第五章 滲透陰井保水性能現地試驗結果分析
第一節 結論
現代的城鄉環境大部分由水泥、瀝青、地磚及金屬等不透水材 質所組成,這也使得地表上的車道、步道、停車場及廣場等,甚至 地底下的地下室均變成不透水的硬質地面,嚴重阻絕了雨水滲透及 貯存的機會,加上密閉不透水的公共雨排水設計,使得雨水直衝入 海,無法循環回大地來滋潤土地。
水資源就像能源一樣,是城市和所有人類集居地所不可或缺 的,但是它的價值卻像能源一樣被徹頭徹尾的低估了。人類棲息地 的未來,需倚靠政府保衛這些重要財產的意願,然而處在這快速成 長的城市中,政府在土地使用管理上就須採取更多更適當的控制,
且其挑戰也會越高,因此對這些雨水;與其想藉由更高的堤防,或 是更多的抽水機來避免洪水的侵擾,到不如認真地去思考如何導引 這些原為人類生命支援的雨水流往他原本該去的方向。
台灣因地形險峻,河川坡度大,水流在河流中的流速甚大,並 不利於水資源之利用與調節,根據研究,在相同乾旱頻率週期下,
缺乏雨量日數有增加之趨勢。臺灣地區各都市持續開發土地,以追 求創造高經濟成長,為減緩因人為過度開發、都市區內基盤建設之 不透水化與工程排水系統之大量興建,使得現有建築物缺少雨水貯 留、滲透、保水和蒸發機能降低,造成地貌、水文及氣候等自然環 境之改變,導致原本平衡的水文機制發生改變,進而衍生都市熱島 效應、水患、水污染及水資源等問題。
以汐止市為例,至 2000 年 9 月底,累計建築物數量為 92,862 棟,近三年,則是以每年 15,000 至 25,000 棟的數字成長,其總量 為 15 年前的 6 倍。當夾帶了大量水汽的中度颱風象神過境帶來的
豪雨、洪水氾濫成災及土石流為患,更造成多少人員傷亡、與家園 損毀。可見都市的過度開發,對於雨水逕流量的影響有多麼密切。
傳統上所採行的大型、集中末端之排水處理模式,仍使都市洪 澇及乾旱問題於近年不斷重複上演,這也突顯此類工程設計並無法 有效解決都市現有的水資源問題,而小型分散的雨水貯集系統之保 水設計,方為解決未來都市水資源問題的一項利器。
為協助政府落實相關「保水」政策,降低政府施行「保水」政 策之困難及阻力,本所於 92 年起,分 4 年辦理「滲透管溝」、「透 水鋪面」、「生態水池」、「人工濕地」及「雨水貯留」等設計規劃委 託研究計畫,並已於今(95)年完成相關設計規範,但對於適用於 都會區建築設計的「滲透陰井」容量設計規範,並未納入計畫中。
故本研究的「滲透陰井」容量設計規劃結果,將可有效提供設計使 用者,作為綠建築基地保水設計之需要。
本研究成果及結論分述如下:
一、滲透陰井滲透性能之探討
依據達西定律推導可知,滲透陰井之入滲性能可透過「比滲透 面積Aus」此一參數來表示,並已由穩定流滲透設施入滲理論得到證 實;同時以此為基礎進一步建立保水量(FALL)設計公式,並經試 驗數據率定相關參數後,建立設計保水量、設計入滲率及管徑尺寸 等設計參數之數學關係,並據以作為估算滲透陰井之設計保水量,
相關成果可做為未來規劃設計之依據。
二、滲透陰井試驗規劃、方法與步驟之建立
為考量試驗的一致性,本研究在建立相關試驗方法與步驟時,
係參考本所「滲透管溝容量設計與試驗研究」委託研究計畫所建立 之管溝流程予以修正建立,並作為後續容量設計理論發展之依據。
三、試驗結果分析與探討
依據去(94)年度初步針對 30 cm (開孔率 0.892%)、40 cm
(開孔率 0.783%)及 50 cm(開孔率 0.708%)三種不同管徑滲透 陰井所做滲透性能測試研究,除驗證擬定之試驗方法與步驟可適用 於現地進行試驗觀測,同時依據試驗結果分析顯示,不論管徑大小 為何,基本上其所呈現的入滲機制均相同,即比滲透面積(Aus)與 水深(H)係呈一線性關係。
為進一步釐清開孔率對陰井滲透性能之影響,本(95)年度又 增加管徑 40cm(開孔率 0.3915%)及管徑 50cm(開孔率 0.354%), 兩組不同陰井滲透試驗,進一步分析瞭解孔隙率變化對滲透性能之 影響,並發展適宜本土滲透陰井容量計算及規劃方法。依據試驗結 果分析發現,開孔率的大小對滲透性能的影響似乎並不顯著,由去 年度試驗結果與本年度增列兩組開孔率減半的試驗結果比對發 現,雖開孔率減少 50%但其滲透性能大約只減少 10%。此外,研 究亦進一步依兩年度所獲得之試驗數據,重新進行參數率定,並透 過建立之設計保水量、設計入滲率及管徑尺寸等設計參數數學關 係,重新推估滲透陰井之設計保水量,並將成果繪製成圖表以供未 來規劃設計之參考。