第三章 保水設施整體配置容量設計方法
第一節 單一保水設施容量設計方法
目前「綠建築解說與評估手冊」已以工法為區分，提供一系列各型式設施容 量之設計方法；而若以保水機制來區分，保水設施依其型式可分為滯留型及滯洪 型。滯留型設施可儲存部分逕流不排放至下游，而滯洪型設施為控制出流量之水 工結構物，僅能暫時儲存上游來水。
對於各保水設施，在設計滯洪/留型保水設施容量時，原則上可應用現行之 滯洪/留池設計方法，現行一般常用推估設施容量的方法有三角形歷線法、SCS 三 角形單位歷線法及 SCS 逕流曲線法等。因此，本節將針對上述方法作一介紹，
以作為後續研擬城鄉保水系統水文模擬方法之依據。
1. 綠建築解說與評估手冊之容量設計方法
綠建築解說與評估手冊中將保水設施分為：常用保水設計與特殊保水設計，
常用保水設計包含：綠地、被覆地、草溝；透水鋪面；花園土壤雨水截留，特殊 保水設計包含：貯集滲透空地或景觀貯集滲透水池；地下礫石滲透；滲透排水管；
滲透陰井；滲透側溝。手冊並依據各工法之型式提出保水量設計公式，而其基本 概念可以下式描述：
保水量 = 設施之貯水量 + 設施之滲透量 (3-1) 故在設計時，可依據設施之型式選用相對之設計公式，依據設施之設置數量
評估其保水量。
2. 三角形歷線法
三角形歷線法係將降雨造成之入流歷線和出流歷線簡化為等腰三角形，其歷 線形狀如圖3-5 所示，歷線之洪峰流量以合理化公式計算，且假設入流歷線到達 洪峰流量時間T 等於集流時間 tc，因歷線為等腰三角形，故入流歷線基期tb等於 2tc；若q 及 Q 分別為開發前與開發後之洪峰流量，tb為入流歷線基期，則所需的 滯留的容量VS可以下式表示為：
圖 3-1 三角形歷線法示意圖
資料來源：本計畫整理。
VS = 0.5(Q－q) × tb × 3600 (3-2)
3. SCS 三角形單位歷線法
SCS 三角形單位歷線法為美國土壤保持局（U.S. Soil Conservation Services, SCS）所發展，為一常用於推估貯蓄容量的方法，其水文模式如圖 3-2 所示。
SCS 三角形單位歷線法將入流歷線和出流歷線簡化為三角形單位歷線，若 q 及Q 分別為開發前與開發後之洪峰流量，TP為洪峰到達時間，則的所需滯留的 逕流體積VS為：
VS = 2.67Q × 0.5TP – 2.67q × 0.5TP
= 1.335(Q－q)TP (3-3) Q
q
T t
時 間
逕流量
o
a
c
tb d
第三章 保水設施整體配置容量設計方法
圖 3-2 三角形單位歷線法示意圖
資料來源：本計畫整理。
4. SCS 逕流曲線法
SCS 逕流曲線法則是考慮地貌型態及土地使用方式改變對於地表逕流產生 的影響，估算其所需滯蓄的逕流量，各參數關係可表示如下：
Q =（P－0.2S）2/（P＋0.8S） P≧0.2S (3-4) 式中：Q 為地表逕流累積量（mm）；P 為降雨量（mm）；S 為土壤最大保水
潛勢（Potential Maximum Retention, mm）。
而S 則為逕流曲線值（Runoff Curve Number, CN）之函數，即：
S = [25.4（1000/CN－10）] (3-5) 逕流曲線值（CN）乃綜合土壤水文分類、土壤表面覆蓋與土地使用方式及 土壤臨前降雨條件（Antecedent Moisture Conditions, AMC）等因素所求出之常數 值，若CN 愈大表示土壤儲水能力愈小，土壤水文特性越差，則所產生的地表逕 流愈多，其各決定條件詳如表3-1 所示。
Q
q
Tp
時 間
逕流量
Tr
Td
Te
0.5Td
表 3-1 不同土壤種類、地表覆蓋及土地利用情況
A 類土壤：砂（Sand）、壤土質砂（Loamy Sand）
B 類土壤：砂質壤土（Sandy Loam）、壤土（Loam）
C 類土壤：粉質壤土（Silt Loam）、砂質黏壤土（Sandy Clay Loam）
D 類土壤：黏壤土（Clay Loam）、砂質黏土（Sandy Clay）、黏土（Clay）
第三章 保水設施整體配置容量設計方法 SCS 逕流曲線法最大特色在於 CN 之選取，CN 代表集水區之地文情況，其 可經由查表得知，所以較其他方法具真實性。但SCS 逕流曲線法並無考慮降雨 或逕流在時間上分佈之情形，而只利用設定之暴雨量，配合CN 之估算逕流量。
5. 方法適用性探討
本計畫之工作重點之一，即為收集相關理論方法以評估其適用性，作為發展 保水設施水文設計與模擬方法之依據。根據本計畫初步收集之理論方法，不同之 方法因其理論及假設條件之差異，其求算的結果亦有不同。
首先，綠建築解說與評估手冊已提供詳盡之保水設施保水量計算方法，以及 基地保標評估之計算流程，依此流程可評估基地開發所需規劃之保水量及設置之 設施數量。但目前之方法僅以「逕流體積衰減」為觀點來評估，對於尖峰流量之 抑制則未有所著墨。再者，欲同時考慮逕流體積與尖峰流量之抑制，涉及之因子 頗多，諸如：降雨雨型、集流時間、設施設置位置及容量等；故必須基於現有成 果，再輔以相關水文模擬方法，方可同時考慮逕流體積與尖峰流量之問題。
三角形歷線法中，開發前與開發後的逕流歷線二者的面積差（Vs）即為所需 抑制的逕流量，計算簡易但較不周延。三角形單位歷線法一般用在較短之降雨延 時滯留量之推估，此法雖於降雨延時推估上較周延，但因其將降雨強度單位化故 未能反應出集水區降雨之特性，推估值通常較實際流量偏大。
在目前法令規範下，在基地開發為住宅區時，若使用三角形歷線與三角形 單位歷線法估算容量，則開發前後之逕流量需分別採 25 年與 50 年頻率之逕流 量，然而開發強度會影響逕流量的變化，也就是上述之設計標準需視開發度不同 而酌於調整，方符合環境改變之要求。
SCS 逕流曲線法能充分的考慮地貌型態及土地使用方式改變對於地表逕流 產生的影響，將土地開發與使用歸結於CN 之表現。在 CN 的選取除現場觀測外，
亦可利用地理資訊系統（GIS）建立之土壤分佈及土地利用資料決定。可適切的 反應開發程度，明確且清楚地將土地開發的影響量化呈現；且CN 為一可反應土 壤保水能力之因子，易於與目前之基地保水指標作轉換以進行保水設施之水文模 擬。
由前述之討論，如何擷取各法之長以架構於本研究之主軸，建構一保水設施 水文設計方法與模擬理論，實為本計畫後續之工作重點。本子計畫初步擬綜合上
述方法與理論，依據滯蓄設施之型式及水文機制，考量各理論方法與目前基地保 classification)代入表 4-1 以取得 f 值；未符合本條規定而無需做鑽探 調查者，則可由經驗判斷其表土可能之土質，並代入表 3-3 以取得 f