第二章 雨水貯集利用系統設計之探討 9
第三節 雨水貯集利用系統探討
雨水貯集供水系統是將水文循環中的雨水以天然地形或人工方法 予以截取貯存，主要是以屋頂、地面集流為主（如圖2-3.1 所示），用在 農業上灌溉或做為工業及民生用水之替代性補充水源、防火貯水與減低 城市降雨洪峰負荷量等多目標用途的系統。
圖2-3.1 屋頂集水、地面集水、建壩集水雨水貯集示意圖
資料來源：陳仁宗、李士畦、陳仁仲，「雨水貯集供水系統簡介」，民國 86 年
2-3.1 雨水貯集系統設施與規劃分析
1.雨水貯集系統設施
一般雨水貯集系統之設計原則，通常至少包含五項設施，這些設施 分別為集水區域、導管系統、初期雨水簡易處理系統、簡易過濾設施與 貯水設施。根據這些設施，作為一連串的雨水貯集利用系統(如圖 2-3.2)。
集水區域 導管系統
初期雨水簡易處理系統 簡易雨水貯水槽
導管
雨水
雨水
雨水 導管
篩網
貯 水 桶
圖2-3.2 雨水貯集設備系統圖
資料來源：陳仁宗、李士畦、陳仁仲，「雨水貯集供水系統簡介」，民國 86 年
（1）區域（Catchment Area）：隨著雨水貯集的型態不同而異，主要是 以屋頂為集雨區，通常不同的屋頂形式亦會有不同的收集量雨收 集係數（文獻 A-7）。
（2）導管系統(Gutter System)：係指屋頂的排水管及其與貯水設施間之連 接水管等管線系統。
（3）初期雨水簡易處理系統（First-flush Disposal System）：降雨初期的 雨水通常較污濁，這部份的雨水必須藉由濾網予以排除，此過濾 設備即為初期雨水處理系統。
（4）簡易過濾設施（Filter System）：由石英砂、褐煤、活性碳組成，以 過濾懸浮物質，此設備應定期清洗。
（5）貯水設施（Storage Tank）： 即貯存雨水的容器，其容量大小、材 質以及設置方式都關係到雨水貯集系統之成敗。
2.雨水貯集系統規劃分析
為了讓整個雨水貯集系統能夠順利運行，在規劃設計階段，必須先 做妥善的分析，這些分析不但是規劃時就需考量，更是爾後使用維護上 的重點與推行使用之誘因。
（1）水利用系統用水標的：建築物雨水利用系統在規劃與設計之初，
應先明確瞭解系統設置的意義與雨水利用之用途，通常以不接觸 人體為原則，盡量用於沖洗廁所及澆花為優先考量。另外，如冷 卻水塔的補充水、消防用水等均可利用雨水作為替代用水；但若 需要使用等級較高的水質用途時，則在雨水利用系統中，應增加 消毒之設施。
（2）雨水貯集槽容量設計：依據各地區的降雨量為基礎資料，以簡易 公式換算建築物在導入雨水貯集利用系統時，所需設置雨水貯集 槽容量的大小。
（3）設備種類與選用：雨水利用系統主要包括集水設施、貯集設施、
雨水處理設施及給水配管設施等，這些設施項目在選用時應考慮 相關措施及其相關設備。
（4）設置成本分析：依據設置容量、降雨條件、使用水量等因素，配 合納入建造成本、維護以及其他開銷進行設置成本分析。
2-3.2 雨水利用系統處理設備探討
雨水處理設備一般係針對非溶解性之懸浮物質或有機物質的去除 而言，本研究整理雨水利用系統之處理相關設施，設計者在設計時可依 雨水用途的水質需求及建築特性條件，決定合適等級之雨水處理流程，
以及配置適當之處理裝置。經收集處理過後之雨水，根據案例之經驗及 合理之檢討，其用途大致上可包括廁所馬桶衛生器具之沖洗、清掃浴室 及室內地板、冷卻水塔的補給用水、水景、植栽澆灌、洗車、灑水、清 洗戶外地板、消防用水等，必要時也可以作為災難時之緊急飲用水。各 個用途之用水對於水質各有不同之要求，大抵以不與人體接觸之用水對 於水質要求較低，其次是與人體可能接觸之用水，而以飲用水對水質之 要求最高。國內對於飲用水之水質，有「自來水法」、「飲用水管理條例」
及各地方施行細則等之相關法規管制，而其他用途之水質則無明確之強 制管理法規。其他用途之水質要求以相關研究報告之建議較多，根據日 本方面之文獻（文獻B-1），其各地方自治團體或相關組織也有不少針對 再利用水之水質建議。
一般而言，收集雨水的場所大致上包括建築物屋頂或頂樓樓板、公 園綠地、停車場、廣場道路鋪面、人工地盤或經透水處理之人工地盤等。
不同的地點所收集到的雨水，對應不同的用水水質需求，設計者必須決 定相對應之處理流程及相關處理設施。茲將雨水收集場所、雨水利用用 途及相對應之處理程序，茲簡要說明如下：
1.簡單清除垃圾即可使用之情況
基本上在沒有污染源地區，如鄉下、市郊或低密度都市地區，所收 集到之雨水之水質情況，一般而言不會有太大之使用問題。如果在雨水 收集區域附近有樹木或綠化植栽，或是有人可能經過或到達的情況，可 以簡單於集雨管流入貯集槽之部位，設置格柵、濾網或網籠，如圖2-3.3 所示，以阻止樹葉、紙屑、垃圾等流入，並適度清除即可獲得相當良好 水質之雨水。
雨 水 貯 留 槽
樹 葉 、 紙 屑 截 留 口 雨 水 流 入
雨 水 流 入
雨 水 貯 留 槽 樹 葉 、 紙 屑 截 留 網 籠 及 清 除 口
圖2-3.3 簡單清除垃圾之雨水貯集設施例
2.自然沉澱及簡易沉砂處理流程後使用
集雨地點可能容易夾帶泥沙或流入雜物之情況，如停車場、公共廣 場等，利用簡易截留、沉砂過濾及沉澱，即可導入利用之情況。經收集 處理後之雨水，一般即可應用於廁所馬桶衛生器具之沖洗、冷卻水塔的 補給用水、水景、植栽澆灌、洗車、灑水、清洗戶外地板、消防用水等 用途之用水。此處理程序基本上操作簡單且工程成本低，雨水利用範圍 也廣泛，為相當經濟之雨水利用處理方式，採用之案例也最多，簡易沉 砂槽之構造，可設計如圖2-3.4 所示案例。
蓋 版
雨 水 流 入 截 留 濾 網
圖2-3.4 簡易沉砂槽案例
3.沉澱加碎石過濾處理
碎石及濾網之處理不容易去除雨水中之浮游固體物質(Suspended Solid)，利用重力式或壓力式過濾機之細沙或活性碳濾材，可以去除相當
（1）快濾裝置
快濾裝置之目的主要在於截留濾除雨水中之落葉、樹枝、紙屑、垃 圾等較大體積之漂浮夾雜物質，以維持後續之處理利用程序之順利進 行。本裝置為初步之過濾設施，設置於集雨設施之集水口附近，一般以 金屬網、不銹鋼格柵或塑膠製粗濾網等材料，達到簡單快速過濾之目 的，也可以參考陰井之構造，並於陰井中裝置截留網籠，如圖 2-3.6 所 示。構造上參考基準如下：
a.快濾裝置之處理能力應以滿足每小時最大降雨量之通過容量。
b.快濾裝置之格柵有效間距應維持約 2.0~5.0 mm 之孔隙。
流 出
截 流 網 籠 流 進
圖2-3.6 於陰井中裝置截留網籠之快濾裝置例
初期收集之雨水可能含有各式各樣及各種形狀特性之垃圾、堆積物 等，快濾裝置之格柵間隙太大容易讓許多雜物通過，造成後續處理之負 擔與堆積物增加，但格柵間隙太小容易阻塞且影響收集雨水之順暢，因 此格柵之有效間隙大約以2.0~5.0 mm 為適當。集雨量較少且雨水收集裝 置污染較輕微的情況，可以考慮使用截留網籠，網籠的材質可以為金屬 網或衝孔金屬板等，並需要定期以人工管理清除之。
（2）沉砂槽
為使雨水中所含之泥沙或粗浮游物質自然沉澱去除所設置之裝 置，沉砂槽一般設置於沉澱槽或貯集槽之前的裝置，與沉澱槽原理相 同，唯雨水在此滯留時間較短，約數分鐘時間，類似陰井之效果。利用 停車場、馬路或其他開放空間作為集雨場所之案例，由於有出入之人群
及容易帶入較大之砂粒或污染物，若不予以清除容易造成後續處理之阻
沉降速度(mm/sec) 沉降速度(mm/sec) 沉降速度(mm/sec)
比重 比重 比重 0.30 32.0 3.8 0.02 0.28 0.035 0.0015 0.00155 0.00020 0.20 21.0 2.2 0.015 0.155 0.020 0.001 0.00069 0.000084 0.15 15.0 1.5 0.010 0.069 0.0084 0.0001 0.00007 0.00000085 0.10 7.4 0.8 0.009 0.056 0.0068
註：比重2.65為土砂粒子，比重1.20為有機物。
資料來源：黑田 晃等，「雨水利用ハンドプツク」，民國87年
沉砂槽的有效容量必須根據雨水的滯留時間來決定，亦即將欲去除
基礎之沉澱槽，空間往往受到限制而必須遷就現況條件，一般如果能有 1~4 公尺之深度應該就不會有太大的問題。沉澱槽流入口附近，配合設 置碎石級配先行過濾，亦有整流之效果。
表2-3.3 沉澱槽雨水滯留時間與處理能力、水深之關係 槽有效深度（m）
單位面積處理能力（m3/m2.day）
2 3 4
25 1.9 2.9 3.8
30 1.6 2.4 3.2
40 1.2 1.8 2.4
沉澱時間
（小時）
50 1.0 1.4 1.9
資料來源：日本建設大臣官房官廳營繕部，「排水再利用、雨水利用設計基準、同 解說」，民國 90 年
沉澱槽或貯集槽在槽體材質構造上，可採用鋼筋混凝土、鋼板或塑 膠材等材質，只要能防止外部進入之垃圾、污排水、直接日射等即可，
並確保維修檢查之方便性及可行性。設置於建築物地下筏基空間之設 施，必須避免處理過程之水流產生短路或死水區域之規劃，圖 2-3.7 為 參考設置例。為了清掃可及性及方便性，各個水槽必須留設人孔或清除 孔，同時考慮沉泥容易清除之集泥坑及洩水坡度。使用揚水馬達之情 況，必須避免抽到或擾動槽底之沉泥，沉水式馬達應墊高使用。
雨水流入口
揚水馬達
通氣管
連通管
圖2-3.7 做為雨水沉澱槽或貯集槽之案例
根據上述之檢討，沉澱槽及貯集槽在構造上參考基準如下：
a.沉澱槽有效容量以雨水滯留時間 2~3 小時計，約每小時最大降雨 集水量的2~3 倍容量。
b.澱槽內水流平均流速應在 0.30m/sec 以下，以長方形水槽為佳，長 寬比3:1~5:1 左右。
c.沉澱槽單位面積處理能力約 25~50 m3/m2.day 左右。
d.槽深約 1~4 公尺，各槽應設清除孔且槽底需設置集泥坑，同時應 設置1/10~1/100 之洩水坡度以利清除沉泥。
e.入口附近應設置阻流版或打孔整流板，以防止漩渦流或偏向流現
e.入口附近應設置阻流版或打孔整流板，以防止漩渦流或偏向流現