第三章 集排水設施之解說與設計
3.6 入滲溝
3.6.1 目 的 :
入 滲 溝 是 一 佈 滿 碎 石 以 增 加 地 下 水 庫 容 納 洪 水 量 , 為 設 於 地 面 的 溝 渠 , 藉 由 入 滲 減 少 雨 量 之 逕 流 體 積 與 洪 峰 流 量 。 入 滲 之 雨 水 並 可 補 助 地 下 水 源 , 使 河 川 維 持 在 平 時 的 水 流 量 , 過 濾 水 中 沉 質 , 移 除 逕 流 中 的 可 溶 性 沉 渣 等 功 能 , 逕 流 從 入 滲 溝 底 部 入 滲 後 會 逐 層 向 下 流 動 終 至 地 下 水 面 。
3.6.2 材 料 :
內 部 填 充 礫 石 , 底 部 為 天 然 土 壤 , 周 邊 配 合 植 草 植 被 , 以 建 構 一 生 態 入 滲 區 域 可 增 加 污 染 物 之 去 除 , 位 於 入 滲 溝 上 方 之 散 流 裝 置 , 得 採 用 石 塊 、 木 樁 等 材 料 。 入 滲 設 施 的 所 在 地 的 土 壤 必 須 具 有 良 好 的 透 水 性 。
在 開 挖 入 滲 溝 時 可 應 用 輕 型 推 土 設 備 。 使 用 重 型 機 械 會 壓 密 土 壤 而 減 低 入 滲 溝 蓄 容 力 。 當 開 挖 深 度 超 過 1.5 公 尺 且 有 崩 塌 之 虞 時 應 選 用 適 當 擋 土 支 撐 , 如 鋼 板 或 木 材 製 成 之 擋 土 板 , 擋 土 裝 置 應 架 設 於 管 溝 兩 側 , 擋 土 裝 置 之 組 裝 方 式 可 於 作 業 區 內 以 人 工 組 裝 或 在 工 廠 組 裝 完 成 後 直 接 以 吊 車 吊 放 至 作 業 區 , 擋 土 設 施 可 重 複 組 裝 、 拆 卸 或 移 動 。
3.6.3 位 置 :
1.對 於 一 般 住 宅 區 選 擇 利 用 入 滲 溝 可 達 到 創 造 景 觀 之 多 樣 性 。
2. 施 工 完 成 並 且 現 地 已 完 全 穩 定 之 地 區 , 規 劃 入 滲 溝 前 , 土 壤 、 岩 床 深 度 、 地 下 水 位 深 度 必 須 經 過 調 查 。 3.入 滲 溝 場 址 必 須 事 先 經 過 審 慎 評 估 , 土 壤 應 該 具 有 至
少 的 滲 透 係 數 ( 滲 透 率 ) , 最 高 不 應 超 過
。
hr / cm .25 1
hr / cm 6
4. 入 滲 池 的 底 部 與 地 下 水 位 的 距 離 至 少 需 超 過 0.8 公 尺 , 與 岩 盤 距 離 至 少 需 超 過 1.5 公 尺 以 上 。
5.距 離 任 何 化 糞 系 統 最 少 為 30 公 尺,距 離 私 人 井 最 少 為 30 公 尺 , 距 離 任 何 建 築 基 地 最 少 為 5 公 尺 。
6.避 開 坡 度 %以 上 的 地 區,以 免 入 滲 造 成 土 石 崩 塌 ; 山 坡 地 之 入 滲 溝 深 度 不 移 太 深 且 入 滲 設 施 應 避 免 設 於 填 土 區 , 以 免 入 滲 造 成 土 壤 飽 和 而 致 邊 坡 不 穩 。
≥25 S
7.補 助 流 域 邊 坡 之 坡 度 , 一 般 不 超 過 5% 為 宜 。 S
3.6.4 應 用 :
1.適 合 緩 坡 、 土 壤 具 可 滲 透 性 和 集 水 面 積 較 小 的 地 區 。 2.入 滲 溝 亦 可 施 用 於 停 車 場 、 屋 頂 區 域 與 小 型 居 住 地 區
之 逕 流 , 而 其 通 常 假 設 水 質 未 受 污 染
3.入 滲 溝 一 旦 阻 塞 後 即 難 修 復 , 入 滲 溝 在 建 置 前 應 該 要 有 前 處 理( 指 水 質 入 口 、 集 水 深 坑 、 草 溝 或 沉 殿 前 池 等 )。
4.在 考 慮 入 滲 時 應 該 避 免 水 源 具 有 污 染 潛 質 的 地 方 , 若 地 下 水 資 源 仍 然 提 供 飲 用 水 區 域,則 入 滲 溝 應 該 只 能 接 受 未 受 污 染 的 屋 頂 逕 流 。
5.溝 之 周 圍 種 植 草 皮 , 可 防 止 土 壤 沖 刷 進 入 溝 內 ; 設 置 前 處 理 設 施 可 延 長 入 滲 溝 的 使 用 壽 命 。
6.欲 具 備 有 效 率 的 入 滲 與 減 少 污 染 物 負 載 的 方 法 可 將 汙 染 與 未 受 污 染 的 逕 流 分 離。未 受 污 染 的 逕 流 可 以 直 接 入 滲 , 受 到 汙 染 的 逕 流 區 域 (如 道 路 、 停 車 場 等 ), 則
需 經 由 前 處 理 後 , 再 流 入 入 滲 溝 。
7. 入 滲 溝 在 上 游 能 夠 減 少 逕 流 量 , 在 下 游 則 能 改 善 水 質 , 因 此 能 減 少 下 游 施 作 最 佳 管 理 設 施 的 空 間 與 成 本 。
3.6.5 缺 點 :
1.容 易 因 為 場 址 設 置 、 設 計 、 建 造 與 維 護 不 當 而 損 壞 。 2.依 據 土 壤 特 性 與 含 水 層 的 敏 感 度 不 同 , 會 有 汙 染 地 下 水 之 虞 。
3.入 滲 溝 並 不 能 用 來 移 除 粗 顆 粒 沉 滓 , 容 易 因 為 沉 澱 而 減 低 功 能 。
4.入 滲 溝 一 旦 阻 塞 後 即 難 修 復 , 故 前 處 理 是 入 滲 排 水 設 施 必 須 具 備 的 條 件 。
5.需 要 經 常 維 護 。
3.6.6 設 計 :
1.入 滲 溝 之 規 劃 設 計 原 則 :
( 1) 入 滲 溝 集 水 區 面 積 以 不 超 過 2 公 顷 為 原 則 。
( 2)入 滲 溝 應 設 置 觀 測 井 或 設 置 10 到 15cm 直 徑 的 豎 管 (觀 測 井 ), 以 便 量 測 儲 水 及 排 水 狀 況 , 以 了 解 入 滲 效 率 及 觀 察 是 否 符 合 設 計 之 要 求 , 豎 管 頂 部 需 加 蓋 以 防 止 雜 物 進 入 管 內 。
( 3)入 滲 溝 之 深 度 通 常 為 1 至 3 公 尺,寬 度 以 不 超 過 7.5 公 尺 為 宜 。
( 4)入 滲 溝 的 旁 側 應 該 排 設 不 織 布,其 材 質 應 該 選 擇 與 周 圍 土 質 相 襯 的 材 料 。
( 5) 入 滲 溝 距 表 面 30cm 處 舖 設 一 層 不 織 布 , 其 上 舖 設 碎 石 , 中 間 為 礫 石 層 , 底 部 應 使 用 15~30cm 厚 的 乾 淨 砂 土 覆 蓋 。
( 6) 入 滲 溝 的 深 度 應 該 設 計 總 逕 流 體 積 在 72 小 時 候 能 夠 完 全 排 除 , 並 至 少 有 24 小 時 的 滯 留 時 間 。
( 7 ) 入 滲 溝 應 該 以 清 洗 過 的 石 頭 填 充 , 其 直 徑 大 約 3.8~7.5cm, 並 應 該 稍 微 壓 實 。
( 8)入 滲 溝 在 其 周 圍 應 設 置 植 草 濾 帶,植 草 濾 帶 寬 度 至 少 6m。
( 9)土 壤 入 滲 率 為 入 滲 設 施 最 重 要 之 設 計 參 數,因 此 現 場 入 滲 率 應 做 保 守 估 計 , 加 入 安 全 係 數 , 以 確 保 截 流 之 逕 流 可 完 全 下 滲 , 不 致 於 排 放 至 下 游 。
B
L
平 面 圖
≤1
≤1
B
透 視 圖
斷面圖
圖 3.6.1 停 車 場 之 入 滲 溝 規 劃 圖 2.入 滲 溝 容 量 之 設 計 依 據 :
( 1) 入 滲 溝 的 體 積 與 儲 水 體 積 關 係 VIT = V / n
其 中 , VIT: 入 滲 溝 體 積 , m3。 V : 貯 水 體 積 , m3 (可 取V =WQV)。
: 填 充 礫 石 之 孔 隙 率 (n n=0.3~0.35)。
( 2) 入 滲 溝 的 面 積 計 算 公 式
入 滲 溝 最 大 設 計 深 度 [Standards and Specification for Infiltration Practices 1984]
hmax =kT /n 式 中 ,
: 土 壤 滲 透 係 數 ,k m/hr。
T:入 滲 之 滯 留 時 間 (T =24~48hr)。
Georgia Stormwater Management (2003)
'
kT nh AIT VWQ
= +
CASQA (2003) h
R AIT VWQ + FV
=
RFV =
(
1−n)
×AIT ×h式 中 ,
AIT: 入 滲 溝 底 部 之 面 積 , m2。 : 土 壤 滲 透 係 數 ,k m/hr。 : 入 滲 溝 深 度 ,h m。
T': 降 雨 填 滿 設 施 所 需 時 間 (實 用 上 取T' =2hr)。
RFV: 填 充 礫 石 體 積 , m3。
(3)水 質 體 積 (Water Quality Volume)
(a) 一般算法:即滯 留 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 雨 量,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,定 義 PDep = 25mm(0.025 公 尺 )。
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。 表 3.6.1 各 種 土 壤 之 滲 透 係 數 與 透水性比較
試體種類 滲透係數
(
cm/sec)
k 透水性
砂土層 10-1~10-4 佳
粉土層 10-4~10-6 中等
黏土層 10-6以下 差
步道用磚舖面且基層舖砂、級配等
(下方土壤為粉土層) 1.6×10-4 佳
混凝土打底之各類舖面(下方土壤為粉土層) 10-12以下 差
資料來源:內政部建築研究所。
3.實 例 說 明 : 集 水 區 面 積 1.6 公 頃 , 設 計 取 用 之 入 滲 溝 底 部 土 壤 平 均 滲 透 係 數 2cm/hr, 填 充 礫 石 之 孔 隙 率 n=0.35, 逕 流 量 之 滯 留 時 間 設 計T =40hr, 入 滲 溝 寬 度
B=7.5m, 試 設 計 此 入 滲 溝 。
Georgia Storm Water Management (2003)
kT'
1.欲 使 入 滲 溝 發 揮 正 常 功 能 , 維 護 作 業 必 需 依 項 目 逐 一 劃 分 使 用 者 、 維 護 者 與 檢 查 者 , 並 訂 定 維 護 計 畫 。 2.入 滲 溝 容 易 因 為 阻 塞 而 損 壞 , 因 此 至 少 要 一 年 檢 查 兩 次 並 定 時 記 錄 觀 測 井 的 水 位 已 確 認 入 滲 溝 的 排 水 功 能 。
3.前 處 理 BMP 應 該 每 半 年 檢 視 一 次 , 入 出 口 處 水 質 管 理 應 該 在 每 次 定 期 檢 視 時 移 除 殘 枝 落 葉 以 及 累 積 沉 澱 物 , 在 情 況 允 許 下 可 以 增 加 其 檢 視 頻 率 。
4.當 積 水 發 生 在 入 滲 溝 上 部 時 , 表 土 、 表 層 土 壤 與 濾 布 應 該 移 除 並 重 新 置 換 。
5.經 由 觀 測 井 觀 察 , 若 入 滲 溝 積 水 超 過 24 小 時 或 數 日 後 , 代 表 入 滲 溝 底 部 已 受 阻 塞 。
6.入 滲 溝 底 部 發 生 積 水 現 象 時 , 石 頭 需 重 新 清 洗 , 所 有 的 濾 布 或 其 他 介 質 應 該 移 除 , 沉 積 沉 澱 物 應 該 從 入 滲 溝 底 部 移 除 。 重 新 排 列 前 , 入 滲 溝 底 部 應 該 割 劃 或 翻 鋤 以 利 入 滲 。
3.7 沉 砂 設 施
3.7.1 目 的 :
為 攔 截 移 除 因 暴 雨 所 挾 帶 下 來 的 土 石 流 、 泥 砂 及 污 染 物 , 減 少 土 石 下 移 、 保 護 下 游 土 地 房 舍 及 公 共 設 施 , 應 設 置 沉 砂 池 等 沉 砂 設 施 。
3.7.2 材 料 :
臨 時 性 沉 砂 池 以 就 地 取 材 (施 作 簡 易 、 方 便 清 除 ), 永 久 性 沉 砂 池 之 池 壁 以 穩 定 之 材 料 構 築 。
3.7.3 位 置 :
場 址 準 則
1.需 配 合 適 當 的 設 計 特 徵 使 其 容 易 維 護 。 2.需 能 提 供 適 合 頻 繁 的 清 潔 和 檢 查 之 地 點 。
3.入 水 口 選 擇 擾 動 較 小 區 域 , 必 要 時 使 用 水 管 、 水 溝 、 臨 時 渠 道 引 導 擾 動 區 雨 水 至 沉 沙 池 。
4.沉 砂 設 施 的 規 劃 須 能 將 被 囚 住 沈 積 物 和 碳 氫 化 合 物 完 全 從 沉 砂 設 施 中 清 除 和 處 理 。
3.7.4 應 用 :
前 置 沉 砂 池 (sediments forebay) 主 要 運 用 溼 式 滯 流 池 的 概 念 進 行 初 步 除 污 , 沉 砂 設 施 並 可 與 滯 留 池 、 沙 濾 池 、 人 造 (洪 水 )濕地等 其 他 最 佳 管 理 作 業 (BMP)配 合 及 銜 接 應 用,以 達 到 較 好 的 污 染 去 除 效 果 。
3.7.5 缺 點 :
1.對 於 含 油 汙 的 淤 砂 不 易 移 除 及 可 溶 解 的 污 染 物 無 法 移 除 。
2.比 一 般 的 水 質 控 制 入 口 或 聚 水 坑 需 求 更 大 的 空 間 。 3.需 要 頻 繁 的 維 護 工 作 。
3.7.6 設 計 :
1.沉 砂 設 施 之 規 劃 設 計 原 則 如 下 :
( 1) 沉 砂 池 深 度 以 1.5 公 尺 至 3.5 公 尺 為 宜 [水 土 保 持 技 術 規 範 第 93 條 ], 臨 時 沉 砂 池 深 度 以 1.0 公 尺 至 1.8 公 尺 為 宜 , 沉 泥 淤 砂 儲 存 深 度 約 0.3 公 尺 。
( 2) 工 作 安 全 上 的 考 量 , 沉 砂 設 施 頂 部 邊 坡 約 1: 2(水 平:垂 直 ),底 部 潮 溼 帶 邊 坡 及 四 周 植 生 帶 以 不 超 過 3: 1(水 平 : 垂 直 )為 宜 。
( 3)排 水 設 施 之 出 口 有 落 差 或 沖 蝕 之 虞 者,應 設 置 消 能 設 施 [水 土 保 持 技 術 規 範 第 162 條 ]。
( 4) 入 、 出 水 口 使 用 碎 石 堆 等 護 坦 。
( 5)沉 砂 設 施 須 配 合 適 當 的 設 計 特 徵 使 其 容 易 維 護,若 有 機 械 設 備 用 來 移 除 淤 砂 , 要 適 當 規 劃 設 計 使 其 容 易 進 出 。
( 6)渠 道 斷 面 之 形 狀 規 劃 及 沉 砂 設 施 出 口 的 流 速 控 制 須 防 止 至 少 兩 年 的 尖 峰 流 量 的 沖 蝕 。
( 7)考 慮 由 於 在 較 長 的 風 暴 事 件 期 間,突 然 增 加 的 沈 積 物 負 載 所 造 成 的 在 懸 浮 泥 砂 。
1 3 : V :
H =
1 3 : V :
H =
HV
圖 3.7.1 沉砂設施(一)
( 8) 沉 砂 設 施 (一 )出 水 口 之 礫 石 堆 厚 度 必 需 能 承 受 水 位 達 到 堤 防 頂 部 之 水 壓 力 且 礫 石 粒 徑 D
Wout
m i n需 滿 足
乾 砌 石 或 拋 石 之 粒 徑 要 求 。 出 水 口 之 礫 石 堆 厚 度Wout:
s c w out
W h
µγ
≥ γ
抵 抗 流 水 拖 曳 力 作 用 不 產 生 移 動 之 最 小 粒 徑 DMin: 水 位 達 到 堤 防 頂 部 時 出 水 口 之 水 流 速
ghc
V = 2
出 水 口 之 礫 石 粒 徑 要 求 , 依 保 守 設 計 將 其 視 為 單 粒 塊 石 不 受 水 流 拖 曳 力 作 用 而 發 生 移 動 之 最 小 粒 徑
為 : DMin
) (
2 D
2 2
M
W W S D
in
g I
V γ
γ γ −
×
×
×
=
µ: 摩 擦 係 數 , 取 µ =tan(30ο)。
V : 流 速 。
ID:亂 流 之 影 響 係 數,介 於 1.2 與 0.86 之 間,亂 流 愈 大 所 取 係 數 ID值 愈 小 , 一 般 取 ID=1.0。
g: 重 力 加 速 度 (=9.81m/sec2)。
γS: 石 材 單 位 體 積 重 (1.7~2.9t/ m3)。
γW: 水 單 位 體 積 重 (1.0t/ m3)。
a
b
a
b
b b− a a−
圖 3.7.2 沉 砂 設 施 (二 )
( 9)護 坦 厚 度 應 足 以 承 受 溢 流 水 沖 擊 及 護 坦 底 面 浮 力 之 上 揚 作 用 , 可 用 混 凝 土 、 塊 石 及 蛇 籠 為 護 坦 材 料 。 混 凝 土 及 塊 石 之 厚 度 參 考 下 表 [水 土 保 持 施 工 規 範
第 121 條 ]:
表 3.7.1 護 坦 材 料 與 厚 度 表 壩 高 (公
尺 ) 護 坦 材 料 護 坦 厚 度 (公 尺 )
< 2 混 凝 土 0.2
2~3 混 凝 土 0.2~0.3 3~5 混 凝 土 0.3~0.5
< 2 拋 石 或 排 塊 石
(φ 30 ㎝ ) >0.3
出 水 (溢 流 )口 水 流 如 具 有 斜 坡 , 則 可 經 由 曼 寧 公 式 計 算 流 速V 再 經 由 以 下 公 式 求 等 值 壩 高 , 決 定 護 坦 厚 度 。
g he V
2
= 2
( 10) 滯 洪 沉 砂 池 底 部 考 慮 環 保 要 求 應 有 入 滲 或 緩 慢 排 放 積 水 功 能 , 以 免 孳 生 蚊 蟲 , 招 致 登 革 熱 。 2.沉 砂 池 容 量 之 設 計 依 據 :
( 1) 沉 砂 池 設 計 容 量 需 符 合 下 列 規 定 [水 土 保 持 技 術 規 範 第 92 條 ]:
( a)臨 時 性 沉 砂 設 施 之 泥 砂 生 產 量 估 算,依 通 用 土
( a)臨 時 性 沉 砂 設 施 之 泥 砂 生 產 量 估 算,依 通 用 土