第三章 滲透管溝之型式與特性
第一節 滲透管溝之型式
為減少逕流及都市化效應,一般可於道路等公共空間,或利用 自然地形廣設保水滲透設施,各設施分別有其特殊功能及適用範 圍,設計方法也各有不同,但保水的概念卻是一致的,所以在建築 基地規劃時就必須依現場狀況進行整體規劃,才可使保水滲透設施 發揮最大的功效(如圖 3-1 所示)。
圖 3-1 基地保水滲透設施整體規劃配置示意圖
資料來源:內政部建築研究所,2002
由上圖可知,各設施可依建築基地之現場狀況單獨設置或數種 型式互相搭配使用;滲透管溝的主要的型式有:綠地、被覆地或草 溝,滲透排水管滲透陰井及滲透側溝等,本研究初步以滲透陰井工 法為對象。
一、綠地、被覆地或草溝
利用植物,如樹木或草地等來控制雨水逕流是一種自然而經濟 之自然方法;植物性之控制方法,一般包括綠地、被覆地或草溝,
可將各種控制設施之規劃融合於建築基地規劃之中,以增進景觀方 面之價值。
草溝(Grassed swales)是一種寬而淺且內部植草的排水道;草
溝的設置若能配合基地開發的型式與自然低窪的地形,可直接將各 基地之窪地相連,使其兼具排水道的功能;草溝也可在都市
圖 3-2 草溝構造示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003
開發地區的透水層部分,以整地方式設置,以儲存地表逕流並排放 至下水道,則亦兼有滯留池的功能。草溝入口應設置前處理設施,
先將較大顆粒或雜物濾除以減少滲透面阻塞之可能;草溝之構造概 如圖 3-2 所示。
92 年綠廳舍暨學校改善計畫在集集特有生物研究保育中心生 態園區內設置一段滲透草溝,不但使生態更加豐富,亦可成為入滲
礫石濾層
地下排水 前處理設施
入流 碎石濾
堰 涵洞
(a) 俯視圖
地下排水管 礫石濾層 透水織布
植生
植生
入滲率高之土
(b) 剖面圖
設施的代表性示範案例。滲透草溝的長度為 90m,溝間植草,邊坡 處於安息角範圍內,且兼具透水功能,如圖 3-3。
圖 3-3 豐富生態且具示範性質的滲透草溝
資料來源:林憲德教授,2003
綠地、被覆地或稱為草帶,是一種與不透水表面相鄰的草
地,將不透水表面的逕流導入,可在草地上形成薄層水流,同時藉 由植被之過濾與吸附,去除粒狀污染物,可達到保水的效果,適用 於小區域或不透水區域周圍。
草帶斷面應平整,使逕流形成薄層水流均勻分佈於表面以增加 滲透面積,且流速不可過快,因此縱向坡度應在 5%以下;通常草 帶易有逕流集中情形,故長度應小於 10m;草帶的構造如圖 3-4。
圖 3-4 草帶構造示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003。
資料來源:廖朝軒教授,2003
坡度<5%
水平分水堰
草帶長度<10m
二、滲透排水管:
滲透排水管是將基地內無法由自然入滲排除之降水設法集中於 管內後,然後慢慢入滲至地表,達到其輔助入滲的效果(如圖 3-5)。
透水管的材料早期是採用陶管、瓦管、多孔混凝土管及有孔塑膠管,
目前則為蜂巢管、網式滲透管、尼龍紗管和不織布透水管等,它們 都是利用毛細現象將土壤中的水引導入管內,再緩緩排除,外層的 材料除須具抗壓強度外,也應避免泥砂滲入造成淤積。
圖 3-5 滲透排水管示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003 三、滲透陰井
滲透陰井和滲透排水管的原理類似,均利用內部的透水涵管來 暫時收納土壤中的飽和水量,待土壤含水量降低時,再緩緩排出,
入滲於地表。滲透陰井屬於垂直式的輔助入滲設施,不僅可以有較 佳的貯集滲透效果,同時亦可做為滲透排水管間聯接的節點,並可 收集排水過程中產生的污泥雜物,方便定期清除以保持排水的通 暢,滲透陰井之構造如圖 3-6 所示。通常滲透陰井與滲透排水管配 合使用,常設於各類運動場、公園綠地以及土壤透水性較差的建築
基地中。因為滲透陰井的滲透孔隙易遭垃圾、泥沙、青苔的阻塞而 失去功能,設計時應在底部或連接管部設置可拆裝網罩,以利清理 並維持滲透之功能。
圖 3-6 滲透陰井示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003 四、滲透側溝
滲透側溝收集經由滲透排水管和滲透陰井所排出的雨水,來組 成整個滲透排水系統;滲透側溝利用透水性混凝土材,於側溝底部 及側面填充碎石,收集之雨水由底部及側面滲透,構造如圖 3-7。
滲透側溝也可以單獨使用於較大面積的排水區域邊緣,來容納 較大之水量,因此,滲透側溝的管涵斷面積也較前述兩者為大,在 管涵材料的選擇上,必須以多孔隙透水混凝土為材料,以利雨水入 滲,同時也必須定期清洗以防青苔、泥沙阻塞孔隙而失去功能。
圖 3-7 滲透側溝示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003
92 年綠廳舍暨學校改善計畫在經濟部水利署台北辦公區新店 辦公室建置兼具實驗與示範性質的滲透測溝,以供透水鋪面觀測試 驗及雨水貯留設備觀測試驗之用,如圖 3-8 所示。
圖 3-8 具實驗與示範性質的滲透測溝
資料來源:廖朝軒教授,2003 五、滲透渠
與上述滲透側溝相比,滲透渠是比滲透側溝更為大型的入滲設 施,其構造如圖 3-9 所示。
滲透渠是一種地面上的溝渠,利用開挖凹面之低窪壕溝進行雨
水入滲,壕溝上常回填透水性良好之土壤,經過濾的水再流入壕溝,
回填土則可植生使其土壤聚集,維持自然過濾;故與草溝相比,草 溝是偏向「自然」的排水方式,而滲透渠則屬於「工程性」的排水 方式,且滲透渠的表面可較為平坦。
水流是以漫地流的型式經由植生帶流入設施中,滲透渠內部以 卵石填充,底部鋪設 15cm 砂濾層,在砂石與土壤間常置有透水織 布,作為減少地下水之污染及土壤細顆粒進入砂石間空隙減少貯水 量。
滲透渠除了減少地表逕流的功能外,亦有去除逕流污染物的效 用;當污染物進入滲透渠中,可因沈澱、植物根部吸附及轉換等作 用而被去除。根據國外的使用經驗與評估,滲透渠如設計及維護良 好,可去除 100%的懸浮固體,30 至 70%之營養鹽,15 至 80%之重 金屬及細菌。滲透渠底部及側邊皆可入滲,因此即使滲透渠底面阻 塞,滲透渠側邊仍可維持 1/4 的入滲能力。
圖 3-9 滲透渠示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003 六、滲透乾井
滲透乾井經常用於貯存建築物屋頂所收集之雨水,其構造如圖 3-10。
根據國外使用經驗,滲透乾井之集水面積通常不大於 4,000m2; 因為滲透乾井較不佔用空間,可配合建築物適當的規劃設置,故被 廣泛使用於收集住宅區、商業區及工業區等建築物屋頂之雨水;一 般滲透乾井上方為覆土,僅留一入流口供逕流流入用,若地區暴雨 量較大,可將滲透乾井上方覆土除去改為網狀入流口,如此可增加 入流效率;而在設置滲透乾井時至少需離建築物地基 3m,以免影響
a.俯視圖
b.剖面圖
停車場 植生帶
(坡度小於 1%)
滲透渠
溢流
溢流堰
5 公分碎石濾層 透水織布 級配
15 公分厚砂濾層 地表逕流
植生帶(長度至少 6 公尺)
建築物結構穩定。
圖 3-10 滲透乾井示意圖
資料來源:廖朝軒教授,2003 排水管
碎石濾層 入流口
透水 織布
入流口
透水管 建築物地基
至少 3m