第三章 防災公園學校滯洪貯留再利用規劃原則
第二節 平時供水規劃原則
Vr ≦ 現地容許設置容量 ………(3-4b)
第二節 平時供水規劃原則
本計畫乃是以公園及學校為研究對象,研擬滯洪與貯留再利用 設施設置之原則。滯洪與貯留再利用設施,前者在暴雨來臨前,須 將貯留之水放空以容納逕流,故涉及設施操作層面之問題;而後者 則須盡量將雨水留住以再利用,故二者在使用目的上不同,貯留洪 水之機制也相異。因此,考量本計畫研究對象之特性,包含:用水 行為及維護管理等,在貯留再利用方面,將以學校為對象進行規劃 原則之研擬。
本章將依據雨水貯留系統之供水特性,參考彙整相關規定及統 計資料,擬定學校之雨水用水標的及目標需水量,最後初擬校園雨 水貯留容量規劃原則。
一、用水標的及需水量估算
1. 不與人體接觸—符合法令規範。
2. 用水行為—學校中學童因用水而衍生之遊戲玩耍十分普遍
(內政部建築研究所,2000);機關(構)及其他主要建築 物則較無此問題。
3. 維護管理—水質處理等相關設備應易於維護,減輕各學校、
機關(構)及其他主要建築物之負擔。
因此本計畫針對各學校之雨水用水標的初步以「沖廁」為用途 進行規劃設計。
二、需水量之擬定
本計畫首先以學校為研究對象進行規劃,學校之用水量隨著各 學校之硬體設施(有無游泳池、中央廚房等)及相關用水規劃項目
(庭園花木澆灌之面積多寡)會有相當的差異,但仍有其共通的用 水特性;因此若依據此特性,以學校人數為基礎之進行平均需水量 之估計,應為一客觀之方式。
學校之用水可分為基礎用水需求,包括:沖廁、一般清洗及飲 用等共通之基礎用水,以及學校軟硬體條件個別差異較大的變動用 水需求。根據內政部建築研究所(2000)對於全國 382 所學校進行 用水頻率及特性分析,推估學校之基礎需水量如表 3-5 所示,結果 顯示每人每日基礎需水量為 17L;若綜合基礎需水量及變動需水量,
則每人每日合理需水量為 30L(如表 3-6 所示)。
由上述結果,學校師生每人每日之沖廁用水約佔其總用水量之
表 3-5 學校教職員工及學生基礎需水量推估
三、雨水貯留再利用率之擬定 比值定義為供水率(The Ratio of Supplement, Rv)作為雨水貯 留再利用率
之
評估標準,其範圍為 0~100%之間。3-6,學校師生每人每日之沖廁用水約佔其總用水量之 40%,依據公 式(3-5)供水率之概念,在用水標的為沖廁用水的情況下,其替代 沖廁用水的比例為 10%。
而目前建築技術規則中對於「建築物雨水或生活雜排水回收再 利用」的適用範圍規定於第二九八條第四款「建築物雨水或生活雜 排水回收再利用:指將雨水或生活雜排水貯集、過濾、再利用之設 計,其適用範圍為總樓地板面積達三萬平方公尺以上之新建建築 物。但工業、倉儲類(C 類)、衛生醫療類(F-1 類)、危險物品類(I 類) 等或經中央主管建築機關認可之建築物,不在此限。(本款尚 未施行,施行日期另定之)」。條文中並未明確規範學校為其適用 區域且尚未實行。
因此,利用學校設置貯留再利用設施,可根據建築技術規則之 規定及公式(3-1),以沖廁之供水率 10%為規劃設計依據;也可依 據現有之建築狀況,考慮既有的集水區域(如屋頂)及空間進行規 劃,然後評定雨水貯留再利用率。本計畫後續將依據建築技術規則 之規定,以雨水貯留利用率 5%為設計依據。
四、雨水貯留再利用系統容量規劃原則
一般而言推估系統容量規劃原則,可概分為需求面推估、供給 面推估及從數學模式推估(模擬法)等不同方式,各方法分別簡述如 下:
1、由需求面規劃
此方法主要是由計算需水量來推求所需的貯蓄容量,使用前提 是區域之降雨量必須要大於需水量。這方法考慮之因素極少,對屋
頂面積的大小、需水量的變動及降雨型態的改變等都無考慮,會使 計算之結果與實際使用上有極大差距,是獲得貯蓄容量最簡單但也 是最概略的估計方式。
2、由供給面規劃
由供給面推估主要是考慮需水量與研究區域降雨量之關係。假 設需水量是固定不變的,利用歷史之降雨記錄找出研究區域之降雨 量與需水量之關係,將降雨量大於需水量之月份定為濕季,否則為 乾季;再以濕季累積之降雨量減去濕季累積之需水量最大之體積 差,即為該區域度過乾季所需之最小貯蓄容量。此方法的優點是考 慮到降雨型態的改變,缺點是需水量採固定不變,且以月為計算間 距,與實際的取水狀況有所差距。
3、從模擬模式規劃
在分析雨水貯集系統之供水可靠度方面,一般常用的方法有模 擬法與累積曲線法;模擬法是利用歷史記錄之入流量代入連續方程 式模擬貯集系統容量的連續性變化;累積曲線法為將系統淨入流量 的累積點繪圖,則需水曲線與累積曲線的最大差距代表要滿足所需 的貯集系統容量。
模擬法是利用歷史記錄之入流量代入連續方程式模擬貯蓄系統 容量的連續變化,連續方程式可表如下式:
Zt1 Zt Qt Dt Et Lt 0Zt,Zt1 C ………(3-6) 式中:
Z
t:第 t 時刻的貯蓄量;Q
t :第 t 時刻的入流量;D
t :第 t 時刻的放水量;△
E
t :第 t 時刻的蒸發損失;L
t:其他損失;C
:貯蓄系統容量。模擬法簡單明瞭,考慮到季節性、序列相關性,各相關變量如 時間間距、需水量及集水面積等因素,很容易依實際情況加以改變,
可清楚的看出系統運轉的情況,惟計算需要長期距之雨量資料,往 往需要電腦模擬方可進行計算。
4、綠建築雨水貯留利用規劃
目前國內之綠建築解說與評估手冊中,亦提供了雨水貯留容量 的評估方法與原則,該方法是以自來水替代率 RC為評估依據,而 VS 必須滿足下式(3-8)之判斷。
RC = 自來水替代水量(WS) ÷ 總用水量(Wt) ………(3-7) VS ≧ NS × WS ………(3-8) 式中:
WS:推估自來水替代量;
NS:儲水天數。
而其中 WS則以日集雨量(Wr)及雨水利用設計量(Wd)較小者為標 準,亦即:
Wr = R × Ar × P ………(3-9) Wd = ΣRi ………(3-10) 式中:
R:日平均雨量;
Ar:集雨面積;
P:日降雨機率;
Ri:第 i 用途別雨水量。
而推估自來水替代量(WS)由下式判斷:
當 Wr ≦ Wd,則 WS = Wr ………(3-10a) 當 Wr > Wd,則 WS = Wd ………(3-10b) 其中,日平均雨量、日降雨機率及儲水天數參數則依據降雨分 區為判斷依據,北部 IV 區參數及降雨分區圖如下所示。
表 3-7 北部 IV 區日平均雨量、日降雨機率及儲水天數參數表 行政區 鄉鎮 日平均雨量 日降雨機率 儲水天數 台北縣
三重市、汐止市、萬里鄉、
平溪鄉、瑞芳鎮、貢寮鄉、
雙溪鄉、深坑鄉、蘆洲鄉
台北市 全部
基隆市 全部
宜蘭縣
宜蘭市、頭城鄉、壯圍鄉、
五結鄉、羅東鎮、冬山鄉、
蘇澳鎮、南澳鎮
9.76 mm 0.53 5.67
資料來源:內政部建築研究所,2008
圖 3-3 台灣降雨分區圖 資料來源:內政部建築研究所,2008
綜合上述計算方法與規劃原則,本計畫考量實務計算之簡捷及 與現行綠建築指標評估系統之連結,故將以綠建築雨水貯留利用容 量評估原則進行後續示範區案例成效評估。