第三章 集排水設施之解說與設計
3.8 濕式滯洪池
3.8.1 目 的 :
濕 式 滯 洪 池 為 一 常 年 保 持 固 定 容 積 之 水 在 池 內 , 且 具 有 蓄 洪 機 制 的 水 池 。 當 將 雨 水 引 至 水 池 , 在 停 留 時 能 夠 使 固 體 沉 滓 物 產 生 沉 澱 , 部 分 污 染 物 被 分 解 , 而 產 生 淨 化 作 用 , 同 時 降 低 洪 峰 , 減 少 雨 水 逕 流 污 染 目 的 , 甚 至 將 景 觀 、 垂 釣 和 休 閒 等 功 能 考 慮 進 去 而 成 為 多 目 標 滯 洪 池 。 對 於 不 適 合 使 用 常 年 積 水 之 濕 式 滯 洪 池 或 人 工 濕 地 時 , 宜 採 用 乾 式 滯 洪 池 。
功 用 :
1.減 緩 洪 峰 之 最 大 流 量 及 下 游 之 侵 蝕 沖 刷 。 2.移 除 逕 流 中 的 懸 浮 污 染 物 。
3.濕 式 滯 洪 池 可 提 供 野 生 動 物 生 長 、 棲 息 及 繁 衍 場 所 。
3.8.2 材料:
滯 洪 池 應 盡 量 利 用 當 地 天 然 材 質 做 為 滯 洪 池 舖 設 材 料 , 如 紅 土 表 層 、 黏 土 、 卵 石 塊 等 。 濕 式 滯 洪 必 要 時 可 於 池 底 鋪 設 皂 土 板 防 水 層 或 塑 膠 襯 墊 等 , 來 減 緩 池 水 下 降 的 速 度 。
基 地 範 圍 內 於 整 地 及 開 挖 完 成 後 , 須 於 整 地 完 成 即 進 行 噴 植 草 種 , 道 路 兩 側 及 中 央 分 隔 島 、 公 園 及 邊 界 綠 地 則 配 合 開 發 進 度 種 植 灌 喬 木 。 植 栽 計 畫 儘 量 使 用 台 灣 的 原 生 鄉 土 植 物 , 除 了 可 以 確 保 植 栽 植 物 順 利 生 長 外 , 同 時 可 以 強 調 當 地 農 業 人 文 特 色 。
3.8.3 位 置 :
場 址 準 則
1.每 個 滯 洪 池 至 少 需 要 4 公 頃 的 流 域 補 助 面 積 , 但 不 超
過 259 公 頃,若 有 充 足 的 地 下 水 源 補 充 則 亦 具 有 發 展 條 件 。
2. 土 壤 條 件 、 岩 床 深 度 與 地 下 水 面 深 度 都 必 須 事 先 調 查,排 水 良 好 的 土 壤 在 建 構 滯 洪 池 時 必 須 有 襯 裡 的 設 計 。
3.具 備 一 深 度 夠 深 且 恆 水 位 的 水 池 , 淺 區 沼 澤 以 及 沉 降 前 池 亦 可 列 入 設 計 考 量 。
4.依 照 滯 留 流 域 的 大 小 , 滯 洪 池 可 以 利 用 建 築 堤 壩 或 是 挖 掘 小 漥 池 的 方 式 設 置 。
5.乾 季 時 基 流 與 流 域 補 助 容 易 , 可 以 與 景 觀 設 計 做 綜 合 規 劃 之 地 點 。
6. 設 置 濕 式 滯 洪 池 時 , 必 需 與 化 糞 池 最 少 保 持 7.5 公 尺 、 與 化 糞 池 過 濾 系 統 最 少 保 持 15 公 尺 及 距 離 所 有 權 界 線 最 少 保 持 3 公 尺 等。但 對 於 不 同 土 質、坡 度 或 特 殊 狀 況 , 以 上 參 考 數 據 得 作 適 度 修 正 。
7.濕 式 滯 洪 池 的 出 口 不 應 該 直 接 排 入 濕 地 資 源 區 域 以 免 造 成 其 沖 蝕 。
3.8.4 應 用 :
濕 式 滯 洪 池 能 應 用 在 居 住 地 、 商 業 與 工 業 廠 址 。 濕 式 滯 洪 池 本 身 具 備 分 解 、 移 除 可 溶 性 污 染 物 , 因 此 適 用 於 可 能 產 生 高 營 養 負 載 的 地 方 。
設 計 濕 式 滯 洪 池 時 必 須 事 先 調 查 土 壤 、 岩 床 深 度 , 與 水 位 高 度 等 。 在 岩 床 不 深 的 地 帶 , 挖 掘 太 深 的 滯 洪 池 勢 必 是 不 可 行 的 方 案 , 如 果 設 置 場 地 的 土 壤 排 水 性 太 強 , 則 不 適 於 建 造 一 個 具 有 常 水 位 的 濕 式 滯 洪 池 。 如 果 土 壤 具 有 可 滲 透 性 ,
在 旱 季 時 可 能 會 造 成 池 水 水 位 嚴 重 下 降 。 在 這 樣 的 情 形 下 可 利 用 在 池 底 舖 上 襯 裡 ( liner) 或 壓 實 滯 洪 池 的 土 壤 來 減 緩 池 水 下 降 的 速 度 。 其 中 對 於 舖 設 襯 裡 的 方 法 有 :
1.增 加 約 15 公 分 厚 的 黏 土 。 2.舖 設 皂 土 板 防 水 層
3.於 池 底 舖 上 塑 膠 襯 墊 。
3.8.5 缺 點 :
1.佔 用 基 地 面 積 , 不 適 用 於 高 度 都 市 化 地 區 。 2.不 可 設 置 於 坡 地 、 填 土 區 或 地 層 不 穩 場 所 。
3.濕 式 有 蚊 蟲 孳 生 、 池 水 厭 氧 及 優 養 化 問 題 之 顧 慮 。 4.不 適 合 使 用 常 年 積 水 之 濕 式 滯 洪 池 或 人 工 濕 地 時 , 宜
採 用 乾 式 滯 洪 池 。
5.需 考 慮 安 全 以 及 周 圍 環 境 清 潔 維 護 問 題 。
3.8.6 設 計 :
1.滯 洪 設 施 之 規 劃 設 計 原 則 如 下 :
( 1)基 地 開 發 後 之 出 流 洪 峰 流 量 應 小 於 入 流 洪 峰 流 量 百 分 之 八 十 , 並 不 得 大 於 開 發 前 之 洪 峰 流 量。 且 不 應 超 過 下 游 排 水 系 統 之 容 許 排 洪 量 。
( 2)滯 洪 設 施 之 最 大 洪 峰 流 量 之 水 理 計 算 , 得 使 用 合 理 化 公 式 估 算 之。其 入 流 歷 線 至 少 採 重 現 期 距 五 十 年 以 上 之 洪 水,出 流 歷 線 則 為 重 現 期 距 二 十 五 年 以 下 之 洪 水。 滯 洪 設 施 對 外 排 放 之 洪 峰 流 量 ,不 得 超 過
開 發 前 之 洪 峰 流 量 [水 土 保 持 技 術 規 範 第 95 條 ]。
( 3)懸 浮 性 沉 滓 對 於 水 深 小 於 0.8 公 尺 的 滯 洪 池 會 有 懸 浮 的 問 題;對 水 深 大 於 2.5 公 尺 則 會 造 成 水 體 缺 氧 的 現 象 。 另 由 沉 澱 物 之 沉 降 速 率 的 研 究 與 模 擬 顯 示 , 較 淺 的 滯 留 池 具 有 較 大 的 固 體 移 除 率, 故 滯 留 池 的 設 計 深 度 以 0.9~2.4 公 尺 為 宜 。
( 4)滯 留 池 水 深 的 深 淺 變 化 與 池 畔 水 位 震 盪 對 於 植 生 的 生 長 與 生 存 是 必 要 的 要 件 。 植 生 應 位 於 池 水 的 正 常 高 度 之 上 , 濕 潤 帶 應 最 少 為 3 公 尺 寬 並 維 持 30~50 公 分 的 正 常 水 深 以 提 供 水 生 植 物 的 生 長 條 件 。
( 5) 滯 洪 池 的 池 面 表 面 積 最 小 應 為 1000 平 方 公 尺 , 相 對 於 加 深 滯 洪 池 深 度,濕 式 滯 洪 池 的 效 益 會 隨 著 表 面 積 增 加 而 加 強,然 而 亦 會 導 致 水 溫 上 升 並 增 加 蒸 發 散 的 逸 失 量 。
( 6) 沉 澱 作 用 是 一 般 滯 留 池 去 除 污 染 物 最 主 要 之 因 素 , 對 滯 留 區 域 而 言,設 計 沉 澱 前 池 的 功 用 在 於 逕 流 進 入 主
池 前 ,將 沉 滓 擱 置 。固 定 時 間 移 除 沉 澱 前 池 的 沉 滓 比 起
清 除 主 池 要 來 的 簡 便 並 且 便 宜。沉 澱 前 池 亦 應 考 慮 維 護
上 的 方 便 性,如 設 計 上 允 許 機 械 操 作 會 增 加 清 除 沉 滓 的 方 便 性 。
( 7)增 加 滯 留 時 間 可 以 加 強 污 染 物 之 移 除 能 力 , 故 入 流 口 與 出 流 口 在 設 計 時 應 距 離 愈 遠 愈 好,故 建 議 滯 留 池 的 長 度 與 寬 度 比 例 為 3: 1。
( 8) 當 注 入 管 高 於 水 面 時 , 會 沖 蝕 壩 體 與 邊 坡 , 故 進 水 口 應 該 儘 量 設 置 在 恆 水 面 下 , 且 應 該 設 計 有 緩 坡 、 小 卵 石 隔 板 或 亂 石 堆 之 類 以 減 緩 水 流 流 速 的 緩 衝 構 造 。
( 9)緩 坡 能 在 暴 雨 發 生 時 避 免 邊 坡 沖 蝕 , 並 有 助 於 例 行 維 護 作 業( 比 如 割 草 ), 在 工 作 安 全 上 的 考 量 滯 洪 池 坡 度 以 低 於 1:2( 水 平:垂 直 )之 緩 坡 為 宜;此 外 , 基 於 斜 坡 應 該 維 持 穩 定 , 在 潮 濕 帶 到 池 底 部 分 坡 度 應 該 小 於 3: 1( 水 平 : 垂 直 )。
( 10) 回 流 管 應 該 設 計 在 排 水 處 且 位 於 恆 久 正 常 水 位 下 方 0.5 公 尺 處 。
( 11) 滯 洪 池 底 部 設 置 之 出 水 管 與 出 水 管 出 口 處 都 應 設 置 可 調 節 閥 , 這 些 調 節 閥 在 必 要 時 可 以 調 節 滯 留 時 間 。
( 12) 堤 壩 與 溢 洪 道 的 設 計 應 該 符 合 壩 體 安 全 標 準 , 所 有 濕 式 滯 洪 池 皆 須 設 置 緊 急 溢 洪 道 , 以 在 大 暴 雨 發
生 時 提 供 分 流 管 道 , 避 免 破 壞 蓄 水 結 構 。
(13)臨 時 性 滯 洪 及 沉 砂 設 施 . 由 於 開 發 期 間 部 份 地 表 裸 露 , 施 工 期 間 暴 雨 量 和 土 壤 沖 蝕 量 勢 必 較 開 發 前 和 開 發 後 為 大 , 故 施 工 期 間 對 滯 洪 池 和 沉 砂 池 之 需 求 量 體 亦 較 永 久 性 . 設 施 所 需 之 容 積 為 大 。
2.滯洪設施之水理計算如下:
(1)滯洪量:利用開發前、中、後之洪峰流量繪製成三角單位歷 線圖,以三角形同底不等高,依下列公式求出滯洪量[水土 保持技術規範第 96 條]:
(
inp out)
b
s T Q Q
V1 2, 1,
2 −
=
(
inp out)
b
s T Q Q
V 2 3, 1,
2 −
=
式 中 ,Vs1 =臨 時 性 滯 洪 池 容 積 (立 方 公 尺 )。
2
Vs =永 久 性 滯 洪 池 容 積 (立 方 公 尺 )。
Q1,out =為 開 發 前 25 年 發 生 一 次 之 尖 峰 出 流 量 (立 方 公 尺 /秒 )。
Q2,inp =為 開 發 中 50 年 發 生 一 次 之 尖 峰 入 流 量 (立 方 公 尺 /秒 )。
Q3,inp =為 開 發 後 50 年 發 生 一 次 之 尖 峰 入 流 量 (立 方 公 尺 /秒 )。
Tb =入 流 量 歷 線 之 延 時 (秒 ),基 於 安 全 考 量,設 計 基 期Tb 取 兩 倍 集 流 時 間 , 至 少 應 採 1 小 時 以 上 之 設 計
( 不 足 1 小 時 者 以 1 小 時 計 算 )。
( 2)滯 洪 設 施 之 設 計 蓄 洪 量:設 計 蓄 洪 量Vsd(立 方 公 尺 ) 其 規 定 如 下 [水 土 保 持 技 術 規 範 第 96 條 ]:
永 久 性 滯 洪 設 施 : Vsd =1.1Vs2 臨 時 性 滯 洪 設 施 : Vsd =1.2Vs1
Vsd =滯 洪 池 設 計 容 積 (立 方 公 尺 )。
( 3)淨 化 污 染 物 所 需 之 體 積:每 次 降 雨 初 期 沖 刷 流 出 必 須 處 理 之 雨 水 逕 流 量 稱 為 水 質 體 積 (Water Quality
Volume,VWQ),其設計方式有二:
(a)一般法:即滯 洪 池 淨 化 污 染 物 所 需 之 體 積 需 達 到 年 平 均 逕 流 雨 量 深 度 90%之 水 質 體 積WQV計算如下式。
i V Dep
WQ P R A
V = × ×
i
V A
R =0.05+0.9× AIm ; Im ≥0.15 Ai
A
式中,
PDep為逕 流 雨 量 深 度 , 一 般 定 義 PDep = 25mm(0.025 公 尺)。
RV 為逕 流 係 數 。
AIm為不透水面積(平方公尺) 。 Ai為 集 水 區 面 積 (平 方 公 尺 )。
(b)簡易算法 VWQ=12.5mm×Ai
每 公 頃 之 集 水 面 積 所 需 水 質 體 積VWQ =125m3。 設 計 之 水 質 體 積VWQ:
Urbonas(1992) VWQ=0.75VWQ CASQA(2003) VWQ=2VWQ
假 設 濕 式 滯 洪 池 淨 化 污 染 物 所 需 呆 水 位 之 體 積 為
,則濕 式 滯 洪 池 之 設 計 總 體 積 VWQ
WQ S
Wet
sd V V
V , =1.1 2 +
圖 3.8.1 濕式滯洪池 3.滯 洪 設 施 之 水 文 分 析 如 下 :
( 1) 降 雨 強 度 推 估 [水 土 保 持 技 術 規 範 第 16 條 ]:
降 雨 強 度 之 推 估 值 , 不 得 小 於 下 列 無 因 次 降 雨 強 度 公 式 之 推 估 值 :
C
( )
之逕流係數 0.75~0.90 0.70~0.80 0.50~0.75 0.45~0.60 0.75~0.95 開發整地區整地後
技 術 規 範 第 96 條 ]:
芮哈(Rziha)公式:
t2 = L/V2
( )
0.62 20 H/L
V =
式 中 ,
2:
t 流下時間(秒)。
:2
V 流下速度(公尺/秒)。
:
H 溪流縱斷面高程差(公尺)。
:
L 溪流長度(公尺)。
4.實 例 說 明 : 某 山 坡 地 集 水 區 面 積 為 5.0 公 頃 , 開 發 前 非 農 業 使 用 , 開 發 後 興 建 社 區 , 每 100 公 尺 有 橫 向 集 水 溝 , 縱 向 排 水 溝 高 程 差 為 30 公 尺 , 集 水 區 域 縱 向 與 橫 向 比 值 約 等 於 3, 年 平 均 降 雨 量 2126.2mm, 漫 地 流 速 使 用 0.5m/sec。
( 1) 試 設 計 一 般 濕 式 滯 洪 池 之 蓄 洪 量 。
( 2) 試 設 計 一 兼 具 防 洪 及 淨 化 污 染 物 之 濕 式 滯 洪 池 蓄 洪 量 。
解 : 設 縱 向 長 度 為 , 則 橫 向 長 度L B=L/3 50000m2
B L× = L=387.3m
因 每 100 公 尺 有 橫 向 集 水 溝 且 有 斜 坡,故 漫 地 流 流 動
307
inp , out
, . Q
Q1 <08 3 OK
基 期Tb =2tc =2×4.83=9.66min<1hr 取 Tb =1hr=3600sec
(1)求 一 般 滯 洪 池 之 滯 洪 量 體 積 :
(
inp out)
b
s T Q Q
V1 2, 1,
2 −
= =
(
2.176 1.492)
1231.9 3 23600× − = m
(
inp out)
b
s T Q Q
V2 3, 1,
2 −
= =
(
1959 1492)
8406 3 23600× . − . = . m
滯 洪 設 施 之 設 計 蓄 洪 量 :
永 久 性 滯 洪 設 施 : Vsd =1 V.1 s2=924.66m3 臨 時 性 滯 洪 設 施 : Vsd =1 V.2 s1=1478.3m3
( 2) 淨 化 污 染 物 所 需 滯 洪 池 之 體 積 : 未 提 供 不 透 水 面 積 , 使 用 簡 易 算 法
Wet
Vsd, =1.1VS2 +0.75VWQ [Urbonas,1992]
=924.66+0.75×(0.0125×50000)
=1393.4
Wet
Vsd, =1.1VS2 +2VWQ [CASQA,2003]
=924.66+2×(0.0125×50000)
=2174.7m3
3.8.7 設 施 之 管 理 :
1.臨 時 性 滯 洪 設 施 之 管 理 :
( 1)施 工 中 不 可 設 置 閘 門 控 制 水 位,平 時 亦 不 得 蓄 水 。
( 2 ) 應 隨 時 清 除 雜 物 , 以 維 持 入 水 口 與 出 水 口 之 通 水 面 , 並 維 護 其 安 定 性 。
( 3) 其 階 段 性 功 能 完 成 後 , 始 可 填 平 廢 除 。 2.永 久 性 滯 洪 設 施 之 管 理 :
( 1)入 水 口 與 出 水 口 之 攔 污 柵 應 隨 時 檢 修,清 除 雜 物 。
( 2)有 安 全 之 虞 者,周 圍 應 設 置 圍 籬、警 告 標 語 及 安 全 爬 梯 等 防 護 設 施 。
( 3)滯 留 洪 水 部 分,如 設 有 閘 門 控 制 水 位,其 蓄 水 量 不 得 列 入 滯 洪 體 積 。
表 3.8.2 台 灣 各 氣 象 站 月 平 均 降 雨 量 統 計 表
台灣各氣象站月平均降雨量統計表 單位:毫米
地名 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 合計 統計期間
淡水 120.5 173.5 192.2 178.3 219.5 230.6 147.6 215.1 223.5 185.5 131.7 101.6 2119.6 1971-2000 鞍部 319.3 315.2 288.2 242.5 319.7 322.6 261.5 435 617.3 823.4 578.5 369.2 4892.4 1971-2000 台北 86.5 165.7 180 183.1 258.9 319.4 247.9 305.3 274.6 138.8 86.2 78.8 2325.2 1971-2000 竹子湖 269.3 277.3 240.3 207.8 275.3 294.7 248.3 446 588.1 837.3 521.9 320.1 4526.4 1971-2000 基隆 335.8 399 332.3 240.9 296.1 286.7 150.4 212.8 360.8 413.4 394.7 332.1 3755 1971-2000 彭佳嶼 134 168.6 179.9 166.6 203.1 200.5 106.2 188.1 186.7 131.9 144 114.8 1924.4 1971-2000 花蓮 71.9 99.9 86.6 96.1 195 219.6 177.3 260.6 344.3 367.4 170.6 67.7 2157 1971-2000 蘇澳 371.6 351.5 224.6 207.9 264.1 252.3 169.3 285.7 520.6 757.1 747.2 457.6 4609.5 1971-2000 宜蘭 155.3 175.2 132.2 134.2 222.7 186.7 145.5 243.8 441.2 442.3 360.2 188.4 2827.7 1971-2000 東吉島 19.2 31.9 41.3 67.2 136.7 202 158.7 177.7 77.7 28.4 21 13.1 974.9 1971-2000 澎湖 21.9 50.2 52.9 92.4 123.2 164.1 131.6 170.8 74.2 26.1 20.1 23.5 951 1971-2000 台南 19.9 28.8 35.4 84.9 175.5 370.6 345.9 417.4 138.4 29.6 14.7 11.3 1672.4 1971-2000 高雄 20 23.6 39.2 72.8 177.3 397.9 370.6 426.3 186.6 45.7 13.4 11.5 1784.9 1971-2000 嘉義 27.6 57.7 62.2 107.6 189.2 350.7 304.3 422.1 148.9 22.7 12.2 20.9 1726.1 1971-2000 台中 36.3 87.8 94 134.5 225.3 342.7 245.8 317.1 98.1 16.2 18.6 25.7 1642.1 1971-2000 阿里山 87.8 144 161.4 256.8 530.9 711.1 590.7 838.9 344.7 136.1 46.6 61.1 3910.1 1971-2000 大武 54.9 54 48.9 82.3 198.2 367.4 366.5 428.3 338.1 223.7 80.8 46.1 2289.2 1971-2000 玉山 116 148.9 138.9 248.9 454.2 513.3 361.5 499.4 257.2 152.7 77.8 85.6 3054.4 1971-2000 新竹 74.8 152.5 196.5 191.3 282.4 279.2 140 206.8 114.9 44.5 44.8 55 1782.7 1991-2000 恆春 25.7 27.7 19.9 43.5 163.9 371.3 396.3 475.2 288.3 141.9 43.2 20.6 2017.5 1971-2000 成功 77.2 73.4 75.3 96.4 189.8 204.7 251.1 325.9 351.6 336.8 136.6 79.6 2198.4 1971-2000 蘭嶼 273.9 219.8 163 164.8 263 262.9 225 275 394.2 331 273.7 235 3081.3 1971-2000 日月潭 52.4 103.3 119.3 192.1 354.3 483.8 349.6 431.8 199.9 54.9 25 38.2 2404.6 1971-2000 台東 43.2 47.5 43.1 73.8 156.9 247.8 280.5 308.2 299.4 236 78 41.7 1856.1 1971-2000 梧棲 28.5 84.5 106.1 131 222.5 217.7 165.9 213.2 68.7 9.9 14.9 20.1 1283 1971-2000