建築基地保水指標檢討及透水鋪面現況評估與規劃設計

內政部建築研究所

永續綠建築與節能減碳科技中程個案計畫

(三)第 3 案「建築基地保水指標檢討及透

水鋪面現況評估與規劃設計」

資料蒐集分析報告

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國 103 年 12 月

(本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見)

內政部建築研究所

永續綠建築與節能減碳科技中程個案計畫

(三)第 3 案「建築基地保水指標檢討及透

水鋪面現況評估與規劃設計」

資料蒐集分析報告

計 畫 主 持 人：廖慧燕

協 同 主 持 人：廖朝軒

研 究 員：黃恩浩

研 究 助 理：江育銓、謝宗翰

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國 103 年 12 月

(本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見)  

目次

目次

表次

... III

圖次

... VII

摘要

... XIII

ABSTRACT ... XVII

第一章

緒論 ... 1

第一節

研究緣起與背景 ... 1

第二節

研究方法與步驟 ... 3

第二章

基地保水及透水鋪面文獻回顧 ... 9

第一節

基地保水介紹 ... 9

第二節

透水鋪面介紹 ... 22

第三節

國內外基地保水設計方法 ... 29

第三章

基地保水案例收集與分析 ... 37

第一節

基地保水計算方法 ... 37

第二節

基地保水案例計算 ... 42

第三節

基地保水夯實度及入滲速率 ... 50

第四節

基地保水指標 λ 值修訂建議 ... 61

第五節

特殊保水設置檢討 ... 73

第六節

小結 ... 82

第四章

透水鋪面案例之現地滲透性能試驗 ... 87

第一節

現地調查實施計畫 ... 87

第二節

現況調查評估分析 ... 94

第三節

現況評估分析 ... 111

第五章

透水鋪面設計規劃 ... 115

第一節

現行規劃及施工方式 ... 115

第二節

透水鋪面設計規劃 ... 122

第三節

路基層土壤透水施工改良檢討 ... 133

第四節

施工檢測方式檢討 ... 135

第六章

結論與建議 ... 139

第一節

結論 ... 139

第二節

建議 ... 141

附錄一

審查會議紀錄處理情形 ... 143

附錄二

專家學者座談會會議紀錄 ... 151

參考書目

... 155

   

表次

表次

表

1-1 各類保水設計之保水量計算及變數說明 ... 6

表

2-1 基地保水相關設計手法 ... 10

表

2-2 AASHTO 建議柔性鋪面未處理基底層排水系數(1986) ... 24

表

2-3 透水鋪面型式分類 ... 28

表

2-4 設計案例之不透水率 ... 30

表

2-5 原有基地之不透水率 ... 30

表

2-6 計算鋪面在不同交通量之承載厚度表 ... 32

表

3-1 統一土壤分類與土壤最終入滲率 f 及滲透係數 k 值對照表 ... 39

表

3-2 土壤最終入滲率 f 及滲透係數 k 值簡易對照表 ... 39

表

3-3 各類保水設計之保水量計算及變數說明 ... 42

表

3-4 101-103 年北北基公有建築基地保水有效標章之案例(31 件) . 43

表

3-5 102 年北北基公有建築基地保水有效標章之案例(8 件) ... 46

表

3-6 砂質粘土於夯實試驗乾溼密度 ... 52

表

3-7 砂質粘土於夯實試驗含水比 ... 52

表

3-8 粘土於夯實試驗乾溼密度 ... 53

表

3-9 粘土於夯實試驗含水比 ... 53

表

3-10 標準砂(未敲擊)滲透試驗 ... 55

表

3-11 標準砂(敲擊 50 下)滲透試驗 ... 56

表

3-12 標準砂(敲擊 100 下)滲透試驗 ... 56

表

3-13 試驗數據與解析解之計算結果比較 ... 57

表

3-14 夯實度與透水係數之關係表 ... 60

表

3-15 夯實度與透水係數整理表 ... 61

表

3-16 土壤夯實折減關係整理表 ... 61

表

3-17 歷年綠建築評估手冊基地保水指標計算方法整理 ... 62

表

3-18 基地保水指標修正方案整理表 ... 67

表

3-19 蘭雅公園附建地下停車場新建工程基地保水指標計算 ... 68

表

3-20 士林 21 號公園附建地下停車場新建工程基地保水指標計算68

表

3-21 國立台灣大學教學大樓新建工程基地保水指標計算 ... 69

表

3-22 台灣北中南東降雨深度與超越機率關係圖 ... 73

表

3-23 滲透管設置尺寸建議表 ... 75

表

3-24 滲透陰井設置尺寸建議表 ... 77

表

3-25 依不同土質考慮滲透深度與間距關係表 ... 81

表

3-26 基地保水指標修正方案比較表 ... 82

表

3-27 基地保水指標 λ 之修改方式 ... 83

表

3-28 開發前土壤分類與基地保水設計建議 ... 83

表

3-29 各類保水設計之保水量計算修正初步建議 ... 84

表

4-1 施作透水鋪面廳舍機構 ... 87

表次

表

4-2 透水鋪面試驗調查表 ... 89

表

4-3 透水鋪面試驗記錄表 ... 90

表

4-4 水力傳導度終端值整理 ... 111

表

5-1 連鎖磚品質要求 ... 116

表

5-2 植草磚品質要求 ... 116

表

5-3 透水磚品質要求 ... 116

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5-4 透水瀝青品質要求 ... 117

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5-5 JW 工法品質要求 ... 117

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5-6 透水性鋪面檢測表 ... 122

表

5-7 依設計當量軸次決定瀝青混凝土最少厚度使用 ... 126

表

5-8 AASHTO 可靠度水準(RL；％)建議值 ... 126

表

5-9 AASHTO 可靠度水準(RL；％)建議值 ... 126

表

5-10 透水鋪面路基改良孔洞各數整理表 ... 134

表

5-10 透水鋪面現場檢測方法比較 ... 137

圖次

圖次

圖

1-1 透水鋪面設計規劃流程圖 ... 8

圖

2-1 透水鋪面 ... 11

圖

2-2 高承載力的通氣管結構型透水鋪面 ... 12

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2-3 新型 T 型紋路滲透排水管 ... 13

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2-4 滲透排水管與滲透陰井 ... 14

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2-5 滲透網管做成的排水系統 ... 15

圖

2-6 滲透側溝（滲透）陰井組合配置構造示意圖 ... 16

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2-7 花園土壤雨水截留 ... 17

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2-8 景觀貯留滲透水池 ... 18

圖

2-9 地下礫石層與組合式蓄水框架的地下貯留滲透工法 ... 19

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2-10 透水鋪面簡易剖面圖 ... 23

圖

2-11 透水性鋪面計算示意圖 ... 31

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2-12 日本常用透水鋪面設計法運算流程與人行道路鋪面剖面圖 33

圖

3-1 砂質粘土乾溼密度及含水比之關係曲線圖 ... 52

圖

3-2 粘土乾溼密度及含水比之關係曲線圖 ... 53

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3-3 砂質土壤滲透試驗(一) ... 54

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3-4 砂質土壤滲透試驗(二) ... 54

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3-5 孔隙比與滲透係數之關係圖(標準砂) ... 56

圖

3-6 砂質土壤滲透試驗儀器 ... 58

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3-7 夯實度與透水係數之關係圖 ... 60

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3-8 台北雨量站 2013 年降雨事件之降雨深度頻率分析 ... 66

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3-9 北區 31 案例基地保水量超越機率分佈圖 ... 70

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3-10 台北雨量站兩年(2012-2013)降雨事件之降雨深度頻率分析 71

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3-11 台中雨量站兩年(2012-2013)降雨事件之降雨深度頻率分析 71

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3-12 高雄雨量站兩年(2012-2013)降雨事件之降雨深度頻率分析 72

圖

3-13 花蓮雨量站兩年(2012-2013)降雨事件之降雨深度頻率分析 72

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3-14 滲透管設置之剖面圖 ... 74

圖

3-15 滲透管型式-蜂巢管 ... 75

圖

3-16 滲透管型式-網式滲透管 ... 75

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3-17 滲透陰井獨立設置之剖面圖 ... 76

圖

3-18 滲透陰井結合管溝設置之剖面圖 ... 76

圖

3-19 滲透側溝設置之剖面圖 ... 77

圖

3-20 滲透側溝紅磚材質 ... 78

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3-21 滲透側溝透水磚磚材質 ... 78

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3-22 滲透管控制範圍示意圖 ... 79

圖

3-23 滲透陰井控制範圍示意圖 ... 79

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3-24 滲透側溝控制範圍示意圖 ... 79

圖次

圖

4-1 油性黏土固定透水試驗儀 ... 92

圖

4-2 重壓防止滲水 ... 92

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4-3 透水儀水閘門控制 ... 93

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4-4 國立臺北科技大學透水鋪面試驗施做地點 ... 94

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4-5 國立臺北科技大學土木館正門人行道透水磚 ... 95

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4-6 透水磚剖面圖 ... 96

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4-7 國立臺北科技大學土木館正門人行道之透水磚之水力傳導度96

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4-8 國立臺北科技大學土木館側門車道之透水磚之水力傳導度 .. 98

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4-9 國立臺北科技大學新生側門孔洞邊透水磚 ... 99

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4-10 國立臺北科技大學新生側門孔洞邊透水磚之水力傳導度 .. 100

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4-11 國立臺北科技大學設計館前回收材透水磚 ... 101

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4-12 回收材透水磚剖面圖 ... 102

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4-13 國立臺北科技大學設計館前回收材透水磚之水力傳導度 .. 102

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4-14 國立臺北科技大學正門停車場植草磚 ... 103

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4-15 植草磚剖面圖 ... 104

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4-16 國立臺北科技大學正門停車場植草磚之水力傳導度 ... 105

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4-17 國立臺北科技大學土木館後停車場植草磚 ... 106

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4-18 國立臺北科技大學土木館後停車場透水瀝青 ... 107

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4-19 透水瀝青剖面圖 ... 108

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4-20 國立臺北科技大學材資館旁人行道 JW 工法 ... 109

圖

4-21 JW 工法剖面圖 ... 110

圖

4-22 國立臺北科技大學材資館旁人行道 JW 工法之水力傳導度110

圖

4-23 各透水鋪面與完工標準概略值比較 ... 112

圖

4-24 JW 工法孔洞堵塞無法透水 ... 114

圖

5-1 連鎖磚施工斷面圖 ... 118

圖

5-2 植草磚施工斷面圖 ... 119

圖

5-3 透水磚施工斷面圖 ... 119

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5-4 透水瀝青施工斷面圖 ... 120

圖

5-5 JW 工法施工斷面圖 ... 121

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5-6 透水鋪面設計規劃流程圖 ... 123

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5-7 結構分析示意圖 ... 124

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5-8 AASHTO 方法設計步驟流程圖 ... 128

圖

5-9 水文分析示意圖 ... 129

圖

5-10 鋪面孔隙透水圖 ... 130

圖

5-11 透水鋪面路基改良 ... 133

圖

5-12 透水鋪面路基改良孔洞各數 ... 134

圖

5-13 鑽孔礫石填空工法 ... 135

圖

5-13 透水試驗儀 ... 136

圖次

圖

5-14 雙環透水儀 ... 136

摘要

摘要

關鍵詞：基地保水、透水鋪面、基地保水指標、透水試驗、透水鋪面設計規劃 一、 緣起與目的 都市土地開發利用會伴隨不透水面積的大量增加，促使都市水文循環遭到 破壞，不僅蒸發散量減少引發都市熱島效應，並造成地表入滲量減少，都市雨 洪及地下水環境生態嚴重破壞。 「建築基地保水設計技術規範」以建築基地涵養水分與貯留滲透雨水能力 為考量對象，並設定基地保水指標λ為評估指標以利評價恢復水文循環之成效。 然而，在既有的基地保水計算案例中發現λ值有大於 1 的不合理情況；透水鋪 面工法是各種基地保水設計中最常使用的工法之一，但在近年完成的案例中也 有不乏失敗的例子，為落實未來透水鋪面設計能確保其具安全及保水能力，需 對透水鋪面相關設計及施工規定等進行資料蒐集與成效評估。 本計畫的主要工作為透過對過去建研所已補助完成的廳舍改建計畫或其它 可獲取之基地保水評估及透水鋪面增建或改建計畫的案例，以及國內、外已發 展之透水鋪面工法等進行基本資料蒐集、調查及分析比較，如有需要可到國內 現場實地進行查核追蹤；藉以提出對透水鋪面的設計內容研擬較為完整的設計 程序（包括結構性及水文性的考量），並初步提出對現行基地保水指標λ之建議 修訂方向。 二、 研究發現 本研究蒐集調查過去建研所已補助完成的廳舍改建計畫及國內透水鋪面案 例之現地滲透性能，探討既有的透水鋪面進行調查，其透水鋪面形式包含：透 水磚、孔洞邊透水磚、回收材透水磚、植草磚、透水瀝青及 JW 工法。經透水鋪

面現場勘查與進行透水試驗後，將現有透水鋪面之問題歸納為三大方面：一、 透水鋪面項目原透水能力；二、施工方式與品質；三、使用型態與維護保養 本研究分析基地保水指標λ不合理的原因及提出修正方式，依據 101-103 年北北基公有綠建築基地保水有效標章之案例進行收集與分析，共選擇 31 件案 例，比照工程評定書計算基地保水量，討論基地保水指標λ值。經檢討發現， 基地保水指標λ值現有之問題為：一、入滲率經夯實作業後降低；二、基地保 水延時應視鋪面形式而定；三、透水管溝浮濫設計。本研究提出初步可行之修 正方式為：一、依夯實度修正入滲率；二、依照機率分布訂定保水最低要求； 三、訂定透水管溝控制面積。 本研究分析透水鋪面現有問題及提出透水鋪面設計規劃方法。經現場檢測 發現，透水鋪面於實務上出現許多需檢討之問題，可歸納為三項：一、透水鋪 面設計規劃方法未針對使用鋪面需求及當地降雨情況進行設計；二、規範中規 定之路基層夯實度，大幅降低路基層入滲率；三、現場透水性能檢測。本研究 提出初步可行之修正方式為：一、建立同時考量鋪面結構能力及鋪面透水能力 之透水鋪面設計方法；二、設置補償措施，提高路基層透水率；三、設計適合 現場透水性能檢測之儀器。 三、 建議事項 建議一 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所 立即可行之建議： (一) 針對目前基地保水指標λ值較嚴重之投機問題進行修正，如：滲透管溝 設置。可有效降低投機行為，提升保水指標之可靠性。 (二) 針對目前基地保水中透水鋪面檢測方式，制訂一專業及便利之檢測方式， 除可於施工完成時確認透水鋪面性能外，亦可方便追蹤日後透水性能變化及維

摘要 護管理之頻率。 (三) 修正基地保水指標λ值，訂定保水最低要求。 建議二 主辦機關：各縣市政府都發局 協辦機關：內政部營建署 中長期可行之建議： (一) 重新檢討透水鋪面設計規劃方法，針對使用鋪面需求及當地降雨情況進 行設計，以增加透水鋪面之可靠度。 (二) 增加各型式透水鋪面試驗點，俾利量化透水鋪面效益。

摘要

ABSTRACT

Keywords：Soil Water Content, Permeable Pavement, RSoil Water

Content Index, Permeable Experiment, Permeable Pavement

Designing and Planning

1. Purpose of the research

With the development of urbanization, natural environment was destructed, and the risks of flood are increase attributed to the lack of soil water content. Therefore, to solve problems of urbanization has become an important issue in cities of Taiwan.

"Design and Technique Specifications for Soil Water Content" consider the rainwater retention and soil water content, and set the λ index for evaluation criteria. However, in the existing case studies, there is some λ index more than 1 that is not reasonable. Permeable pavement construction method is a variety of soil water content, but in recent years, there are examples of failure.

2. Research methodologies and procedures

To implement the safety and soil water content of permeable pavement design, in this study, we collect and analyze literatures for designing methods and construction regulations of permeable pavement.

The main work of this project is: Site investigations of permeable pavements; Propose designing methods for permeable pavements; Propose revised direction for soil water content λ index. The research methodologies are as following:

(1) Survey and investigate the permeable performance of existing permeable pavement cases by ABRI grants.

(2) Collection and analysis the permeable pavement methods, and compare the advantages.

(3) Analysis the unreasonable reasons of soil water content λ index.

3. Major findings

(1) Survey and investigate the permeable performance of existing permeable pavement cases by ABRI grants. The major findings are as following:

A. Permeable performance of permeable pavement; B. Construction methods and quality;

C. Type of use and maintenance.

(2) Analysis the unreasonable reasons of soil water content λ index. The major findings are as following:

A. Infiltration rate decreased after compaction;

B. Soil water content duration depending on the pavement type; C. Permeable pipe were over designing.

(3) Revised direction for soil water content λ index. The major findings are as following:

A. Depending on the compaction revised the infiltration rate;

B. Depending on the probability distribution set the minimum requirements for soil water content;

C. Set permeable pipe control area.

(4) Designing methods for permeable pavements. The major findings are as following:

A. Establishing a method for pavement design the consider permeable pavement structural capacity and soil water content;

B. Set compensation facility to improve the infiltration rate of roadbed; C. Designed the testing equipment for on-site permeable performance.

第一章 緒論

第一章

緒論

第一節 研究緣起與背景

壹、研究緣起 都市土地開發利用會伴隨不透水面積的大量增加，促使都市水文循環遭到破壞， 不僅蒸發散量減少引發都市熱島效應，並造成地表入滲量減少，都市雨洪及地下水環 境生態嚴重破壞；故如何減少不透水面積造成的負面影響進而恢復正常的水文循環生 態，是近年各國積極努力的目標。 「建築基地保水設計技術規範」即是以此為目的所訂定的，本規範即是以建築基 地涵養水分與貯留滲透雨水能力為考量對象，並設定基地保水指標 λ 為評估指標以 利評價恢復水文循環之成效。然而雖然基地保水指標的計算方式已行之多年且已為建 築師所接受，然在既有的基地保水計算案例中發現 λ 值有大於 1 的不合理情況，這 也代表基地改建後其保水量大於開發前的不合理現象，而這種情形隨著土壤入滲率的 降低更形明顯；而透水鋪面工法是各種基地保水設計中最常使用的工法之一，但在近 年完成的案例中也有不乏失敗的例子，為落實未來透水鋪面設計能確保其具安全及保 水能力，實需對現有的透水鋪面相關設計及施工規定等進行資料蒐集與成效評估，並 分析比較不同工法之優缺點。 本計畫的主要工作為透過對過去建研所已補助完成的廳舍改建計畫或其它可獲 取之基地保水評估及透水鋪面增建或改建計畫的案例，以及國內、外已發展之透水鋪 面工法等進行基本資料蒐集、調查及分析比較，如有需要可到國內現場實地進行查核 追蹤；藉以提出對透水鋪面的設計內容研擬較為完整的設計程序（包括結構性及水文 性的考量），並初步提出對現行基地保水指標 λ 之建議修訂方向。 貳、研究背景 目前國內許多主要城市都市化程度顯著，使得原有的自然綠地急速開發且擴張形 成龐大之都會區，都市地區不僅缺乏林木覆蓋及地面的截流，再因人工構造物及地表 不透水層的增加，導致都市保水能力降低、氣溫上升、乾燥化與地下水位下降。另外， 都市地區人類對水文圈的衝擊，包括改變河道、建造水庫、灌溉、工商住宅用水、砍 伐森林、山坡地濫作及水污染等均影響水文體系、干擾水平衡，遇大雨時常產生洪澇 並造成人民財產損失。然而，國內目前大多數都市計畫對雨水的處理觀念，皆以不透

水面匯流再利用排水系統快速將雨水排出，即所謂的集中「末端處理」（end-of-pipe） 的排水觀念，此種處理逕流的觀念使得都市鋪面缺乏保水機能，且易增加排水系統負 擔，並缺乏考慮基地保水、滲透、滯留之排水觀念，亦不是一種維護生態的都市防洪 計畫。 為改善都市化問題及增加都市水循環，在內政部建築研究所於綠建築的評估體系 中推動基地保水，以「基地保水指標」來定量化評估基地中雨水涵養的能力，以有效 改善日漸惡化的都市水循環問題。「基地保水指標」為建築基地涵養水分及貯留滲透 雨水的能力。基地的保水性能愈佳時，基地涵養雨水的能力愈好，有益於土壤內微生 物的活動，進而改善土壤之有機品質並滋養植物，對生態環境有莫大助益，這是人類 居住環境中不可或缺的生態指標。 基地開發後土地保水能力回到未開發前。基地保水之規劃，必先瞭解當地土壤滲 透情形，才能進行有效的保水設計。當基地位於地下水位小於 1m 之低濕地時，保水 功能較不顯著，因此可免除本指標之評估。而在基地保水設計中主要分為兩大部分， 一是「直接滲透設計」，二是「貯留滲透設計」。前者利用土壤孔隙的毛細滲透原理來 達成土壤涵養水分的功能，而後者為設法讓雨水暫時留置於基地上，然後再以一定流 速讓水滲透循環於大地的方法。「基地保水設計」即為基地保水指標計算與評估依據， 基地保水指標設計值，其指標設計值 λ 計算方式為開發後各項保水設施於單位時間 內的保水量與開發前基地保水量的比值，因此其值愈高愈好，若大於 1 則表示其開發 後之基地保水量高於原有基地之保水量，反之若小於 1 則表示開發後之基地保水量小 於原有基地之保水量。當為 1 時則代表土地開發行為完全無損於原來自然裸露土地的 保水功能。 內政部建築研究所於民國 91 年起補助廳舍改建計畫，到民國 100 年為止總共輔 助了 179 件廳舍改建案例，在這其中有 66 件案例進行基地保水施作，施作案例的內 容，大多為停車場與人行道鋪面的改善，由透水磚取代原有不透水的瀝青及水泥鋪面， 並且規劃種植各式植物，不僅能美化環境，更可以提升基地保水性能以及減緩都市熱 島效應。其餘案例例如人工湖以及生態池的改善，可以達到具有雨水貯留、延遲暴雨 及雨水逕流、創造多樣性生物環境等功能。這 66 件案例中，北部及中部尤其占了大 多數，分別為 26 件及 29 件，南部則占了 11 件。 在「建築基地保水設計技術規範」中以建築基地涵養水分與貯留滲透雨水能力為 考量對象，並設定基地保水指標 λ 為評估指標以利評價恢復水文循環之成效。其中

第一章 緒論 基地保水指標 λ 值之計算方式已行之多年並且普遍為大眾接受。而 λ 值越大，代表 保水性能越佳，反之則越差。其值為 1.0 時，代表土地開發行為完全無損於原來自然 裸露土地的保水功能。但在既有的基地保水指標的計算案例中發現 λ 值有大於 1 的 不合理情況，這也代表基地改建後期保水量大於開發前的不合理現象，而這種情形隨 著土壤入滲率的降低更形明顯，反映建築基地保水設計問題。因此需對 λ 值計算方 式做檢討與修正，從理論和現有實際案例中討論目前 λ 值計算方式之適用性，以及 可能修改之方向。 在許多基地保水方法中，以透水鋪面於國內最普遍使用。目前國內施作透水鋪面 時，主要依據我國行政院公共工程委員會提出之設計標準圖進行施工，常用之設計標 準圖有：人行道透水鋪面、車行道透水鋪面、連續帶狀綠帶透水鋪面及透水磚等，設 計標準圖內提供施工示意圖、設施功能、生態功能、適用範圍、設計原則及注意事項 等。然而，依照設計標準圖施工後，國內部分透水鋪面案例未達到預期之成果；因此， 檢討我國透水鋪面設計標準圖並採取現地透水試驗檢測透水性能，在發展透水鋪面工 法實為重要。 除檢討我國透水鋪面設計標準圖外，應積極蒐集國外透水鋪面新工法，探討是否 適合我國施作，並且適當的引進國內進行推廣。國外近年來發展透水鋪面相關工法， 如「多孔性瀝青混凝土鋪面」和「無細粒料混凝土」，前者藉由調整級配提高粗粒料 間的空隙率，以使降於鋪面上的水可迅速滲透至路基，後者亦稱為透水混凝土鋪面， 由均勻級配之粗骨材、微量或無細骨材且少量水泥漿之混凝土材料，以配比設計與製 程控制其特性以達到適當強度與透水性能。 本計畫的主要工作為透過對過去建研所已補助完成的廳舍改建計畫或其它可獲 取之基地保水評估及透水鋪面增建或改建計畫的案例進行評估，以及國內、外已發展 之透水鋪面工法等進行基本資料蒐集、調查及優缺點之分析比較，並對現有之基地保 水指標 λ 進行討論，分析基地保水指標 λ 之主要問題以及不合理的原因。

第二節 研究方法與步驟

依據研究工作項目，本計劃研究方法與步驟簡述如后： 壹、蒐集調查過去建研所已補助完成的廳舍改建計畫及國內透水鋪面案例之現地滲透 性能

1. 蒐集基地保水相關資料：藉由相關報告、期刊、網站、內政部建築研究所、財團 法人台灣建築研究中心、台灣綠建築協會或成功大學建築系林憲德教授，調查過 去內政部建築研究所已補助完成的廳舍改建計畫之國內基地保水案例。 2. 蒐集透水鋪面相關資料：藉由相關報告、期刊、網站、內政部建築研究所、中央 政府或地方政府相關單位，調查過去已補助完成之國內透水鋪面改建案例。 3. 針對蒐集之案例進行整理分析、整理及探討，挑選國內合適案例進行現地訪查工 作，藉由現地透水性試驗，探討現地情況及相關影響因素。必要時以書面、電話、 通信的方式進行資料補充。 4. 為提升調查效率及降低人為錯誤，本計畫訂標準作業流程、試驗流程及統一現地 調查表格式，以利現地調查透水性試驗作業。程序包含： A.調查前置作業：  蒐集資料及設備整理  行前規劃與人員編組  規劃行程與路徑  確認行前資料與設備  確認透水性試驗流程 B.調查流程：  調查範圍擬定  執行調查表格所需  確認調查作業完整性 C.透水試驗  選擇平坦合適試驗鋪面  依需求進行設置透水試驗器材  現場量測水面高度及透水時間 D. 現地調查資料及透水性試驗結果整理  計算透水鋪面水力傳導度  計算透水鋪面基地保水指標λ

第一章 緒論 貳、蒐集彙整目前國內、外已發展之透水鋪面工法，並比較不同工法之優缺點及設計 方式 本計畫蒐集國內外與透水鋪面工法有關之相關文獻、研究報告、案例、規範及計 算模式等，並探討不同工法之設計方式以及優缺點，其研究方法可進一步分述如下： 1. 國內外透水鋪面相關文獻回顧 資料蒐集：針對國內外透水鋪面之研究報告、技術手冊、網站、期刊、規範及圖 說等進行資料蒐集。 特性探討：針對蒐集之資料，調查國內外使用之相關技術與措施進行探討。 2. 國內外透水鋪面工法案例蒐集 資料蒐集：針對國內外透水鋪面之設計手冊、導引、網站、規範、圖說及案例等 進行資料蒐集。 特性探討：針對蒐集之資料，調查國內外有關於透水鋪面之案例進行探討。 3. 國內外透水鋪面工法設計方式蒐集 資料蒐集：針對國內外透水鋪面工法之設計手冊、導引、網站、規範、圖說等進 行資料蒐集。 特性探討：針對蒐集之資料，調查國內外有關於透水鋪面工法之設計方式進行探 討。 參、分析基地保水指標λ不合理的原因 本計畫依上敘之資料蒐集成果，進一步探討保水設計因不同類型及施作方式，設 計保水量而有所不同，因此本計畫針對不同類型保水設計，探討現有基地保水指標 λ 值、基地保水指標 λ 值問題、λ 值設計方法、透水鋪面設計規劃等關鍵議題。主要 工作方式如下： 現有基地保水指標 λ 值 依據內政部建築研究所 2012 年版之綠建築評估手冊提供現有各類保水設計之保 水量計算及變數說明如下表：

表 1-1 各類保水設計之保水量計算及變數說明 項 目  各類保水設計 之保水量(m3)  保水量計算公式  變數說明  常  用  保  水  設  計  綠 地 、 被 覆 地、草溝保水 量 Q1  Q1=A1･f･t  A1：綠地、被覆地、草溝面積（m2），草溝 面積可算入草溝立體周邊面積。  透水鋪面設計 保水量 Q2  Q2=0.5×A2∙f∙t + 0.05∙h∙A2  （連鎖磚型）  Q2 =0.5×A2∙f∙t + 0.3∙h∙A2  （通氣管結構型）  A2：透水鋪面面積（m2）  h：透水鋪面基層厚度（m）≦0.25  (若基層為混凝土等不透水舖面，則 ƒ=0)  花園土壤與水 截留設計保水 量 Q3  Q3=MIN(A3∙f∙t，0.42∙V3 )  MIN：弧內取小值  A3：人工花盤土壤面積（m2）  V3：花園土壤體積（m3），最多計入深度 1m 以內土壤  特  殊  保  水  設  計  貯留滲透空地 或景觀貯留滲 透水池設計保 水量 Q4  Q4= A4∙f∙t + V4  A4：貯留滲透空地面積或景觀貯留滲水池可 透水面積（m2）  V4：貯留滲透空地可貯留體積或景觀貯留滲 透水池高低水位間之體積（m3）  地下貯留滲透 保水量 Q5  Q5=(A5∙f∙t) + ri∙V5  A5：貯留設施地表面積（m2）  V5：蓄水貯留空間體積（m3）  ri：礫石貯留設施為 0.2，專用蓄水貯留框架 為 0.8，但礫石貯留最大只能計入  地表深度 1m 以內之體積  滲透排水管設 計保水量 Q6  Q6=(8∙x0.2∙k∙L∙t)+ (0.1∙L)  L：滲透排水管總長度（m）  x：為開孔率（%）  k：基地土壤滲透係數（m/s）  滲透陰井設計 保水量 Q7  Q7=(3.0∙fn∙t)+(0.015∙n)  n：滲透陰井個數 滲透側溝保水 量 Q8  Q8 (a∙k∙L∙t) + (0.1∙L)  L：滲透側溝總長度[m] a:  側 溝 材 質 為 透 水 磚 或 透 水 混 凝 土 為 18.0，紅磚為 15.0，若為滲透係數為 kg  （m/s）之新滲透材質時，a＝40∙kg0.1  其 他  由設計者提出設計圖與計算說明並經委員會認定後採用之  (資料來源：2012 年版之綠建築評估手冊‐基本型)    1. 基地保水指標 λ 值問題 在既有的基地保水指標的計算案例中發現 λ 值有大於 1 的不合理情況，這也代 表基地改建後期保水量大於開發前的不合理現象，而這種情形隨著土壤入滲率的降低 更形明顯，可能原因是由於目前施工規定要求，在進行基地開挖後需整平夯實路基土 壤層，而後進行各類設施鋪設。在夯實過的土壤層其入滲率將比未夯實前降低許多， 當路基土壤層的最終入滲率越高時，其間隙貯留保水量相對於原始路基土壤的影響較 小，而當最終入滲率低時，由於本身滲透性差因此可保之水量較小，間隙貯留設計的 影響將遠高於路基土壤之影響。但目前計算基地保水設計保水量未將此變因放入考慮。 本計畫依上敘資料蒐集成果，進一步探討基地保水設計之土壤入滲率變化對設計保水

第一章 緒論 量的影響。 2. 基地保水指標 λ 的修訂建議 基地保水指標設計值，亦即其指標設計值 λ 為開發前自然土地之保水量 Q 與開 發後之土地保水量 Q'之相對比值，分子為各項保水設計之保水量之總和 Qi，分母為開 發前自然土地之保水量 Q。公式如下： t f A Q 原土地保水量Q 開發後基地保水量Q 指標設計值標 0 n 1 i i 0 '      式中 f：基地最終入滲率(m/s)； t：降雨延時(s)。取 86400s(24hr) 計算結果 λ 值越大，代表保水性能越佳，反之則越差。由於公式假設開發前後 基地最終入滲率一致，以及 t 僅考慮降雨延時，與實際情形有落差。因此初步提出對 現行基地保水指標 λ 之建議修正入滲率 f 與時間 t。 3. 透水鋪面設計規劃 透水舖面是指由面層至基層均有良好的透水性，因此面層採用孔隙率高且抗壓強 度足夠之材料，並以透水性良好的骨材粒料為基層，則降雨可由面層入滲至地表下， 而形成良好之透水性能。透水鋪面設計規劃流程如下圖 1。 透水鋪面多設置於，人行道、停車場、低交通量車道等。 根據不同使用方式、 鋪 面類型，基於安全要求，透水性鋪面結構強度，必須確保行人行走或車輛駕駛之安全。 透水鋪面保水量設計關鍵在於設計降雨強度、路基土壤層滲透性、面層及基層之 孔隙率和厚度，根據基地保水指標中透水鋪面設計，透水鋪面的保水量可分為直接滲 透保水量與間隙貯留保水量，其中直接滲透保水量部分，根據相關研究及實驗發現， 只要選擇透水效果較原路基土壤透水效果佳的鋪面時，就可得到和裸露土壤相同的入 滲效果。間隙貯留保水量乃是利用土壤間隙來涵養雨水，如人工地盤花園的土壤、地 下礫石貯留的礫石、透水鋪面的回填級配基層等。由於土壤間的孔隙具有涵養雨水的 功能，而組成土壤之顆粒大小範圍相當廣泛，因此其孔隙大小也各有差異。土壤內孔 隙與土壤體積的比值為孔隙率，孔隙率愈大，單位體積內所能涵養的水分也愈多。 本計畫探討透水鋪面因不同類型、級配基層厚度及施工方式，設計保水量而有所 不同，因此本計畫針對不同類型透水鋪面，探討設計保水量計算等。      

  圖 1-1 透水鋪面設計規劃流程圖

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧 

第二章

基地保水及透水鋪面文獻回顧

本章針對國內外基地保水相關文獻進行蒐集及回顧，包含：基地保水國內外 相關文獻回顧、基地保水設計方法及國內外案例收集、以及基地保水國內外相關 規章收集。

第一節 基地保水介紹

基地保水指標主要是針對基地中土壤和自然草地的保水性能加以探討，也就 是基地涵養水分和貯留、滲透雨水的能力。當基地本身的保水性能愈好時，代表 涵養雨水的能力高，進而對周邊生態環境有所助益。 基地保水指標的設計方法分為兩大類，一是「直接滲透設計」，二是「貯留 滲透設計」。前者是直接利用土壤滲透將雨水涵養在大地之中，後者是先將雨水 暫時貯留在基地設施物上，然後再漸漸地滲透或流入大地之中。 壹、基地保水項目 「基地保水設計」主要分為，「直接滲透設計」與「貯留滲透設計」兩大部 分。前者是利用土壤孔隙的毛細滲透原理來達成土壤涵養水分的功能，而後者為 設法讓雨水暫時留置於基地上，然後再以一定流速讓水滲透循環於大地的方法。 基地保水之規劃，必先瞭解當地水文地質情形。當該地位於地下水位小於 1m 之 低濕基地時，保水功能已無意義，因此可免除本指標之評估（多孔地質鑽探資料 中有一孔地下水位小於 1m 時即可免評估）。 保水設計技術之中，除了綠地與透水鋪面可被普遍採用之外，為了考量地盤 土質之安定，對於擋土牆、重要構造物及道路周圍有地盤流失之虞處，必須保持 安全距離（通常為距離其高差兩倍以外）才能進行滲透管溝或滲透水池之設計， 尤其在山坡地及地盤滑動危機之區域，也應嚴禁用滲透管溝或滲透水池之設計。 基本上，基地位於透水良好之粉土或砂質土層時，以「直接滲透設計」為主；基

地位於透水不良之黏土層時，則以「貯留滲透設計」為主。「直接滲透設計」與 「貯留滲透設計」兩大部分的設計手法，可分述如表 2-1，並分項介紹。 表 2-1 基地保水相關設計手法 直接滲透設計 綠地、被覆地或草溝設計 透水舖面設計 貯留滲透空地 滲透排水管設計 滲透陰井設計 滲透側溝設計 貯留滲透設計 花園土壤雨水截留設計 景觀貯留滲透水池設計 地下貯留滲透設計 (資料來源:本研究整理及 2012 年綠建築評估手冊) 一、直接滲透設計 當基地位於透水良好之粉土或砂質土層（通常土壤滲透係數 k 在 10-7 m/s 以 上）時，適合採用以下的「直接滲透設計」： 1.綠地、被覆地或草溝設計 雨水滲透設計最直接的方法就是保留大自然之土壤地面，亦即留設「綠地」、 「被覆地」、「草溝」以為雨水直接入滲之面積。雨水滲入綠地土壤可直接供給植 物成長的水分，對土壤的微生物活動及綠化光合作用有很大助益。植物的根部活 動又可活化土壤、增加土壤孔隙率，對涵養雨水之能力有所貢獻，因此綠地是屬 於最為自然、最環保的保水設計。所謂「被覆地」就是在裸露土地上全面以地披、 樹皮、木屑、礫石覆蓋之地面。「被覆地」上之各種有機或無機覆蓋物均有多孔 隙之特性，具備孔隙保水之功能，並可防止灰塵與蒸發。所謂「草溝」就是巧妙

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  利用洩水地形來設計開放式自然雨水排水路，是最佳的生態排水工法。為了避免 雜排水污染，它通常用於無污染疑慮之庭園或廣場之排水設計。 本手冊並不鼓勵直接裸露之地面，因為它容易塵土飛揚、土壤流失，或被長 期重壓而堅固如不透水混凝土面。本手冊對於堅硬的直接裸露地面，視同不透地 面來評估。設計者最好對於裸露地面、裸露土道路有良好的披覆設計，如鋪設碎 石、踏腳石、枕木等，才能長久保持大地的水循環功能。 2.透水舖面設計： 車道、步道、廣場等人類活動的地面構造，通常由地面表層及基層所構成。 所謂「透水鋪面」，就是表層及基層均具有良好透水性能的鋪面（圖 2-1）。 圖 2-1 透水鋪面 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊)

表層通常由連鎖磚、石塊、水泥塊、磁磚塊、木塊、HDPE 格框(High Density

Polyethylene， 高密度聚乙烯)等硬質材料以乾砌方式拼成，其透水性能主要由

表面材的乾砌間隙來達成。表層下的基層則由透水性十分良好的砂石級配構成。

基層本身可依孔隙率 0.05 與體積計算其保水量，但基層厚度以 25cm 為上限。依

能以不透水的混凝土作為基層結構以阻礙雨水之滲透。一般良好透水鋪面的透水 性能可視同裸露土地，因此增加透水鋪面，相當於增加裸露土地一樣，對基地保 水有好的貢獻。另外有一種在通氣導管塑膠框架上打上混凝土的高承載結構型透 水鋪面(圖 2-2)，其表層綿密的通氣管連通充滿粗骨材的基層空隙空間，具有絕 佳的透氣、透水、保水與蓄洪功能。此種透水工法依其承載需要可調整其通氣管 與混凝土之厚度與強度，適用於高交通量與高承載量之鋪面，但必須依照其特殊 規範施工，確保其保水品質後，其基層體積可以 0.3 之孔隙率來計算其保水量。 圖 2-2 高承載力的通氣管結構型透水鋪面 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 3.貯留滲透設計 「貯留滲透空地」通常利用停車場、廣場、球場、遊戲場、庭園廣場空間， 將之做成能匯集周邊雨水之透水型窪地，平時作為一般的活動空間，在下暴雨時 則可暫時蓄洪，讓雨水以自然滲透方式滲入地下後便恢復原有空間機能，是一種 兼具公共活動機能與防洪功能的生態空間設計。此窪地依其功能可做成草地、礫 石地，也可做成滲透型鋪面廣場。此貯留滲透設計的保水功能，除了下雨期間土 壤的正常滲透水量之外，還包含其窪地的蓄洪量。當然為了公共安全，這些「貯 留滲透設計」的蓄水量必須在 24 小時內消退完畢，因此在土壤滲透係數 k 在

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  10-7m/s 以上時，其蓄水深度在小學校必須在 20cm 以內，在中學校必須在 30cm 以內，在一般情形則在 50cm 以內，但其邊緣高差應分段漸變以策安全。 4.滲透排水管設計： 在都市高密度開發地區，往往無法提供足夠的裸露地及透水鋪面來供雨水入 滲，此時，便需要人工設施來幫助降水使其儘可能入滲至地表下，目前較常用的 設施可分為水平式的「滲透排水管」、垂直式「滲透陰井」，及屬於大範圍收集功 能的「滲透側溝」。所謂「滲透排水管」，便是將土壤內飽和而無法宣洩之水先匯 集於排水管內後，然後慢慢往土壤內入滲至地表中，達到輔助土壤入滲的效果。 透水管的材料從早期的陶、瓦管、多孔混凝土管、有孔塑膠管進化為蜂巢管、網 式滲透管、尼龍紗管而至最近之高密度聚乙稀透水管等，它可以利用毛細現象將 土壤中的水引導入管內，再緩緩排除(圖 2-3)。新型滲透網管不僅有足夠的抗壓 強度，有各種樣式斷面與連通接頭，不必使用碎石級配與不織布即可避免泥砂滲 入造成淤積。 圖 2-3 新型 T 型紋路滲透排水管 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 5.滲透陰井設計：

「滲透陰井」與「滲透排水管」的原理是類似的，都是利用內部的透水涵管 來容納土壤中飽和的雨水，待土壤中含水量降低時，再緩緩排除。「滲透陰井」 是屬於垂直式的輔助入滲設施，不僅可以有較佳的貯留滲透的效果，同時，亦可 做為「滲透排水管」之間聯接的節點，可容納排水過程中產生的污泥雜物，以方 便定期清除來保持排水的通暢(圖 2-4)。過去的「滲透陰井」與「滲透排水管」 常有阻塞現象，最新則兩者皆使用高密度聚乙稀透水網管，因為使用毛吸透水原 理，不必使用碎石或不織布也不會造成阻塞（圖 2-5）。 圖 2-4 滲透排水管與滲透陰井 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊)

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  圖 2-5 滲透網管做成的排水系統 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 6.滲透側溝設計： 上述「滲透排水管」及「滲透陰井」通常設置於操場、庭院、坡崁、檔土牆 來收集土壤內積水，是地面下的排水系統。「滲透側溝」則是收集屋頂排水或表 面逕流水的地表排水系統，其管涵斷面積也較滲透排水管為大(圖 2-6)。在管涵 材料的選擇上，必須以多孔隙的透水混凝土（即無細骨材混凝土）、紅磚、水泥 磚為材料，或是以多孔型的預鑄管涵為設計，管涵四周包圍以礫石、不織布，以 利雨水入滲，同時也必須定期清洗以防青苔、泥沙阻塞孔隙而失去功能。「滲透 側溝」最好不要鄰接建築牆面、擋土牆、圍牆而設，以免失去滲透之功效。滲透 側溝收集基地之雨水後，經由重力流情況排水，可能常有砂土、垃圾等流入而使 功能降低，故於側溝入流處應設置陰井，進行初步之穩流與沈砂。滲透側溝受基 地之坡度或地勢變化關係，滲透側溝佈置常需伴有（滲透）陰井等附屬設施，以 維持其結構穩定；且滲透側溝於彎折、寬度變化點亦應設置（滲透）陰井。滲透 側溝與（滲透）陰井組合配置構造如 2-6 所示。不過，滲透側溝系統還是很容易 被阻塞，最近較好的設計還是以滲透網管把水溝暗管化，以上述地下型滲透排水 系統來設計，既可免除阻塞，有可防止積水而產生蚊蟲污染之困擾。

圖 2-6 滲透側溝（滲透）陰井組合配置構造示意圖 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 二、貯留滲透設計 當基地位於透水不良好之黏土質土層（通常土壤滲透係數 k 在 10-7 m/s 以下） 時，適合採用以下的「貯留滲透設計」： 1.花園土壤雨水截留設計： 所謂「花園土壤雨水截留設計」是在人工地盤或不透水黏土層上設計綠地花 園，利用土壤孔隙之含水性能來截留雨水的設計(圖 2-7)。不透水黏土層與人工 地盤均是難以透水保水的基地，在這些基地上覆蓋含水性良好的壤土花園，有如 吸水的海綿一樣，會保有部分的雨水，可延遲暴雨時雨水逕流，減緩都市洪峰現 象，以達到部分保水的功能。在有些透水性極差的黏土層，上述直接滲透的技術 幾乎無法達到保水要求，此時在黏土層上加建含水性較好的花台式花園，也是促 進基地保水的方法。在全面人工地盤的基地，開闢一成基地面積以上、土壤 1m 深的人工綠地，即可合於「基地保水指標」的要求。

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  圖 2-7 花園土壤雨水截留 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 2.景觀貯留滲透水池設計 所謂雨水的「景觀貯留滲透水池」，就是一種具備滲透型功能的滯洪池，讓 雨水暫時貯存於水池，然後再慢慢以自然滲透方式滲入大地土壤的設計。其意義 與上述「貯留滲透設計」相似，但「貯留滲透設計」只適用於滲透性良好的土壤， 而「景觀貯留滲透水池」也可適用於滲透不良的土壤。「景觀貯留滲透水池」通 常將水池設計成高低水位兩部分，低水位部分底層以不透水層為之，高水位部分 四周則以自然緩坡土壤設計做成，其水面在下雨後會擴大，以暫時貯存高低水位 間的雨水，然後讓之慢慢滲透回土壤；在平時則縮小至一定範圍，維持常態之景 觀水池，水岸四周通常種滿水生植物作為景觀庭園之一部份(圖 2-8)。

圖 2-8 景觀貯留滲透水池 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 3.地下貯留滲透設計 所謂「地下貯留滲透」，基本上是一種藉由創造地下儲水空間來保水的方法， 亦即在空地地下挖掘蓄水空間，填入礫石、廢棄混凝土骨料或組合式蓄水框架， 外包不織布，讓雨水暫時貯留於此地下孔隙間，然後再以自然滲透方式入滲至土 壤的方法。此地下空間埋設的礫石越大，其蓄水孔隙率越大，尤其是蓄洪專用的 組合式蓄水框架的蓄水空間比更高達 80%以上，因此下大雨時，此地下空間便能 貯留較大的水量，然後讓之慢慢滲透回土壤之中，以同時達到貯留及滲透的保水 功效。圖 2-9 為礫石與組合式蓄水框架的地下貯留滲透工法示意圖，兩種工法均 需考慮其路面承載性能，並且需覆蓋不織布以防止孔隙受到泥土阻塞喪失蓄水功 能。「地下貯留滲透」在透水性能不佳的地質上相當有效，幾乎成為地下儲水窖 的功能，可在廣場、空地、停車場、學校操場、庭院等開闊區域廣為設置。有時 透過一些配管抽水手法，更可將貯留的雨水做為洗車、澆花等雜用水的利用。

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  圖 2-9 地下礫石層與組合式蓄水框架的地下貯留滲透工法 (資料來源:2012 年綠建築評估手冊) 貳、基地保水指標λ值 常用保水設計包括綠地、被覆地、草溝，透水鋪面，以及花園土壤雨水截留 等；而特殊保水設計包括貯留滲透空地或景觀貯留滲透水池，地下貯留滲透，滲 透排水管，滲透陰井，及滲透側溝；其他保水設計則需由設計者提出設計圖與計 算說明並經委員會認定後採用之。各類保水設計具有不同保水量之計算方式： 依據內政部建築研究所 2012 年版之綠建築評估手冊提供現有各類保水設計 之保水量計算及變數說明如表 1-1，以下分項說明： 一、綠地、被覆地、草溝保水量 Q1之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q1=A1･f･t 式中 A1為綠地、被覆地、草溝面積（m2），草溝面積可算入草溝立體周邊面積。 依據綠地覆蓋面積、綠地滲透率及滲透時間之乘積，計算保水設計之保水量。 二、透水鋪面保水量 Q2之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q2 =0.5·A2·f·t + 0.05·h·A2（連鎖磚型）

Q2 =0.5·A2·f·t + 0.3·h·A2（通氣管結構型） 式中 A2為透水鋪面面積（m2）；h 為透水鋪面基層厚度（m），依規定不可大於 0.25 m。依據透水鋪面面積、滲透率(若基層為混凝土等不透水舖面，則滲透率等於 0)、滲透時間及參數，再加上透水鋪面面積、基層厚度及參數之乘積，計算保水 設計之保水量。 三、花園土壤與水截留保水量 Q3之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q3= Min (A3·f·t，0.42·V3 ) 式中 A3為人工花盤土壤面積（m2）；V3為花園土壤體積（m3），最多計入深度 1 m 以內土壤。在花園土壤與水截留設計之面積、滲透率及滲透時間之乘積與參數及 花園土壤體積之乘積，兩者當中取小值，做為保水設計之保水量。 四、貯留滲透空地或景觀貯留滲透水池設計保水量 Q4之保水設計之保水量(m3)， 其公式 Q4= A4·f·t + V4 式中 A4為貯留滲透空地面積或景觀貯留滲水池可透水之面積（m2）；V4為貯留滲 透空地可貯留體積或景觀貯留滲透水池高低水位間之體積（m3 ）。依據面積、滲 透率及滲透時間之乘積，加上貯留滲透空地可貯留體積或景觀貯留滲透水池高低 水位間之體積，計算保水設計之保水量。 五、地下貯留滲透保水量 Q5之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q5= (A5·f·t) + ri ·V5 式中 A5為貯留設施地表面積（m2）；V5為蓄水貯留空間體積（m3）；在礫石貯留設 施 ri值為 0.2，專用蓄水貯留框架 ri值為 0.8。依據貯留設施地表面積、滲透率 及滲透時間之乘積，再加上參數及蓄水貯留空間體積之乘積，計算保水設計之保 水量，但礫石貯留最大只能計入地表深度 1m 以內之體積

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  六、滲透排水管設計保水量 Q6之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q6 = (8·x0.2·k·L·t) + (0.1·L) 式中 L 為滲透排水管總長度（m）；x 為為開孔率（%）；k 為基地土壤滲透係數（m/s）。 依據幕次計算之開孔率、基地土壤滲透係數、滲透排水管總長度及參數之乘積， 再加上參數及滲透排水管總長度之乘積，計算保水設計之保水量。 七、滲透陰井設計保水量 Q7之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q7 = (3.0·f·n·t) + (0.015·n) 式中 n 為滲透陰井個數。依據滲透率、滲透陰井個數、滲透時間及參數之乘積， 再加上參數及滲透陰井個數之乘積，計算保水設計之保水量。 八、滲透側溝保水量 Q8之保水設計之保水量(m3)，其公式 Q8 = (a·k·L·t) + (0.1·L) 式中 L 為滲透側溝總長度(m)；若側溝材質為透水磚或透水混凝土 a = 18.0，若 側溝材質為紅磚 a = 15.0，若為滲透係數為 kg（m/s）之新滲透材質時，則 a＝ 40·kg0.1。依據基地土壤滲透係數、滲透側溝總長度、滲透時間及參數之乘積， 再加上參數及滲透側溝總長度之乘積，計算保水設計之保水量。

第二節 透水鋪面介紹

透水性鋪面其在透水級配層上鋪設多孔隙瀝青混凝土，使落在鋪面上之雨水 能完全滲入土壤，所以在多孔隙瀝青混凝土下設置透水層，避免採用不透水的黏 層。因雨水通過路面直接滲入路基，會使路基土含水量增大而變軟。但據日本東 京市建設局追蹤調查發現，路基土壤並沒有因為其含水量增高而有變軟的傾向， 主要係此種路面均鋪築於人行道停車場及交通較少之車道，因此目前透水性路面 適用對象為人行道停車場及輕交通量車道，相當於國內五、六級路之縣鄉專用道 路及社區道路，集水區內之道路一般車流量不高，故採用透水性鋪面，應可承受 交通荷重。而透水性鋪面，一來可以保水，以利涵養水分，再來因為增加其土壤 的保水面積，對於台灣的熱島效應可以降低其影響程度。 壹、透水鋪面之設計原理 透水鋪面依其用途可以區分為人行道、自行車道、停車場、廣場、及車道。 而車道又因交通量而有社區道路和一般道路。以鋪面厚度設計而言，其承載設計 的因子主要為交通量，因而對於鋪面之材料對於交通量而決定鋪面之厚度。但以 透水鋪面之設計來說，目前國內外並無統一之設計方法。但主要設計原理，在於 有足夠孔隙率及透水率，以蓄存入所設計雨型之降雨強度。降雨強度愈大，鋪面 厚度將而提高，增加保水量。 透水鋪面之基本構造由上而下依序為面層、底層、基層構成，如圖 2-10 所 示。面層以透水性材料為主，而現今環保性面層材料也在現在大力推行。而底層 除了要受面層之承載壓力，並要有雨水之儲存功能。一般透水鋪面之設計因子， 主要路基土壤之設計值、交通量、透水速度與降雨強度。

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  圖 2-10 透水鋪面簡易剖面圖 (資料來源:本研究整理) 一、路基土壤設計 主要為求路基土壤之承載能力，透過力學原理依設計交通量計算，決定鋪面 之厚度。 二、交通量 因現今透水性鋪面主要應用於低交通量之環境。因此設計年限採和一般縣道 之簡易式之鋪面結構進行交通量分析，依日本道路建設協會(1979)建議將 5 年後 大型車每日單向交通量劃分為二類，第一類大型車每日 10 標準軸重 18-kip 以下， 第二類為每日 10-55 標準軸重 18-kip。而美國瀝青協會 AI 將不同交通量等級分 等級。 三、透水速度 對透水性鋪面之排水量及保水量，是以水自面層到基底層所排出之時間的長 短來度量，鋪面結構的含水量接近飽和狀態的時間百分數，取決於年均降水量和 主體結構層的排水率。表 2-2 美國 AASHTO(1986)所建議基底層之排水系數。對 未來設計鋪面來決定厚度之最大保水量。

表 2-2 AASHTO 建議柔性鋪面未處理基底層排水系數(1986) 排水量 鋪面結構含水量接近飽和狀態的時間百分比 等級 排水時間 小於 1% 1~5% 5~25% 大於 25% Excellent 2 小時 1.40~1.35 1.35~1.30 1.30~1.20 1.20 Good 1 天 1.35~1.25 1.25~1.15 1.15~1.00 1.00 Fair 1 周 1.25~1.15 1.15~1.05 1.00~0.80 0.80 Poor 1 月 1.15~1.05 1.05~0.80 0.80~0.60 0.60 Very poor 永不排水 1.05~0.95 0.95~0.75 0.75~0.40 0.40 四、降雨強度 表面滲透水是透水鋪面最直接的設計因子，而也是除了地下水逕流外影響鋪 面之保水量，台灣地處亞熱帶，年均雨量達 2500mm。Cedergren(1973)建議設計 滲透率可用重現期 1 年，歷時 1 小時的降雨強度乘一係數，該係數為瀝青鋪面 為 0.33 至 0.5;對混凝土鋪面約為 0.5 至 0.67。 貳、透水鋪面之效益 一、透水鋪面之保水及滲透 現代的城鄉環境大部份的車道、步道、停車場、遊戲場、廣場常使用不透水 的混凝土硬質地面，阻絕了雨水滲透入土壞的機會。尤其現代城鄉環境的公共雨 水排水設施均為密閉不透水的設計，使得雨水直衝河川，無法循環回大地來滋潤 土地。為了改善大地的滲透功能，乃必要進行的透水化設計，其具體的方法大體 為(1)透水鋪面設計以及(2)人工入滲設計兩種。透水鋪面設計就是以多孔質的連 鎖磚、植草磚、透水瀝青、水泥板塊、砌石來鋪設地而的作法。人工入滲設計法 則是利用多孔隙的滲透井、滲透管構來結合排水設施，是在排水路上促進雨水滲 透的作法。 透水性鋪面可將雨水滲透至地下，鋪面下之土壤可保水，涵養空氣，使得植 物、微生物有良好的發展環境。再者，台灣工業發達，工業地區用水量巨，常抽 取使用地下水降低自來水成本，但是過度地利用地下水不但會引起地面下沈，還

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  會招致城市、河流、湖泊的枯竭，進而導致海水入侵，而若使用鋪築透水性鋪面， 可利用其保水功能之優點，形成之「地下水庫」提供必要之水資源調度。 透水性鋪面因具有將雨水滲透至地下之功能，因而不會導致土壤中缺氧等現 象，使植物之地下生長狀態良好。通常工業發達區域工業用水一部份由地下水供 給，過度地利用地下水不但會引起地面下沉，還會招致城市、河流、湖泊枯竭， 進而導致海水入侵，若舖築透水性鋪面，將可利用其保水功能，形成一「地下水 庫」提供必要之水資源調度。隨著都市化產生之污水流出量大增，不但增加下水 道等排水設施之負擔，特別是採用合流制下水道之城市，於雨天時污水流量比晴 天時單位時間最大污水量更大，致使超過了污水處理能力，而直接流放至公共水 域，造成水質之污染，透水性鋪面之級配層具有過濾污染物之基本能力，因此可 減輕污水處理系統之負擔，避免污染物之擴大。 以往都市規劃對於鋪面雨水之處理，皆以盡量排除之洩水之觀念設計，並由 於都市居民對於鋪面平整度與強度之要求，近來對於鋪面(如人行道鋪面)皆以不 透水化之水泥混凝土面層處理，以致原有水文系統機制改變，如近年來台北市大 部分的人行道構建及近二十年來大量開發之汐止等，均衍生都市熱島效應及水資 源問題。為能改善上述問題，近年來相關學者提倡「透水」及「保水」之鋪面機 制，使雨水能達到「滲透」及「儲存」之目的，並提升都市之保水效果，以健全 都市之水環境系統，平衡都市溫濕度氣候與達成水資源之續之目的。 二、透水鋪面對熱島效應 目前都市化發展快速，造成目前所謂之「熱島效應」，指的是原有土地從原 本的森林或稻田開發成城市後，因為缺少植物利用本身儲存的水分來調節空氣， 使得整座充滿高密度人口與鋼筋水泥的城市，總是像座熱島似的熱烘烘。熱島效 應使得相對溼度變低，減少空氣中的水分，將可能造成生態的不良影響，因為有 些植物都是靠霧氣來攝取水分，未來會有某些動植物因而面臨生存危機。 綠地是城市中最主要的自然因素，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化

覆蓋率越高，熱島強度越低，因此建立規模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱 島效應的做法。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用於植物 蒸騰耗熱或在光合作用中轉化為化學能，這樣就使可用於增加環境溫度的熱量大 大轉移掉。據科學統計，每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收 81.8 兆焦耳 的熱量，相當於 189 台空調的制冷作用﹔平均每天吸收 1.8 噸的二氧化碳，顯著 削弱了溫室效應的產生。此外，每公頃綠地可以年滯留粉塵 2.2 噸，將環境中的 大氣含塵量降低 50％左右，有效抑制了大氣升溫。 都市裡每一棵樹木所保存的碳量，約為森林中樹木的九倍，土壤的蒸發與植 物的蒸騰，可以有效的降低熱島效應，並可清淨空氣，美國洛杉磯利用植物遮陰、 鋪面改善等措施，使得都市溫度降低了 3.3°C，耗電量減少 20%，每年節省 5 億 多美元。 風、水面等自然因素也可有效緩解城市的熱島效應，風是熱島效應的“天 敵＂，通過大氣環流，熱島與周圍地區的空氣進行交換，以此降低自身的溫度， 水面不僅構成了城市美麗的景觀，當溫度升高時，它的蒸發作用能冷卻空氣，使 環境溫度降低。因此，使建築低層化和合理分散化、市內道路寬敞，從而暢通城 市的「通風道」，並盡可能擴大城市水面，也是改善熱島效應的有效途徑。 城市熱島效應的成因是多方面的，所以緩解熱島效應是一項長期的、綜合性 的系統工程，需要各方面的努力和配合。目前，國內、外都非常重視城市環境質 量的提高，正在開展城市綠化、河湖淨化、空氣質量監測等生態建設活動，而於 道路工程中則可多使用透水鋪面。 三、透水鋪面對汙染物 都市化造成的工業、家庭污水量遽增，不但增加下水道等排水設施的負擔， 特別像台灣這樣的城市，是採用合流制下水道的城市，雨水管與污水管使用同一 條管道，致使下雨天之汙水量為晴天之兩倍，造成污水量過多超出本來設計的污 水處理能力，而使得污水排放至公共領域，造成河流、近海的污染，且透水性鋪

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  面之級配層具有過濾水質及水中污染物之能力，因此可減緩污水處理系統之負擔， 減少污染物污染水質之影響。此外，依據瑞典研究機構量測，透水性瀝青對行車 產生之噪音可降低 4 至 5 分貝，也能有效降低噪音污染。 參、透水鋪面型式 依據 2011 年綠建材評估手冊，透水鋪面型式區分為五大類，以下先針對各 大類簡單說明，並將此五大類歸類範圍統整如表2-3 所示。 一、單元透水磚透水鋪面 由塊狀材料所構成，磚本身具透水孔隙，以非連續拼接之方式鋪設，能有效 維持滲透性至土壤層。如透水磚、單元性透水混凝土等。 二、單元高壓磚透水鋪面 由塊狀材料所構成，磚本身無透水孔隙，主要以各單元磚間之孔隙透水，以 非連續拼接之方式鋪設，能有效維持滲透至土壤層。如連鎖磚、植草磚等。 三、現場整體澆置之柔性透水鋪面 鋪面具有彈性者，其透水性能主要由鋪面材料配比組成之孔隙來達成。如透 水性瀝青等。 四、現場整體澆置之剛性透水鋪面 鋪面不具有彈性者，其透水性能主要由鋪面材料配比組成之孔隙來達成。如 透水性混凝土、多孔性混凝土之預鑄構造、透水性樹脂混合骨材之構造等。 五、其他型透水鋪面 其他由構造設計之多孔性透水鋪面，可達良好透水性要求。如具透水管之鋪

面、草皮、人工草皮、具透水性之步道、竹鋪面等。 表 2-3 透水鋪面型式分類 型式 說明 材料來源 例子 單元透水磚透水鋪面 塊狀材料所構成，磚本 身具透水孔隙，以非連 續拼接之方式鋪設，能 有效維持滲透性至土 壤層 天然粒料 回收再生粒料 透水磚、單元 性透水混凝土 等 單元高壓磚透水鋪面 塊狀材料所構成，磚本 身無透水孔隙，主要以 各單元磚間之孔隙透 水，以非連續拼接之方 式鋪設，能有效維持滲 透至土壤層 天然粒料 回收再生粒料 連鎖磚、植草 磚等 現場整體澆置之柔性 透水鋪面 鋪面具有彈性者，其透 水性能主要由鋪面材 料配比組成之孔隙來 達成 天然粒料 回收再生粒料 透水性瀝青等 現場整體澆置之剛性 透水鋪面 鋪面不具有彈性者，其 透水性能主要由鋪面 材料配比組成之孔隙 來達成 天然骨材 回收再生粒料 透水性混凝 土、多孔性混 凝土之預鑄構 造、透水性樹 脂混合骨材之 構造等 其他型透水鋪面 其他由構造設計之多 孔性透水鋪面，可達良 好透水性要求 天然粒料 回收再生粒料 人工材料 具透水管之鋪 面、草皮、人 工草皮、具透 水性之步道、 竹鋪面等 (資料來源:2011年綠建材評估手冊)

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧 

第三節

國內外基地保水設計方法

雖然透水鋪面只是基地保水眾多設計方法的其中之一，但目前國內外基地保 水相關案例皆以透水鋪面設計為主。本節介紹國外基地保水設計方法，包括美國 LEED 綠建築分級評估系統保水量計算方式以及美國和日本的透水鋪面設計方 法，再介紹國內基地保水設計工法，包括入滲型及貯留型之設計規劃，配置地點 選取。 壹、國外基地保水設計方法 一、美國 1.美國 LEED 基地保水計算方式

美國綠建築評估系統LEED(Leadership in Energy & Environmental Design)使 用中：洪水管理(Credit 6 Stormwater Management)計算，為了確保基地在開發後， 不會因此增加過多的都市逕流量，增加都市治洪的負擔，導致都市洪水的問題， 因此指標規定，如果基地開發前本身不透水率低於 50％，則開發後基地對於處 理洪水的能力，不得低於開發前處理洪水的能力；如果基地本身不透水率大於 50％，則開發後基地的不透水率，必須較原先再小 25％。 在實際計算上，因為計算洪水概率過於複雜，為了簡化計算過程，LEED 使 用了合理化公式(Q=CIA)，計算基地上各種表面的材質，查表得知各材質的逕流 係數，累加後得知基地整個的不透水率，再和開發前進行比較。表 2-4 及表 2-5 分別為開發前及開發後的案例比較說明。依照案例，開發後地表的不透水率較開 發前降低40％，可獲得指標 6 分數。

表 2-4 設計案例之不透水率

（資料來源：Reference Guide, For New Construction & Major Renovations, Version 2.1）

表 2-5 原有基地之不透水率

（資料來源：Reference Guide, For New Construction & Major Renovations, Version 2.1）

2.美國透水鋪面設計方法

鋪面設計方法係以柔性鋪面設計方法做為其基礎設計參考之依據，其主要考

量設計因子為 CBR(California Bearing Ratio) 與 ESALs(Equivalent Single Axle Loads)。再配合水文性能條件計算其蓄水層保水厚度，考量因子包含降雨量 P、

有效降雨 Q、路基土壤入滲率 f 值、底層孔隙率 nb 值、底層最大可容許儲水時

第二章 基地保水及透水鋪面文獻回顧  圖 2-11 透水性鋪面計算示意圖 資料來源：(Smith, 2000) 鋪面之結構設計因子包含路基土壤之設計CBR 滲透係數、交通量及降雨量，分 別說明如下： (1) 加州承載比 CBR 試驗 路面厚度設計之目的係為能提供一經濟且有效的材料組合，使路面在既定環 境下能承受交通荷重而在一定期限內不致破壞，而路基土壤之力學性質為影響路 面結構設計之主要因素。CBR 試驗是為模擬粗粒石料之頂壓作用，評價其強度 而設計的。CBR 值為路基土壤或鋪面粒料之承載力與標準優良級配碎石承載力 之百分比，其計算方式如下：

CBR

現地土壤承載力

標準碎石之承載力

100%

為求得路基之設計 CBR 值必需要從路基採得土樣，並進行 CBR 試驗，而 採樣方法及 CBR 試驗，可參考沈茂松(1988)等所著之相關工程試驗方法，在此 僅介紹其設計方式。 (2) 交通量分析 在設計鋪面時定義以18kips 單軸軸動當量(ESALs)作為其設計標準值。做交

通量分析計算時，透水性鋪面厚度設計上則使用20 年交通當量(DTN)作為計算；

其承載厚度dS，可由下表 2-6 中查詢其相對應值。

表 2-6 計算鋪面在不同交通量之承載厚度表

資料來源：(Smith，2000) (3) 超滲降雨

美國水土保持局(Soil Conservation Service，簡稱 SCS)方法可用於計算超滲

降雨。利用 SCS 方法可求得曲線值，再經由查閱圖表推求超滲降雨，其中 CN 值會隨土壤類別、土地利用狀況、耕作方式、水文臨前狀況而不同。 二、日本 日本透水性鋪面自1973 年發展至今，依其用途可區分為三類： 1. 人行道路鋪面 2. 車行道路鋪面 3. 戶外體育、景觀設施鋪面 以人行道路鋪面為研究對象。日本常用透水鋪面設計法於使用上簡易方便， 因本研究之範圍為人行道路鋪面，故在此針對此設計法於人行道路鋪面進行說明， 其設計法計算流程與人行道路鋪面剖面圖如圖2-12 所示。