建築物雨水貯集系統智慧化之雨水排放操作

透過本計畫將建築物雨水貯集系統智慧化之雨洪管理架構分為地面式與地 下式兩種型式，其滯洪排水設計分別依排水量需求選擇適合的滯洪孔與泵浦進行 裝設，並結合互聯網路技術作資訊連結及操作指令，將透過降雨預警在降雨前將 儲水槽內的水預先排出，保留空間作為滯洪空間，預計可大幅降低建築物造成的 雨水逕流體積。

本節針對建築物雨水貯集系統智慧化之雨洪管理操作機制，分為雨水排放時 機與雨水排放量兩個部分進行探討，其詳細內容如后。

(1) 雨水排放時機

藉由前小節降雨致災因子探討結果，當雨水儲水槽發生溢流時將會影響系統 雨洪管理之效益；若以小時為單位進行滯洪排水操作，會因間隔時距過長而無法 發揮即時滯洪操作之意義，故建議以較小單位時距的資料進行操作；且建築物雨 水貯集系統智慧雨洪管理之集雨面積多為建築物的屋頂，集流時間較短，不同於 區域尺度的模擬，故本計畫將考量以較小的單位時距 10 分鐘作為建築物雨水貯 集系統智慧化之雨水排放的操作時機。

(2) 雨水排放量

目前已有部分政府機關針對基地開發所增加之雨水逕流量，訂定雨水排放量 相關的標準規範，如：「臺北市基地開發排入雨水下水道逕流標準」限制最大排 放量為 0.0000173 cms/ m

²

，「新北市都市計畫規定設置雨水貯留及涵養水分再利 用相關設施申請作業規範」規定允許放流量為 0.000019 cms /m

²

。

針對本案影響雨水排放量最大的因素有二：一為地面式建築物雨水貯集系 統智慧雨水管理的滯洪孔徑，二為地下式建築物雨水貯集系統智慧雨水管理的泵 浦型式，以下將針對上述兩因素進行說明探討。

A. 地面式建築物雨水貯集系統智慧雨水管理的滯洪孔徑

影響滯洪孔之雨水排放量的因素主要為滯洪孔型式、孔徑及水頭差(水 位)，針對這些影響因素已於本所 107 年度計畫「創新建築物雨水貯集滯洪 之智慧物聯網操作管理系統規劃」中完成探討，由於本年度地面式雨水系統 的滯洪孔的設計係搭配控制閥門進行操作，將以圓形的孔口做設計，故其雨 水排放量僅需考量孔徑及水頭高兩個因素，其流量計算如(4-16)所示，並需 滿足標準法規之最大允許排放量。

𝑄 = 𝑎 × √2𝑔ℎ (4-16) 式中，

𝑄:孔口出流量(m

³

/s)；

𝑎:孔口面積(m

²

) ； 𝑔:重力加速度(m/s

²

) ； ℎ:水位高度(m)。

在此以台北市為例，假設基地面積為 500m

²

，故最大允許排放量為 0.00865 (m

³

/s)，針對滯洪孔徑及水頭差進行敏感度分析，其結果如表 4-5 所示。根據分析結果，當滯洪孔徑在 2 吋且水頭差在 1m 以上，以及孔徑 2 吋以上時，雨水排放量將超會過基地面積最大允許排放量，故此案需以 1 吋 作為滯洪孔徑設置。

表4-5、滯洪孔徑與水頭差之敏感度分析 流量(m

³

/s) h(m)

d 0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5 1/2" 0.0004 0.0005 0.0007 0.0008 0.0009 0.0009 0.0011 0.0012

1" 0.0016 0.0022 0.0027 0.0032 0.0035 0.0039 0.0045 0.0050 2" 0.0063 0.0090 0.0110 0.0127 0.0142 0.0155 0.0179 0.0201 3" 0.0143 0.0202 0.0247 0.0286 0.0319 0.0350 0.0404 0.0451 4" 0.0254 0.0359 0.0440 0.0508 0.0568 0.0622 0.0718 0.0803 (資料來源：本計畫成果)

B. 地下式建築物雨水貯集系統智慧雨水管理的泵浦型式

在不同型式的泵浦有不同規格的馬力及最高揚程，係為影響雨水排放量 的主要因素，參照本計畫第三章感知層相關設備之蒐集彙整成果選擇所需之 規格，再配合設備廠商提供泵浦的特性曲線圖了解設備性能，並可參考台北 市雨水流出抑制設施設計參考手冊之關係式，如下：

𝑆𝐻_𝑝 = 0.222^{𝑄×ℎ𝐿}

𝑁𝑝 (4-17) 式中，

𝑆𝐻_𝑝:馬力(HP)；

𝑄:泵浦抽水量(m

³

/min) ； ℎ𝐿:總揚程(m)；

𝑁_𝑝:效率係數，參考備廠商提供泵浦的特性曲線圖。

同樣以台北市為例，假設基地面積為 500m

²

，故最大允許排放量為 0.00865 (m

³

/s)，效率係數設為 0.5，針對泵浦的馬力及揚程進行敏感度分 析，其結果如表 4-6 所示。根據分析結果，如總揚成為 10m 的情況下，當馬 力在 3HP 以上，其排放量將會超過台北市基地面積最大允許排放量 0.00865 (m

³

/s)，故選擇 3HP 以下的馬力進行設計即可滿足規範限制。

表4-6、馬力與揚程之敏感度分析 流量(m

³

/s) h(m)

馬力(HP) 10 20 30 40

1/4 0.000853 0.000427 0.000285 0.000213 1/2 0.001707 0.000853 0.000568 0.000427 3/4 0.002560 0.001280 0.000853 0.000640 1 0.003413 0.001707 0.001138 0.000853 1 1/2 0.005118 0.002560 0.001707 0.001280 2 0.006825 0.003413 0.002275 0.001707 3 0.010238 0.005118 0.003413 0.002560 (資料來源：本計畫成果)

第 三 節

雨 水 貯 集 系 統 之 智 慧 物 聯 網 操 作 管 理 模 擬 模 式 建 立

在文檔中 智慧雨水貯集系統在建築物雨洪管理及操作模擬研究 (頁 102-105)