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第二章 基地保水文獻回顧

第一節 基地保水介紹

自然原始土地富有孔隙,雨水能滲透並且儲存在土壤中,此種地表可以涵養 水分並減少洪患的發生,這樣的功能就稱為基地保水。而基地保水工法即是以原 始地表為概念,透過各種工法技術讓都市也有貯存滲透雨水的功能,並透過基地 保水指標來評定涵養水分及貯留滲透雨水的能力。

基地保水設計主要分為「直接滲透設計」與「貯留滲透設計」,雨水利用土 壤的孔隙入滲並貯存,稱為直接滲透設計;先將雨水匯集在基地上,再以適當的 流速滲透,稱為貯留滲透設計,根據這兩種概念,工程上發展出八種保水設計,

作為建築基地保水設計的基礎。

壹、保水設計項目

一、綠地、被覆地、草溝設計:

綠地與被覆地表面有植株、樹皮、落葉等覆蓋,有遮蔭、施肥及保水的效果,

降雨經由這些生物殘骸的縫隙滲入土壤中,由於地表陽光被阻隔使水份不易蒸發,

遇到連續的不下雨日能夠長期保持土壤的濕潤,濕潤的土壤及植物腐敗的有機質,

能夠提供微生物良好的生存環境,進而促進土壤活性,為植物天然的肥料來源;

層疊的遮蔽提供小動物躲避天敵的空間,保持生態多樣性。土壤的水份可由植物 根部吸收,蒸散在空氣中,進入地表水循環。草溝則是利用草地自然的洩水地形,

作為雨水的排水道,能夠過濾上游流下帶有雜質的水,且這種宛如壁面植草的小 水溝有減洪的作用,增加地表逕流入滲地下的機會,此項目的保水設計地下無人 造構造物,地上無人工鋪面,皆為保留大自然的土壤地面,是最直接的雨水滲透 設計。

二、透水鋪面設計:

透水鋪面分為「塊狀透水鋪面」與「整體型透水鋪面」,透水鋪面主要構造 為表層與基層,雨水可透過表層構材的透水性質入滲並貯留在基層裡,故鋪面下 不可為地下室或不透水層。基層中的砂石級配滲透係數應大於 10-4 m/s 以上,並 根據路面使用方式遵照規範規定之厚度,若供行人與自行車活動,級配層應大於 10 cm,若供輕型機車使用,級配層需大於 15 cm。

1. 塊狀透水鋪面:

塊狀透水鋪面是由不透水的硬質材料乾砌拼成(圖 1),例如連鎖磚、植草 磚、石塊、水泥塊、磁磚塊、木塊、高密度聚乙烯格框等,由兩磚塊間縫隙達到 透水目的。除了植草磚外,實體塊材表層面積必小於 0.25 m2,基層的部份厚度 以 25cm 為上限,保水量用孔隙率的 0.05 與體積計算。

圖 2-1 塊狀透水性鋪面圖 (資料來源:綠建築評估手冊)

 

此透水鋪面適用在中低乘載的路面,碎石層依照使用型態應有不同厚度以提 供足夠的乘載力,路面坡度也不可過於陡峭而降低保水入滲力,橫坡度應為 1.5

~ 2 %,縱坡度應小於 8 %。

為了固定表層塊材,級配層與表層間應鋪設襯墊砂,並將厚度從 5cm 壓密至 3cm。塊材間隙需以細砂填實,用震動機壓實至表面平整,再將填縫砂掃入磚縫 中以確保塊材穩固。

2. 整體型透水鋪面:

整體成型的透水面狀材料構成,如透水性瀝青、透水性混凝土、多孔性混凝 版構造或透水性樹脂混合天然砂粒等,因材料本身具有孔隙,透過毛細原理讓落 在地表的水入滲。此鋪面的水力傳導係數(K)需大於 10-5 m/s,可使用正向透 水率試驗 CNS13298(A3337)內之定水頭試驗測量並檢附實驗結果在申請文件上 做為證明。

施工時依序從路基層、過濾層、基層、面層鋪設,每層的表面要經過滾壓攤 平才能進行下階段的施作。在路基層方面,若為不易滲透之路基,可以利用垂直 排水孔或內填砂幫助滲透,或是設置地下排水管幫助引導水至排水系統、滯洪池 或過濾池。設於其上的過濾層在施作時應避免混入路基土或者破壞路基土壤。

作為儲水層的基層,厚度不可大於 20cm,材料可用碎石級配或透水瀝青處 理過的混合料,當材料為碎石級配時,其規範與塊狀鋪面相同,若材料為混合料,

則與透水性瀝青面層施作規範相同。面層又分為兩種:透水性瀝青與多孔性混凝 土,透水性瀝青可依一般熱拌瀝青的施工方式,多孔性混凝土是使用 PC 鋪設之 施工方式,必須就使用性質達到規定的抗壓強度,至少應大於 200 psi。

圖 2-2 整體型透水性鋪面圖 (資料來源:綠建築評估手冊)

  三、花園土壤雨水截留設計:

在無法透水或不易透水的區域設計綠地花園,通常使用在人工地盤、屋頂或 不透水黏土層上,讓降雨透過土壤的孔隙截留雨水,再加上植物覆蓋增加區域表 面摩擦係數,可以延遲暴雨逕流量,進而減緩都市洪峰,降低洪患的發生,遇到

不易透水的黏土層,無法直接吸收花園滲透之雨水,只要透過加建花臺式花園的 方式,小面積分散收集雨水, 集合起來也有相當可觀的成效。

在屋頂上設置花園綠地時,結構荷重與防水防根是最重要的問題。重量的來 源除了土壤厚度與植栽外,還要考慮到植物成長以及土壤達到飽和含水量時的重 量,以延長建築體的使用期限。

四、貯集滲透空地或景觀貯留滲透水池設計:

貯集滲透空地是將停車場、廣場、球場、遊戲場等空間設計成低於周邊路面 的窪地,能夠匯集周邊雨水,地表鋪以透水性材質,此空間平時可以進行一般的 活動,當暴雨來臨時,雨水自然順著地形匯集,雨天民眾較不會有戶外活動,此 時空地就成了臨時的蓄水池,蓄積的水透過地表材質的透水途徑入滲至地下,蓄 水池又恢復成原本的空地,如此不僅能補注地下水或地下儲水槽,還可使空地的 功能多元化。

景觀貯留滲透水池與貯集滲透空地的差異,是在一般狀況下景觀貯留滲透水 池中有固定的蓄水量,水池設計分成低水位及高水位兩部分,低水位以下之底床 餔以不透水材質,在都會區中做為市容美化的一部分,高水位到低水位之間以緩 坡做設計,且緩坡材質為透水的自然土壤,故能將高於低水位的水量入滲至土壤 中,為ㄧ項不只金玉其外也有內涵的保水設計。

圖 2-3 景觀貯留滲透水池 (資料來源:綠建築評估手冊)

 

基於安全上的考量,貯集滲透空地若設置在小學校中,蓄水深度不得高於 20cm,中學校則不得高於 30cm,其餘空間一般限制在 50cm 以內,且空地周為應 規劃有樓梯或者緩坡等高差漸變段,避免危險的發生。

五、地下貯留滲透設計:

圖 2-4 地下貯留滲透工法 (資料來源:綠建築評估手冊)

 

在空地的地下建立一個儲水空間,填入礫石、廢棄混凝土骨材或者是組合式 蓄水框架,可暫時貯存雨水,再慢慢自然滲透至土壤,其滲透效率依所鋪設的礫 石大小而定,粒徑愈大,蓄水孔隙率愈大,若使用組合是蓄水框架,可使蓄水率 高達 80%以上,較高的蓄水率可以收集較多的雨水。

設置地下貯留滲透設施時需考慮到路面乘載的問題,且外層需以不織布包覆,

避免孔隙堵塞降低蓄水功能。此種保水項目應用在不透水區域相當有效果,若廣 設在空地,如操場、公園、廣場、停車場,儲存的水可以配合打水系統,做為公 園澆灌、沖廁、洗車等用途。

六、滲透管設計:

利用毛細現象,將飽和土壤無法宣洩之雨水匯集至排水管,再慢慢入滲至地 表,滲透管多為多孔性材料,例如蜂巢管、網式滲透管、尼龍砂管、高密度聚乙 烯滲透管等,同時有足夠的抗壓強度以及防止泥砂淤積的作用。新式的滲透網管

不僅有足夠的抗壓強度,還有各式的斷面與連通接頭,不必使用碎石級配與不織 布即可避免泥沙滲入造成淤積。

圖 2-5 滲透管設置之剖面圖 (資料來源:本研究整理)

  七、滲透陰井設計:

為垂直式的輔助入滲設施,建立透水涵管來容納飽和土壤中過多的水,待土 壤含水量降低再慢慢回滲至土壤中,此設計也可做為滲透管的連接點,加強貯水 效果,還能夠存放排水過程中的汙泥,方便定期清理以保持通暢,若以新型的高 密度聚乙烯透水網管,則不必使用碎石或不織布也不會造成阻塞。

圖 2-6 滲透管與滲透陰井 (資料來源:綠建築評估手冊)

 

八、滲透側溝設計:

用於收集屋頂排水或地表逕流水的排水系統,管涵的斷面積比滲透管大,以 多孔隙的骨材建造,例如:透水混凝土、紅磚、水泥磚,或者是以多孔性的預鑄 管涵為設計,四周以礫石、不織布利於雨水入滲。滲透側溝以不鄰接牆面為佳,

以防止降低滲透功能。

滲透側溝是用來收集地面的雨水再排出,故容易受到砂石、垃圾等物品阻礙 排水功能,若再入流處設置滲透陰井作為初步的沉砂池,滲透側溝可以與陰井作 靈活的配合,在彎折處或寬窄變化處設置滲透陰井可以幫助穩流;在地勢變化處 設置陰井可以幫助滲透側溝結構的穩定。除了增設滲透陰井可以降低泥砂堵塞,

將滲透側溝以滲透網管的方式暗管化,可以避免堵塞還能減少積水造成蚊蟲的孳 生。

圖 2-7 滲透側溝與陰井組合配置構造示意圖 (資料來源:綠建築評估手冊)

貳、保水項目之保水量

第二節 國內外文獻探討