屋頂雨水貯集再利用系統

雨水貯集再利用即是把降雨直接收集或是收集地表逕流過濾後貯存使用。早在 4,000

蓄水槽收集雨水作為供水，在歐洲及亞洲雨水也被廣泛應用，但在改善自來水普及率後 雨水貯集利用也逐漸勢微。由於我國經濟持續發展，工業與民生用水大幅提升，以致大 量水資源開發殆盡。在開發不易，供需求量尚未達到平衡下，耗能少、污染低、取得容 易之雨水貯集利用技術逐漸受到重視。故本節針對雨水貯集利用進行探討。

壹、雨水貯集再利用技術

廣義定義雨水利用泛指降水、大氣與雨水資源再次利用之水源。水資源主要貯存型 式之地表水與地下水皆由雨水轉化而至，故水資源開發項目亦是雨水開發之項目，如興 建水庫、灌溉系統與埤塘等開發水資源項目。

狹義定義雨水再利用泛指雨水直接利用之活動，如利用集水面收集雨水、農業生產 及城市清潔等。水資源循環再生過程之雨水，以天然或是人工方式截取貯存，並精簡易 淨化處理後加以利用。

雨水貯集利用亦有簡易開發水源、調配用水、節約排水與滯洪防澇等多重功能。並 可用在農業灌溉，作為工業及民生用水之替代水源、建築物(如澆灌、沖廁等)或都市防 洪等。

一、雨水貯集之效益

設置雨水貯集系統需考慮當地氣候環境、降雨量、其他供水水源及經濟開發程度等。

雨水可透過收集屋頂所產生之逕流、當地集水區生成之逕流及當地小溪之季節性洪水等 方式逕行收集。雨水貯集利用之優缺點如表 2-7 所示。

由表 2-7 所示，雨水收集貯存，不但能改善保育水資源，並可提供安全可靠之水源。

若以生態、生命周期與成本觀點而言，應加強社區及住宅雨水貯集利用系統之設置。

表 2-7 雨水貯集利用之優缺點

畫，共建造九萬個大水缸，受益人口達一千八百萬人(霍雨時，1990)。在印度尼西亞沿 海較貧窮鄉村地區，因地下水受鹽化不適飲用，故該地區以竹材建造屋頂集水系統，作 為該地區飲用水之補充水源。Lo(1990)在菲律賓沿海缺飲用水的 Capiz 地區，考慮當地 經濟、人文、地理等各項因素，以雨水貯及系統解決飲用水之初步規劃。

日本雨水貯集系統應用包含 Waller(1989)在 Osaka 地缺將雨水貯及系統作為沖廁補 給；東京樂園的巨蛋棒球場將活動式屋頂一半面積設計成集水面積，將收集雨水淨化後 供該球場沖廁、環境維護與災備用水等項目。

雨水貯集系統除了能供應一般用水外，還具其他多目標功能，Chu and Fok(1991) 提出雨水貯集系統能做為高層建築及偏遠鄉村之災備用水，並指出美國科羅拉多丹佛市 利用雨水貯集系統降低都市排洪量，成效顯著。雨水貯集利用系統之型式，隨居民生活 方式、特殊地形、地貌、水文及氣候等不同條件產生，可收集到各種雨水利用方示，臚 列如下表 2-8 所示。由上述得知隨氣候、地貌、地形、環境等因素，雨水利用方式也不 盡相同，故將依建築物集水與雨水利用等不同型態進行評估，建築物集水主要是利用建 築物屋頂雨水貯集系統，作為後續雨水利用評估之依據。參考台灣雨水利用協會(2006) 離島地區雨水貯集利用規劃報告之中建築物與水利用系統說明如下。屋頂雨水貯集系統 是利用建築物之屋頂之排水系統與屋頂面積配合應用，但雨水與飲用水水塔需分別貯存。

表 2-8 雨水利用方式

序號 雨水利用方式

1 入滲廊道

2 地表水收集

3 霧氣收集系統

4 區域雨水應用

5 開闊地雨水收集

6 屋頂雨水貯留系統 7 田間雨水貯留工程 8 公路逕流收集系統 9 雨水收集結合入滲系統 10 雨水收集結合污水回收系統

資料來源:本研究整理

屋頂雨水貯集系統包含四個主要組成部分:集水系統、貯存系統、導管系統及水質處

理系統，其中貯存系統包含儲水槽、溢流系統及雨水/自來水自動切換系統；水質處理包 含排除初期雨水系統及雨水水質處理系統。

貳、雨水貯集利用相關研究及案例 一、雨水貯集利用相關研究

雨水資源再利用近幾年逐漸受到重視，以下針對各專家學者雨水利用相關研究進行 收集。

Fewkes (1999)研究英國部分地區家庭，利用屋頂雨水貯蓄作為沖廁(非人體接觸) 之關係，並建立相關設計曲線，作為雨水貯蓄設計之參考。經研究發現，雨水回收及與 風速及風向並無顯著的關係。

朱壽銓(1997)分別對雨水貯集供水系統進行定義、效能演算、設置、貯水、供水、

注意事項及維護管理項入進行說明，建立雨水貯留供水系統最適化或設計技術準則。

廖朝軒(1997)檢討理想雨水貯集系統水文設計中主要影響因素與建立以最低成本下 之住家雨水貯集系統模式，影響雨水貯集供水系統最主要因素包含:降雨型態、逕流係 數、可靠度、需水型態、系統模擬計算方式及取水方式等，此因素會影響雨水貯集供水 系統供水能力改變，並利用生產理論探討貯留容量雨屋頂面積之最佳組合。

廖朝軒等(1997)探討針對雨水貯集供水系統水文設計中的主要影響因素與建立考慮 在經濟成本最小情況下，得到雨水貯集系統最佳組合設計模式，但影響貯水貯集供水系 統之主要因素包括：系統模擬計算方式、逕流係數、可靠度、需水型式、降雨資料年限、

取水方式等，上述因素皆會對雨水貯集供水系統造成供水能力之改變，並利用生產理論 探討貯蓄容量與屋頂集水面積之最佳組合。

歐陽嶠暉(1998)指出都市人口密集，產業發達都市畫嚴重，故影響都市之保水及貯 水能力，以致洪水逕流增加，洪峰到達時間縮短發生災害。因此改善都市排水與整治河 川時，應確保都市具有保水及貯水能力，抑制雨水逕流。

李士畦 (1999)針對雨水貯集供水系統設計實務暨設置實例探討，以雨水貯集供水系 統設計模擬、規劃、設計過程中必須注意之重點，進行相關經驗探討。

劉豐壽(1999)針對雨水貯集系統在台灣地區發展已由過去大小型農塘，擴大為農

業、工業與民生用途多目標系統的發展趨勢，探討雨水貯集供水系統近年來在國內外之 應用情形，分析國內發展情況與推廣成效。

陳瑞鈴等(2000)在建築物規劃設計中導入雨水貯集供水系統，內容包括雨水利用系 統設計技術及發展背景與變遷，系統設計與模擬解析，並針對國內導入雨水貯集利用系 統之規劃案進行收集及分析。

廖朝軒等(2000)探討需水量貯集體積與區域平均降雨量之無因次關係圖，並以北部 區域進行案例分析，利用動態聚類法將北部區域依降雨量分四小區域，並分別建立個小 區域之雨水貯集容量設計圖，題供設計參考並進一步評估在不同區域下，雨水貯集供水 系統在建築物節約用水造成之成效。

Zaizen et al.(2000)認為在日本地區對於雨水貯集利用有兩大方向，小規模的雨水 貯蓄大多為一般住家的屋頂收集雨水；大規模的雨水貯蓄大多為運動場的屋頂收集雨 水。針對日本東京、名古屋以及福岡等巨蛋體育館作為探討對象，利用屋頂作為雨水貯 集面積並於館內興建滯留槽，並結合中水系統作為體育館之廁所沖洗及植物澆灑之水 源，以有效節省水資源之浪費與控制逕流以降低下水道系統之負荷。以福岡體育館為例，

實際上雨水利用約為 75%。

高靜儀(2001)對建築物導入雨水貯集利用系統設計與模擬評估進行探，俾利建築物 導入雨水利用系統設計條件資料，並利用電腦輔助進行運算與評估，以提供設計者各建 築類型，評估適合雨水貯集槽容量，尋求最佳環境與經濟效益。

游清煌(2002)對都市計畫區雨水貯集措施法制化可行性進行研究，並探討地球暖 化、都市水資源等問題，可藉由雨水貯集措施入滲及滯留加以改善，如此將可延遲地表 逕流排出時間、減低洪峰流量且可改善都市暖化現象，減緩都市洪患及增加入滲補助。

盧光輝(2002)認為海島地形，雖然雨量豐富但面積狹小，很難依靠大型水利工程解 決供水問題，而屋頂雨水貯集系統，因其規模較小且分佈分散，不易造成環境破壞且有 利於生態環境的保護，所以利用屋頂作為雨水貯集之空間，不但可減輕下游的防洪負擔，

亦可提供水源供民眾使用。

Liaw and Tsai（2004）以供水為標的，利用經濟學之無差異效用曲線理論結合水文 模擬建立建立單一住宅之雨水設施設計曲線，以探討區域雨水利用設施最佳容量設計方

式。

丁家偉(2006)由建築基礎構造中，常見的「筏式基礎」構造型式，其底部可供貯水 空間特性，進而將雨水利用系統延伸導入置計有建築的範疇，利用既有建築龐大優勢，

必定能夠提升水資源替代運用效益。

宋長紘(2008)以國立台灣海洋大學為案例，將工學院內已建置風力發電機，藉以 Visual Basic 6.0 軟體運算雨水供水與再生能源結合之可行性，探討泵浦用電量與雨水 系統供水的替代率，藉此模式提供後續雨水供水與小型風力發電系統規劃設計之參考。

國外雨水利用已行之有年，如巴西水資源極為豐富佔全世界資源 11%，佔南美洲的 50%，雖然豐富但降雨分布不均。Enedir(2004)在巴西 5 個不同地理位置上透過雨水潛能 來代替自來水使用，並宣導雨水利用的好處，收集巴西地區之降雨資料、每年自來水需 求量、建築樓地板面積及每戶住宅的平均人口數來計算雨水利用潛能及雨水替代自來水

國外雨水利用已行之有年，如巴西水資源極為豐富佔全世界資源 11%，佔南美洲的 50%，雖然豐富但降雨分布不均。Enedir(2004)在巴西 5 個不同地理位置上透過雨水潛能 來代替自來水使用，並宣導雨水利用的好處，收集巴西地區之降雨資料、每年自來水需 求量、建築樓地板面積及每戶住宅的平均人口數來計算雨水利用潛能及雨水替代自來水