雨水滯蓄設施系統建置理念

第三章 雨水滯蓄設施系統建置理念

本系統之主要目的為協助建築從業人員進行雨水滯蓄設施規劃設計工作，需依據 其建築基地所在位置之相關法律規定、地文與水文條件，以及下游排水系統通洪能力，

進行一系列之水文分析計算(包含設計雨型、降雨逕流模擬、保水設計容量演算等機 制)，方能達成正確且有效的配置規劃。依據相關文獻、資料研析、專家意見，以及前 期研究成果，茲就系統適用範圍、分析計算流程，以及水文計算分析方法及理論，進 行雨水滯蓄設施系統建置理念之說明。

第 一 節 適 用 範 圍

本研究適用範圍乃以都市計畫區內小型基地開發規模為主，針對建築基地面積 2 公頃以下之單一基地，進行複合型雨水滯蓄設施規劃設計。考慮都市計畫區之小型開 發基地出流多排入雨水下水道系統，目前系統之下游排水系統以銜接雨水下水道排水 系統為主。系統建置之雨水滯蓄設施型式包括滲透草溝、滲透側溝、透水性舖面、滲 透排水管、滲透陰井、屋頂綠化、貯留池、雨花園等 8 種(定義如表 2-2 所示)。另外，

考量各縣市對於雨水滯蓄設施之相關規定不盡相同(如表 2-4 所示)，本系統依據建築基 地之所在位置，以所在地之法令規定進行(1)貯留標準，(2)放流標準，(3)保水標準，以 及(4)綜合治水標準之計算成果檢核；其中，綜合治水標準部分，現行法規雖未有強制 性規定，但考量政府目前正在推動綜合治水之理念，此一部分可供輔助參考。

第 二 節 分 析 計 算 流 程

圖 3-1 為雨水滯蓄設施量體配置分析主要流程，圖 3-2 則為雨水滯蓄設施規劃設 計作業程序，可分為三階段，分別為(1)基地開發及滯蓄設施規劃階段，(2)水文分析演 算階段，以及(3)檢核階段；各階段之主要工作可說明如下：

1. 基地開發及滯蓄設施規劃階段：

系統介接計算所需之開放資料，並允許使用者端上傳相關配置之圖檔，以協 助於地理資訊系統上框選建築基地開發範圍與布設各項滯蓄設施，並可指定設施 間之上下游關係，考慮複合型設施聯合運用之情況。而藉由地理資訊系統之空間 分析技術可自動選取鄰近雨量站，以獲得雨量站之 Horner 降雨強度參數，可供後

續水文分析演算階段之設計雨型自動化分析；若具備國土利用調查土地使用分類 屬性圖資，系統亦可依建築基地框選範圍自動擷取其屬性分布情況，自動計算其 分布情況之平均逕流係數，並傳遞至後端系統進行演算。在此階段，規劃設計者 可利用方案管理之功能，擬定最佳配置方案。量體配置過程資訊亦將儲存於雲端 伺服器中，以供日後開啟檢視。

2. 水文分析演算階段：

待使用者確定建築基地開發及滯蓄設施規劃之各項設定後，將基地範圍及設 施布設等參數資訊匯整後，傳至系統端進行一系列水文演算，包括設計雨型、降 雨逕流模擬、保水設計容量及保水指標。其中，設計雨型可應用經濟部水利署公 布之雨量站降雨強度-延時-頻率曲線(Intensity-Duration-Frequency curves, 簡稱 IDF 曲線)參數進行雨型設計；降雨逕流模擬則以合理化三角形單位歷線模式，進 行基地開發後滯蓄設施施作前後之逕流演算；而保水指標及保水設計容量可以建 築基地保水設計技術規範之公式計算(目前含有 8 種滯蓄設施之保水容量設計公 式)，並可執行貯留池體積及其他保水設施貯水容量可合併及不可合併之兩種計算 方式，另亦提供設施型式相同之低衝擊開發設施保水設計容量計算供參。而使用 者若選取具貯蓄效應之貯留池，則另以水庫演算法進行計算，貯留體積量以在槽 方式估算。除此之外，系統亦額外提供基地開發前逕流計算之分析選項，唯需設 計使用者自行匯入國土地用調查土地使用分類屬性圖資(.shp)。

3. 檢核階段：

由表 2-4 可知法規因不同開發基地位置而有不同規定，目前系統之檢核階段 可分為法規檢核及輔助檢核，茲說明如下：

A. 法規檢核：依據現行各項法規綜合整理，需進行之法規檢核部分可分為 (1)貯留標準，(2)放流標準，以及(3)保水標準等三項。考量各縣市對於貯 留標準之規定不盡相同，故又可分為(a)貯留池體積得與保水設施體積合 併計算，(b)貯留池體積與保水設施體積不得合併計算等兩種情形。有關 放流標準部分，目前僅新北市與臺北市訂定相關標準。而保水標準部分，

乃是以保水指標為評估標準，其表示建築基地涵養雨水與貯留滲透雨水

第三章 雨水滯蓄設施系統建置理念

的性能標示。依內政部營建署「建築技術規則建築設計施工篇」規定，

雨水貯集設計容量不得低於申請建築基地面積乘以 0.045 (立方公尺∕平 方公尺)，而若於都市計畫法令、都市計畫書或直轄市、縣(市)政府另有 規定者，則須另從其規定。為提供正確之法規檢核內容，系統將依據所 在位置縣市之規定，針對全臺任一基地進行法規檢核。

B. 輔助檢核：現行法規雖未強制檢討基地開發前後逕流量之差異，但考量 政府目前正在推動綜合治水之理念，亦即土地開發以不增加下游排水系 統負擔為原則，故本系統額外提供「輔助檢核」功能，檢視此土地開發 案：(a)基地開發後逕流量是否不大於雨水下水道設計流量，(b)基地開發 後逕流量是否不大於基地開發前之逕流量，以使主管機關可確實掌握開 發後都市排水系統之排洪能力。

• 設計雨型

• 基地開發前後逕流計算

• 滯蓄設施施作前後逕流計算

• 複合型設施聯合運用分析

• 保水設計容量合併/不合併計算

• 貯留標準(符合/不符合)

• 放流標準(符合/不符合/無相關規定)

• 保水標準(符合/不符合)

• 總合治水標準(符合/不符合/無屬性資料) 1.開發後之逕流量不大於下水道人孔允許排放量 2.開發後之逕流量不大於開發前之逕流量

基地開發及 滯蓄設施規劃

水文分析演算

檢核

• 專案管理

• 基地開發範圍劃設及基本資料輸入

• 空間分析技術-自動擷取相關參數

• 雨水滯蓄設施布設及設施資訊輸入

• 雨水滯蓄設施間之上下游關係指定

圖 3-1 雨水滯蓄設施量體配置設計分析主要流程

(資料來源：本研究成果)

第 三 節 水 文 計 算 分 析 方 法 及 理 論

系統中之水文分析模組，包含設計雨型、基地開發前後逕流分析、滯蓄設施施作

前後逕流分析、保水設計容量體積計算，以及複合型設施聯合運用分析；其水文分析 流程如圖 3-3 所示，茲就水文分析步驟說明如下：

1. 首先依據基地開發位置，擷取鄰近雨量站之 Horner 降雨強度參數，以進行雨型設計 自動化分析。

2. 開發前逕流計算為選擇性分析項目，若具備國土利用調查屬性圖資，依各土地利用 屬性空間分布自動計算基地範圍內平均逕流係數，並搭配合理化三角形單位歷線模 式進行開發前逕流分析。

3. 開發後之計算可分為滯蓄設施施作前與滯蓄設施施作後，施作前逕流歷線之計算方 式同 2.開發前逕流計算，以開發後使用分區計算平均逕流係數，並搭配合理化三角 形單位歷線模式即可求得。

4. 而滯蓄設施施作後計算較為複雜，可分為保水設計容量計算與逕流模擬。保水設計 容量計算包含 8 種滯蓄設施，係參考「建築基地保水設計技術規範」與「水環境低 衝擊開發設施操作手冊」之計算公式，依各縣市之不同規定，並分別分析貯留池體 積得與保水設施體積合併計算，及貯留池體積與保水設施體積不得合併計算之成果。

5. 施作後之逕流模擬又可分為無流經滯蓄設施範圍與有流經滯蓄設施範圍。其中，無 流經滯蓄設施範圍之計算方式亦同 2.開發前逕流計算；而有流經滯蓄設施範圍則是 將落於滯蓄設施範圍內之雨水量，進行滯蓄設施保水設計容量演算後，再配合合理 化三角形單位歷線模式即可求得。而若當所布設之滯蓄設施具貯蓄效應時(如貯留 池)，因其具有洪峰削減之功能，須另配合水庫演算法進行計算。

6. 開發後施作滯蓄設施之基地內，任一雨水收集範圍或滯蓄設施之入流量可為降雨落 於基地所產生的逕流量或上游其他滯蓄設施之出流量，並依據有無流經滯蓄設施範 圍之劃分計算其出流量，而各分區範圍計算之出流量，可繼續作為下一分區範圍之 入流量，以此流程循環計算直至基地出口為止，藉此考慮各項設施之聯合運用情況。

上述說明之水文分析步驟，其應用之水文計算分析方法及理論，包含(1)雨水滯蓄 設施保水設計容量，與(2)地表逕流演算；茲說明如下。

第三章 雨水滯蓄設施系統建置理念

第三章 雨水滯蓄設施系統建置理念

各設施之保水設計容量可表示如(3-1)式，茲就各類設施具體計算方式說明如下。

保水設計容量 = 滲透量 + 貯留量 (3-1) (1) 滲透型設施

滲透草溝(綠地、被覆地)設計容量₁

( m

³

)

t f A  



_{1 1} (3-2)

式中A ：草溝面積(綠地、被覆地)，草溝面積為通水斷面積₁

( m

²

)

， f ：基地土壤 最終入滲率

( m/s )

，以表層 2

m

以內土壤認定之。應先依建築技術規則建築構造篇 第六十四條的規定做鑽探調查，將鑽探結果中表層 2

m

以內土壤之「統一土壤分 類」(unified classification)查表 3-1 以取得值。未符合本條規定而無需做鑽探調查 者，可由經驗判斷其表土可能之土質，查表 3-2 以取得值。t ：最大降雨延時基準 值

(sec)

，標準值為 86,400

sec

。

滲透側溝設計容量₂

(m

³

)

L t

L

k 0.1

2     





_(3-3)

式中L：滲透側溝總長度

(m)

，



：側溝材質為透水磚或透水混凝土為 18.0，紅 磚為 15.0；若為滲透係數k (m/s)_g 之新滲透材質時，



40k_g^0.1，k：基地土壤滲 透係數

(m/s)

。

透水性舖面設計容量₃

( m

³

)

3 3

3 0.5A  f t0.05hA

 (連鎖磚型) (3-4-1)

3 3

3 0.5A  f t0.3hA

 (通氣管結構型) (3-4-2)

式中A₃：透水舖面面積

( m

²

)

，h：透水舖面基層厚度

( m )  0 . 25

， f ：基地土壤 最終入滲率

(m/s)

，若基層為混凝土則等於不透水面， f

 0

。

第三章 雨水滯蓄設施系統建置理念

式中A ：可滲透空地面積、或花園貯集滲透可透水面積₈

( m

²

)

，V ：貯集滲透空₈ 地可貯集水體體積，或是花園貯集滲透高低水位間之體積

( m

³

)

。

表 3-1 統一土壤分類與土壤滲透係數

k

值對照表

土層分類描述 粒徑

D10(mm) 統一土壤分類 最終入滲率 土壤滲透係數 k (m/s) f (m/s)

不良級配礫石 4



10^-1 GP 10^-5 10^-3 良級配礫石 GW

10^-5 10^-4 沉泥質礫石 GM

黏土質礫石 GC 不良級配砂 SP

10^-5 10^-5 良級配砂 1



10^-1 SW

沉泥質砂 1



10^-2 SM

10^-6 10^-7 SC

泥質黏土 5



10^-3 ML

10^-7

10^-8 黏土 1



10^-3 CL 10^-9 高塑性黏土 1



10^-5 CH 10^-11

註：1.若基地表層土為回填土時，其最終入滲率統一取 10^-5 m/s。

2.屬於相同土壤統一分類的不同土質，會因為緊密程度以及組成的不同，其滲透係數的值會 有所差異，最大會有±10¹的誤差。本表為求評估上之客觀，乃是取其最小值，可使評估結 果較為保守可信。

(資料來源：內政部營建署，建築基地保水設計技術規範，2012)

表 3-2 土壤最終入滲率及滲透係數

k

值簡易對照表

土質 砂土 粉土 黏土 高塑性黏土

土質 砂土 粉土 黏土 高塑性黏土

在文檔中 雨水滯蓄洪設施型式量體配置Web-GIS雲端操作系統建置之研究 (頁 53-73)