實際案例分析

5-1-1 經濟部水利署建議之計算方式

此部分主要是以經濟部水利署公佈的計算方式計算雨水貯蓄設 施容量。以下首先針對公式的部分做敘述，進而為實際案例的分析。

雨水貯蓄設施之容量受限於集水面積的大小，而雨水入流量的多 寡將影響雨水貯蓄設施之容量大小，經濟部水利署節約用水資訊網所 訂定的相關算式，如下所示：

一、入流量：因時雨量的紀錄較為繁瑣，所以建議採用歷年降雨之日 雨量為計算資料，求得日入流量，如式 5-1 所示，

C I

_t

A

1000

Q_t 1 (式 5-1)

式中，

平方公尺

：集水區面積

日 公釐 日降雨量

：

：逕流係數

日 立方公尺 日逕流量

：

A t I C

t

t

Qt

二、貯水槽(筒)容量估算：以日雨量資料代入(式 5-1)中，得到日入流

立方公尺 容量

筒

：貯水槽

天 立方公尺 時刻的其他損失量

：第

天 立方公尺 時刻的蒸發損失量

：第

天 立方公尺 時刻的放水量

：第

天 立方公尺 時刻的入流量

：第

立方公尺 時刻的貯蓄量

：第

立方公尺 時刻的貯蓄量

：第

S

t L

t E

t D

t Q

t Z

t Z

t t t t t

t ₁ 1

因雨水貯蓄供水系統其集水面積一般而言都不大，故集流時間極 短、貯水槽(筒)為密閉空間，所以一般都會將蒸發及其他損失忽略不 計，如(式 5-3)所示。

Z

_{t 1}

Z

_t

Q

_t

D

_t (式 5-3)

根據朱壽銓等(1997)針對各種不同種類材質之降雨逕流係數整 合，如表 5-1 所示。

表 5-1 各種不同種類材質之降雨逕流係數

種 類 降 雨 逕 流 係 數 種 類 降 雨 逕 流 係 數 金屬屋頂 0.88～0.92 柏油地面 0.73～0.95 混凝土屋頂 0.75～0.97 耕地 0.31～0.54 陡峻山地 0.75～0.90 牧場 0.25～0.53 有起伏山地 0.70～0.80 草地 0.21～0.55 對於屋頂的降雨逕流係數有金屬屋頂及混凝土屋頂兩種，因中華 大學第三宿舍的屋頂屬於混凝土屋頂，其降雨逕流係數的範圍為 0.75

～0.97，所以本研究降雨逕流係數採用中間值 0.86 作後續相關計算。

以新竹雨量站西元 1995～2004 年各年的雨量資料探討分析第三 宿舍的自來水補充水量及雨水貯蓄量，首先假設雨水貯蓄系統容量為 無上限的容量，主要目的在於透過經濟部水利署建議的公式及真實的 雨量資料探討分析每年最低標準的雨水貯蓄系統容量，如圖 5-1～

5-10 所示。

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-1 西元 1995 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2300 -1800 -1300 -800 -300 200 700

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2300 -1800 -1300 -800 -300 200 700

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-2 西元 1996 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-1800 -1300 -800 -300 200 700

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1800 -1300 -800 -300 200 700

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-3 西元 1997 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-1700 -1200 -700 -200 300 800

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1700 -1200 -700 -200 300 800

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-4 西元 1998 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2200 -1700 -1200 -700 -200 300

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2200 -1700 -1200 -700 -200 300

雨水貯蓄量（立方公尺）

-1700 -1200 -700 -200 300 800

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1700 -1200 -700 -200 300 800

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-6 西元 2000 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-1200 -700 -200 300 800 1300

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1200 -700 -200 300 800 1300

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-7 西元 2001 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-8 西元 2002 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2600 -2100 -1600 -1100 -600 -100 400

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2600 -2100 -1600 -1100 -600 -100 400

雨水貯蓄量（立方公尺）

-1300 -800 -300 200 700 1200

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1300 -800 -300 200 700 1200

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-10 西元 2004 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

將圖 5-1～5-10 的自來水補充水量及雨水貯蓄量的資料彙整，如 表 5-2 及圖 5-11 所示。

表 5-2 西元 1995～2004 年的實際降雨量推算每年的雨水貯蓄量及自 來水補充水量關係表

年份 雨水貯蓄量(m³) 自來水補充水量(m³)

1995 338.17 2221.74

1996 448.92 2048.95

1997 562.93 1687.73

1998 672.61 1570.55

1999 215.03 2170.13

2000 529.24 1669.14

2001 1250.64 1157.23

2002 495.07 2301.73

2003 212.75 2536.51

2004 1198.08 1262.01

1000 1400 1800 2200 2600

200 400 600 800 1000 1200 1400

雨水貯蓄槽容量(立方公尺)

自來水補充水量(立方公尺)

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

圖 5-11 雨水貯蓄量與自來水補充水量關係圖

此方法主要目的在於希望透過此方法的換算約略得知，因每年降 雨分佈不同而其每年最小所需的雨水貯蓄容量大小。

由表 5-2 及圖 5-11 可發現雨水貯蓄量大小與自來水補充水量的關 係並無一定之比例關係，但利用經濟部水利署所建議之換算公式所求 得每年最低標準的雨水貯蓄量大多介於 200～700 立方公尺間，僅有 2001 及 2004 年的雨水貯蓄量超過 1000 立方公尺，其原因為連續暴 雨的強度較大且時間接近及主要降雨情形集中於 6～9 月，此期間宿

5-1-2 以綠建築建議之計算方式

經由綠建築解說與評估手冊(2007)建議雨水貯集槽的計算公 式，其相關算式如下所示：

W

_r

R P A

_r (式 5-4)

W

_d

R

_i (式 5-5)

當

W

_r

W

_d時，

W

_s

W

_r，當

W

_r

W

_d時，

W

_s

W

_d (式 5-6)

V

_s

N

_s

W

_s (式 5-7)

上列算式的符號表示如下所示：

無單位

：儲水天數

立方公尺

：雨水貯集槽設計容積

日 公升

：推估自來水替代水量 日 公升

：用途別雨水用水量

日 公升

：雨水利用設計量 平方公尺

：集雨面積

無單位

：日降雨機率

日 公釐

：日平均降雨量 日 公升

：日集雨量

s s

s i

d r

r

N V W

R W

A P R W

藉由上述綠建築所建議之換算公式及西元 1995～2004 年各年的 降雨資料，推估雨水貯蓄容量，並以西元 1995 年為換算案例，如下 所示，

日 公升 59 . 866

1200 236

. 0 06 . 3

r

r

R P A

W

W

_d

R

_i 15000公升日

日 公升

日 公升 日

公升 59 . 866

15000 59

. 866

r s

d r

W W

W

W

12.71 236

. 0

3 3

N

_s

P

V

_s

N

_s

W

_s 12.71 866.59 11014.36公升 11.02 立方公尺

其餘的年份(西元 1996～2004 年)並依據上述的算法換算其雨水 貯蓄槽的最低設計容量，如表 5-3 所示。

表 5-3 使用綠建築建議公式換算西元 1995～2004 年的雨水貯蓄容量 年份 日降雨量(mm/day) 降雨機率 NS 雨水貯蓄容量(m³) 1995 3.06 0.236 12.71 11.02 1996 3.67 0.227 13.22 13.21 1997 4.45 0.301 9.97 16.02 1998 4.79 0.332 9.04 17.24 1999 3.20 0.252 11.90 11.52 2000 4.56 0.306 9.80 16.42 2001 5.89 0.337 8.90 21.20

雨水貯蓄容量相當小，容量範圍介於 8.03～21.20 立方公尺，其容量 大約僅能供應宿舍 1～2 天的廁所沖洗用水量。

5-1-3 雨水貯蓄系統容量之計算方式差異性比較

透過上述兩小節的公式介紹及所求得的容量，將其兩大方法的差 異性整理如表 5-4 所示。

表 5-4 雨水貯蓄系統容量計算方法之差異性比較

計 算 方 式 差 異 性 比 較

經濟部水利署

1. 利用實際的降雨資料 2. 考慮逕流係數

3. 考量用水量的需求

綠建築 1. 利用平均的雨量資料(總降雨量/全年天數) 2. 考慮降雨機率

思考方向

1. 兩種計算方式所求得的雨水貯蓄系統容量差距 相當大，無法準確的判斷使用何種容量較為適 當。

建議：以適當的雨水貯蓄系統容量繼續探討分析自 來水補充水量的關係。

2. 雨水貯蓄系統容量最主要的考量因素在於降雨 量，若以實際的降雨資料探討分析，其雨水貯 蓄系統容量將會受降雨的時間及分佈狀況影 響，使得貯蓄系統容量過大或過小；但若以平 均的雨量資料(總降雨量/全年天數)加上降雨機 率的考量，將導致雨水貯蓄系統容量過小。

建議：雨量資料應採用有效的日降雨量。

下列將利用上述兩大方法(經濟部水利署及綠建築建議之方法)

度不同，所以所求得的雨水貯蓄容量範圍差距相當大，數值介於 212.75～1250.64 立方公尺，幾乎都介於 200～700 立方公尺間，

僅有兩年(西元 2001 及 2004 年)的雨水貯蓄容量高於 1,000 立方公 尺，而其原因在於降雨強度較大且集中的時間大多為 6～9 月，

而 6～9 月為暑假期間，所以無用水量的消耗，才會導致需要較 大的雨水貯蓄容量。

2. 採用綠建築建議之換算公式：分別採用西元 1995～2004 年的各 年雨量資料，換算雨水貯蓄容量，其建議的公式是採用日平均降 雨量及降雨機率換算得知的，但因其日平均降雨量是採用年降雨 量除以全年天數，即為將降雨量平均分配到每日，使得所求得的 雨水貯蓄容量範圍相當小，數值介於 8.03～21.20 立方公尺，其 貯蓄量僅能提供大約 1～2 天的廁所沖洗量。

利用兩種不同方式計算同年份的雨水貯蓄容量，其容量並不相同 且其差距相當大，以 2001 年為例，利用經濟部水利署建議之公式所 求得的容量為 1250.64 立方公尺，若利用綠建築建議之公式所求得的 容量為 21.20 立方公尺，由於其差距太大，所以本研究期望後續利用 上述所求得的雨水貯蓄容量範圍探討分析其自來水補充水量及成本 效益。

5-2 雨水貯蓄系統容量探討分析

利用經濟部水利署所建議之公式求得雨水貯蓄容量的範圍介於 212.75～1250.64 立方公尺，因透過此方法所求得的容量，將受到每 日的降雨量變化而使得雨水貯蓄容量有所差距，若所需貯蓄的空間太 大，於實際面並非有足夠的空間足以增設雨水貯蓄設施；利用綠建築 所建議之公式求得雨水貯蓄容量的範圍介於 8.03～21.20 立方公尺，

透過此方法所求得的容量約略僅可提供 1～2 日的廁所沖洗量，其容 量相當狹小，若要因應豪雨時期的防洪空間略顯太小且要提供每日的 用水量要稍顯不足。

而因本研究期望雨水貯蓄設施之功能在於可貯蓄部份降雨量，以 達到提供不接觸人體之用水(廁所沖洗)及防洪的功能，所以後續將假 設以 100 立方公尺的雨水貯蓄容量為最低設計標準(足以供應 6～7 天 的廁所沖洗量)，並以每 100 立方公尺的間距，將其雨水貯蓄容量增 加至 1,300 立方公尺(超過上述兩種方式所求得最大貯蓄容量的整數 值)，且利用西元 1995～2004 年共 10 年的雨量資料探討分析在不同

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-12 自來水補充水量關係圖-以 100 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-13 自來水補充水量關係圖-以 200 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-14 自來水補充水量關係圖-以 300 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

水量(立方公尺)

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-16 自來水補充水量關係圖-以 500 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-17 自來水補充水量關係圖-以 600 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-18 自來水補充水量關係圖-以 700 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

水量(立方公尺)

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-20 自來水補充水量關係圖-以 900 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-21 自來水補充水量關係圖-以 1000 立方公尺的雨水貯蓄系統容 量貯水

-26700 -19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

天數

水量(立方公尺)

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-22 自來水補充水量關係圖-以 1100 立方公尺的雨水貯蓄系統容 量貯水

-19700 -12700 -5700 1300

1 366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651

水量(立方公尺)

在文檔中 中 華 大 學 (頁 66-138)