少池蓄時間,降低影響環境衛生之虞。
  When it comes to the typhoon season in Taiwan, everyone is suffering from the fears of land sliding and flooding in urban area. In the past, the practices of flood control were tend to drain rainwater away or drain the water to river or ocean as soon as possible. However, this kind of flood control strategy without giving any thought to water retention, infiltration, and storage is not ecological. To improve the situations above, the research aims at the scope of design technique and experimental analysis of “Infiltration Pond”. This scope is relevant to two techniques ”Rainwater Conservation” and “Storage-Infiltration Pond” of “Water Retention Index” in Green Buildings Indicators. We already have some vague illustrations in “Evaluation Manual for Green Buildings”. However it is still at the stage of hypothetical theory with no experimental statistics nor design guidelines. Especially there is no suitable hydrogeology standard condition in Taiwan.
  First, we take the soil type in Tainan region “sand” as a study object. Before “Infiltration Pond” is constructed, the geological conditions must be investigated. Geological investigation includes several factors such as soil type and texture, grain size distribution, and groundwater level etc. These factors have great influence on infiltration ability of permeable facilities. The experiment field consists of well permeable layers of sand and the saturated permeability coefficient is 1.34×10-5m/s.
  In the procedure for conducting experiment, in order to test the water retention ability of “Infiltration Pond”, we change the way of filling or change the depth of filled water. There are three different ways to fill the pond which are rainfall simulator, water pipe and both of them. In the first three experiments, we try different ways to fill up the pond. In the last three experiments, we take the shape of infiltration pond as the control factor and fill the pond to different levels of 60, 50, and 25 centimeter.
  According to the result of experiment data, we analyze the infiltration rate hydrograph, correlation between infiltration rate and water head, and soil volumetric water content. The conclusions are as follow:
1.The shape of the Storage-Infiltration Pond affects infiltration rate.
The correlation coefficients between different stages of infiltration rate and water head are different. It shows that the shape of the Storage-Infiltration Pond has great influence on infiltration rate.
2. The infiltration rate hydrograph appears in terrace- shaped.
Due to lateral flow, the infiltration rate hydrograph is not in a smooth curve but appears in terrace-shaped.
3. Terrace -shaped form is beneficial to infiltration.
  The infiltration rate hydrograph shows the terrace-shaped pond can accelerate the infiltration rate and is beneficial to long duration of rainfall.
  The storage-infiltration pond combines aesthetics with functional consideration can set a good example to urban designers in the future. This research concludes that terrace-shaped pond is the best form for Storage-Infiltration Pond with the concern of human activities and security. Besides, terrace-shape can accelerate the infiltration rate and minimize the ponding time and decrease the impact on environmental sanitary.
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 3
第三節 研究方法及進行步驟 4
第四節 研究架構 8

第二章 相關理論與文獻回顧 9
第一節 貯集入滲池的形式 9
第二節 基地保水指標 11
2-2.1 地面貯集滲透設計 11
2-2.2 土壤k值與滲透設施性能之關係 12
2-2.3 特殊保水設計 13
第三節 貯集入滲池工法性能基礎理論 14
2-3.1 貯集入滲池設址考量 14
2-3.2 貯集入滲池保水量設計推估 17

第三章 貯集入滲池性能試驗實測 21
第一節 基礎調查 21
3-1.1 地質狀況(土壤滲透係數、地下水位) 21
3-1.2 降雨強度推估 23
第二節 實驗設計 25
3-2.1試驗場設計 25
3-2.2試驗設備 27
3-2.3 貯集入滲池性能模擬解析 29
3-2.4實驗步驟 34

第四章 貯集入滲池性能解析評估 41
第一節 入滲率歷線圖分析 41
第二節 入滲率與實驗總時間回歸分析 48
第三節 入滲率與水頭高度回歸分析 50
第四節 土壤含水量 60
4-4.1土壤剖面含水曲線 61
4-4.2 單位時間內土壤含水變化量 65

第五章 貯集入滲池性能基準之研議 71
第一節 貯集入滲池保水評估式檢討 71
5-1.1貯集入滲池保水量與基地保水指標比較 71
5-1.2 土壤滲透係數 74
5-1.3 入滲率之選擇 77
5-1.4 入滲容量與入滲量 78
第二節 最大設計深度 80

第六章 結論與建議 83
參考文獻 87
附錄 89
中文資料
1.水土保持局(2003)《水土保持技術規範》,行政院農業委員會水土保持局。
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網路資料
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外文資料
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30.Rovey II, C. W.(1998)Digital Simulation of the Scale Effect in Hydraulic Conductivity, Hydrogeology Journal(6): 216-225
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