第四章 屋頂綠化雨水利用系統規劃
第一節 屋頂綠化雨水貯集系統入流量估算方法
本研究欲估算屋頂綠化雨水貯集系統入流量，可依據方法類型分為：量測法及估算法。
以下分項介紹。
壹、量測法
屋頂綠化對水文之影響，可藉由物理試驗量測這些變化，分析屋頂綠化水文方面之影響 (包括保水量、逕流量等)。逕流減少量可利用綠建築基地保水指標進行探討，而本計劃聚焦 於雨水貯集系統入流量，暫不探討保水效益。本研究以內政部建築研究所 99 年「屋頂綠化 建構技術之研究」設計之試驗方法與成果為基礎進行介紹。
1.試驗器材
室內屋頂綠化降雨逕流試驗模型分為三大部分：人工降雨模擬系統、試體單元及觀測系 統，模型如下圖所示並分項說明：
圖 4- 2 屋頂綠化逕流模擬量測系統 (資料來源：本研究整理)
(1)人工降雨模擬系統
降雨強度區間為 20~80mm/hr，最大設計降雨強度為台北市市區道路工程設計標準(台北
市政府工務局，1976)之 5 年降雨頻率，降雨延時 60 分鐘，觀察降雨強度對降雨逕流之影響。
人工降雨模擬系統採抽水馬達抽水，並藉由調整其壓力改變噴頭出水強度，使其能達到所欲 之降雨強度。
(2)試驗單元
試驗單為 1 m2，並且設置可使試驗單元調整角度之功能。試驗單元底部及土壤厚度上緣 打孔，以利降雨逕流及滲流流出。工法參考台灣目前較常使用之「薄層型屋頂綠化」，其排 保水層可蓄積水份協助植物度過乾旱，降雨過多的水份則順著特殊設計的溝槽排出。
(3)觀測系統
為考量觀測系統的操作的方便性及觀測值的準確性，觀測系統為稱重式，由重量傳感器
（精度 0.02kg）不間斷監測以提供逕流流量值，並利用電腦每秒鐘自動紀錄一次。
2.量測方法 步驟 1：試體鋪設 步驟 2：前置調整
試驗進行前，調整傾斜角度作選擇並進行調整。試驗前，進行噴灌測試，取得設計之需 求強度，使用人工模擬器降雨，並調整壓力閥至需求降雨強度。
步驟 3：試驗觀測
進行模擬降雨，並利用電腦每秒鐘自動記錄逕流量。
步驟 4：數據分析
利用觀測到之直接逕流量，轉換成累積逕流量，並繪製直接逕流歷線及累積逕流歷線；
利用累積逕流量之差值，換算出屋頂綠化所提供之保水量，並繪製保水量歷線。
3.計算逕流轉換係數
集水區在計算最大蓄水量時，通常考慮其逕流體積轉換係數，其定義為：總逕流體積與 總降雨體積之比值，其式可表為：
P
C' Q
(4-1) 式中，C'逕流體積轉換係數，
Q為總逕流體積，
P為總降雨體積。C'值受土壤類別、水文臨前狀況、土地利用狀況雨水土保持工程措施等因素，通常可由查閱圖表得之。
由上述所列算式，根據物理試驗之結果可計算不同綠化介質厚度、傾斜角度進行C'值之 計算如下：
表 4- 2 屋頂綠化逕流係數(量測法) C＇ 角度 降雨強度 mm/hr
29.76 50.88 78.85 平均
未綠化
0 度 0.99 0.97 0.86 0.94 10 度 0.97 0.97 0.96 0.97 20 度 0.99 1.00 0.88 0.97 30 度 0.95 0.96 0.84 0.92 平均 0.97 0.98 0.89 0.95
10cm 假儉草綠化
0 度 0.71 0.92 0.81 0.82 10 度 0.84 0.77 0.89 0.84 20 度 0.88 0.93 0.84 0.88 30 度 0.90 0.93 0.82 0.88 平均 0.83 0.89 0.84 0.85
20cm 假儉草綠化
0 度 0.65 0.77 0.78 0.73 10 度 0.48 0.71 0.68 0.62 20 度 0.51 0.69 0.60 0.60 30 度 0.72 0.69 0.64 0.68 平均 0.59 0.72 0.68 0.66 (資料來源:本研究整理及屋頂綠化建構技術之研究，2010)
屋頂綠化結合雨水貯集系統容量設計時，其入流量可依照量測法歸納出之降雨逕流係數 進行規劃與設計。
貳、估算法
除了使用量測法探討屋頂綠化雨水系統入流量之外，亦可使用估算法。估算法可利用水 文學中合理化公式(Rational Formula)，其公式在水文學中常使用於計算集水區逕流量。該 公式表為：
Q = C i A (4-2) 式中Q為逕流量；C為逕流係數，該係數反映集水區降雨損失之無因次係數；i為降雨強度；
A 為集水區面積。如何選擇適合的逕流係數 C，成為設計的關鍵。下表所列為工程設計所常 用之逕流係數數值；對於高重現期的暴雨，因入滲及其他降雨損失已降低，故應選用較高的 逕流係數值。表中所列的逕流係數為集水區臨前土讓水分，呈現一般平均值之情況；若考慮
連續暴雨或長時距暴雨應使用較高之逕流係數。探討屋頂綠化雨水系統入流量時，可利用合 理化公式並查詢表格，計算該屋頂綠化雨水系統之入流量。
表 4- 3 屋頂綠化逕流係數(估算法)
鋪面種類 回歸期(年)
2 5 10 25 50 100 500 開發後
瀝青 0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00 混凝土/屋頂 0.75 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.00 草地(草坪,公園,等)
不良環境(草地覆蓋率小於 50%)
低 0-2% 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58 平均 2-7% 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61 高 大於 7% 0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62 普通環境(草地覆蓋率介於 50% - 75%)
低 0-2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53 平均 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58 高 大於 7% 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60 優良環境(草地覆蓋率大於 75%)
低 0-2% 0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.49 平均 2-7% 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56 高 大於 7% 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.51 0.58 未開發前
耕地
低 0-2% 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.57 平均 2-7% 0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60 高 大於 7% 0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61 牧場/靶場
低 0-2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53 平均 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58 高 大於 7% 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60 森林/林地
低 0-2% 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48 平均 2-7% 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56 高 大於 7% 0.35 0.39 0.41 0.45 0.48 0.52 0.58 (資料來源:Chow et al., 1988)