雨水利用供水系統規劃

一、系統容量與效益

建構雨水利用系統可增加社區水資源供給途徑，減緩公共供水系統壓 力，雨水可用於沖廁、澆灌、災變等用水，提高水資源利用效率，節省水資 源相關投資成本及居民用水開支。

在供水成效評價上，利用建物型式分類結果，該區主要可分成兩種配置 方式，第一為利用各建物(依建物型式)分散配置：利用各類建物屋頂面積為 配置區域，分棟各別配置；該區建物型式主要可分為 5 樓建物、7 樓建物及 12 樓建物三種，鑑於不同型式建物有不同之供水需求；本計畫在推估過程中 依據內政部建築研究所「住宅及辦公建築用水量管制之研究」研究成果，每 戶平均採 4 人計算，每戶個人用水量需求為 250 升/日，進而可推估各建物之 需水量，並繪製不同建物之雨水貯集系統容量-替代率-年雨水供水量關係曲 線，繪製結果如圖 6-11~圖 6-13 所示。第二為全區規劃配置方式：利用該社 區建物總面積為配置區域，以整體考量規劃配置。該區建物總屋頂面積約 7,188 m²，推估其建物需水量後，繪製該區整體之雨水貯集系統容量-替代率 -年雨水供水量關係曲線，繪製結果如圖 6-14 所示。

圖 6-11 萬芳社區雨水貯集系統容量-替代率-年雨水供水量關係曲線

（5 樓公寓）

資料來源:本研究整理

0 50 100 150 200 250

Storage volume (m

³

) 0

T h e r a ti o o f s u b s ti tu ti o n ( % )

0

A n n u a l ra in w a te r s u p p ly ( m

3

)

Max. storage Reasonable storage

圖 6-12 萬芳社區雨水貯集系統容量-替代率關係曲線（7 樓公寓）

資料來源:本研究整理

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Storage volume (m

³

) 0

10 20 30 40

T h e r a ti o o f s u b s ti tu ti o n ( % )

0 50 100 150 200

A n n u a l ra in w a te r s u p p ly ( m

3

)

Reasonable storage Max. storage

Rational storage

0 20 40 60 80 100 120 140 160 Storage volume (m

³

)

0 1 2 3 4

T h e r a ti o o f s u b s ti tu ti o n ( % )

0

A n n u a l ra in w a te r s u p p ly ( m

3

)

Max. storage Reasonable storage

圖 6-13 萬芳社區雨水貯集系統容量-替代率關係曲線（12 樓公寓）

資料來源:本研究整理

圖 6-14 萬芳社區雨水貯集系統容量-替代率-年雨水供水量關係曲線

（全區）

資料來源:本研究整理

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Storage volume (m

³

)

0

T h e r a ti o o f s u b s ti tu ti o n ( % )

0 1000 2000 3000 4000

A n n u a l ra in w a te r s u p p ly ( m

3

)

Max. storage Reasonable storage

Rational storage

該區之最大設置容量及合理設置容量彙整結果如表 6-5 所示。

12R 500 12R 500

12

12

12

12R 500 12R 500

12

12

12

圖 6-15 萬芳社區可配置地點-貯水槽型式示意圖（分散配置）

資料來源:本研究整理

圖 6-16 萬芳社區可配置地點-貯水槽型式示意圖（集中配置）

資料來源:本研究整理

二、保水系統規劃

保水設施可依據其型式的不同，於基地中根據其適用區域，如：空間大小 等，分散配置形成基地保水系統而增加整體的保水量；若從前章土地利用型態來 看，則是使開發後之基地回復較自然的狀況，即降低整體的 CN 值。欲回復土地 原有的保水狀態或或增加土地之保水能力，其涉及複雜的水文演算。本計畫目前 已將此演算過程轉換為可供查核對照的設計曲線，本節擬以現行的保水設計方法 及本計畫發展之區域保水系統整體保水效果評估法，進行整體設計探討，然後據 以推估社區雨水利用系統之整體整體保水成效。

(一)案例：基地保水指標及逕留尖峰量抑制評估

以下以一案例，採用目前之基地保水指標評估方法進行設計。配置計算之 主要評估設置設施後之整體保水效果，評估項目為：

— 基地保水指標

— 檢核設置設施後之基地出流量 計算案例與步驟如下：

1. 建築基本資料

建築型式：都市計畫區內一般住宅 基地面積：400m²

法定建蔽率：60%

鋪面：不透水

土壤特性：基地無鑽探資料，經判斷屬於基地土壤為粉土(SM, k =10^-7m/s,

f = 10

^-6m/s)

2. 保水設計概要

(1) 滲透排水管：36m，開孔率 90%之滲透網管。住宅周圍設置滲透排水管，

收集屋頂之雨水。

(2) 滲透陰井：3 座。滲透排水管轉則處及與滲透側溝銜接處設置滲透陰井。

(3) 滲透側溝：5m，紅磚，透水混凝土襯砌。基地排水出口，設置滲透側溝 收集滲透排水管及地面之雨水，然後排入公共下水道。

(4) 降雨延時 24hr。

圖 6-17 基地保水配置 資料來源:本研究整理

3. 保水指標計算與檢討 (1) 保水設施設計保水量計算

a. 滲透排水管

Q

₆ = (8·x^0.2·k·L·t) + (0.1·L)

= (8×90^0.2×10^-7×36×86400) + (0.1×36)

= 9.7m³ b. 滲透陰井

Q

₇ = (3.0·f·n·t) + (0.015·n)

= (3.0×10^-6×3×86400) + (0.015×3)

= 0.8m³ c. 滲透側溝

Q

8 = (a·k·L·t) + (0.1·L)

= (15×10^-7×5×86400) + (0.1×5)

= 1.2m³

(2) 保水指標計算

a. 保水設計之保水量總和

滲透陰井

滲透排水管 滲透側溝 公共下水道

落水管 道路

b. 原土地保水量

效標 1：保水指標（為必須滿足項目）

λ = 0.34 > λ

c= 0.32 ∴ 本基地之保水整體配置符合綠建築規範。

λ = 0.34 ∴ 本基地之保水系統可保有開發前土地保水量之 34%。

效標 2：出流量抑制效果

在符合效標 1 之情形下，開後的尖峰出流量為 10.89m³/s，設置設施後之出 流量為 10.44m³/s，故此基地保水系統之出流量抑制效果約為 4.1%。

由前面的案例探討，可知雖然保水效果已符合基地保水指標之要求，保水系 統可保有開發前土地保水量達 80%；但出流量抑制效果僅約為 4.1%，在出流量 抑制方面是否如保水效果一樣，可幾乎回復開發前之狀況則無法一併評估；而若 要評估出流量抑制效果則需經過複雜的水文演算方可評估。因此，後續將以本計 畫建立之整體評估方法，以一實際案例進行基地整體保水效果評估。

表 6-6 基地逕流歷線計算表

圖 6-19 建築基地出流歷線圖

3. 保水指標計算與檢討

b. 方法二：

S’=0.03

由基地土壤種類判定屬於 D 類，查圖 5-6，得 CN’=89

(3) 保水成效校核

原基地保水狀況：CN=98，為完全不透水區域

設置設施後保水狀況：CN’=71，相當於都市區域之開放空間草地

原基地為完全不透水區域，經設置透水鋪面後，達到保水指標要求標準，

而其整體保水效果由完全不滲透狀態恢復到都市草地開放空間之狀態。

(三)萬芳社區雨水利用系統整體保水成效推估

由前述二案例之探討，以基地保水指標進行保水推估，雖可進行綠建築基地 保水效果之評估，然無法確切量化保水成效，若擬進一步評估基地設置保水設施 後之逕流體積與尖峰流量之減少效果，則須進行複雜之水文演算方可評估。

若以本計畫發展之「區域整體保水效果評估法」進行保水效果評估，可將保 水成效、逕流體積與尖峰流量之減少效果、以及土地水文狀況之改變以一綜合性 之指標 CN 值進行評估。此法可將區域設置保水系統後之保水效果以「回復到土 地自然利用狀況之程度」表示；以案例二為例，其設置保水設施後可將原不透水 之地表恢復到草地開放空間之保水狀態。

因此，本計畫將以上述方法，計算萬芳社區設置雨水利用系統後之區域整體 保水成效。

若欲對評估社區設置雨水供水系統後之保水效果，則可依據表 5-4，得到社區 之土地利用近況之 CN(保水狀態)以及社區設置供水設施後，社區恢復至何種土地 利用狀態 CN’（保水狀態），假設原始狀態 CN 均為 98。由表 6-6 計算結果得知，

萬芳社區基地面積約 30,000m²計算社區施作保水設施後，依建物型式規劃最大 保水量為 2687.25 m³最大設置容量之逕流曲線約 73；合理設置容量之保水量為 506.70 m³逕流曲線約 92.5；依全區規劃最大設置容量之保水量m³逕流曲線約 83；

合理設置容量之保水量為 340 m³逕流曲線約 96，依上述結果得知，依建物型式 規劃最大設置容量保水量最高而逕流曲線 CN’ （保水狀態）數值下降最多，故 保水效益最高。

表 6-6 萬芳社區保水設施設置後保水深度與逕流曲線策略表

1998），結果顯示由原始的自然地表覆蓋改變至75%~100%的不滲透表面，佔總降 雨量10%的逕流增至55%、入滲則從50%減至15%，顯示一地區經都市化後，破壞 了原有逕流、入滲之關係。在德國柏林將滯洪與貯留設施分散設置於都市開放空 間中，以「源頭消減逕流」（Source Control）的方式處理都市水問題，其效率較 傳統的管線末端處理（End-of-pipe）處理方式效果較高（Klaus et al.,2000）。日本 都市區域則廣泛設置滯洪與貯留設施，東京地區的設置數佔全日本之77.5%，洪 峰流量減少了40%（Katsuyoshi et al.,1993）。因此，在利用都市區域之開放空間，

境改變。

綠建築之保水設施具有滯洪及貯留洪水的功能，因此可以綜合治水之觀念於 都市中廣泛設置保水設施，目前「綠建築解說與評估手冊」（內政部建築研究所，

2007）中已針對相關設施提出容量設計公式，惟是以保水（滲透）及節水為設計 依據，對於減洪則未加著墨。Liaw and Tsai et al.（2005）將都市化程度以CN 表 示，以同時減少都市開發增加之尖峰流量及逕流體積為原則，並考慮不同設施之 逕流機制，建立區域貯留設施容量設計方法。廖與蔡等（2006）則進一步對於雨 水滯蓄設施在城鄉減洪及其水文機制進行初探。目前在都市排水規劃上，大多還 是以集中末端處理之方式設計，且只考慮滯洪之單目標利用，而在綠建築設計上 則是以保水或節水為出發點進行設計，未考慮滯洪結合貯留洪水再利用之多目標 利用課題。

在文檔中 生態社區的雨水利用系統規劃技術研究 (頁 133-147)