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城鄉發展後之地表逕流處理方式

第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響

第二節 城鄉發展後之地表逕流處理方式

所謂的「基地保水」,其原理不僅在利用土壤孔隙來達成土壤涵 養水分的功能,在概念上是將雨水暫時留置於基地上,然後再以一 定的流速讓水滲透循環於大地的方法,因此可定義為「建築基地內 涵養水分及貯留雨水的能力」。基地的保水性能愈佳時,則基地涵養 雨水的能力會愈好,並有益於土壤內微生物的活動,進而可以改善 土壤之有機品質並滋養植物,對生態環境有莫大助益,因此本項內 容為本所綠建築政策中推動生態環保所不可或缺的。

過去我們的大地環境可說是充滿了無數的坑洞間隙,並具有貯 集大量水分的功能,例如疏鬆的土壤孔隙以涵養雨水,天然埤塘窪 地以匯集逕流水,甚至有許多的地下溪谷以容納伏流、湧泉。現代 的城鄉環境不但使地面大量不透水化,也使地面喪失許多積水的溼 地埤塘,甚至連地面下的土壤也因地下室興建以及土壤改造而漸漸 形成「無孔隙化」,除造成土壤涵養水分的能力減弱,對生態也有莫 大的傷害。

對於一規劃區域之土地使用,依不同之開發程度與規模,將會 有不同之開發地區與自然地區之配置型式,而開發區裏又可依不同 之土地使用類別與強度有著不同百分比之透水區域與不透水區域的 比例關係,各種不同土地使用方式所產生逕流量的多寡,將受其土 地使用類別與強度影響,而逕流量之多寡亦受地表入滲能力影響。

為探討土地使用方式與產生之地表逕流間關係,一般多引用「自 然排水」的概念,即利用土地資源之承載力,以土壤對水分之入滲 能力與地形差異來貯存地表逕流,並藉以排除產生於地表之逕流。

通常基地開發可分為自然地區與開發地區兩部份:

(1)自然地區:係指在土地開發行為時,地表未經變動而保留為原 先之自然狀態者,此種保留的自然地區,可做為都市計畫區域 內遊憩使用之開放空間。

綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究

(2)開發地區:此區域又可分為不透水區域,如:建築基地、水泥 地、道路等,與透水區域,如:草地等。

不透水區域、透水區域內的自然地區對地表水文各有不同之效 應,自然地區雨水入滲至土壤之量最大,其次為透水區域,最小者 為不透水區域,所以若於土地開發規劃作業時即配合土地資源之特 性規劃基地保水計畫,使多餘的地表逕流能藉由自然或人工的方式 入滲到地下或滯留延遲其排放出基地之時間;如此不但保持水環境 之平衡,更使土地使用對於水環境之衝擊減至最低。

土地利用方式對水環境有著強烈的牽引作用,人為開發強度越 高往往也招致越強大的反噬力量。由於不同的土地使用對逕流量及 組成具有多重影響,因此地表水的命運與流域的土地開發方式息息 相關。都市是一個高度開發的人為環境,近年來的都市規劃雖也考 量到開放空間的需要,也因此喪失了許多自然防護的能力,例如大 安森林公園、中正紀念堂以至於散佈各社區的鄰里公園雖逐漸增 加,但真正作為「生態空間」(或保育空間)則仍無明顯進步。

目前土地使用規劃,以及大部分的開放空間或是地面上鋪設硬 鋪面,或是地下室開挖作為停車場,多著重於社會與經濟層面之考 慮,而忽略了地區環境特性,特別是人為建設對城鄉水環境之影響,

如水土保育機能、調節都市氣候等;在這種使用方式之下,使得公 園綠地作為都市生態保留地或者緩衝帶的功能大幅度萎縮,在雨水 不能直接下滲到地底的情況下,原有的補注地下水,減少地面逕流,

以及淨化水質(地下水水質及減少雜物流到下水道塞住下水道)三 個功能蕩然無存,也導致都市體質更為脆弱。納莉颱風造成臺灣尤 其是大台北地區遭受前所未有的災情,洪水無情肆虐整個台北盆 地,儘管此次雨量之大為數十年僅見,甚至遠超過各主要河流之防 洪標準,但這個理由並不足以面對狂風豪雨的無情,更不足以撫平 居民所承受的生命財產損失與威脅。

第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響

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而地區之排水計畫多為土地使用計畫之事後配合措施,解決之 道往往以集中末端(End of Pipe)排水方式來排除基地之地表逕流,

即採取於區域排水出口設置一滯洪設施以減少尖峰流量。此一集中 末端排水方式所產生的結果是排水系統愈建愈大,下游排水負荷也 會愈來愈大,忽略了潛在災害。這種將土地使用計畫與排水計畫分 開設計之土地規劃程序,不但破壞地區原有之水環境體系,且基地 逕流大量且迅速地排放至下游鄰近地區,除減少雨水入滲機會外,

同時會增加下游河川之流量,引起河川下游地區之洪澇災害。

依據日本社團法人雨水貯留浸透技術協會之資料顯示,日本在 昭和廿年代(西元1945 年前後),由於都市地區之人為開發有限,

人造結構物之規模及數量不多,因此對於地表雨水之處理仍主要以

圖 2-3a 日本都市開發前之水環境影響示意圖

資料來源:日本社團法人雨水貯留浸透技術協會,2003。

綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究

自然滲透及地表逕流方式處理,加上家庭生活雜排水之排放量及污 水下水道接管率低,大部分之雨水均可滲透至地下形成地下水資源 貯存,同時因河川之基流量豐沛,河川之污染程度並不算太高(如 圖 2-3a 所示)。但隨著人口不斷湧入都市地區,使得都市人口與經 濟快速發展,為了滿足人類居住之生活空間,提升生活水準,不僅 用水量大幅增加外,同時為容納人口日益增加之需求,都市街道、

建物密度以及停車場等公共設施不斷增建,造成地表不透水區域擴 大,人工排水系統取代了土壤原本涵養滯蓄之功能,加上生活雜排 水之排放量增加,污水下水道尚未全面普及,使得地下水補注量及 河川基流量減少,造成河川嚴重污染(如圖2-3b 所示)。依據這樣

圖2-3b 日本都市開發中之水環境影響示意圖

資料來源:日本社團法人雨水貯留浸透技術協會,2003。

第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響

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的都市發展模式,預估至21 世紀中,當大部分建築之污水下水道建 置完成後,雖可有效減少排放至河川之生活雜排水排放量,減低河 川污染量,但也因更多人工設施之興建與不透水鋪面之鋪設,使得 地表逕流量增大,人工排水系統無法負荷宣洩而造成淹水,同時更 因地下水補注量之減少,致使河川基流量嚴重減少不足,河川多呈 現乾涸現象,嚴重造成都市水文環境之丕變,造成都市水患問題不 斷,嚴重影響居民之生命財產安全(如圖2-3c 所示)。

在人類的開發行為中,城鄉建設是造成大地保水能力下降之主 因,依據日本在多摩市鎮開發中所做的實驗指出,在充滿建築物、

道路、停車場等設施的都市化區域若遭逢下雨,其地表逕流量約為

圖 2-3c 日本都市開發後之水環境影響示意圖

資料來源:日本社團法人雨水貯留浸透技術協會,2003。

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另一自然林地區域的 5.2 倍,這說明了市街開發確實會對洪峰的發 生量有所影響。就都市防災的範疇而言,有許多措施是可透過都市 計畫手段達成的,例如要維護公園綠地作為都市生態保留地或者緩 衝帶的功能,應禁止在這些地方設置地下停車場或開發其他地下用 途,同時應使用滲水性能良好的植被披覆,至於停車場需求問題除 應以大眾運輸積極取代之外,也應儘量利用既成建築物用地作為興 設地下停車場的選擇,以降低大量開發對水環境的破壞。

過去我們的大地環境可說是充滿了無數的坑洞間隙,並具有貯 集大量水分的功能,例如疏鬆的土壤孔隙以涵養雨水,天然埤塘窪 地以匯集逕流水,甚至有許多的地下溪谷以容納伏流、湧泉。現代 的城鄉環境不但使地面大量不透水化,也使地面喪失許多積水的溼 地埤塘,甚至連地面下的土壤也因地下室興建以及土壤改造而漸漸 形成「無孔隙化」,除造成土壤涵養水分的能力減弱,對生態也有莫 大的傷害。

歐美日等國家為降低因基地開發增加之尖峰流量與逕流體積,

並增加基地之保水能力,逐漸採用微管理(Micro-Management)及 源頭控制(Source Control)的概念來處理都市逕流的問題,即在研 擬土地利用計畫時同時考慮排水計畫,將小型滯留及入滲設施因地 制宜地分散設置於都市排水區中各基地,將基地開發增加之逕流於 區內消減,減輕下游的排洪負擔,同時具有增加基地保水量的功能,

對於區域水環境具有正面的助益,乃是一種現地減退(On-site Abatement)的都市生態逕流管理方式。日本社團法人雨水貯留浸透 技術協會為了減緩日本部分都市開發地區之都市熱島效應,達到水 資源永續的目的,歷經近20 年的經驗發現,因都市開發所造成之都 市水文改變,尤其是地表逕流之暴增與地下水涵養量減少之問題,

一般只需配合適當之保水貯留滲透設施之興建,基本上均可使其恢

一般只需配合適當之保水貯留滲透設施之興建,基本上均可使其恢

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