雨水利用技術在生態社區之適宜性比較

壹、雨水利用之可行性

雨水利用即是把降雨直接收集利用或收集村落、農場、市鎮等所生成之地表逕流，並 將之過濾後貯存及使用。

雨水利用的歷史則可追溯到古代，自屋頂、自然表面、公路、庭院及一些人工集水區 等地方收集雨水。羅馬的村落在 4,000 年前已利用雨水充當飲用水之供水系統，在印度 Bomby 地區也有發現在山區岩石地區利用輸水渠道與蓄水槽收集雨水提供當地全年之供水，在歐 洲及亞洲也被廣泛應用於飲用水，特別是在鄉村地區，但改善自來水的普及率之後，雨水 利用也逐漸勢微。目前在部分熱帶地區的小島上，雨水依然是必須的供水水源，這些情形 在乾旱及半乾旱地區更是視之為唯一水源，一些開發中國家也視雨水為自來水之補充水源。

一、故雨水可透過下列方式進行收集：

(一) 收集屋頂所生成之逕流 (二) 收集當地集水區生成之逕流 (三) 收集當地小溪之季節性洪水 二、收集之雨水具有下列功能及效益：

(一)供給人或牲畜用水 (二)供給農業灌溉用水 (三)增加地下水補助

(四)減少地表逕流流量、減少洪水流量及下水道系統處理流量 (五)透過集水區管理而提升水資源保育

(六)減少海水入侵之機率

此外，如能控制地表逕流以減少土壤沖蝕與保持土壤肥力，且能予以收集貯存，則不

但能改善保育水土資源，並可進而提供安全可靠之水資源。是以自生態、財務及政治觀點 而言，加強建立住宅及社區之雨水貯集利用系統是必需的。

生態社區之雨水最大利用潛勢係以(降雨收集效率係數*年平均降雨量*集水面積)進行 估算，為理論上可以收集到的最大雨水利用量。

貳、生態社區之雨水貯集利用技術

生態社區之雨水貯集利用的型式與居民的生活方式，特殊的地形、地貌、氣候及水文 等不同條件而衍生，本節收錄十種不同的雨水貯集方式並分析於生態社區之適用性，茲分 別說明如后。

一、屋頂雨水貯留系統

建築物的屋頂，本來就具有將所降的雨水通過集水管溝儘速排入下水道管渠等基本目 的，故屋頂本身就剛好成為收集或滯留雨水之場所，雨水需與飲用水水塔分開貯存以作為 非飲用水或其他用途；對大型建物及缺乏地形集水區域來說，本方式不失為最具效用的方 法。

屋頂雨水貯留系統包含四個主要組成部分，如圖 4-1 所示：(一)集水系統、(二)貯存 系統、(三)導管系統及(四)水質處理系統；其中貯存系統包含儲水槽、溢流系統及雨水/自 來水自動切換系統；水質處理系統包含初期雨水排除系統及雨水水質處理系統。

(一)集水系統：屋頂原本即用來排水，使水不能滲入屋內，因此逕流係數很高，而且在收 集雨水後就能馬上提供屋內使用者的用水，一般言多為平頂或斜頂之混凝土屋頂。

圖 4-1 屋頂雨水貯集系統之組成示意圖 資料來源: 經濟部水利署，2004

(二)貯存系統：可分為地上式及地下式儲水槽。所謂地上式儲水槽與一般常用之水塔類似，

成本較為便宜但佔空間，對於社區居民而言是可接受的，而社區中學校及政府單位建築具 有設置空間，建議使用地上式貯水槽。地下式儲水槽即是將儲水槽設置在地面下，所以不 會佔地表空間，但維護較麻煩。如可利用建築物的筏基，則可減少設置成本且易於維護。

儲水槽需裝設雨水/自來水自動切換系統，雨水補充系統要和自來水供水系統分離設立，以 確保水中的微生物不會污染到一般的供水系統網路。

(三)導管系統：溝槽和落水管必須有效的將屋頂所收集的水送進儲水槽，其設置需注意四 點：材料表面光滑、質輕、防滲漏和易於連接。生態社區老舊建築物若無落水管則須加以 铣洞接管，斜屋頂若無天溝則須另行加裝。

(四)水質處理系統：降雨初期，降雨會沖刷堆積在屋頂上面的灰塵和一些植物的碎片等，

故需將降雨初期混濁的雨水排出儲水槽；在排除初期雨水後，雨水水質已經不如地面收集 雨水的髒，而各個用途之用水，對於水質各有不同之要求，故必須依雨水之用途及集水區 域，決定相對應之雨水水質處理處理流程及相關處理系統。

集水系統

貯存系統 導管系統

水質處理系統

溢流系統 儲水槽

雨水/自來水 自動切換系統 初期雨水排除系統

雨水質處理系統

二、生態社區之雨水收集結合入滲系統

當屋頂雨水貯集系統之貯留槽滿水時，必須使溢流之雨水迅速排出，因此可於儲水槽 頂端安裝溢流管。溢流之水可考慮其他的用途，如：灌溉及補充地下水源等，故屋頂雨水 貯留系統可配合入滲系統進行配置，以使過剩之雨水有效率的入滲至地下；一般常用的入 滲系統有：滲透側溝、滲透陰井滲透排水管、草溝、生態入滲池及透水鋪面等(內政部建築 研究所，2003)，圖 4-2 為屋頂雨水貯留系統結合入滲系統之示意圖。

圖 4-2 為結合滲透側溝，亦即將一般雨水排水溝側溝底部及側面填充碎石等透水性材 料使雨水可由底部及側面滲透。雨水排水溝通常設置於建築物周圍來收集屋頂的排水或是 使用於小型的排水區域之中，故可將其改為滲透側溝並與屋頂雨水貯集系統搭配使用，另 也可將「滲透側溝」與「滲透排水管」及「滲透陰井」組成整個基地貯留滲透排水系統，

為一極佳的雨水利用方式。

三、雨水收集結合污水回收

在乾旱地區或離島地區因降雨不均勻，而且自屋頂或地表所收集之雨水不能有效穩定 的提供用水之需，故將較大型社區或建築物所排出之污水經過人工開挖或使用擋水設施建 構之地面或地下式之人工濕地(Constructed wetlands)或水質處理系統處理污水後，可與 屋頂及地面所收集之雨水混合之後，提供灌溉或雜用水之用。

建議在已設置中水回收系統加裝雨水收集管線及雨水水質處理系統，可有效降低雨水 貯集系統之設置成本。如:台南縣大地莊園社區、義守大學及慈濟醫院，中水回收系統如圖 4-3 所示

圖 4-2 屋頂雨水貯集系統結合入滲系統之示意圖 資料來源: 本研究整理

圖 4-3 中水回收系統示意圖 資料來源: 經濟部水利署，2004

四、公路逕流收集系統

另一雨水利用方式為沿著公路方向設置截水工程，利用重力流方式收集雨水，並於公 路兩旁空地設置地下或地面貯水系統，如圖 4-4(A)所示；或設置暗渠集水設施收集。當需 水地點距收集面有一段距離，則需另修建輸水渠，把水引到需水地點附近空地貯存，並可 收集沿線之雨水以構成一網狀之雨水收集系統，如圖 4-4(B)所示，國內目前已有國內離島 地區部分公路使用此方式收集雨水至水庫以供使用，如圖 4-5 所示。未來應可推廣至本島 社區使用。

圖 4-4 公路逕流收集佈置方式 資料來源: 經濟部水利署，2004

圖 4-5 公路逕流收集系統 資料來源: 經濟部水利署，2004

五、地表雨水截留

設置擋水堰或掩埋式收集管系統於鄰近山溝底床或低窪處以收集地表水，進而以重力 排水管路或抽水系統引至貯水槽以供使用，如圖 4-6 所示。這類型技術較不需要大型之開 挖，故其相對之取水成本及操作維護成本較低。坡地社區可採用此方式進行雨水收集。

六、區域雨水系統

如已設置屋頂雨水貯集系統，但尚不能供給其需求，此時可自所在地之集水區之地表 收集雨水，經由快濾、慢濾過程最後至貯水槽收集儲存，再輸水至需水地點，收集過程如 圖 4-7 所示。如此可將屋頂貯留系統與地表收集系統相結合，以增加水資源的供水量，使 水資源能更有效的利用。此雨水收集型式適用於高需水量之社區，並具有地形給水潛式區 域。

貯水槽 沉沙池

集流面 輸水渠

沉沙池

貯水槽 輸水管

截流溝 集流面

(A) (B)

七、田間雨水貯留工程

在耕地之外的荒坡上佈置集流面集水，需要長距離輸水，不僅造價高，而且輸水會產 生一定之水量損失。有些地方之農民創造了一種稱之為「四分輪休」的集流面佈置方法，

把一塊地分成四份，其中一塊鋪設塑膠布，用於集雨；另三塊則正常耕作，第二年再調換 另一塊當集流面，這時每年有 1/4 的土地為集流面，不能耕作，但由於集水灌溉減少了成本，

故為農民所接受，相關示意圖如圖 4-8 所示。鄉村地區社區與農村聚落之一般輪耕農地皆 可採用此方式收集雨水。

圖 4-6 地形雨水截留示意圖 資料來源: 經濟部水利署，2004

圖 4-7 區域雨水系統設置示意圖

樹 樹

樹

樹 集水區出水口

蓄水池

前濾設備

慢濾設備 貯水槽

樹 樹

樹

輸水管線

輸水管線

圖 4-8 田間雨水貯集工程佈置方式 資料來源: 經濟部水利署，2004

八、入滲廊道(Infiltration Galleries)

本技術適用在地下水抽水量較大之小型珊瑚礁岩之地區，其主要的目的為分擔抽水，

避免集中抽水而造成之海水入侵或地層下陷的現象。基本上其利用的方法可分為二大類；

明渠方式或地下埋入管渠。明渠方式一般使用於地下水位離地表 1~3m，且其建造之技術與 複雜性較低。

地下埋入式管渠如，最早之明渠式入滲廊道建造在 1950 年代的 Kritimati (Christmas Island)。Kritimati 提供當地百姓之供水，這些技術直到 1980 年代依然被廣泛的使用。而 地下埋入式管渠則在太平洋及印度洋的小島上被廣泛的應用 ，例如在太平洋的島國 Kwajalein, Republic of the Marshall Islands；Tarawa, Republic of Kiribati；及 Aitutaki Cook Islands，印度洋則有 Cocos (Keeling) Islands(圖 4-9)。入滲廊道之初 期建造成本較高，但尚須由其它因素決定，而其所需之操作維護成本則較低。此方法適合 在濱海區使用。

九、開闊地雨水收集(Open Sky Rainwater Harvesting)

一般雨水收集係利用屋頂或集水區地表收集雨水回收再利用，然而在開闊地無建築物 或無地表收集雨水設施時，印度婦女利用布、帆布或塑膠布等材料，在開闊地張開布或帆 布充當集水面積，並在中間預留一通水孔，並在其下方配置收集系統收集雨水，以提供平

一般雨水收集係利用屋頂或集水區地表收集雨水回收再利用，然而在開闊地無建築物 或無地表收集雨水設施時，印度婦女利用布、帆布或塑膠布等材料，在開闊地張開布或帆 布充當集水面積，並在中間預留一通水孔，並在其下方配置收集系統收集雨水，以提供平