都市地區雨水收集利用之可行性研究---以高雄市前金區為案例
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(2) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例 目 錄 表目錄 …………………………………………………………………………………Ⅲ 圖目錄 …………………………………………………………………………………Ⅴ 中文摘要 ………………………………………………………………………………Ⅶ 英文摘要 ………………………………………………………………………………Ⅸ 第一章 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5. 緒論 ………………………………………………………………………… 1-1 研究背景………………………………………………………………………1-1 研究目的………………………………………………………………………1-4 研究範圍與流程………………………………………………………………1-6 研究方法………………………………………………………………………1-8 研究成果………………………………………………………………………1-10. 第二章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5. 文獻回顧 …………………………………………………………………… 2-1 都市雨水資源…………………………………………………………………2-1 都市地區雨水利用的目標與執行方式………………………………………2-8 都市地區雨水利用的系統規劃………………………………………………2-11 雨水利用的效益與未來發展…………………………………………………2-28 都市地區雨水收集利用之應用案例…………………………………………2-32. 第三章 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5. 都市地區雨水收集系統及供需環境分析 ………………………………… 3-1 都市地區雨水收集利用系統…………………………………………………3-1 都市地區年降雨量調查………………………………………………………3-7 都市地區雨水收集環境分析…………………………………………………3-15 都市地區之雨水需求…………………………………………………………3-20 小結……………………………………………………………………………3-28. 第四章 4.1 4.2 4.3. 都市地區雨水收集系統基本型式 ………………………………………… 4-1 都市地區個別型雨水收集系統………………………………………………4-1 個別型雨水收集模式…………………………………………………………4-6 小結……………………………………………………………………………4-22. 第五章 5.1 5.2 5.3 5.4. 都市地區羣體型雨水收集系統之分析 …………………………………… 5-1 都市地區群體型雨水收集系統………………………………………………5-1 羣體型式之集水………………………………………………………………5-5 系統執行的可行性……………………………………………………………5-13 群體型集水模式之效益………………………………………………………5-22 I.
(3) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 5.5 都市地區雨水收集利用之適用模式…………………………………………5-31 第六章 結論與建議 ………………………………………………………………… 6-1 6.1 結論……………………………………………………………………………6-1 6.2 建議……………………………………………………………………………6-4 參考文獻 ………………………………………………………………………………R-1 附錄 1 中央氣象局高雄站 2004~2006 年之雨水 pH 值資料統計……………………A1-1 附錄 2 前金區各鄰里的集雨環境說明………………………………………………A2-1 附錄 3 個別型之集水分析……………………………………………………………A3-1 附錄 4 群體型式之集水計算…………………………………………………………A4-1 附錄 5 羣體雨水收集系統之計算綜整………………………………………………A5-1 附錄 6 羣體型雨水收集系統之經濟效益綜整………………………………………A6-1. II.
(4) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 表 表 1.1.1 表 1.1.2 表 2.3.1 表 2.3.2 表 2.3.3 表 2.3.4 表 2.3.5 表 2.3.6 表 3.1.1 表 3.1.2 表 3.2.1 表 3.2.2 表 3.2.3 表 3.2.4 表 3.2.5 表 3.2.6 表 3.2.7 表 3.3.1 表 3.3.2 表 3.3.3 表 3.3.4 表 3.4.1 表 3.4.2 表 3.4.3 表 3.4.4 表 3.5.1 表 3.5.2 表 4.1.1 表 4.1.2 表 4.2.2 表 4.3.1 表 4.3.2 表 5.1.1 表 5.2.1 表 5.3.1. 目. 錄. 2000 年大高雄地區每日給水及用水量分析表 …………………………1-2 南化水庫的蓄水記錄 ……………………………………………………1-3 特定用途之雨水品質要求項目……………………………………………2-13 雨水使用節省的家庭生活用水的比例……………………………………2-13 台灣地區住宅建築每人每日用水量推估值………………………………2-14 儲水桶型式…………………………………………………………………2-20 水處理綜理表………………………………………………………………2-24 家庭用水需求表……………………………………………………………2-25 都市地區屋頂集水面雨水利用系統之構成要素與影響因子……………3-3 都市地區地面集水雨水利用系統之基本構成要素及影響因子 ……… 3-5 臺灣地區 2001 年供水來源統計………………………………………… 3-7 臺灣地區 2001 年用水標的統計………………………………………… 3-7 臺灣地區雨水成為水資源之比例（1972-2001 年平均降雨量為計算基 準）…………………………………………………………………………3-7 高雄市三種不同基期月平均月平均降雨量比較 ……………………… 3-12 高雄氣象站累年雨水酸鹼度值年平均資料………………………………3-13 高雄氣象站 2006 年雨水酸鹼度值月平均資料 …………………………3-14 高雄雨水之導電度與離子濃度……………………………………………3-14 前金區不同土地使用分區之面積…………………………………………3-18 前金區三川里集雨環境說明………………………………………………3-19 前金區集雨環境綜整………………………………………………………3-20 前金區現有建築物之屋頂形式及環境關係綜整…………………………3-22 臺灣省自來水的引用水源比較……………………………………………3-24 高雄市自來水供水量概況…………………………………………………3-25 高雄市近十年(1994 年至 2003 年)的每人每日自來水生活用水量變 化……………………………………………………………………………3-25 不同建築類別的自來水用水量 ………………………………………… 3-26 前金區不同土地使用分區之集雨環境比較………………………………3-29 前金區土地使用業種之集雨環境比較……………………………………3-29 不同建築類別的雨水可替代比率推估值…………………………………4-4 學校建築類別以師生人數為計算單位的雨水可替代比率推估值………4-5 網格編號「榮復 14」之雨水可替代量……………………………………4-10 個別型集水模式的系統執行可行性………………………………………4-26 個別型集水模式系統的經濟效益…………………………………………4-28 社會效益評估項目說明……………………………………………………5-5 前金區羣體雨水收集系統之計算綜整……………………………………5-13 單一用途之街廓統計………………………………………………………5-14 III.
(5) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 表 5.3.2 二種用途之街廓統計………………………………………………………5-15 表 5.3.3 三種用途之街廓統計………………………………………………………5-15 表 5.3.4 住宅、商業類之集雨面積與貯水桶設置…………………………………5-16 表 5.3.5 行政機關類之集雨面積與貯水桶設置……………………………………5-17 表 5.3.6 學校類之街廓集水量與儲存桶設置………………………………………5-17 表 5.3.7 前金地區市場用地之集水量 …………………………………………… 5-19 表 5.3.8 前金地區加油站集水量表 ……………………………………………… 5-20 表 5.3.9 前金地區停車場集水量表 ……………………………………………… 5-20 表 5.4.1 節省水量和益本比綜整 ………………………………………………… 5-23 表 5.4.2 前金區雨水利用之經濟效益評估…………………………………………5-24 表 5.4.3 高雄市雨水利用系統之集雨面積與益本比之關係………………………5-24 表 5.4.4 高雄市雨水利用系統之雨水替代率與益本比之關係……………………5-25 表 5.4.5 潭美颱風之降雨量…………………………………………………………5-27 表 5.5.6 以潭美颱風為例羣體雨水收集系統之集水計算（一）…………………5-28 表 5.4.7 以潭美颱風為例羣體雨水收集系統之集水計算（二）…………………5-28 表 5.4.8 都市地區雨水利用系統的社會效益評估…………………………………5-29 表 5.5.3.1 不同使用分區等價開放空間的比較……………………………………5-49. IV.
(6) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 圖. 目. 錄. 圖 1.3.1 研究流程…………………………………………………………………1-7 圖 2.1.1 水循環之物理、生態與人類關係图……………………………………2-1 圖 2.1.2 全球水系统中主要人為擾動因子示意图…………………………………2-1 圖 2.1.3 不同舖面之水循環情形……………………………………………………2-3 圖 2.2.1 雨水做為都市水災的控制…………………………………………………2-8 圖 2.3.1 儲水模型示意圖……………………………………………………………2-25 圖 2.3.2 儲水模型操作流程圖………………………………………………………2-26 圖 2.4.1 地下水銀行示意圖…………………………………………………………2-30 圖 3.1.1 屋頂雨水收集利用系統示意圖……………………………………………3-2 圖 3.1.2 地面雨水收集利用系統示意圖……………………………………………3-2 圖 3.3.1 前金區土地使用分區及網格劃分範圍圖…………………………………3-18 圖 3.3.2 第 1 類集水地區分布情形…………………………………………………3-21 圖 3.3.3 第 2 類集水地區分布情形…………………………………………………3-21 圖 3.4.1 臺灣地區近十年各標的用水概況…………………………………………3-24 圖 4.1.1 雨水收集系統之集水計算流程表…………………………………………4-3 圖 4.3.1 個別集水模式系統執行的可行性分析圖…………………………………4-27 圖 5.1.1 都市地區羣體雨水收集系統之集水計算流程……………………………5-4 圖 5.3.1 前金區第 1 類集水地區分布情形…………………………………………5-17 圖 5.3.2 前金區第 2 類集水地區分布情形…………………………………………5-17 圖 5.3.3 第 1 類集水地區集水量與需求量關係……………………………………5-18 圖 5.3.4 前金區雨水儲存池適合設置地點分布……………………………………5-18 圖 5.3.5 雨水儲存池可設置容量與需求容量關係…………………………………5-19 圖 5.4.1 高雄市雨水利用系統之集雨面積與益本比之關係………………………5-23 圖 5.4.2 高雄市雨水利用系統之雨水替代率與益本比之關係……………………5-26 圖 5.4.3 高雄市雨水利用系統之集雨與益本比之關係……………………………5-27 圖 5.5.1 都市地區雨水收集利用之分析模式………………………………………5-31 圖 5.5.3.1 高雨量地區不同使用分區等價開放空間的比較………………………5-50 圖 5.5.3.2 中雨量地區不同使用分區等價開放空間的比較………………………5-50 圖 5.5.3.3 低雨量地區不同使用分區等價開放空間的比較………………………5-51. V.
(7) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. VI.
(8) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例 指導教授：劉安平 博士 國立高雄大學都市發展與建築研究所 學生：顏明田 國立高雄大學都市發展與建築研究所. 摘要 本論文提出之都市地區個別型和羣體型雨水收集利用系統的分析，是要評估在都 市使用分區規則、建築法規、降雨量、集雨面積和雨水儲存設施等因素之影響之下， 以及在有限的都市空間和昂貴的建造費用限制下，可行的雨水收集的模式與利用的方 式。由於都市地區人口密集，水資源消耗量大，水的壓力日趨嚴重，尋求水的新來源 是必要的。因此，收集都市地區的雨水來利用，已經成為大家努力的重要目標。 一般的雨水收集利用系統，是收集降落在建築物屋頂或地面上的雨水來利用。都 市為了有計畫的發展，規劃各種使用分區，這些地區的土地使用方式會影響降落到該 地區的雨水品質以及可行的雨水收集模式。因此，都市地區需要根據在不同使用分區 收集到的雨水品質，加以分類處理來提供給適宜的用途。 本研究以高雄市前金區為案例。一個已開發完成的行政、辦公和商業地區。將全 區分為：第 1 類集水地區包括住宅區、商業區、行政區、公園和學校。此類型地區收 集到的雨水比較乾淨，污染少，水質的處理比較簡單。第 2 類集水地區包括道路、加 油站和市場用地，屬於非點污染源地區，因此，收集到的雨水可能會受污染，需要比 較特別的處理。在第 1 類集水地區除行政區、公園和學校外，實際的建蔽率大約是 83.41%，建築基地內剩餘的空地面積很小，而且不規則。降落在這些空地的雨水，一 般是逕流至道路旁的公共排水溝。 若以台灣地區每人每日生活用水量（250 公升）中 32%（80 公升）做為生活雜用 水替代量標準，在個別型雨水收集系統中，學校類的設置可以完全實際上來達成。對 於羣體型雨水收集系統，在前金區總共 217 塊街廓中，只有 12 塊街廓（佔全部街廓的 5.53%）可以完全滿足雨水儲存設施的設置需求。經濟效益的評估是以系統設置 20 年 做為使用年限，其益本比的計算結果都小於 1。因此，以 32%做為取代用水量標準時， 整體上是不符合投資效益的。但是，只要設法增加集雨面積或減少雨水需求量還是可 以獲得經濟效益，其中以減少雨水需求量的做法比較可行。 本研究提出之都市地區雨水收集利用可行性之簡易評估模式包括：1.都市雨水供 需平衡計算的簡易評估公式，是以都市住宅地區為了達成雨水供需的平衡，必需增加 之公園、綠地、廣場、兒童遊樂場等公共開放空間面積的計算，來瞭解都市雨水收集 利用的基本情形。2.評估都市地區雨水收集利用之可行性計算公式，可以做為評估都 VII.
(9) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 市地區收集利用可行性之依據。3.利用評估都市地區雨水收集利用之可行性計算公 式，評估都市地區在土地開發後之雨水收集利用可行性程度。 關鍵字：都市地區雨水利用、第 1 類集水面積、第 2 類集水面積、個別型雨水收集系 統、羣體型雨水收集系統. VIII.
(10) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. A Study on the Feasibility of Harvesting Rainwater in Urban Area －Based on the Chyan-Jin District in Kaohsiung City Advisor(s): Dr. LIU, AN-PING Graduate Institute of Urban Development and Architecture National University of Kaohsiung Student: YEN, MING-TIEN Graduate Institute of Urban Development and Architecture National University of Kaohsiung ABSTRACT Owing to the intensive urban population and large-scale water consumption, the shortage of tap water supply is occurred frequently in recent years. Thus, it is essential to find out new water resources. How to harvest rainwater is one of the important matter. A mathematic model is presented to evaluate the possibilities of harvesting rainwater in urban area by an individual rainwater collecting system or a group one. Such an analysis also considers the influence of urban zoning ordinances, building codes, precipitation, catchment areas, collecting systems, storage tanks , limited urban spaces and expensive constructing costs in urban area. A conventional rainwater harvesting system collects rainfalls from the roof of a building or ground surface within a simple site. However, in urban area, the group rainwater collecting system will be considerable. The demonstration site, Chyan-Jin District in Kaohsiung city, was divided into 1st and 2nd catchment areas. The 1st catchment areas, including residential areas, commercial areas, government office areas, parks and school areas etc., have less pollution, and rainwater collected from these areas is more clean and easily treated for utilizing. The 2nd catchment areas, including roads, gas stations and market areas, can be non-point pollution sources, the collected rainwater will be polluted and needs advanced treatment. The collected rainwater is assumed to replace 32% of a daily household water consumption （250 liters） in a year. Based on this assumption, only school areas are able to achieve such a goal. There are only 12 block-units of the total 217 ones in this district have enough public open spaces for installing rainwater storage tanks. Further, the calculated cost-effectiveness ratios of all the rainwater storage installations are less than 1, this result IX.
(11) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. reveals its economic benefit is lower. However, by means of increasing rainwater harvesting areas or decreasing the assumptive percentage of the replaced rainwater, the cost-effectiveness ratios can reach to 1. The latter will be better for the developed urban area. A simple mathematic model was presented for evaluating the possibilities of harvesting rainwater in urban area. The calculations include : (1) the calculation of the necessary areas of public open spaces for achieving the equality of rainwater harvesting and utilizing. (2) the calculation of the feasible scale for rainwater harvesting. (3) the practical application for a developing urban area. From the calculations can easily asses the feasibility of harvesting rainwater in urban area. Keywords: Rainwater harvesting, 1st catchment area , 2nd catchment area, Individual rainwater harvesting system; Group rainwater harvesting system. X.
(12) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 第一章 緒. 論. 1.1 研究背景 一、都市化高雄的永續思維 二十一世紀是都市化的世紀，都市化使城市變得更有特性，重視在全球化浪 潮的衝擊之下，如何展現在地的特質。居住在都市中人口的持續增加，導致經濟 和社會的快速改變，讓都市已經成為現今的各種問題的焦點，更決定都市居民未 來生活的品質。換言之，都市在全球、國家和區域的發展中具有持續增加的重大 意義。 高雄市是台灣南部最大的城市，在早期是以高雄港與愛河流域為主而自然發 展的河港城市。1970 年代，為了配合台灣的整體發展策略，高雄市是以發展重工 業為主，因而轉變為工業都市，吸引大量工業人口的移入，加速都市化的迅速發 展。高雄市的都市化結果，如同其他國家工業都市的問題一樣，環境污染、公共 設施服務能力不足等。近年來由於經濟環境的變遷，特別是工業與運輸業的移轉 至工資低廉的其他國家，高雄市面臨經濟遲滯、人口成長停頓等問題的嚴酷挑戰。 或許對高雄市而言，這是一次機會，為了維持城市的生活品質，高雄市必須重新 思考符合永續發展的實質政策，建立一個可以健康生活的都市，讓所有的發展都 在自然環境保育的基礎上取得平衡和協調。 1992 年里約地球高峰會提出的永續發展原則包括： （1） 「滿足當代人的需要， 同時不損及未來世代人滿足其發展的需要」 ， （2）開發自然未經加工材料，以及（3） 再生能源的使用。這些原則的提出是基於對環境風險的認知，進而尋求在生態、 經濟和社會因素之間的共生共榮。 基於前述，高雄市曾經負擔國家經濟發展的重工業城市角色，成為台灣第二 大城市。也因為如此步上歐美國家工業都市的後塵，滿足當代發展需要的權利與 機會。高雄市在重新思考城市的定位或未來發展的方向時，有效運用地方資源特 別是有限的水資源與豐沛的太陽能源成為適合居住的永續城市，都是必須被重視 的項目之一。 二、水資源危機 台灣地區是降雨量豐沛的地區，但幾乎是每年都面臨缺水的問題，更須思考 水資源永續管理和使用的因應對策。在都市地區的雨水收集利用可以舒緩因季節 性的水資源不足所造成的水荒問題，這是 21 世紀地球環保與自然資源節約的努力 1-1.
(13) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 目標之一。一般而言，都會區人口密集，水資源消耗量大，如果能採取適當的措 施，收集區域內雨水並且再利用，必然能產生非常明顯的效益。 都市地區生活用水的供應，通常都是仰賴在偏遠水源地的水庫來收集雨水和 地下水，經由漫長的輸送管線系統，供水給大家使用。長期以來，水庫興建的速 度一直無法滿足用水的需求量，以致在乾旱季節時需要採取限水措施。然而在豪 雨時，水庫也會因為雨水沖刷帶來的污泥雜物，使原水的濁度過高，自來水處理 場無法迅速的淨化水質，就像 2005 年桃園地區的缺水情形，發生豪雨卻無水可用 的現象。另外，輸送自來水的漫長管線，也會因缺乏維護或老舊而影響供水水質， 2005 年台中市就發生這樣的情形。長期仰賴問題可能頻頻發生的遠距離水庫，不 如採用能自行就近設法解決的分散式供水方法，或許這也是比較好的方式。 高雄市本身缺乏水資源，生活用水依賴澄清湖、坪頂、大崗山、拷潭和南化 淨水場供應；工業用水依賴鳳山給水廠和澄清湖給水廠供應（表 1.1.1）。 高雄市長久以來，飲用水的品質不佳，也時常碰到缺水情形。從提供飲用水 給高雄地區使用之南化水庫的蓄水記錄來觀察，水庫的有效容量為 13,455 萬立方 公尺。有效蓄水量隨著水庫集水區的降雨情形而變化，依據出現缺水情形的 2003 年全年月底當日的蓄水記錄來觀察，有效蓄水量最高為 2003 年 9 月 30 日的 13427.4 萬立方公尺，蓄水量百分比為 99.79%，放水量為 53.2 萬立方公尺。最低 為 2003 年 5 月 31 日的 3862 萬立方公尺，蓄水量百分比為 28.7%，放水量為 51 萬立方公尺（表 1.1.2）。在乾水期南化水庫每日還要提供大約 60%的水量給大高 雄地區使用，必然會排擠到水庫附近用水戶的用水量。因此，對高雄地區而言， 乾水期還是存在著用水的壓力。雖然高雄地區的降雨量充足，但是，雨水經由都 市排水系統被迅速的排放到海裡。有水卻用不到，是值得重新思考的都市地區水 資源有效管理和運用的議題。 表 1.1.1 2000 年大高雄地區每日給水及用水量分析表 民生用水. 項. 目. 總用水量. 單 位 (萬立方公尺). 170. 比 例（%）. 100.00. 工業用水. 澄清湖 南 化 鳳 山 澄清湖 合計 坪 頂 淨水場 合計 給水廠 給水廠 大崗山 供 應 供 應 供 應 拷 潭 供 應 115. 85. 30. 67.65 50.00. 45. 17.65 32.35 26.47. [資料來源：高雄市環境保護計畫] 1-2. 55. 10 5.88.
(14) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 表 1.1.2 南化水庫的蓄水記錄 有效蓄水量 （萬立方公尺）. 放水量 （萬立方公尺）. 蓄水量百分比 （%）. 2003 年 1 月 31 日. 8376.5. 45.4. 62.26. 2003 年 2 月 28 日. 7291.00. 43.5. 54.19. 2003 年 3 月 31 日. 6226.00. 39.5. 46.27. 2003 年 4 月 30 日. 5233.00. 49.1. 38.89. 2003 年 5 月 31 日. 3862.00. 51.0. 28.70. 2003 年 6 月 30 日. 10146.40. 49.2. 75.41. 2003 年 7 月 31 日. 9876.34. 47.9. 73.40. 2003 年 8 月 31 日. 12774.20. 59.7. 94.94. 2003 年 9 月 30 日. 13427.40. 53.2. 99.79. 2003 年 10 月 31 日. 13381.40. 43.6. 99.45. 2003 年 11 月 30 日. 13018.00. 40.1. 96.75. 2003 年 12 月 31 日. 11937.00. 57.2. 88.72. 日. 期. [資料來源：經濟部水管署]. 1-3.
(15) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 1.2 研究目的 由於都市地區人口密集，水資源消耗量大，水的壓力日趨嚴重，尋求水的新 來源是必要的，雨水是一種可以再生的資源，都市地區雨水收集利用也是一種簡 便的方法。因此，本研究目的是在探討都市地區雨水收集利用的可能方式和效益 評估。 一、建立都市地區雨水收集的分析模式 都市地區羣體型的雨水收集利用系統和一般的單獨建築物屋頂集水系統不 同，除了要符合單獨建築物屋頂集水系統的限制條件之外，還會受到都市土地使 用分區管制、實質土地開發強度等因素的影響。因此，在進行雨水系統的分析前， 若依據現有行政體制的劃分方式，做適當的網格劃分，再選擇其中一個進行分析， 建立通用的分析模式，可以減少資料的數量，讓分析作業比較簡單有效率。在系 統推動時，執行也比較容易。 二、探討都市地區雨水收集的系統模式 都市地區建築密集，土地使用情形複雜。若要收集雨水提供全年雜用水使用， 雖然傳統個別型建築物的屋頂雨水收集系統，系統規模比較小，但設置比較容易。 然而，每棟建築物都要有獨立的水處理和儲存設施，對於未事先規劃預留空間的 現有建築物，儲存設施的設置會有困難，成本也比較高。若採用區域羣體型的雨 水收集系統，規模比較大，效率及效益可以比較高。再者，由於雨水儲存設施的 容量比較大，現有的公共開放空間是否可以因應此問題，值得探究。都市地區的 實質發展情形，會影響雨水收集系統的推行。因此，本研究希望經由實際調查分 析，確立都市地區雨水收集的可行模式。 三、探討都市地區雨水利用之模式 都市地區的使用分區規則，會規定都市土地使用的項目和範圍。不同的土地 使用情形，會影響收集到的雨水水質。因此，需要對集水地區做一分類，將收集 到的雨水進行處理，再依水質標準分別提供適宜的用途。雨水的利用，首先以日 常生活用水中，再生水可以取代之部分做為優先考慮目標，若有餘裕，再進一步 探討其他可能的利用方式。 四、探討都市地區雨水利用之效益 不同的雨水利用方式，所需要的雨水收集貯存方式會有所不同，得到的系統 成本費用也會有差異。因此，都市地區若要設置雨水收集利用系統，選擇採用何 種系統型式，才能有最大的成本效益，必須先透過比較現有的自來水供水費用， 計算設施投資的益本比，才能瞭解雨水收集系統在經濟上的可行性。 1-4.
(16) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 此外，雨水收集利用系統對社會經濟與環境生態的效益，也必須同時評估。 目前的自來水供水系統是以興建水庫來集雨，處理後再供水給都市地區的人使 用。近年來環保意識的高升，一方面需要興建水庫解決用水的壓力，但建設結果 又不能破壞自然環境，如何評估取捨往往相當困難。若欲以都市地區的雨水收集 利用系統來代替現有自來水供水系統，亦需要探討對社會經濟與環境生態的貢獻 程度，以評估其可行性。 五、建立都市地區雨水收集利用之簡易數學評估模式 若要評估都市地區雨水收集利用系統是否值得進行，詳細的分析評估做法， 需要花費相當多的人力和時間。簡單初步的評估模式，可以做為決策時的初期評 估。透過簡易數學評估模式瞭解雨水供需的基本情形，若供給量大於需求量，表 示值得做進一步詳細的分析。. 1-5.
(17) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 1.3 研究範圍與流程 一、研究範圍 本研究是從都市實際發展現況來分析雨水收集系統執行的可能性，以及評估 雨水收集系統的經濟、社會與環境效益，藉以建立都市型社區雨水收集和利用的 分析模型。都市的範圍廣闊，要讓分析過程比較簡單有效率，需要先劃分數個網 格，選擇其中一個網格做為分析的對象。網格之間的環境條件雖然有所不同，但 是當中包括的降雨量、土地使用分區規則、雨水收集系統的設備之基本條件仍然 相同。因此，只需要從研究案例中，建立適宜分析模式，再應用於其他網格中即 可。將得到的結果加以彙整，就能夠推論建立都市地區雨水收集系統的可行性。 本研究的範圍是以高雄市前金區為對象，這是因為前金區屬於高雄市早期都 市發展地區，為高雄市之市中心商業區，土地開發已經達到飽和。對於這樣一個 已經高度發展的地區，如果要進行雨水收集並加以利用，困難度可能會比較其他 還在開發中的地區高，碰到的問題也會比較多。因此，從研究的過程中，找到問 題所在，同時提出解決的方法，然後再以同樣的分析模式應用於其他正在發展中 的地區將會更可行。 對於收集到的雨水，如果是要提供做為雜用水使用，儲存的雨水量也希望能 足夠全年使用，那麼全年的降雨型態將會影響雨水收集的策略。臺灣地區的降雨 量集中在 5 至 10 月，因此，必須在雨季結束時，儲存足夠的雨水給枯水時期使用。 本研究從最佳化的儲存設施容量之觀點，建立供需平衡的計算模式。在評估雨水 收集系統的選擇時，對於個別型和羣體型雨水收集系統分析其執行的可行性及益 本比。對於羣體型雨水收集系統更進一步的評估其在社會與環境效益的貢獻程度。. 1-6.
(18) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 三、研究流程 本研究流程如下： 研究動機與目的. 研究範圍. 文獻回顧. 都市的雨 水資源議 題. 都市地區 雨水利用 的目標與 執行方式. 都市地區 雨水利用 的系統規 劃. 物理環境（降水量）調查分析. 雨水利用 的效益與 未來發展. 都市地區 雨水收集 利用之應 用案例. 實質環境（土地使用）調查分析. 雨水收集模式分析評估. 個別收集模式分析評估. 群體收集模式分析評估. 雨水利用可行性評估. 結論與建議. 圖 1.3.1 研究流程. 1-7.
(19) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 1.4 研究方法 本研究是以小地區的實際驗證為基礎，推論整個都市地區雨水收集利用的可 行性。都市地區為便於行政管理，在整個都市範圍內會劃分數個行政區。選定「區」 作為研究範圍，是基於區在面積和人數上都達到一定的規模。其次，區在行政系 統中上有市政府，下有區內里鄰單位，擁有相當程度的行政資源和地方關係。其 行政執行有充分的彈性空間，也具有指標性作用和觸媒的功能。因為都市是以區 為單位的集合體，各區分析結果的整合將是都市地區雨水收集利用的整體結果。 分析都市地區雨水之收集與利用可以包括供給面和需求面的調查與評估、都 市實質發展現況的調查與分析、可行性評估，以及驗證等部分，做法說明如下： 一、供給面和需求面的分析 （一）供給面的調查與評估 1.降雨量的調查－調查歷年降雨情形，分析降雨記錄的適用性。 2.雨水品質的調查－調查在天空中的雨水品質，以及從雨水降落地點，來評估 雨水收集的難易度、可收集的數量和污染程度，做為分類收集以提供符合雨 水品質的適宜用途。 （二）需求面的調查與評估 1.用水需求量調查－根據都市地區實質發展情形評估需水量。 2.雨水應用範圍－調查都會區各類用途的用水模式，再根據雨水品質的調查結 果，來決定雨水的適用範圍。. 二、都市實質發展現況調查、分析和評估 從都市的實質發展現況，以及雨水品質的調查結果，來決定雨水利用方式。 同時，衡量土地開發利用情形和貯水槽設置地點，分析可能的集水模式。其 做法說明如下： （一）根據都市計畫使用分區之用途規定，評估對水質的影響程度，將集水地區 加以分類，分開收集與分析。 （二）調查研究範圍內之使用分區類型，分別以建築物為集水單位，分析個別型 雨水收集與利用的可能性。 （三）分析以街廓為單位的區域集水模式，評估羣體型雨水收集與利用的可能性。 三、雨水利用可行性評估 雨水利用的可行性，必須衡量整體的效益，評估項目包括： 1-8.
(20) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. （一）系統執行之可行性評估 評估系統各個基本構件實際要執行時之可能性。主要評估項目為集水量、需 求量、雨水儲存設施容量和儲存設施的設置地點。 （二）效益評估 本研究是以定量分析方式做為評估經濟效益之依據，社會和環境方面之評估 則以定性分析方式簡要說明。評估方式如下： 1.經濟效益評估 評估個別型及羣體型雨水收集利用系統設置時，所能節省的水費以及系統設 置之益本比。 2.社會效益評估 當社會有機會選擇都市地區羣體型雨水收集利用系統時，就必須承擔社會責 任，付出社會成本。因此需要評估雨水系統的設置對社會的貢獻程度。 3.環境效益評估 評估項目包括雨水收集利用系統設置時，對水庫水源地的環境影響、輸送能 源的減少，以及收集到的雨水，若提供做為人工補注或入滲至地下之水源時， 對都市地區土壤之水涵容的影響。 四、驗證 以案例社區來逐步驗證研究方法之可靠性，據此建立都市地區雨水收集利用 之模型。. 1-9.
(21) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 1.5 研究成果 本研究分析案例的過程，可以做為都市在評估設置雨水收集利用系統時之參考。同 時所提供之簡易計算方法，可以做為初步判斷的依據。而且也提出符合經濟效益之替選 做法，做為決策考量之參考。整體而言，具體研究成果如下：. 一、提供都市地區雨水收集利用之實際分析模式 從研究案例的分析過程中，建立都市地區雨水收集利用系統之分析流程，做為都市 地區分析之參考。. 二、提供都市地區羣體型雨水收集利用之簡易計算方法 都市地區複雜的使用型態，要決定合理的儲水桶容量是一項繁難的工作，利用簡易 電腦計算程式如 Excel 軟體，可幫助解決許多複雜的計算。本研究也提供簡易的評估計 算公式，以快速的判斷整個都市雨水收集利用的可能性。. 三、提供都市地區雨水收集利用之評估方式以作為決策之依據 都市地區雨水利用系統並非單純的技術執行問題，都市實質發展、經濟、社會效益 和環境層面都是系統執行時的考慮要點，本研究建立之評估方式可以做為決策考量之依 據。. 1-10.
(22) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 第二章 文獻回顧 2.1 都市雨水資源 一、都市化對水文循環的影響 在地球上，水對所有的生命都是非常重要的，在文化或社會的發展中也扮演主要的 角色。水目前也被認為是在地球永續發展中應被優先保護的資源之一。在過去的幾十年 間，環境科學已經能深入關切全球水循環之聯結或依賴的互相連接關係。人類與物理、 生化與生態之間的不同面向構成全球的水循環系統。. 圖 2.1.1 在水循環內物理、生態與人類的關係 [資料來源：http://www.gwsp.org] 全球水循環系統已因氣候改變、侵蝕、污染和鹽化等主要的症狀而被改變。因人為 活動而引起的全球水循環系統的擾動包括下列各項：（請參考圖 2.1.2）. 圖2.1.2 全球水系统中主要人為的擾動因子示意圖[資料來源：Vörösmarty, 2004] 2 -1.
(23) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 1. 水文循環過程的加速 2. 山區的雪/冰消失 3. 森林砍伐導致逕流增加,蒸發與蒸散作用减少,並且影響地下水位和鹽分的遷 移 4. 濕地乾涸或排乾 5.,6. 農業灌溉使用地下水或地表水 7.,8. 水壩改變水的流動、水庫增加水蒸發量 9. 工業的水冷却設備增加水蒸汽排放量 10. 跨流域的調水措施 11. 城市、採礦與建設活動對區域的水流與水質改變 12. 海水進入 13. 滯留而减少水流量 14. 淤積、侵蝕、營養鹽對海岸線和水質的影響 15. 防洪的堤防和水閘改變水流和水道 16. 人類聚落改變洪水平原的景觀 17. 放牧對逕流和水質的影響 18. 工業化導致的酸雨 19. 沿岸的海水污染和物種消失 不斷變化的水，從大氣到海洋然後再回到大氣中，稱為水文循環。這種循環是所有 的降水型式（冰雹、雨水、暴風雨和暴風雪）和所有水的來源。儲存在溪流、湖泊和土 壤中的水有可能蒸發，儲存在樹木中的水也可能蒸散，這些現象形成儲存在大氣中的水 或稱為雲。 水在水域中保持自然的流動，但是土地開發會改變這種自然流動。在自然被覆的地 面，大約 50%的雨水滲入地下，40%蒸發或透過植物而蒸散（稱為蒸發散作用），只有 10%是真正的地表逕流。當開發土地時，在地面上增加道路、房屋、停車場、人行道和 車道等構造物，這些都是不透水表面，水無法穿過這些舖面進入土壤。因而產生的代替 水入滲的方式是強迫性的蒸發或地表逕流。 大部分的蒸發散作用是來自植物，但是人工建造的不透水層並不適合植物生長，結 果是大幅度改變了水循環過程的比例關係，逕流因此而增加。不透水層面積的增加決定 逕流改變量。如果是 10%到 20%的不透水層舖面時（類似於中密度居住地區），逕流會 加倍，水的入滲量減少。如果是 30%到 50%的不透水層舖面時（類似於高密度居住地區）， 地表逕流量會變成三倍，讓水的入滲量會減少。至於是 75%到 100%的不透水層舖面時（常 見的商業區），大部分的雨水變成逕流（約 55%），水的入滲量將低於開發前的 1/3， 如圖 2.1.3。 因逕流增加和入滲地下水減少而發生的結果有兩種，第一、大量的額外地表逕流使 得河川水流量比自然流量高，而且水流率更是快速的增加，暴雨後水消退的速度也更 2 -2.
(24) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 快。第二、由於入滲量減少，原本可以長時間慢慢滲流到河川的水也變得比較少，導致 在兩次降水之間的地下水位比較低。這種影響的結果是在自然情況下滲入地下並且慢慢 流到鄰近小溪中的水，現在是大部分都立即的流入河川。 . 自然地面之水循環： 40%蒸發散 10%逕流 25%入滲至地下淺層 25%入滲至地下深層. 10%到 20%的不透水層舖面（類似中密 度居住地區）之水循環： 38%蒸發散 20%逕流 21%入滲至地下淺層 21%入滲至地下深層. 30%到 50%的不透水層舖面（類似高密 度居住地區）之水循環： 35%蒸發散 30%逕流 20%入滲至地下淺層 15%入滲至地下深層. 75%~100%的不透水層舖面（常見的商 業區）之水循環： 30%蒸發散 55%逕流 10%入滲至地下淺層 5%入滲至地下深層. 圖 2.1.3 不同舖面之水循環情形 [資料來源：FIRSWG,1998]. 2 -3.
(25) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 二、都市地區雨水資源的管理 全世界的水資源需求是人口成長率的兩倍，若再加上全世界水資源減少程度的持續 增加，需水的壓力將明顯的增加。面對這種問題時，如果一切做法還是如舊，將導致更 為頻繁而且嚴重的水危機的發生。 聯合國在千禧年的宣言明確表示，應以地區、國家和地方層級，發展能促進公平取 得和足夠供應水資源的管理策略，阻止對水資源不永續的開採。 基於對水資源需求的危機意識，聯合國「國際環境技術中心」於 1999 年 6 月在日 本神戶世界衛生組織中心舉辦以「都市區域有效率的水使用－幫城市找水的創新方法」 為主題的研討會，提出兩種對水資源永續管理的自然替選方式，第一種是使用傳統的中 央集中統合方式來找尋替代的或其他的水資源。另一種是以更有效率方式善用有限的水 資源。一直到現在，第一種選擇還是受到比較多的注意，只有少量注意是在第二種的最 佳化水資源管理系統。 具體的水資源永續管理方式必須要能： 1. 改進水資源管理以及增加都市中水的可利用性。 2. 避免在水供應時的水量短缺和能源的無效率使用。 3. 避免水污染而導致人類健康受到傷害。 4. 改進在發展中國家和經濟轉變中國家的行政官員和決策者的基本知識和技巧。 一般而言，城市增加水的方法，可以分為直接和間接兩種方法： 1. 增加水源的直接方法，包括： (1) 收集和利用雨水。 (2) 水的再利用。 2. 增加水源的間接方法，包括： (1) 經由補注地下含水層。 (2) 對現有供水體系的有效管理。. 三、都市雨水資源利用的政策 日本 Makoto Murase 博士（UNEP,IETC,1999）以日本東京的經驗為例，認為應該重 新思考都市雨水政策。這個政策包括： （一）自主的水資源，不依靠遠距離的水資源。. 2 -4.
(26) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 在河川上游建造水壩所代表的意義是淹沒許多的房屋、土地和山林；摧毀山區 村落居民長久培育出來的文化；需要很長的一段時間來完成水壩的建造；對淹沒地 區的土地補償會長期而且持續的增加，最後的建造成本通常也會增加。此外，水壩 在日久之後會有淤泥沉積，蓄水效益減少的問題。 由於上述原因必須改變做法。不再依賴河川上游流域地區的水資源，儘可能的 依賴雨水、地面水和廢水循環再利用，做為一種獨立的水資源。當然在此同時也必 須進行節水政策的推動。 日本東京一年耗用大約 20 億立方公尺的自來水。但是 25 億立方公尺的降雨量 遠超過上述使用量。雨水應該被視為資源來利用，並且要積極的使用。收回都市雨 水做為一種資源，水資源的依靠從都市外改變為都市內，這是一項重大的實務。 （二）獨立的「維生點」，而非依賴一條「維生線」作為水的供給來源。 當都市對遠距離水資源的依賴程度增加，但在上游壩址卻長期不下雨時，在此 期間，都市的有效機能可能會立即的癱瘓。完全依賴從遠距離拉一條管線來取水的 都市，在面對大尺度的自然災害時，是非常容易受到傷害的。 日本阪神大地震摧毀了自來水的供水管線，修復期間大約一個月，神戶市的機 能完全癱瘓。由於自來水被切斷，市區內的井水成為替代水源，神戶市災害恢復中 心的建築物是這種情況的一個案例。從此案例開始，建築物在建造時，其供水系統 被區分為都市的自來水以及讓馬桶用井水。大地震不會損壞井水系統，馬桶可以繼 續使用，確保環境衛生的維持。 「從維生線到維生點」的觀念改變必須加強，這是從神戶災害中得到的教訓，學 習到的思想改變。在都市內數量相當多的小規模水資源必然是安全的維生點。雨水 和地面水都能取用，讓都市能夠有力量來面對水的短缺和地震之類的自然災害。 （三）從雨水的流動到儲存來恢復地區的水循環。 由於快速的都市化，在全世界有許多的大都市正在面對都市洪氾問題。都市區 域的水循環正在被破壞。正常功能的循環是由降雨和延時入滲至地下的地下水所組 成，充足的地下水供應產生了湧泉和河川的水流。在都市中因為水無法穿透的面積 或比率不斷增加，加速了水的流動，之後雨水又在很短的時間內累積在排水溝和溪 流中。每次只要有集中的豪雨，就會有從排水溝和中、小型河川回流至都市下水道 的重覆性洪氾問題。豪雨也常會引起下水道的水，從無數的下水道出口和馬達抽水 站，外流到河川和溪流，結果是都市河川水的品質被污染。在東京、紐約和其他地 方，防止水污染已經成為保護河川水品質的重要課題。 都市的混凝土和瀝青舖面構造導致地區的水循環消失，水滲入地下的量也會減 少。東京每年平均有 1405mm 的降雨量，大約只有 360mm 滲入地下。結果是，經. 2 -5.
(27) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 過湧泉流到河川和水池的地面水數量，在東京市中心區預計不會超過 30-100mm。許 多都市的湧泉已經乾涸，但都市河川還是依賴這些湧泉作為水源。 再加上都市熱污染的存在，覆蓋著混凝土和瀝青舖面的東京，在夏季中午的時 間，就像是加熱的平底煎鍋。在炎熱夏天的中午時刻，瀝青道路的溫度超過 60℃， 由冷氣機排出的熱更惡化這種情況。酷熱夜晚的數目隨著都市化現象亦增加。在土 地上覆蓋著混凝土和瀝青的都市環境改變，對都市生態有很深的衝擊。例如，在東 京，燕子的數量已經減少。因為都市混凝土和瀝青構造物而帶來的區域水循環的解 構，是這種問題的基本原因，包括都市洪氾、下雨時因排水溝溢流而引起的河川水 污染、湧泉水乾涸、都市熱島和乾燥化，以及都市生態的解構。 （四）水循環容量概念 基本上，水是都市發展的限制因素之一，都市的尺度通常會因其水環境容量而 被決定。 東京雖然已經建造很多水壩，但大約每三到四年的夏天就會缺水。部分原因是在 供水地區的上游降雨不足。此一問題顯示東京都的發展政策，在其擴張的同時，忽 視水的區域環境容量在目前已逐漸的達到它的極限。 雨水是地下水循環的一部分，同時也支撐區域的水環境。時間對於區域水循環 的恢復是很重要的。在思考永續發展時，必須考慮時間因素，從動態的觀點來觀察 環境容量。我們應從循環容量的觀點來思考地下水的使用。雨水滲入地下之後，過 一段時間才變成淺層地下水，經過更長時間才能變成深層地下水。為了地下水的永 續使用，需要思考時間對於地下水儲存容量的內涵意義。如果忽略，而且地下水抽 取太快，地下水將會在很短的時間內消失。都市如果大量抽取深層水，會產生向下 壓縮現象，淺層地下水滲入底層地下水。現在使用的深層地下水，大部分都是在利 用一些淺層地下水。如果抽取量增加的太多，淺層地下水會乾涸，湧源水的恢復會 變得很困難。 我們從先前在東京都東部地區所發生的地層嚴重下陷 3 公尺一事可以學到教 訓。當忽略水循環容量時，深層地下水會被快速消耗，導致地下水污染和海水滲透， 很多都市有此經驗，造成的現象無法補救。有必要從循環容量的觀點重新思考地面 水的使用，這是都市水策略永續發展非常重要的事件。 （五） 從需求面控制供給 除了水循環容量的觀念之外，另外一個重要的策略是需求量控制，它關係到水 的供給和需求量管理。到目前為止，都市在建立水供給計畫時，通常都是預測未來 的水需求必然會持續增加。然而，水供給必須從需求面控制。水資源的過度開發鼓 勵比較密集的人口集中和消費更多的水，接著又要求新的水資源開發，這是一種持 續的惡性循環。 2 -6.
(28) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 為了都市永續發展，水供給計畫必須改變，從不控制需求的水供給處理方式， 轉變程控制需求的水供給處理方式。對以水循環容量和需求控制為內涵的水供給目 標應該予以重視，目前正是時候。. 2 -7.
(29) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 2.2 都市地區雨水利用的目標與執行方式 一、雨水利用的目標 早在 19 世紀時，德國就已經有數十萬件雨水利用的裝置。這些裝置的組件一直在 改進中。德國的雨水利用通常被認為是比較進步的、生態的和永遠安全的運作系統。這 種被有效管理的雨水利用系統可以被運用在工業、公共部門、住宅。 在都市地區雨水利用的最基本目標就是對都市水災的控制，經由對雨水的儲存和入 滲至地下來控制水災的發生機會，這種雨水儲存也能夠提供某些緊急防災之水源供應， 降低因為都市化現象產生的都市熱島效應、或地層下陷等負面影響。（請參閱圖 2.2.1） 都市水災的控制. 雨水儲存. 雨水儲存槽. 地下滲透. 馬桶沖洗用水 植物和樹木澆灑用水 冷氣機的冷卻用水 消防初始水源 緊急飲用水的供給. 地下水文循環的恢復 雨水作為生態復育 避免都市熱島的形成 避免地層下陷 提供災難時用的地下水. 圖 2.2.1 雨水做為都市水災控制的相關效益 為達成都市雨水利用的綜合解決方式，都市結構必須有某種程度的澈底改變。雨水 利用必須從區域水循環的觀點來檢討，藉由區域水循環的恢復找尋基本的解決方式。根 據一般的可被接受的都市計畫做法，下水道設施對被其排去的雨水係數的假設必須要增 加。從保存區域水循環的觀點，最好是利用自然地面和草坪的保存來留住雨水並且提高 雨水的入滲程度，因此要限制被排去雨水係數的增加。. 二、雨水利用的執行 (一) 系統化的執行政策 如果都市對於水資源的供給以及恢復區域的水文循環想要更加獨立時，就必須要有 系統化的執行政策。. 2 -8.
(30) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 雨水使用、節約用水和廢水循環再利用的執行應該被編纂成法令和管理規則，並且 系統化，才能與社會結構配合為一體。 執行政策除了雨水利用的規畫設計之外，還需要考量社會體系。在公共行政部份， 雨水利用政策的執行原則如下： 1. 公部門必須接受獨立自主的水資源以及恢復區域水文循環的基本觀念，並且加以 提昇。 2. 公部門必須成為社會體系的一部分，支持市民的努力與執行構想。 3. 對於雨水利用、雨水入滲至地下的裝置、節水裝置和再生水設施，要特別考慮補 助的提供。 (二) 雨水利用整合 日本 Sumida 市提倡雨水利用已經 17 年。在 1993 年開始的超過兩年期間，Sumida 市完成一項都市雨水利用分布的效益分析。此一分析的結論是為了節水、制洪和防災的 目的。雨水利用目前已遍佈整個都市，「小型水壩」的效益非常明顯。估計如果全市雨 水利用設施的分布達到 30 %時，從現有下水道的抽水站抽水的次數將會減半。而且在乾 涸或有災害情況時，大約在一個月的期間內，不須要從市外送水來，每天可以供給市民 11 公升的水。 在 1995 年三月，Sumida 市決定實行「提昇雨水利用的指導方針」。此指導方針的 要點如下： 1. 未來的都市設施，應該安裝雨水利用系統。 2. 對於大規模開發業，開發者應被指定和鼓勵使用雨水。 3. 對於市民的雨水儲存設施應該給予補助。 (三)技術發展和專業技術人員的教育 鼓勵技術開發和支持雨水利用的發展是很重要的。促進並開發便宜而且有效益的節 水裝置、使用雨水設施和鼓勵使用雨水地下滲透裝置都是很重要的，這些都需要訓練專 業技術人員來徹底的掌握在這方面的技術和裝置。 日本政府在用水量與雨水利用設施以及排水滲入地下的裝置技術發展上的作法如 下： 1. 要求製造廠商控制耗水量，改進產品用水效益。 2. 政府認證省水產品。 3. 利用法令和規則來限制產品型式。 2 -9.
(31) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 4. 提昇產品性能。 德國在雨水使用上有一個專業團體叫做「fbr」 ，是由建築師和其他人士組成，對德 國各地開發者舉行雨水利用討論會，也對一般民眾提供有關於雨水利用設施方面的設計 諮詢。 (四) 建立相關產業的溝通平台 為使整個社會體系能夠永續發展，應該結合政府部門、公民、建築師、水電人員、 設備製造商代表，亦即包括雨水儲存、滲透和節約、保存和廢水再生領域的政府官員、 公民、工業代表，建立一個溝通平台。透過這個溝通平台，鼓勵這些團體舉辦或參與國 際性的活動和資訊交換。. 2 -10.
(32) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 2.3 都市地區雨水利用的系統規劃 一、雨水品質 依據 1997 年美國德州水發展局之雨水收集指南的資料，指出在 30 到 40 年前使用 雨水系統時，污染是一項被嚴重關切的事情，因為用來建造郊區儲水桶的構造方法和材 料不符合今日的標準。由於不適當的處理過程，飲用不衛生的水常常帶來疾病。然而， 只要收集系統的建造和維護是適當的，水處理的要求適合於使用目的，雨水能夠提供清 潔、安全和可靠的水。 (一) 都市逕流產生非點源污染負荷的過程 雨水在天空中尚未降落到地面之前，可能的污染源是空氣的品質。至於在落到地表 面上時，會因為土地的開發利用而產生各種不同的污染源。因都市逕流而產生的非點源 污染負荷的過程包括： 1. 灰塵與其他固體污染物在非降雨期間的累積和堆積在不透水表層（堆積程序） 。固 體污染物的來源包括：大氣污染物的乾沈降在屋頂上；例如在街道、高速公路以 及公園等其他地區溢散之大氣污染物沈降。表面固體物的累積包括灰塵、泥土和 較大的垃圾，以及街道與其他不透水表層之植物殘餘物；因道路損傷而產生之固 體物；車輛與輪胎的磨損、因流體溢漏和車輛液體滲漏而被污染之高速公路路面 等。 2. 由於暴雨所產生之逕流能量而被洗出的污染物（來自不透水表層或施工場址、自然 地區和風景區之滲透表層，因沖蝕而被洗出） ，或因降雨之酸性而被溶出和淘出之 污染物。 3. 其他的都市分散型污染物的重要來源包括： (1) 無污水下水道市區之化糞池滲漏。 (2) 違法排入雨水下水道系統之污染物，例如車輛廢油、清洗車輛之清潔劑以及其他 的非法傾倒。 (3) 流入/入滲至雨水下水道系統之污染物大部分是來自衛生下水道之管線錯接或污 水非法排入雨水管線。 (4) 排水管道腐蝕。 (5) 在下水道中固體物的堆積，特別是在不下雨時之合流式下水道中。 污染物之釋出始於在包括屋頂、街道和停車場等不透水表層上累積之物質的被洗 出。在某些地區，屋頂逕流和來自街道與停車場之水流是被允許流過如草地和植草帶等 2 -11.
(33) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 的鄰近滲透區。在這些狀況下，許多逕流會入滲而不會直接進入雨水或排水系統中。這 類表面可以稱為「非直接連結的不透水表層區」。 在都會區的雨水污染主要來源包括汽車以及與汽車使用有關的活動（鋪路、橋樑）、 家庭事務和造園工作、工業活動、營造、連結污水排水系統、意外洩漏與非法傾倒等。 (二) 水質標準 1. 初級水質標準－健康關切問題 雨水只要接觸到屋頂或收集表面，就能將許多的細菌、黴菌、水藻、原生動物類和 其他的污染物沖洗進入儲水槽或儲存桶。在收集到的一些雨水樣本中確實顯現或探測到 污染物。健康關心的問題和細菌有關，像沙門氏菌、大腸桿菌和引發退伍軍人症的細菌； 和自然界污染物有關的包括殺蟲劑、鉛和砷，都是飲用水水質初級標準。 若使用適當的處理程序雨水中就不會有一般人想像的大部分害處。例如，如果雨水 要做為家庭用：飲用或烹飪用水，或做為非飲用水的用途，包括淋浴和馬桶沖水，都應 該要有正確的過濾和殺菌做法。如果雨水被用在室外景觀澆灌，處理的成本比較低，污 染物的存在可能不是主要的關切事項，因而對處理的需求比較不迫切甚至一點也不需 要。 依照系統裝設位置的不同，雨水品質會有變化。例如，曝露在像水泥窯、卵石和汽 車釋出物的高度集中的工業污染環境。 2. 第二級水質標準－美學關切問題 美學關切問題包括顏色、口味、氣味和硬度，都是用來評估公共供水之第二級檢測 標準。若根據這些特性來評估，已證明雨水比井水或都市自來水都好。無機的不純物像 砂、泥土和泥沙等懸浮微粒會影響水的顏色和氣味。適當的過濾和清除沉澱物，有助於 減少不潔物產生的問題。 雨水是最軟質的由自然產生的可用水，硬度為零，適合所有的使用目的。由石灰岩 和鹼性土壤產生的塵土能夠使水每公升增加 1~2 毫克的硬度。比起某些地區的地下水平 均硬度（大約 200 到 400 mg/l） ，這個數目可以被忽視。如上所述，軟水的優點之一是 水龍頭和加熱器不用裝設礦物分解器，壽命也可以比較長。 雨水幾乎不含被分解的礦物質和鹽，而且是接近蒸餾水品質，總分解礦物質和鹽的 平均值大約每公升 10 毫克(mg/l)，比起整個德州城市自來水的 200~600mg/l 範圍，這 些數值是很低的。雨水幾乎沒有鈉，對於飲食限制鹽分的人而言，這是優於其他類水源 的主要好處。 空氣中如果沒有其他物質時，雨水的 pH 值是 7.0，但在雨水降下並經過空氣層時， 會分解在空氣中的二氧化碳，變成些微的酸性，pH 值為 5.6。根據美國國家大氣沉澱物. 2 -12.
(34) 都市地區雨水收集利用之可行性研究 以高雄市前金區為案例. 計畫的研究結果，在德州雨水的 PH 值是從德州東部的 4.6 到德州西部的 5.6 以上，在 德州東北部甚至低於德州其他地區，酸雨在整個德州並不被認為是嚴重的問題。 雖然雨水的 pH 值低於中性，但只是輕微的酸性，只要利用些微緩衝過程就能夠中 和酸性。在雨水中發現的少許分解鹽和礦物質可利用少量類似於烘焙蘇打（每 100 加崙 一平大湯匙）的物質來調整 pH 值，使其接近中性。 表 2.3.1 特定用途之雨水品質要求項目 用. 途. 雨水品質要求項目. 家庭用 口味、氣味、毒物、氟化物、硝酸鹽、鐵、硬度、沉澱物、溶解固體 工業用 pH、酸性、鹼性、氧化矽、硬度、沉澱物、溶解固體 灌溉用 硼、鹼性、鈉－鈣比、溶解固體. 二、雨水應用範圍 根據國外的調查報告，經由雨水使用，大概可以節省 50 %的家庭飲用水消費。經 由雨水使用而產生的家庭生活用水節省部分如表 2.3.2 所示： 表 2.3.2 經由雨水使用而節省的家庭生活用水的比例 項. 目節. 省. 比. 馬桶沖水. 33 %. 洗衣服. 13 %. 清潔地板. 2 %. 花園澆水. 3%. 例. 被收集雨水的品質，與所使用的收集設施以及安裝技術有直接的關連。依據技術標 準而且適當設計的裝置，來供應的雨水毫無疑問的可以供上述項目使用。例如，從這些 裝置收集到的雨水，經常會比官方對於湖水作為游泳用水所要求的品質還要好。 一般而言，公眾關心的是飲用水系統被保護的保證。如果雨水收集系統安裝的不恰 當，從雨水管道系統回流至飲用水管線的風險就會存在，自然是有可能產生污染。對於 這種污染，德國在其飲用水法規中有相關的法律約束。一般供水的安全在任何狀況下都 要維護。飲用水要和純粹澆花用水的儲存槽分開，此部分的技術基準規定在德國是 DIN 1988。標識管道系統與取水點也是特別重要的。 雨水系統和飲用水系統之間不可連接，即使是臨時性的連接也不可以。例如，依照 DIN 1988，第四部分的規定，從公共飲水系統補充到雨水系統的連接處必須要有至少 20 公釐的隔離空間。 2 -13.
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