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基地保水設施及規範

第二章 文獻蒐集與分析探討

第一節 基地保水設施及規範

基地保水就是建築基地內自然土層及人工土層涵養水份及貯留雨水的能 力,而藉由「基地保水手法」,如滲透、貯留等方式來提昇土壤涵養雨水的能力,

以有效降低因土地利用開發而增加的逕流量,並兼顧溫度與生態的效果(林憲 德,2006)。長久以來的建築基地開發常以不透水舖面設計,造成大地減少吸水、

滲透的能力,也無法藉由水分的蒸發釋放水的潛熱,造成大地無法調節氣候的功 能,引發環境高溫化,促成都市熱島效應的產生。基地保水性能就是基地涵養雨 水並減少地表雨水逕流量之能力,亦即當一個基地保水性能愈佳時,基地涵養雨 水的能力愈好,生活環境品質才有保障。

貳、基地保水之目的與重要性

基地保水指標之目的藉由促進建築基地的透水設計並廣設貯集滲透水池的 手法,以促進大地之水循環能力、改善生態環境、調節微氣候、緩和氣候高溫化 現象,並進而降低都市公共排水設施負擔,減少都市洪水發生率(林憲德,2006)。

都市災害防治技術的建構方面,基地保水性能的提高,能夠有效的降低地表逕流 量,減低地表排水系統的負荷,減少水災的發生。洪水可由地表的滲透,使低漥 地區的積水能盡快消退,降低人民生命財產的損失及整體社會成本的消耗,這些 在都市災害的防治上,都具積極性的意義。

參、基地保水設計法簡介

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,

分為常用保水設計、特殊保水設計及其他保水設計三類,作為建築基地保水設計 的基礎,大約分述如下:

一、常用保水設計

1. 綠地、被覆地、草溝設施

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。

綠地/被覆地 草溝

圖 2-1 綠地、被覆地、草溝設施實例

(資料來源:本研究拍攝)

2. 透水鋪面設施

透水性鋪面係指將雨水直接透過透水性的舖設體使之滲透到路基深入到地 中的構造技術,不僅包含透水能力也能將雨水蓄留後排出之逕流流出抑制功能。

其設計主要由表層、路基(碎石),以及過濾沙層所構成,且底層不灌注水泥或設 置其它粘著性材料等路面鋪設技術。雖然透水性舖設為了能確保支撐路基的鞏 固,相較前述其他入滲設施之滲透能力小;可是透水鋪面級配層等其舖設空隙不 僅具備雨水貯存功能,並能有效增進蒸發散量之副加效果。

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。國內目前相關透水鋪面設計,

有強調排水的多孔隙瀝青混凝土鋪面工法、應用於中低承載之透水混凝土鋪面工 法、運用在人行道或公園廣場塊狀或鏤空鋪面及國人自行研發之透水鋪面工法 等,如下圖2-2 所示。

3. 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(屋頂綠化),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。

圖 2-2 國內常用之透水鋪面種類

(資料來源:內政部營建署-透水性鋪面養護工法參考手冊,2009)

圖 2-3 花園土壤雨水截留設計(屋頂綠化)實例

(資料來源:本研究拍攝)

二、特殊保水設計

1. 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 鋪以不透水材質,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。

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,且空地周圍 應規劃有樓梯或者緩坡等高差漸變段,避免危險的發生。

圖 2-4 貯集滲透空地或景觀貯留滲透水池實例

(資料來源:內政部建築研究所-社區及建築基地減洪規畫手冊,2013)

2. 地下貯留滲透設計

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。

圖 2-5 地下貯留滲透設計-組合式蓄水框架實例 (資料來源:本研究拍攝)

3. 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 2-6 滲透管實例

(資料來源:內政部建築研究所-社區及建築基地減洪防洪規畫手冊,2013)

4. 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 2-7 滲透陰井實例

(資料來源:內政部建築研究所,2013)

5. 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、渠以不鄰接牆面為 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 2-8 滲透側溝實例

(資料來源:內政部建築研究所,2013)

基地保水技術規範依據建築技術規則建築設計施工篇第三百零七條第二項 規定訂定之,提供建築基地涵養雨水及貯留滲透雨水的設計標準,以λ為評估指 標。此基地保水評估指標考慮到各種不同保水設計的保水量、基地面積、建蔽率、

不同配比與材質的基地土壤之最終入滲率及最大降雨延時等。根據綠建築評估手 冊手冊,各項基地保水之保水量計算及變數說明如表2-1 所示。

表2-1 保水項目之保水量計算及變數說明