保水系統設置容量計算方法

壹、 社區雨水貯集系統保水效果推估

因開發造成之社區水環境問題，大部分皆肇因於基地保水能力改變所致，可藉由在基 地中以微管理及源流控制的概念設置基地保水設施，以減少都市化之衝擊，達到永續城鄉 水環境的目的。

當雨水落於基地形成逕流，在逕流到達排水區（Drainage Area）出口之間，可提供作為 雨水貯留及滲透的地點很多，而於逕流的流路（Flow Path）上設置基地保水貯留及滲透設 施，可充分發揮逕流滯蓄的效果，且其工法因使用及設置方式而有多樣的種類，以下就概 略介紹基地保水貯留及滲透設施之分類方式。

(一)以逕流調節機制區分

依據保水設施之逕流調節機制，可概分為滯洪（Detention）、滯留（Retention）二種型 式其型式與功能概如表 5-3 所示。

表 5-3 保水設施之型式與功能一覽表

功能 型式

減少尖 峰流量

減少逕

流體積 入滲 維持河川

基流量 改善水質 縮短高流

量延時 供水

入滲功能       

滯留 無入滲功能     

滯洪  

資料來源：本研究整理

滯洪型設施其調節逕流機能係限定在一定期限內的調節，以其設施容量暫時儲存上游 來水，並以滯洪口控制出流量使水慢慢排去，可延遲洪水波到達下游時間並削減洪峰流量；

一般而言，滯洪設施僅為控制出流量之水工結構物，在雨停後不久即將池中蓄水完全排除，

並無減少逕流體積的功能。

滯留型設施主要是結合現有或人工的池塘、窪地予以儲存部分之洪水體積，具有減少 逕流體積、尖峰流量及延遲洪水波之功效；一般而言，滯留池之蓄水並不排放至下游，除

滯留型設施可設計為具有入滲雨水之功能，同時具有入滲、滯留的能力，同時具有減 少逕流體積、降低尖峰流量、水質淨化與地下水涵養的優點，且其大多為小型設施，可充 分配合現場之環境予以規劃設置，即使在高密度的都市區域仍可充分利用。本計畫之研究 對相「屋頂雨水供水系統」即屬於此型式。

滯留型設施可同時減少逕流體積與尖峰流量，在水質改善上也頗具功效，因此在進行 區域逕流管理規劃時，首先考慮設置此型式之設施，但在減少尖峰流量上相對於滯洪設施 則需較大之設置容量（Ferguson, 1995）。因此若設置滯留型設施仍無法將洪峰流量減低到預 定目標，則需規劃以滯洪為主之滯洪設施，因此藉由不同型式設施之搭配應用，可同時減 少逕流體積與尖峰流量（Liaw et al., 2000），而削減了此二因素的影響，流量延時也可得到 適當的控制，而由各設施的特性使得其具有自然生態環境資源改善等附加效益。

(二)以雨水貯留方式區分

日本則將保水設施依據雨水貯留方式，概分為滲透、貯留及具有滲透及貯留的貯留滲 透三種型式，並進一步依據其滲透及雨水貯留的方式分為擴水法、井戶法及原址貯留

（On-site）及離址貯留（Off-site）四種類型。

滲透設施之滲透方式，可概分為使雨水分散入滲的擴水法，即以「線」及「面」的方 式入滲；與直接使用垂直式的輔助滲透設施，使雨水入滲地表的井戶法，即以「點」的方 式入滲（如滲透井）；通常一滲透排水系統常以「點」、「線」及「面」的搭配組合方式以促 進設施之滲透效率，如以滲透陰井作為各滲透設施間連接的節點，可容納排水過程中之污 泥雜物以方便維護及保持通暢。

若以貯留方式區分，可概分為原址貯留及離址貯留；原址貯留與離址貯留，二者係相 對、比較性的分類法。所謂離址貯留是指若降雨落於地面後，以自然或人工方式先予以收 集，然後再輸送至一適當地點貯存，故其逕流貢獻區域（Contribution Area）可能並非貯存 地點所在集水區，而為其鄰近區域；而在降雨區域對該區之雨水收集並貯存是為原址貯留，

原址貯留係將雨水的移動減至到最小並貯留於降雨區域（現場），即在土地利用計畫中於綠 地或各設施中加上貯留現場雨水的機能，故通常其控制之集水區較小，常位於流域之中、

上游，本計畫之研究對相「屋頂雨水供水系統」即為原址貯留。

綜合前面的探討，將基地保水設施，依據逕流調節機制、雨水貯留方式、工法及對應 之保水產品歸納如圖 5-4 所示。圖 5-4 之分類僅為一且在概括、相對上之原則，因為有些保 水設施並不能很明確的分類，且在實務上保水設施並非拘泥於某種單一型式，可依現場狀 況適當配置以達設計之目的，若地質狀況許可，貯留設施也可設計成具有入滲之功能。

由表 5-3 及圖 5-4 之歸納顯示保水設施具有滯洪、滯留等功能，滯洪設施可減少洪峰流

貳、保水設施保水機制分析

經由前面的探討，可知保水設施可概分為滯留型及滯洪型，且可因應現場實際狀況作 彈性設計與搭配。下將依據其貯蓄、入滲雨水之方式分析其保水機制。

保水設施依據其貯蓄與入滲雨水之方式，初步可歸納為四種型式，分別為：Type I：貯 集槽；Type II：貯集槽＋排水孔；Type III：貯集滲透槽＋排水孔；及 Type IV：貯集滲透槽 等四種類型，以下將分別說明。

一、Type I：貯集槽

保水設施本體為一貯集槽，側面及底部無滲透雨水之功能，且滯留之雨水並不排放到 下游，僅排放溢流之雨水，例如：滯留池、部分型式之貯留設施等，通常用於不具雨水滲 透條件之基地。如設施之之貯水容量夠大，可同時減少逕流體積與回復開發前之逕流峰值，

否則只可減少初期的降雨，對減少尖峰的效果幫助不大。

圖 5-5 為此類型之保水機制示意圖，雨水（Qi）流入設施後，便貯存在設施中，設施之 容量為 V，設施滿水後則以 QC之容許放流量溢流。此處之容許放流量為尖峰流量，可為開 發前之洪峰量，也可視相關法規標準或現地狀況訂定。

二、Type II：貯集槽＋排水孔

此類型設施為現行末端處理排水方式中常用之類型，但通常為較大型之設施；保水設 施則為較小型之設施，但二者保水機制相似。

保水設施本體為一貯集槽，側面及底部無滲透雨水之功能，但滯留之雨水可以一排水 孔排放到下游，具有調節洪峰流量的功能例如：滯洪池、滯洪設施等，通常用於不具雨水 滲透條件之基地。此類型設施雖具有降低逕流峰值之功能，但對於逕流體積之消減極微。

如是較大型之設施，會在排水孔下方至槽底處設計為「永久池」，作為貯存來自排水區域初 期沖刷逕流（First Flush），具有改善水質的功能，通常對於逕流體積之消減功能不大。

圖 5-6 為此類型之保水機制示意圖，雨水（Qi）流入設施後，便貯存在設施中，設施之 容量為 V；而雨水在流入同時，也以 Q0之流量排放至下游。若設施之容量及排水孔設計適 當，則可將逕流峰值抑制至 QC之容許放流量排放，此處之容許放流量可為逕流之尖峰流量，

可為開發前之洪峰量，也可視相關法規標準或現地狀況擬定。

圖 5-5 Type I 設施保水機制示意圖 資料來源：本研究整理

圖 5-6 Type II 設施保水機制示意圖 資料來源：本研究整理

Qi

Q0

Qi

三、Type III：貯集滲透槽＋排水孔

若基地條件允許滲透雨水，可將 Type II 類型之貯集槽，將側面或底部設計為具有滲透 雨水之功能；故流入設施之雨水除滲透之外，滯留之雨水可以一排水孔排放到下游；即利 用滲透進行雨水的前處理，利用儲存設施調節無法完全滲透的雨水，具有減少逕流體積與 調節洪峰流量的功能，例如：滲透側溝、滲透排水管、入滲池等。

此類型設施往往需要設置前處理設施（Pre-treatment Practices），以過濾來自排水區域 初期沖刷逕流，防止泥土進入設施本體阻塞設施，也可具有穩流之作用，以維護設施之穩 定。此類型設施也可將排水孔設置於具槽底一定距離，以增加滯留、入滲之雨水量，惟在 池蓄時間（Ponding Time）之決定上需注意。池蓄時間涉及到現地之土壤入滲能力及設施池 蓄深度之設計，池蓄時間通常不超過 24 小時。

圖 5-7 為此類型之保水機制示意圖，雨水（Qi）流入設施後，便貯存在設施中，設施之 容量為 V；而雨水在流入時，同時以 Q0之流量排放至下游，以及 I 之量入滲。若設施之容 量及排水孔設計適當，則可將逕流峰值抑制至 QC之容許放流量排放，此處之容許放流量可 為逕流之尖峰流量，可為開發前之洪峰量，也可視相關法規標準或現地狀況擬定。

圖 5-7 Type III 設施保水機制示意圖 資料來源：本研究整理

Qi

Q0 I

四、Type IV：貯集滲透槽

保水設施本體為一貯集槽，側面及底部具有滲透雨水之功能，且滯留之雨水並不排放 到下游，僅排放溢流之雨水，例如：入滲池、部分型式之貯留設施等，通常用於不具雨水 滲透條件之基地。如設施之之貯水容量夠大，可同時減少逕流體積與回復開發前之逕流峰 值，否則只可減少初期的降雨，對減少尖峰的效果幫助不大。

圖 5-8 為此類型之保水機制示意圖，雨水（Qi）流入設施後，便貯存在設施中，設施之 容量為 V，然後以 I 之量入滲。設施滿水後則以 QC之容許放流量溢流。此處之容許放流量 可為逕流之尖峰流量，可為開發前之洪峰量，也可視相關法規標準或現地狀況擬定。

圖 5-8 Type IV 設施保水機制示意圖 資料來源：本研究整理

經由前面之探討，保水設施之保水機制依其保水貯蓄機制及入滲與否，可概分為 4 種 型式，而本計畫之研究對象「屋頂雨水供水系統」屬於 TypeI 型式，即所貯留之雨水以供水 為主要標的，多餘之雨水即排放至下游，而其貯集槽即具有保水之功能。

Qi

I

参、保水設施容量設計方法

保水設施整體配置涉及設置前的基本資料調查，保水系統的水文設計，以及保水目標 的校核三部份，初步擬訂之保水設施整體配置步驟，步驟說明如圖 5-9 所示。

保水設施整體配置涉及設置前的基本資料調查，保水系統的水文設計，以及保水目標 的校核三部份，初步擬訂之保水設施整體配置步驟，步驟說明如圖 5-9 所示。