都市洪災防制策略之整合型規劃研究（三）子計畫一：都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究

全文

(1)都市洪災防制策略之整合型規劃研究（三）子計畫一：都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 內政部建築研究所委託研究報告.

(2) 123.

(3) PG9302-0387 093-301070000G1-019 都市洪災防制策略之整合型規劃研究（三）子計畫一：都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 受委託者：財團法人中華建築中心研究主持人：林文欽研. 究. 員：謝佳翰. 研究助理：陳坤興. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國九十三年十二月.

(4) 123.

(5) ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF THE INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. A Research of the Underground Rainwater Store System in Urban Areas of Highly Inundation Potential.. BY WENCHIN LIN CHIA HAN HSIEN KUN HSING CHEN December 20, 2004.

(6) 123.

(7) 目次. 目次表次 ................................................................................................................V 圖次 ............................................................................................................. VII 摘要 .............................................................................................................. IX Abstract ....................................................................................................XIII 第一章緒論 ...................................................................................................1 第一節研究背景與目的 ........................................................................1 第二節研究內容 ....................................................................................3 第三節研究方法與流程 ........................................................................5 第四節預期完成之工作項目................................................................8 第二章文獻回顧...........................................................................................9 第一節國內降雨型態分析....................................................................9 第二節雨水貯留發展現況..................................................................14 第三節滯洪池設計之相關研究探討..................................................23 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討.................................................25 第一節雨水貯留興建原則與設置考量..............................................26 第二節雨水貯留設施之功能及型式..................................................31 第三節雨水貯留相關法規..................................................................36. I.

(8) 第四節貯留設施設置評估因子..........................................................39 第五節小結 ..........................................................................................41 第四章雨水貯留系統與都市防洪計畫之結合.........................................43 第ㄧ節都市洪災發生原因與因應對策..............................................43 第二節雨水貯留系統與都市防洪計畫之結合..................................46 第三節配合都市洪災防制建設計畫..................................................51 第四節小結 ..........................................................................................55 第五章興建雨水貯留系統之效益評估.....................................................57 第一節方案擬定 ..................................................................................57 第二節雨水貯留設置地點之選擇......................................................59 第三節工程成本及優缺點比較..........................................................60 第四節貯留設施之效益 ......................................................................66 第五節小結 ..........................................................................................68 第六章問卷調查.........................................................................................69 第一節問卷調查表之設計..................................................................69 第二節問卷分析結果 ..........................................................................70 第三節小節 ..........................................................................................73 第七章結論與建議.....................................................................................75. II.

(9) 目次. 第一節結論 ..........................................................................................75 第二節建議 ..........................................................................................76 附錄一問卷調查之內容.............................................................................77 附錄二第一次專家學者座談會議記錄.....................................................85 附錄三第二次專家學者座談會議記錄.....................................................87 附錄四期初簡報回應表.............................................................................89 附錄五期中簡報回應表.............................................................................91 附錄六期末簡報回應表.............................................................................97 參考書目 .......................................................................................................99. III.

(10) IV.

(11) 表次. 表次表 2-1 侵台颱風路徑與各地降雨 ..............................................................13 表 2-2 雨水貯留系統實例及所在地 ..........................................................18 表 3-1 各式貯水型式優缺點 .......................................................................35 表 3-2 貯留設施相關法規 ..........................................................................36 表 4-1 淹水問題與因應對策 .......................................................................45 表 5-1 成本效益分析流程 ..........................................................................57 表 5-2 直接工程成本估算表 ......................................................................60 表 5-3 工程經費估算總表 ..........................................................................61 表 5-4 抽水站增設成本 ..............................................................................63 表 5-5 抽水站及貯留設施之優缺點 ..........................................................65 表 5-6 兩方案之成本比較 ..........................................................................65. V.

(12) VI.

(13) 圖次. 圖次圖 1-1 貯留設施所需貯留量示意圖 ............................................................4 圖 1-2 研究流程圖.........................................................................................7 圖 2-1 鋒面剖面示意圖 ..............................................................................10 圖 2-2 颱風結構垂直剖面圖 ......................................................................11 圖 2-3 颱風路徑分類圖（1897～1996） ..................................................12 圖 2-4 颱風登陸地點之分段統計（1897～1996） ..................................12 圖 2-5 雨水貯水筒設置圖 ..........................................................................16 圖 2-6 雲林科技大學田徑場雨水貯留系統示意圖 ..................................17 圖 2-7 美國 Denver 市 skyline 廣場 ...........................................................21 圖 2-8 東京巨蛋體育館 ..............................................................................22 圖 2-9 東京都兩國國技館 ..........................................................................22 圖 3-1 下挖式廣場.......................................................................................28 圖 3-2 設置考量與興建原則示意圖 ..........................................................30 圖 3-3 雨水貯留設施架構圖 ......................................................................39 圖 4-1 貯留池案例-校園一角 (平日) ........................................................50 圖 4-2 貯留池案例-校園一角 (暴雨時) ....................................................50 圖 4-3 配合都市洪災防制建設計畫 ..........................................................52. VII.

(14) 圖 4-4 二重疏洪道遠視圖 ..........................................................................54 圖 4-5 二重疏洪道示意圖 ..........................................................................54 圖 5-1 中港抽水站位置圖 ..........................................................................58 圖 5-2 貯留體積圖.......................................................................................58 圖 5-3 各公園位置圖...................................................................................59 圖 5-4 雨水貯留效益圖 .............................................................................67. VIII.

(15) 摘要. 摘要關鍵詞：雨水貯留、中小型暴雨逕流、防洪減災一、研究緣起在都市化過程中，土地的高度開發導致不透水鋪面增加，造成地面逕流增大，對排水系統形成負擔；經歷潭美及納莉風災後，都市型水災逐漸被國人所重視，如何有效降低都市淹水發生機率、降低洪峰及延緩逕流到達時間成為重要課題。藉由雨水貯集措施的「入滲」及「滯蓄」等功能，延緩地表逕流排出時間、減低洪峰流量並改善都市開發增加逕流現象、減緩都市洪患；雨水貯留系統在國內外發展已有一段時間，在工法與技術上日趨成熟，不但能有效降低都市型暴雨排水負荷，並減少都市水災的發生，且能達到防洪的功能；本研究擬利用雨水截留設施，作為降雨量超過原渠道設計容量時，能暫時截留過多雨水之地點，減輕排水渠道及抽水站之負荷，以降低都市型水災發生的機率、提高耐淹水程度，保障人們生活上的安全與減少財務上的損失。二、研究方法及過程本研究擬利用公有平面開放空間，如公園、操場、廣場、運動場等，設置雨水貯留系統，在不影響日常使用機能下，視逕流量多寡向下挖掘一定深度，作為暴雨來臨時暫時貯留雨水之場所，收容超過渠道設計容量之雨水，減輕暴雨時排水系統及抽水站之負擔，藉由雨水貯留系統貯留暴雨來臨時所產生之洪水，以降低下游洪峰流量與延緩逕流到達時間，避免危害下游居民安全及造成土石流之發生；雨水貯留措施可視為一中小型的暴雨逕流貯集技術，可以融合建築物、公園綠地、道路廣場、停車場等公共空間，於集水區逕流流經路徑廣設貯集措施，以達到逕流減量的效果，有效的降低都市型暴雨排水負荷，由於主要目的在於減輕. IX.

(16) 洪患之發生，對於所貯留之雨水並沒有要再次的利用。三、成果討論綜合本研究成果，歸納下列結論： 1.. 在都市高淹水潛勢地區洪災防治作業上，利用都市既有之開放空間，在暴雨來臨時進行雨水的貯留，待豪雨停止或超過滯洪池設計容量時，再以重力方式或其他抽水方式抽乾雨水，不僅可以達到逕流減量的效果，亦可有效減低都市型暴雨之排水負荷，適合用於人口密度高之都會區使用。. 2.. 利用原有抽水站為主，雨水貯留設施為輔，在抽水站設計標準內的降雨，抽水站可以順利將雨水排除，一旦超過抽水站設計標準，則利用雨水貯留來暫存雨水，不僅可降低洪峰流量、延緩逕流到達時間，也能使地區耐淹水程度適時的提高。. 3.. 利用既有的公共開放空間設置貯留設施，不但不影響人民的日常使用機能，也能提升都市的土地利用價值。. 四、主要建議事項建議一增設連接渠道與貯留設施間之排水路：立即可行建議主辦機關：內政部營建署協辦機關：各縣市政府都會區洪泛期，貯留設施兼有降低洪峰流量與延緩逕流之功效，冀望以本研究計畫之成果，能供災害防救相關單位參考，以期有效降低洪患發生機率，提高地區耐淹程度；建議可先增建連接渠道與貯留設施間之排水路，推動防洪、排水工程之建設，配合實施「都市綜合治水」。本研究目前只針對中港抽水站增設案與公園截留設施做比較，建議後續研究能針對一淹水地區，比較設置抽水站、設置雨水貯留系統與無設置防洪系統之損失與效益性，並可針對不同貯留地點做效益評估，. X.

(17) 摘要. 以做出最佳選擇方案。建議二配合土地使用管制或都市更新時，劃定滯洪區：中長期建議主辦機關：內政部營建署協辦機關：內政部都市發展委員會、各縣市政府於新市鎮開發、都市計畫通盤檢討及區域計畫更新時，變更土地使用管制，針對高淹水潛勢地區劃定滯洪區，配合研擬雨水貯留與截留相關法規、條例，使雨水貯留系統之設計規範，更具整體性與一致性。. XI.

(18) XII.

(19) Abstract. Abstract Keywords: rainwater store, middle-sized and small-sized torrential rain runoff, flood preventing and calamity reducing. After Taiwan undergoing the urban type floods caused by Trami Typhoon and Nari Typhoon, they show the seriousness of urban flood problems. Therefore, after making comprehensive understanding of the solution to urban flood problem, delaying peak flow arriving time and reducing the peak flow quantity caused by rainfall, the author brings up the thinking of using rainwater store system. By choosing park greens, roadway, square, sports ground, basement of building and etc, and matching up with local runoff flow route of water collecting area, we utilize rainwater-withholding method to temporarily store the rainwater. When runoff quantity exceeds channel design flow, it will be drawn into store facilities and when the flow rate of channel is becoming small, the water in store facilities will be discharged into channel. As a result of drawing rainwater into the basement of building to store, we need to think over the problem of basements that have existing mechanical and electrical equipment set up, the high budget needed, and higher project difficulty. So we consider open spaces such as parks, squares, sports ground, playground and etc as the site of rainwater store system. This study plans to investigate and plan the feasibility of rainwater store system in the light of urbanization area, and evaluate its planning value in order to expect rainwater store system be able to increase high inundation protection standard, reduce the occurrence probability of urban type flood, and protect the safety of residents’ life and reduce financial loss.. XIII.

(20) XIV.

(21) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究背景與目的一、研究背景近年來因經濟持續成長，造成人口密切集中，需水量不斷增加，也由於在都市化的過程當中，土地大量開發減少了地表的入滲量，使得地表之不透水化造成都市的排水問題，因為地表逕流量的增加，超過渠道所能負擔之流量，造成大雨來臨時，排水系統無法容納過多的雨水，而醞釀成災。接連幾次發生都市型水災，凸顯了都市淹水問題的嚴重性，王如意學者針對都會防洪規劃作業，提出都市治水對策，其分為軟體及硬體二方面，軟體面作法包括：1.擬定合適的土地利用對策：如綠地的保全和復育；2.建立預警防洪體制：如加強防洪情報系統、強化防洪體系；3. 宣傳發表活動：公告推估淹積水範圍、推動河川清掃等民間運動等。另外，硬體面的作法包括河川護岸整備、設置河川分水路、下水道管渠整備、抽水站整備、同時設立雨水貯留系統、鋪設透水性鋪面、透水性排水設施及雨水滯洪池。是故，經濟部水資源局彙整以上專家意見提供給行政院災害防救委員會，期能夠推廣至各地方政府，配合實施「都市綜合治水」。其中，雨水貯留系統在國內外發展已有一段時間，在工法與技術上日趨成熟，但是大部分的雨水貯留系統均是利用屋頂作為貯留地點，貯留量須視建築物屋頂之面積大小而定，對於大量暴雨來臨時，其貯留雨量之功能並沒有完全發揮，無法降低都市化地區淹水風險，還是有造成洪災的可能。是故，本研究依據行政院災害防救委員會第十三次委員會議記錄指示執行「災害管理政策策略執行方案」中，有關研究評估低窪或高淹水潛勢之都市區域興建雨水貯留系統之可行性，期望可利用雨水貯留系統，有效降低都市型暴雨排水負荷，並減少都市水災的發生，達到防洪減災的功能。. 1.

(22) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 二、研究目的基於上述研究計畫背景，本研究擬針對都會區域低窪或高淹水潛勢地區，分析都市化地區規劃雨水貯留系統之可行性，作為降雨量超過原渠道設計容量時，能暫時貯留過多雨水之地點，並減輕排水渠道及抽水站之負荷，以降低都市型水災發生的機率，保障人們生活上的安全與減少財務上的損失。 1. 透過雨水貯留系統，減少都市地區逕流之負荷量。由於都市化地區之土地經過高度開發，導致集水區地表水文體系產生衝擊，透過雨水貯留措施以得到改善，其目的主要是藉由雨水貯留系統貯留暴雨來臨時所產生之洪水，以降低下游洪峰流量與延緩逕流到達時間，避免危害下游居民安全及造成土石流之發生。雨水貯留措施可視為一中小型的暴雨逕流貯集技術，可以融合建築物、公園綠地、道路廣場、停車場等公共空間，於集水區逕流流經路徑廣設貯集措施，以達到逕流減量的效果，有效的降低都市型暴雨排水負荷。 2. 利用雨水貯留系統，達到都市防洪之功能。在都市化的過程中，地表之不透水化對都市排水造成嚴重的問題，但是這些問題大部分可藉由雨水貯集措施的「入滲」及「滯蓄」等功能加以改善，用以延緩地表逕流排出時間、降低洪峰流量並改善都市開發增加逕流現象、減緩都市洪患及增加地下水入滲補注，有助於健全都市的水循環。雨水貯留系統具有滯洪、入滲、地下水補注等功能，就其型式可分為滯洪池、滯留池、屋頂貯留、地下貯留調節池等型式；在都市化地區裡，雨水貯留設施在下雨時可以貯留雨量與逕流，等到雨停時再利用重力方式或其他方式慢慢排水，以減少都市水災的發生，達到減災的功能。. 2.

(23) 第一章緒論. 第二節研究內容在台灣地區，配合降雨豐沛特性與民眾接受程度的提昇，雨水貯留系統在台灣地區的發展趨勢已經由過去的大小型農塘，擴大成為農業、工業與民生用途等多目標系統，尤其在區域性農業用水之替代（如丘陵地區）與其他供水系統之聯合供應（如中水系統）方面，均有顯著的發展。近年來，因為都市之發展範圍逐漸擴大，在都市化及土地使用密集化期間，大多數的都市規劃或建築專家對雨水之處理，皆以儘早排除的觀念設計建築物及利用不透水化處理都市化地區內基盤建設，使得現有建築物缺少雨水貯留、滲透之機能；都市區不透水面積增加，使得雨水貯留、滲透、保水機能降低，因而發生都市溫暖化、都市型水患、都市生態系統丕變等問題，造成都市環境惡化（游清煌，2002）。雨水貯留技術多是以人工設施或天然地形收集超量之雨水，供給乾季或平時使用，主要是以屋頂平面、貯水容器設施、地面集流方式為主，可用於農業灌溉、工業及民生用水之替代補充水源。雨水貯留不但具有開源、節流、及調配水源之功能，於都會區洪泛期兼有滯洪、蓄洪、分洪、減洪之防災功效，值得推廣。在都市地區應用雨水貯留設施，同時兼具防災的功能，在暴雨來臨時，能延緩逕流流出時間，以降低都市型水災發生的機率，保障人們生活上的安全與減少財務上的損失。基於上述，本研究擬針對都會區域低窪或高淹水潛勢地區，探討利用既有建築物之開放空間，如社區公園、運動場、操場、廣場等等，配合降低洪峰需求設置雨水貯留設施之可行性。例如，規劃公園之雨水貯留設施，利用滯洪池的型式予以截留超過渠道設計流量之雨水，滯洪池適用於密集的都市化地區，滯洪池不但可以多用途的利用還具有減洪的功能，適合在洪水發生頻率較高且住宅密度較高的地區使用，選擇合適的地點，再配合集水區的排水路徑設置貯留系統，利用雨水截留的方式把雨水貯留下來，當逕流量超過渠道設計流量時，則引水導入貯留設施，等渠道內流量變小時，再將貯留設施內的水排到渠道中，圖 1-1 為貯留設施所需貯留體積示意圖。. 3.

(24) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 規劃之原則是針對暴雨來臨時，將超過原設計渠道所能負荷之逕流暫時貯留，避免四處漫流造成災情。由於本研究最終目的為降低都市淹水問題，對於大量的雨水只是加以截留，並沒有要再利用截留的雨水。研究計畫內容擬包括下列各項目： 1. 檢討各種貯集雨水之方法與型式並評估其適用性； 2. 探討都市化地區興建雨水貯留系統之可行性； 3. 評估都市化地區規劃雨水貯留系統之效益分析； 4. 將雨水貯留系統導入公共開放空間，建立中小型之暴雨逕流貯集技術。. 圖 1-1 貯留設施所需貯留量示意圖. 4.

(25) 第一章緒論. 第三節研究方法與流程相關研究方法如下：一、研究方向初擬 1. 利用相關的文獻資料蒐集，研擬初步的研究方向； 2. 再由初步研究的方向研究目標，經過完整的分析及整合討論； 3. 提出研究計畫服務建議書；二、蒐集資料 1. 收集國內外有關雨水貯留措施的相關資料與成果； 2. 分析貯集雨水之方法與型式； 3. 研究利用雨水貯留之設計範例，期建立中小型之暴雨逕流貯集技術；三、研究目標之確立依據所蒐集之文獻資料及相關研究成果，經整合分析後，確定完整之研究目標： 1. 減少都市地區逕流量； 2. 達到都市減洪之功能；四、規劃興建雨水貯留之可行性研究 1. 選擇既有開放空間，如社區公園、運動場、操場、廣場等等，作為雨水貯留的地點； 2. 探討雨水貯留之可行性分析，並檢討各種貯集雨水之方法與型式； 3. 雨水貯留系統在暴雨來臨時，可以使尖峰流量降低，達到減災的目的； 4. 除藉此增加雨水貯留的量，並減少都市水災發生的機率，達到防洪的效果； 5.

(26) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 5. 評估都市化地區規劃雨水貯留系統之效益分析；五、專家座談及民眾問卷調查藉由民眾問卷之調查實施，以及專家座談會之舉行，邀請地方政府之人員及相關研究學者與會；建立起與公部門之溝通管道，以利相關建議之反映，並加強民眾之危機意識，提高民眾參與都市防災建設之意願。六、分析與討論討論整體的研究成果，並加以修正，以便分析整合。七、研究計畫報告書之提出綜合研究之成果完成研究計畫報告書。. 6.

(27) 第一章緒論. 研究流程圖如下：圖 1-2 研究流程圖. 前置作業準備. 確立研究課題. 研究方法. 文獻法規. 專家座談會. 民眾問卷調查. 國內外研究發展邀請公部門/專家學者/地方民眾與會防洪減災方面. 滯洪池措施方面. 替代水源方面. 探討雨水貯集利用之可行性. 意見/問卷歸納分析整理. 分析貯集雨水之方法及型式. 適用性評估. 評估都市化地區規劃雨水貯留系統之效益分析建構中小型暴雨逕流貯集技術結論與建議提出研究成果 7.

(28) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 第四節預期完成之工作項目本研究計畫針對低窪或高淹水潛勢之都市區域，評估興建雨水貯留系統之可行性及效益分析，期望可利用雨水貯留系統有效減低都市型暴雨排水負荷，並減少都市水災的發生，達到防洪的功能。預期成果如下： 1. 針對高淹水潛勢地區，給予興建雨水貯留系統之執行建議； 2. 提出都市化地區設置雨水貯留系統之效益評估； 3. 將雨水貯留系統導入公共開放空間，建立中小型暴雨逕流貯集技術； 4. 提出具體之法令修訂建議條文草案。雨水貯留不但具有開源、節流、及調配水源之功能，都會區洪泛期時，兼有滯洪、蓄洪、分洪、減洪之防災功效，值得推廣。冀望以本研究計畫之成果，供災害防救相關單位參考，期能夠推廣至各地方政府，配合實施「都市綜合治水」。. 8.

(29) 第二章文獻回顧. 第二章文獻回顧第一節國內降雨型態分析一、降雨特性分析台灣是典型的亞熱帶海島型氣候，雖然年平均降雨量達 2500 公釐以上，約為世界平均值 970 公釐的 2.6 倍，卻因為地形與氣候環境的關係，如河流長度短且坡度陡峭，造成天然雨水易流失、南北部降雨分佈不均勻、洪枯流量懸殊等；降雨主要集中在每年的五月到十月間，十一月至翌年的四月通常為枯水期等因素，使得可利用的雨水量有限，平均每年每人所能分得的水資源，只有世界平均值的六分之一左右，需水量嚴重不足。二、降雨的形式降水是指降落於地面之水，包括液態或固態的水汽凝結物之統稱。除了空中水汽含量外，與氣流、地形、風向、高程、氣壓均有關係，尤其與氣流升降及地形變化具有極大之影響。降水形成之方式有直流降水、山嶺降水、氣旋降水，分別說明如下： 1. 直流降水常發生於夏季燥熱的午後，因地面受太陽照射，地面溫度升高，使得蒸發旺盛，富含水汽的氣流劇烈上升，至高空因減壓膨脹，而冷卻成雲致雨。直流降水常為局部性，範圍較小、常伴有雷電、短暫強風，又稱為熱雷雨、雷雨或雷陣雨。如臺灣夏季午後的西北雨即是，如遇都市排水不良，此種降雨常導致某地區遇雨成災。 2. 山嶺降水當濕潤且流動的氣團遇到高聳的山脈，被迫沿著迎風坡上升，氣溫逐漸下降，空氣中的水汽凝結為雲，雲漸多而且重，最後降下為雨，一般常見於沿岸高山的向風坡。一般來說，山嶺降水強度不大，但延時較長，對大集水區之供水量影響大。台灣冬季時，東北季風盛行，受西伯利亞高壓氣團籠罩，形成冷氣團南移經過中國大陸、越過台灣海峽，攜. 9.

(30) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 帶大量水汽到達台灣，與北部山脈接觸，氣團上升冷卻，形成地形雨。 3. 氣旋降水降雨與氣旋併在者，稱為氣旋降水。上升氣旋中心為低氣壓，依反時鐘方向旋轉，分為鋒面型及非鋒面型兩種，鋒面型又可細分為熱(暖) 鋒雨、冷鋒雨及梅雨，說明如下：鋒面型： (1)熱(暖)鋒雨為攜有水汽之高溫氣團，在前進時遇冷氣團而產生降水，特徵為降水範圍廣，延時長，強度不大但總雨量多，對大流域之供水有影響。 (2)冷鋒雨為攜有水汽之冷氣團在前進時，遇到高溫氣團，熱氣團被迫上升，遇冷而形成降水，特徵為降水範圍小，延時短，強度大，對小流域供水較有影響。 (3)梅雨鋒面型降水若遇到冷熱氣團勢力相當而無法移動時，稱為滯留鋒，會產生延綿不絕的降水，俗稱霉雨或梅雨。特徵為降水範圍大，延時長但強度不大，多集中在四、五、六月間。. 圖 2-1 鋒面剖面示意圖. 10.

(31) 第二章文獻回顧. 非鋒面型非鋒面型雨為熱帶低氣壓，若熱帶低氣壓繼續發展，同時氣壓降低，風力增大到每小時 63 公里(每秒 17.2 公尺)，則稱為颱風；如以風級表示，達 8 級風或以上才能算是颱風，達每小時 56 公里(每秒 15 公尺)或以上即 7 級風的範圍，才是颱風的暴風範圍。圖 2-2 颱風結構垂直剖面圖. 資料來源：颱風部屋網站. 颱風的結構：颱風大致為一半徑甚大的螺旋狀雲柱，範圍可達數百公里，其高度曾觀測到有一萬八千餘公尺之高。在這圍繞龐大的雲柱中心部分是無雲或雲層很薄，而且沒有風雨現象，這就是颱風眼。從颱風眼向外，剛離開颱風眼處，即是雲層最厚重且風雨最大之處。漸向外則雲層漸高也漸薄，風雨也漸弱。. 11.

(32) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 圖 2-3 颱風路徑分類圖（1897～1996）. 圖 2-4 颱風登陸地點之分段統計（1897～1996）. 資料來源：中央氣象局。. 12.

(33) 第二章文獻回顧. 侵台颱風路徑與各地降雨關係表：表 2-1 侵台颱風路徑與各地降雨路. 徑. 降. 雨. 分. 佈. 情. 形. 通過北部向西或北部地區最為嚴重，中部山區雨量多，若剛好大陸上有高氣壓南下，在西北行進. 颱風及東北季風的雙重影響下，更是增強雨勢，常導致北部嚴重水災。. 通過台灣中部向登陸前，北部及東部地區雨勢較強，強勁的西南氣流經常延續到颱風過西或西北行進. 後仍然強勁，濕暖的氣流受中央山脈阻擋，抬升至適當高度後，挾帶的水汽容易凝結而降雨，導致中南部地區雨勢增強，山區雨勢更烈。. 通過南部海面向除東部地區雨量較多以外，其他地區雨量較少。西或西北行進沿東岸或東部海東部降雨最多，偶而北部及東北部也有較強之雨勢。面北上沿西岸通過中南對西南部及東南部影響較大，雨量多且強，其他地區雨量不多。部向東北方出海. 資料來源：中央氣象局；本研究整理. 13.

(34) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 第二節雨水貯留發展現況一、雨水貯留概述所謂雨水貯留，即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，用在農業灌溉或作為民生用水之替代性補充水源、防火貯水與減低城市洪峰負荷量等多目標用途。在台灣地區，配合降雨豐沛的特性與民眾接受程度的提升，雨水貯留在台灣地區的發展已經由過去的大小型水塘，擴大為農業、工業與民生用途的多目標設施，在區域性的農業用替代水與其他供水系統(如中水系統)方面，均有顯著的發展。二、國內推廣雨水貯留系統之經驗國內水資源保育失去平衡，但透過雨水貯留，將雨水截取、貯存，並可透過適當設施補充用水、減低洪澇、增加地下水補注及提供親水遊憩等功能，為新世紀水資源利用、替代水源的開發及減低都市洪澇等問題，提供另一個思考方向。雨水貯留系統在近年來逐漸為世界所重視，其原因在於雨水貯留系統的利水、防災、減洪、替代水源等重要功效與無水權爭議。雨水貯留系統具有滯洪、滯留與入滲的功能，兼備防洪調節，經由雨水貯集系統的貯蓄、利用與入滲，使尖峰流量削減並減少逕流體積，讓雨水趨向於自然排水方式，減少都市型水災發生。 1. 學術研究國內目前對雨水貯留系統的研究，在學術方面有廖朝軒、朱壽銓等 (1997)針對影響屋頂雨水貯集供水系統之主要因素包括：(1)系統模擬計算模式；(2)逕流係數；(3)可靠度；(4)需水型態；(5)降雨型態；(6) 降雨資料記錄年限；(7)取水方式與(8)取水間距等 8 個重要因素進行探討，並考慮在經濟成本最小情況下，雨水貯留系統最佳組合設計模式。朱壽銓、黃文龍等(1997)分別對雨水貯留供水系統之定義、型式、效能演算、裝設、注意事項、貯水、供水及維護管理等項目進行說明，建立雨水貯留供水系統最適化設計技術準則。. 14.

(35) 第二章文獻回顧. 朱壽銓、廖朝軒等(1996)考慮不同需水量、集流面積與貯蓄容量，以臨界期距法配合不同雨量資料時距(日雨量、旬雨量..等)，以及不同取水方式進行模擬，並對系統中各個不同影響分子(集水面積、雨量資料長度、需水量..等)進行敏感度分析，再以機率矩陣法進行演算，最後比較兩種方式的特性及差異，在不同需水量條件下，建立供水率-貯蓄容量-集流面積之關係曲線，提供水資源規劃者與決策者在評選雨水貯集供水系統時之參考，供作屋頂雨水貯集系統最佳化設計時之基礎。朱壽銓、黃文龍(1997)考慮不同需水量、集流面積與貯蓄容量，以臨界期距法進行模擬，並在不同需水量條件下，建立台灣地區 21 縣市、台北市及高雄市雨水貯留供水系統容量-集水面積-供水率的關係式，作為各縣市政府推動雨水貯留供水系統的依據。廖朝軒等人(1994)探討以雨水貯留供水方式，舒緩工業區開發對水源之迫切需求，建立雨水貯集試驗系統，收集水量、水質及其他相關資料，以進一步分析在各種不同可靠度下，滿足各種不同用水需求之雨水貯集系統容量，並探討系統之經濟可行性及設計步驟。劉豐壽、黃月娟等(1999)配合台灣地區的降雨豐沛特性與民眾接受度的提昇，雨水貯留系統在台灣地區的發展已經由過去的大小型農塘，擴大為農業、工業與民生用途的多目標系統，針對此一發展趨勢，以雨水貯留供水系統近年來在國內外之應用情形，分析國內發展現況及推廣。 2. 推廣與實例方面在推廣方面，以農業為例，過去水保局推廣農業用水塘；近年來經濟部水資源局逐步擴大發展至丘陵地小型雨水貯蓄設備的推廣與設置，所補助設置的總噸數已經達 8 萬餘噸，每年可提供之雨水達 300 萬噸左右。在農業用水方面，朱壽銓(1993)以台灣西南部岩泥地區為研究區域，利用連續尖峰分析法，配合當地水文氣象條件、土地利用狀況及一般農業用水情形，推估研究區域農業用水需水量，以連續方程式做為雨水貯集供水系統容量之模擬，繪出農塘容量、耕地面積及供水可靠度曲線圖，做為將來農塘設計及建造時之參考依據。在推廣方面，李士畦、陳仁仲(1997)針對經濟部水資源局推動節約用水各項方案中，關於「雨. 15.

(36) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 水收集蓄水設施推廣計畫」及「南部地區學校用水回收再利用之節水措施實施計劃」兩項計畫，說明實際工作過程概況及作法與推廣經驗，並以受補助之學校、偏遠地區農戶為案例評估其效果，藉此成果與推廣經驗，提供政府機關今後節約用水措施之推廣與民間自行裝設時之參考。在離島地區，以澎湖為例，馬公機場擁有大面積收集條件，藉現有跑道之排水渠道設置抽水機將暴雨逕流抽取進入水庫，每年可收集之雨水達 25 萬至 50 萬噸，用於機場地板洗刷及廁所用水。台北三芝國小，應用原有地下水供水系統加設雨水收集管路，利用屋頂收集雨水，再配合地下筏式基礎貯水槽儲水，作為學校廁所沖水使用及庭園澆灌溉。台北市立動物園位於台北市雨量較為豐沛之文山區，利用行政大樓屋頂集水，提供廁所及花木澆灌用；於休憩亭及公共廁所旁設立小型雨水尊及解說看板，宣導雨水利用之原理和效果。新竹工研院能資所，於屋頂設置不鏽鋼屋面雨水收集設施，除了做為各項有關雨 3. 水設計利用之實驗場所外，每年約可收集 1200m 的雨水，自來水的替代率達 60%以上。圖 2-5 雨水貯水筒設置圖. 16.

(37) 第二章文獻回顧. 雲林科技大學在設計雨水貯留系統時，將雨水貯留試驗場地分別設置在田徑場及電子環安館屋頂，將兩處貯留之雨水供給館內之廁所沖洗用水、校園花木灌溉水、消防用水等，以達到節約學校用水量之目的。南湖國中於民國 85 年由經濟部水資源局補助，規劃為屋頂雨水貯留之示範區，利用教學大樓屋頂作為雨水貯留收集區，藉此每年約可收 3. 集 1992m 的水量，供給校內廁所沖洗用水，未來預定完成操場集水，以紓解當地用水量不足之問題。. 圖 2-6 雲林科技大學田徑場雨水貯留系統示意圖. 17.

(38) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 在設計實例方面，將上述實例整理如下：表 2-2 雨水貯留系統實例及所在地. 案. 例. 所. 在. 地. 三芝國小. 台北縣. 台北市立動物園. 台北市文山區. 工業技術研究院能資所. 新竹縣竹東鎮. 成功大學. 台南市. 南湖國中. 苗栗縣. 馬公機場. 澎湖縣. 花蓮慈濟醫院、慈濟技術學院. 花蓮縣. 雲林科技大學. 雲林縣. 中華映像管公司. 桃園縣. 資料來源：本研究整理. (一)替代水源方面隨著工商業的蓬勃發展，使得都會地區經常出現缺水危機，阻礙經濟發展，因此開發替代水源以紓解都會區水源缺乏，是十分迫切的，屋頂雨水貯集系統(Rainwater Cistern Systems, RWCS)之開發，能實際紓解用水之短缺，也能增強環境效益、降低都市熱島現象，所以，近年來，雨水貯留系統在開發替代水源上被廣泛研究。黃吉正(2000)則探討需水量、貯蓄容量與區域平均降雨量之無因次關係與供水率之相關性，建立區域性屋頂雨水貯蓄容量關係圖，同時又探討雨水貯集系統在綠建築及防洪中所扮演的功能。在地球環保的要求之下，建築物的節水設計、雨水利用、中水系統勢必將成為綠建築規劃設計的重要課題；雨水利用系統常見的是學校建築，其他如機關、住宅、飯店等利用建立雨水利用系統，將這些小區域或大樓的雨水就近收集、就地處理、就近回收. 18.

(39) 第二章文獻回顧. 利用，做為都市雜用水(中水)用於沖洗廁所、清洗車輛、綠化、噴灑街道，作為景觀用水及河湖補充水等，將可節省相當可觀的水資源，故陳瑞鈴等人(2000)將雨水以天然地形或人工方法予以截取貯存，經由簡單淨化處理後用為生活雜用水的作法，從中探討在建築物規劃設計中導入雨水貯留供水系統之設計。朱壽銓、黃文龍(1997)考慮不同需水量、集流面積與貯蓄容量，在不同需水條件下雨水貯留供水系統容量-集水面積-供水率的關係式，作為推動雨水貯留供水系統的依據，使雨水作更有效的利用。 (二)防洪減災方面國內地區從事雨水貯留技術研究多著眼在開發替代水源上，但實際上，雨水貯留有另一項不可抹滅的利用途徑。黃照君(2001)在大規模開發的山坡地區，遇上暴雨時，不但容易引起土石流及山崩，更易造成逕流集中，使洪峰逕流量大幅提昇，帶來下游地區洪水及泥沙災害。因此利用雨水貯留措施，在集水區上游大量貯集、截留雨水，增加土壤孔隙率及孔隙直徑，增加水分滲入及儲存，用以減少地表逕流、降低洪峰流量、抑制泥沙輸出、淨化水質及增加土壤水的貯留量、滯留量和地下水量。使雨水無法直接沖蝕地表，進而加強山坡地水土保持的功能，達到防洪減災的效果。傳統上，一般人均認為迅速地排除暴雨所衍生的雨水逕流才是對都市暴雨的處置，但正確的雨水經營觀念恰好相反，其原則是盡量地滯留、截取雨水及暫時儲存雨水並使之入滲到地下。王茂興(2003)認為，消除都市地區之局部淹水及利用雨水應是當前縣市地方政府的主要施政項目之一，地方若做好雨水經營，不但可免除一些住宅區或商業區局部淹水之區域性不均衡情況，且可將雨水變成寶貴的地方資源，以及提高地方之水土資源效益。蔡勳雄(2001)都市周圍低窪地區或水稻田、濕地等變更為都市街地，均是造成洪患災害之原因，因為此等地區原來為滯洪池或洪水平原，但是經填土或興建防洪設施，被改變為市街地，使原有之貯水功能完全喪失，而增加下游之逕流量，致使下游地區之防災安全度相對下. 19.

(40) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 降。黃千佑(2003)而目前都市逐漸以微管理(Micro-management)及源頭控制洪水(Source Control)的觀念，藉由分散設置在中、上游的雨水貯集系統，取代傳統集中末端處理的作法減低逕流量，避免下游排水系統處於高流量的時間過長，且分擔集中處理系統損壞的風險，同時可帶來多種附加效益。蔡燿隆、黃偉民(2002)歸納整理各種雨水滯洪蓄水措施的型式及功能，以減少洪峰流量及逕流體積為原則，探討集水區暴雨逕流管理應用之可行性。三、國外推廣雨水貯留系統之經驗印度尼西亞因沿海地下水遭受鹽化不適合飲用，Doelhomid 在 1982 年以竹材建造屋頂集水系統作為主要飲用水的補充水源。泰國著名的大水缸計畫，在泰國政府的推動下，於 1990 年完成，共建造了 900 萬個大水缸，受益人口達一千八百萬人(霍雨時，1990)。美國夏威夷島由火山岩構成，土地滲透性小，地下水不易尋得，因此利用雨水貯留系統取得家庭用水，用水量佔全島用水量 20%以上。加拿大歐太華市 Lebreton 公園是 1980 年代初期興建於拉伯頓示範公寓(the Lebreton Flats Demonstration Project)內的公園。在公園內特別設置了雨水滯留池，用來調節暴雨時的都市排水，此滯留池設計貯水量為 76000 公升，可儲存當地兩年最大暴雨量，雨水貯存於附近的住家屋頂及公園內低窪地區，此水池可將貯留之雨水慢慢排放至都市下水道系統，貯留水延遲兩三天內排放完畢，以降低都市洪峰，水池在冬天寒冷時結冰變成滑冰場，夏天則成為戲水池，為一個多功能之水池。美國 Denver 市 skyline 廣場，平面設計比路面還低，在大雨來臨時可容納數英呎高的積水，並以每小時 2.5 公分的速度排入下水道系統，廣場高處設有步道，以便廣場低窪處淹水時，行人仍可以通過，並在高處設置溢流孔，以便溢流過多的水量，減緩排水設施的負擔量，降低短時間內之洪峰量。游清煌（2002）對於土地規劃、排水設計、雨水貯集措施均一併整體考量的，則有 1974 年完成的 Woodlands 社區，位於美國德州休士頓北方松樹、橡樹林地區，計畫容納人口 15 萬人。因為. 20.

(41) 第二章文獻回顧. Woodlands 為平坦地形，且其土壤性質排水不易，故在排水設計上較不容易，所以採用自然的系統，由貯留系統與排水系統構成。貯留系統收集平日的降雨，排水系統則供豪雨使用；在建造排水系統時，保留森林不予砍伐，以涵養水分，使地下水位不致下降，並避免水質惡化及減低洪水發生之機率。圖 2-7 美國 Denver 市 skyline 廣場. 日本政府以法令規範雨水貯留系統必須對於水文循環有所助益，並結合生態及親水功能，在雨水貯集系統的應用，包括：日本巨蛋體育館， 2. 以屋頂雨水貯槽貯集雨水，屋頂集水面積為 15700m ，雨水貯槽為 3000 噸，雨水使用約佔總用水之 43%。東京都兩國國技館，為ㄧ棟地下二層 2. 地上三層建築物，為日本著名之相撲比賽地點，屋頂集水面積為 35700m. 之建築物，雨水貯槽為 1000 噸，雨水使用約佔總用水量之 33%；在日本ㄧ般尊稱雨水為天水，為推動雨水利用特別設置天水尊，除了有教育民眾之用途外，亦有實際提供澆花、洗車等非民生用水的用途；歐美則訂定最新防洪對策，建築物及社區基地需保有滯留雨水的功能，以吸收部份洪水量，並達到軟性防洪的目的。. 21.

(42) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究圖 2-8 東京巨蛋體育館. 圖 2-9 東京都兩國國技館. 22.

(43) 第二章文獻回顧. 第三節滯洪池設計之相關研究探討為降低洪峰流量、延緩洪峰到達時間及增加入滲等功能，所設置之設施稱為「滯洪池」。以往的研究方向多由兩方向著手；其一是針對降雨強度、集流時間的變數作探討，經由合理化公式求其洪峰量，並配合逕流歷線求取逕流量，以作為滯留池水文體積的估算；其二則是從滯留池的構造方面來做研究，如滯洪池底床坡度、粗糙度、堰口形式與大小，進而探討以上因子所造成之滯洪效益，分別回顧如下：余慶璋、吳瑞賢等人(1999)對山坡地集水區之土地開發與利用，會造成地表入滲率降低與逕流到達時間即集流時間之縮短，並將造成自然蓄水容量的減少。使集水區下游地區之逕流洪峰流量增大，而山坡地各種土地開發利用亦將導致部份地表坡度變陡，產生高速地表逕流，造成集水區之高輸砂量，而坡地開發所增大之洪峰流量與高輸砂量，造成集水區下游地區之都市雨水下水道因增大之尖峰流量及輸砂量而無法負荷，說明各方法之理論依據及假設條件外，並舉實例以相同之基本資料分別計算其結果，建議最適宜之方式。王茂興、莊聿今等(1989)以集流時間為三角形單位歷線演算時距，並以兩倍時間為三角形單位歷線基期，再利用此三角形單位歷線配合中央集中式雨型求得整場降雨之直接逕流歷線，以此歷線為滯留池入流歷線，經蓄水演算後求取滯留池之滯洪體積。蔡耀隆、黃偉民(2002)於集水區分散設置各種不同型式的雨水貯蓄措施，達到減洪、生態保育、永續利用等多重效益，並歸納整理各種雨水貯蓄措施的型式及功能，將其分為地表改良措施與滯蓄設施兩種，分別探討其入滲、滯留、滯洪等功能，同時以減少洪峰流量及逕流體積為原則，提出雨水滯蓄措施之規劃程序，並探討未來集水區暴雨逕流管理應用之可行性。黃茂松、黃國文(2002)都市化效應使綠地減少，地表不透水面積大幅增加，致使降雨集流時間縮短，影響洪峰到達時間並造成洪峰流量增大；以台北市都會區為例，雨水下水道完成率已達 94%，估計幹支線及連接管總長約六百餘公里，已成為龐大複雜之系統，但因地面下其他管. 23.

(44) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 線密佈、交通及用地不易取得等因素，新建或擴建雨水下水道來改善排水之困難度相當高，因此減少洪峰集中以降低雨水下水道負荷，成為改善都市排水之良方。陳正炎、陳威甫(2002)歸納台灣地區流量歷線特性、合理化公式，加以考慮滯洪池邊坡坡度與基流量，依連續方程式為基礎，推得滯洪池之一階非線性連續方程式，並採藍吉-庫塔數值方法及試誤法，撰寫數值程式以進行滯洪水理演算，應用 Visual Basic 語言整合數值程式，成為一套視窗化滯洪池尺寸設計模組。洪耀明、陳正炎(2002)收集與提出各種滯洪池設計方法，探討模式的適用條件，發展出滯洪容積計算公式，再以實例比較及計算，提出梯形入流與三角形出流之組合滯洪量最大，表示入流歷線延時變長會使所需滯洪容量變大，採用三角形入流與梯形出流時滯洪容積最小，說明在洪水開始時進行大量排水措施，可以將滯洪空間留給洪峰來臨時滯洪使用，降低所需滯洪容積。吳瑞賢、余濬(1996)提出滯洪池新設計方法，於傳統滯洪池中隔出一較小之滯洪池，並於隔牆底部設置單向式閘門，利用較小之滯洪池於初期流入量開始時，亦能排放出較多之水量，達到節省滯留池容量之目的，且滯洪池之最大排水量，仍可不超過下游渠道之容許排放量，或法令之最大排放量；同時探討新方法與傳統方法於相同流入量下，滯洪池容量與流出量之比較，得知新方法節省容量達一半以上。陳正炎、陳薔諾(1998)解剖滯洪設施受制歷線作用下的滯洪容積變化，利用無因次滯洪原理分析法為基礎，再以數學解析方式探討在三角形入流歷線及洪峰消減程度影響下，滯洪池內的滯洪容積對應時間變化情形，以推求滯洪池的最小滯洪容積，供坡地開發設置滯洪設施之參考。洪燿明、陳正炎(2003)大規模開發導致地表覆蓋率減少、不透水面積增加、地表逕流量和泥沙產量增多，造成下游水土環境災害，爲了降低出流洪峰流量及延後洪峰到達時間，提出多種簡單的滯洪池設計方法，並探討各模式的適用條件，歸納整理出哪種組合滯洪容積最大，能有效的降低所需滯洪容積。. 24.

(45) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討受到全球氣候變遷的影響，降雨強度呈現大幅增加的趨勢，相關單位應檢討都市抽、排水系統所能承受的暴雨頻率，由於已開發都市地區土地取得不易，再加上拓寬既有雨水下水道顯得困難，因此相關單位擬採「滯洪」方式延遲洪峰發生的時間。在本研究中，雨水截留的理念相似於，將一個大面積水塘以一連串小水塘來替代，針對高強度暴雨地區規劃都市型雨水貯留系統，利用公園、廣場、運動場或學校操場等公共開放空間，在不影響原有使用機能下，視逕流量多寡，向下挖掘一定深度，作為具有滯洪功能且可暫時儲存洪水之滯洪池，不但解決都市中土地尋覓不易問題，當原有抽排水系統超過可負荷標準時，將地表逕流或洪水導入這些滯洪池，待豪雨停止或超過滯洪池設計容量時，再以重力方式或其他抽水方式，將洪水導入原有排水路中，不僅可以達到逕流減量的效果，亦可有效減低都市型暴雨之排水負荷，保護下游都市免於淹水之苦。以鄰近的日本為例，日本的貯留設施眾多，包括地面上之調節池及地面下之雨水貯留管、雨水滯留池及地下調節池等等，工程技術皆已相當成熟，尤其以地下雨水貯留管工程，所需之工程經費及難度最高；雨水貯留管設置，在水量方面，可將超過雨水下水道排放能力之逕流量暫時儲存，以防止淹水的情形產生；日本政府並廣設雨水貯留管以削減水患，例如東京都神田川環狀七號線地下調節池蓄水量，第一期蓄水量 3. 240,000m ，工期 10 年(1988~1997)，工程費約台幣 148 億元，於神田川環狀七號線道路下約 34-43 公尺處施作，全長 405 公里，內徑 12.5 公尺之雨水貯留管，工程完成後蓄水容量達 54 萬立方公尺，對於水患之削減有相當之助益；因工程之工期長及經費高昂，故本研究只針對地面上之貯留設施加以探討，並簡單評估建造貯留設施與增建抽水站之成本。. 25.

(46) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 第一節雨水貯留興建原則與設置考量在本研究中，雨水貯留設施之重點在於將超過渠道設計容量之暴雨暫時貯留、或讓其滲透以抑制逕流，減輕洪水對下游地區所造成之負擔，減少都市淹水的發生機率；由於是以削減都市地區逕流為目的，對於所貯留的雨水並沒有要做再次的利用。學者歐陽嶠暉曾提出，貯留設施可設置於公園、操場、運動場等公共場所，故在設施構築上以能縮短工期及減低對週遭環境造成影響為宜。一、設置考量在都市中，設置雨水貯留之地點以公有空間較無爭議，大致上以公園、廣場、學校操場等，佔地較大所能貯留之雨水量也較多，因所使用之地點皆為公有開放空間，對於安全也須一併考量，依所在地點不同其基本考量也有所不同，大致可分為： (一) 水文設計貯留設施規劃設計時，需利用當地日降雨量、年降雨量等降雨資料及降雨型態，推估不同降雨延時、逕流體積及重現期洪峰逕流量，求算出最大逕流量，以推估需貯留之洪水體積，設計貯留設施之大小；洪峰流量之估算，有實測資料時，採用單位歷線分析，面積在一千公頃以內者，在無實測資料時，採合理化公式計算，公式如下： QP=. 1 CIA 360. 式中，QP：洪峰流量(立方公尺/秒) C：逕流係數(無單位) I：降雨強度(公釐/小時) A：集水區面積(公頃). (二)貯留容量雨水貯留的設置，除了考慮不影響設置地點原有功能外，對於設置貯留設施後的安全性是否足夠，也必須作審慎之評估，有了足夠的安全性，才能對後續的貯留容量做規劃，貯留容量的設計需考. 26.

(47) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 慮： 1.. 貯留面積：貯留範圍以集水區作為劃分，貯留面積視設置地點之大小而定，設置面積越大者其所能貯留之雨水量越大，設置面積小者相對所能貯留之雨水量小。. 2.. 貯留水深：依設置地點之土地利用型態及設計減洪量而定，以安全無慮為第一優先考量，再配合當地高程，設計適當的貯留水深。. (三) 設置地點 1. 公園貯留需考慮到使用者的安全、公園的功能及是否能融入環境景觀中，再選定適合之地點及考慮所能貯留之容量；貯存之水深可依照公園地形及動、靜態區域做分配，於安全度較高之水池、排水溝增加水深限度，安全度較低之步道則依狀況限定貯留深度。 2. 校園貯留校園內可以設置雨水貯留之地點有運動場(籃球場、網球場)、操場及花圃，在規劃貯留水深時，必須考慮到學生的安全，所以水深以不超過 30 公分為限，以免學生發生危險；小面積的花圃、庭園，可以作漸層設計，由兩旁逐漸向中間加深深度，以增加所能貯留之水量。 3. 廣場貯留ㄧ般常見之廣場大多為底面鋪設磁磚之平面廣場，若能向下挖掘數十公分至一公尺，使平面設計比路面還低，並施作步道、階梯方便民眾上下廣場，不但不影響民眾的日常使用，就算下雨時廣場低窪處淹水，行人仍可以通過，也能有效減輕附近排水設施的排水負擔，延長附近地區耐淹程度。 4. 停車場若將停車場設為雨水貯留場所，需注意其貯留水深不能超過車輛之排氣管，以免雨水順著排氣管進入車體中，造成車輛的損壞，若將雨水. 27.

(48) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 引入地下室或地下停車場暫時貯留，需考慮既有機電設備設置於地下室的問題，且須設置抽水機以輔助排水，在規劃時應考慮(張新立，2000)： 1. 電力設備盡量設置於地面層上。 2. 通風口超過淹水水位才開口。 3. 防洪閘門設置高度。 4. 通排風機房、驗票機等設施應具水密性。 5. 管理操作標準化。. 圖 3-1 下挖式廣場. 28.

(49) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 二、興建原則興建貯留設施主要是為了解決都市化過程中，地表之不透水化對都市排水所造成的嚴重問題，藉由雨水貯集措施的「入滲」及「滯蓄」等功能加以改善，雨水貯留系統具有滯洪、入滲、地下水補注等功能，並用以延緩地表逕流排出時間、減低洪峰流量並改善都市溫暖化現象、減緩都市洪患，有助於健全都市的水循環。在都市化地區裡，雨水貯留設施在下雨時可作為降雨量超過原渠道設計容量時，能暫時貯留過多雨水之地點，以減輕排水渠道及抽水站之負荷，以降低都市型水災發生的機率，保障人們生活上的安全與減少財務上的損失。雨水貯留設施可依現場狀況不同，而使用不同的型式，規劃時須視現場狀況依其特性及適用性，施以不同工法進行整體規劃設計。為達到最大之功效，設置原則須滿足： 1. 選擇集水區低窪處。 2. 能攔截最大地表逕流量。 3. 可隨時進行維修管理之場所。 4. 能有效減輕都市水患。 5. 有足夠的安全性。 6. 能延緩尖峰流量到達時間。 7. 為預防貯留設施發生溢流問題，設置時需鄰近抽水站或排水渠道，避免溢流時造成災情。 8. 設置時以鄰近抽水站或排水渠道，為優先考慮，方便將設施內的水排出。. 29.

(50) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 設置考量與興建原則可簡化為下列圖示：. 圖 3-2 設置考量與興建原則示意圖. 設置考量. 興建原則. 水文設計. 集水區低窪處. 貯留容量設置地點. 足夠的安全性有效降低逕流延緩洪峰到達方便維修管理減輕都市水患. 30.

(51) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 第二節雨水貯留設施之功能及型式ㄧ、雨水貯留之功能開發已近完備之都市地區，對於興建防治洪災之結構物，常面對用地取得不易之問題，設置防洪結構物之成本所費不貲，若能將開發程度較高之下游地區洪災，削減一部分至開發程度不高之上游，不僅可以減輕下游防洪用地的需求，減少洪泛區地表逕流，對於人民的生命及財產也有莫大的助益；雨水貯留設施可分散設置在都會區中，達到減少逕流體積、延緩尖峰流量、防止洪災及維持原有之水文循環，且雨水貯留設施有下列功能： 1. 逕流體積的抑制 2. 延緩尖峰流量到達時間 3. 縮短高流量之延時 4. 減緩暴雨逕流出流時間 5. 達到自然生態之平衡 6. 增加地下水之補助 7. 民生之替代用水 8. 減輕都市熱島效應二、雨水貯留設施之型式雨水貯留設施是一種具有多功能之逕流調節設施，從設置的型式可區分為滯洪池、滯留池、生態調節池、屋頂貯留、溼地、碎石孔隙滯蓄、地下雨水滯蓄、入滲、地面集水與建壩集水等，本研究整理分別敘述如下： 1. 滯洪池滯洪設施之類型，根據「水土保持技術規範」(民國 85 年)以水文現象可分為兩種：. 31.

(52) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. a.調節水流型：主要目的為降低洪峰流量及遲滯洪峰到達時間。 b.增加入滲型：目的為增加入滲，減少地表逕流。滯洪池之設置如同蓄水池及沉砂池一般，差別在於滯洪池必須在攔水設施之壩體或牆面上作適當之開口，供水宣洩之用，且開口應從池底作起，以便逕流流入滯洪池後能由開口處漸漸排出，並將部份逕流貯存在池內，避免洪峰流量全數流出，將洪峰到達滯洪池後延滯流出，達到延遲逕流、減緩洪峰到達時間及降低尖峰流量之目的。 2. 滯留池滯留池是結合原有之水池或窪地加以設置，因原有之水池或窪地通常蓄有少量的水，不僅具有減洪功能、維持水文系統的穩定及增加地下水之補注，達到涵養水質之功能，若能維持穩定的入流與出流，對於河川基流量的確保與環境生態的穩定性都有所助益，開放之水域也能提供民眾親水及達到視覺美化之效果。 3. 生態調節池所謂生態調節池簡單說是將水池分為高、低水位兩種，水深以安全考量為主，大部分水深以不超過 80 公分為原則，水池底部以土壤鋪覆，以利植物生長，依不同水深栽植挺水、沉水及浮葉等植物，高低水位間以緩坡連接，並種植對污染物吸附性較高之水生植物，因為土壤與植物是最好的天然水質過濾器，應用重力沉降方式，將淨化後的水再排入下游或下水道系統，平時水池裡只有低水池有水，一遇下雨時，水池就如蓄水庫一樣可擴大蓄水深，淹水區須備有透水性良好之土質或透水涵井，使其逕流可慢慢滲透入地表下，達到涵養水份的目的，使生態調節池同時具有逕流調節與改善水質雙重功效。 4. 溼地溼地的範圍包含海岸與河口的潮間帶、沼澤、埤塘、湖泊等淺水區，除了具有提供水生和陸生動、植物棲息外，溼地具有生物處理之功能，在提升水質、維持河川基流量、防止河道沖刷等皆有其功效。. 32.

(53) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 5. 碎石孔隙滯蓄此種蓄洪設施是利用碎石間的空隙滯洪，在地面設置碎石溝或碎石槽，將地面逕流導入碎石間的孔隙貯存，上方土地可做為公園綠地、停車場、運動場等，增加土地的利用價值，此種滯洪方法所需之費用較其他滯洪方法便宜，設施的計畫規模也較有彈性，若與其他工法或設施搭配使用，則有容易規劃之優點。 6. 地下雨水滯蓄利用既有建築物地下空間暫時儲存暴雨來臨時之大量洪水，以降低下游洪峰流量與延長洪峰到達時間、減緩都市的尖峰逕流量，降低短時間內過多雨水對都市排水設施之衝擊。可將地下雨水貯留技術視為一中小型暴雨逕流貯集技術，融合建築物、公園、綠地、學校操場、道路廣場、停車場等土地，在逕流流經路線設置地下雨水貯留系統；因為是使用建築物的地下空間，並不影響地面上可使用的空間，適合洪水發生頻率較多、人口密度高或地價高之地區使用，地下室平時除停放車輛外應盡量避免堆放雜物，為預防蚊蟲之產生，避免滯留死水，於高地下水位地區，需設置幫浦予以強制排水。使用雨水貯留設施時，必須注意暴雨期間雨水超過貯水槽容量時，所造成的溢流災害，設置在地下空間的貯留系統，必須根據建築物規模、建築特性、雨水貯水槽的位置、貯水容量等作謹慎的評估。貯水槽滿水的基本概念，在於能馬上停止雨水繼續流入，並且將溢流的水量迅速排出，導入適當的排水設施內。 7. 入滲將雨水貯留設施底部覆蓋高滲透性之土壤或多孔隙之鋪料，使之具有自然排水功能，同時擁有入滲、滯留、減洪、涵養水質等優點，且入滲設施多為中、小型，不但能配合現地環境加以規劃設計，就算是高密度的都會區也可以使用，如利用運動場、停車場、公園綠地等，不僅不影響環境景觀，還能提升防洪能力，減少淹水的機率。 8. 屋頂集水屋頂集水是集水方式中較為便利的，這種集水方式只需注意屋頂的. 33.

(54) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 材質是否防水、防滲，只要是任何不透水的材質皆可，屋頂呈傾斜狀者，表面以光滑且材質輕者較佳，於設計時避免彎曲處過多，儘可能減少接點及使用耐久性較佳的材質，以減少滲漏的產生，此種型式須另設貯水槽以儲存雨水，ㄧ般來說所收集的水量也不是太多，因此貯水槽的容量以小型為主，較符合經濟成本；屋頂為平面者，須視屋頂面積及所能貯留之水量作規劃，並於側邊設置溢流口將高於設計水深之雨水排出；在選擇屋頂材質方面，和水長期接觸會釋出對人體有害的材質如石棉瓦、石棉浪板及鉛性塗料等應避免採用。 9. 地面集水地面集水是利用自然地形或低窪廣場，利用較大的面積做為集水區，將雨水暫時截留於低漥的地區，作為暴雨來臨時的雨水儲留空間，任其慢慢入滲至地下，或將雨水排放至下水道，以延遲洪峰到達時間、減緩尖峰逕流量，降低雨水對都市排水設施的衝擊。廣場內部的地面若採透水鋪面，在降雨量不大時可藉由透水鋪面，迅速將雨水導入下方土壤中，達到保水的功效；若鋪面為不透水材質，則需在廣場邊緣適當高度處設置溢流口，使雨水貯留至一定高度時，將已無法儲存於廣場之雨水排出，溢流到都市的排水設施，以免造成廣場外部淹水。 10. 建壩集水在河道適當地點建壩集水，雖能有效截留上游大部分水量，卻也因河川中所挾帶的大量砂石而產生淤積，不但減少水庫有效蓄水量，加上壩址難尋及建造費用過於龐大，且屬於儲洪設施，故在本計劃不予詳述。. 34.

(55) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 將上述各種雨水貯留方式優缺點整理如下：表 3-1 各式貯水型式優缺點貯水型式. 優. 滯洪池. 1.適用於地價昂貴之地段 2.土地可做雙重使用. 1.滯洪場所小，需找尋多個適當地點 2.需注意溢流問題. 滯留池. 1.利用原有之水池及窪地 2.提供親水及美化環境之效. 1.佔用地面 2.蓄洪能力不大. 1.涵養水質 2.能過濾水中雜質. 1.需另外設置透水涵井 2.蓄洪能力不大. 1.具防止河道沖刷功能 2.維持河川基流量. 1.滯洪能力不大. 碎石孔隙滯蓄. 1.土地可做雙重使用 2.施工費較低廉. 1.所需面積大 2.需預防砂石隨雨水滲漏 3.碎石荷重低，需注意發生沉陷的可能. 地下雨水滯蓄. 1.適合人口密集及地價高之地區 2.不影響地面可利用空間 3.利用原有建築物地下室儲水. 1.視需要須加抽水機強制抽水 2.需注意溢流所造成之影響 3.需考慮機電設備之設置. 入滲. 1.不影響環境景觀 2.能涵養水源. 1.需考慮地勢，地勢低會影響入滲能力 2.地下水位高會使水份不易入滲. 屋頂集水. 1.水質較良好 2.水權不受到限制 3.私有性高. 1.水源供應量有限制 2.水質不易管理 3.容量較小 4.需考慮屋頂的承載能力. 地面集水. 1.施工容易 2.可利用低漥處蓄水 3.可利用重力輸水. 1.需注意淤砂問題 2.佔用地面可使用面積 3.需注意溢流造成的影響 4.對環境影響大. 建霸集水. 1.容量大 2.技術較成熟. 1.佔用地面可用空間 2.對環境衝擊影響大 3.工程費用昂貴 4.需注意淤砂的問題 5.壩址找尋不易. 生態調節池溼地. 點. 缺. 點. 資料來源：蔡燿隆等(2002)，第十三屆水利工程研討會；本研究整理. 35.

(56) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 第三節雨水貯留相關法規目前我國對雨水貯留並沒有明確法規，以規範雨水貯留設置時所需遵循之技術規定，相關之法規則有開發行為環境影響評估作業準則、非都市土地開發審議作業規範、環境影響評估法、建築技術規則、節約用水技術規範等，整理如下：表 3-2 貯留設施相關法規法條名稱開發行為環境影響評估作業準則. 條號第二章第二十一條第二章第二十四條之ㄧ. 非都市土地開發審議作業規範. 適用範圍開發單位應評估設置節約能源措施、雨水截流儲存利用設施或中水道系統等之可能性。開發單位應預測評估開發行為改變地形地貌對下游及鄰近地區排水系統之影響，並提出因應對策。. 總編第二十二條. 基地開發後，包含基地之各級集水區，以二十五年發生一次暴雨產生對外排放逕流量總和，不得超出開發前之逕流量總和。. 第十一編第十九條海埔地開發. 堤防應設排水設施。堤後之排水設計應同時考慮堤頂越波量及至少十年之區域降雨頻率，並取其和為計算依據。設排水抽水站者，其抽水量設計須考慮區內排水水位及潮位高度。. 節約用水技術規範. 區域雨水貯留供水系統設置規劃原則. 環境影響評估法. 第五條. 提供撰擬單位及審查單位針對用水計畫書中所列「雨水貯留供水系統」設置可行性評估內容之技術參考。對環境有不良影響之虞者，應實施環境影響評估：蓄水、供水、防洪排水工程之開發。. 建築技術規則. 建築設計施工編第五節第三百十八條. 建築物設置雨水貯留利用設施應符合項目。. 資料來源：建築技術規則、用水計畫書資訊網站；本研究整理. 36.

(57) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 其中建築設計施工編第三百十八條，對於建築物設置雨水貯留利用設施有明確規範，應符合下列規定：一、輸水管線之坡度及管徑設計，應符合建築設備編第二章給水排水系統及衛生設備之相關規定： 1. 橫支管及橫主管管徑小於七十五公厘（包括七十五公厘）時，其坡度不得小於五十分之一，管徑超過七十五公厘時，不小於百分之一。 2. 因情形特殊，橫管坡度無法達到前款規定時，得予減小，但其流速每秒不得小於六十公分。二、雨水供水管路之外觀應為淺綠色，且每隔五公尺標記雨水字樣。三、所有儲水槽之設計均需覆蓋以防灰塵、昆蟲等雜物進入；地面開挖貯水槽時，必須具備預防沙土流入及防止人畜掉入之安全設計。四、雨水貯留利用設施，應於明顯處標示雨水貯留利用設施之名稱、用途或其他說明標示，其專用水栓或器材均應有防止誤用之注意標示。另外，用水計畫書審查技術規範，則對地面開挖貯存、地下雨水貯存及粒料回填貯存的設置，有明確的設置規範，由於本研究是利用公有開放空間，向下挖掘一定深度作為雨水貯留場所，其優點是貯存容量大，缺點為所佔空間也大；因為是開放式設計，安全維護問題更為重要，將相關規範整理如下：一、溢流道與堰頂高度溢流道是為了使超過設計貯留水深的水溢流而設置，設置時需考慮土地利用及周遭地形，若下游無溪流使貯留水溢流，於規劃時須與下水道系統緊密結合，以免貯留之雨水溢流造成災害。溢流時為保護構造物安全，並防止貯留設施周圍之表土流出，於規劃前應慎選溢流地點，並設置警告標誌以防民眾誤入，溢流道的容許溢流量應考慮當地條件、規模及溢流時之損害等，堰頂高度則應大於設計最大貯留水深與溢流道之溢流水深之合。. 37.

(58) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 二、排水溝為了將降雨有效的排入貯留池，並在降雨結束後排出貯留池內的雨水，可視情況設置排水溝將降雨導引到貯留池內，以提高貯水效果，設置時須確保細沙、落葉、雜物等不會阻塞到排水溝。三、植栽雨水貯留設施內的植栽，需選定適當的植物植栽，以避免對雨水貯留設施造成損壞，植栽時應注意下列四點： 1. 植樹宜種植落葉少的植物。 2. 植樹應避開設置溢流道的地點。 3. 排水溝及斜面底部，避免種植灌木以免引起垃圾的阻塞。 4. 植栽以耐貧瘠及耐旱的植物較適宜。. 38.

(59) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 第四節貯留設施設置評估因子收集有關滯洪池及雨水貯留相關文獻，經由分析及比較，將設置因子分為兩層，第一層以方案評估、成本評估及效益評估為主架構，第二層則為主架構之細項分類。圖 3-3 雨水貯留設施架構圖. 設置評估因子. 效益評估. 成本評估. 方案評估. 有形效益. 無形效益. 使用成本. 建造成本. 維護成本. 以集水區為單位. 減緩逕流時間. 滯洪量估算. 洪峰流量估算. 地形及水文因子調查. 設置後對環境有無影響. 用地取得及位置. 方案評估再細分為： 1. 用地取得及位置設置地點之用地，為公有地或私有地，土地取得之難易度，是否鄰近排水設施，其位置是否為集水區低窪處等等，皆為設置時之考量要點。. 39.

(60) 都市高淹水潛勢地區地下雨水貯留系統研究. 2. 設置後對環境有無影響設施設置時，附近居民是否支持，對環境衛生、景觀之影響；設置後之清潔與管理問題如何劃分。 3. 地形及水文因子調查設置前先調查當地地形、高程、水文等基本資料，作為雨水貯留設置時之參考。 4. 洪峰流量估算根據當地日降雨量、年降雨量等降雨資料及降雨型態，推估可能之洪峰流量。 5. 滯洪量估算利用推估出之洪峰流量，計算所需貯留之體積，由於每個設置地點所能貯留之體積有一定的量，若超過此標準，需將多餘之雨量引入其他貯留地點，暫時貯留。 6. 減緩逕流時間利用雨水貯留設施，不但可降低排水負擔，對減緩暴雨逕流流出時間也顯著之效果，例如高雄第一科大，在設置雨水貯留設施後，減緩暴雨逕流流出時間達 160 分鐘之久。 7. 以集水區為劃分單位配合都市現有排水設施，以集水區域作為設置貯留地點之劃分單位。成本評估則分為維護成本、建造成本及使用成本，依據「公共建設工程經費估算手冊」做粗略估算，將於後續章節詳細介紹。在設置貯留設施的效益方面，分為可用金錢衡量的有形效益，及無法用金錢衡量的無形效益，一併於後續章節中介紹。. 40.

(61) 第三章興建雨水貯留系統之可行性探討. 第五節小結受到全球氣候變遷的影響，降雨強度呈現大幅增加的趨勢，對於已開發都市地區土地取得不易，再加上拓寬既有雨水下水道顯得困難，利用雨水貯留設施暫時貯留雨水，對已開發都市而言是一個可行的好辦法；利用平面開放空間如公園、廣場、操場等設置貯留設施，平日供作民眾休憩場所，豪大雨來臨時不但具有滯洪功能且能暫時儲存洪水，減輕都市排水系統負擔，解決都市排水道拓寬不易問題，也能減輕惱人的都市水患發生機會。. 41.

(62) 42.