內 政部建築研究所 年 度 資 料蒐集分析報告 105
建築基地保水設施經濟有效性分
析架構研擬
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 105 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)建築基地保水設施經濟有效性分
析架構研擬
資料蒐集分析報告
研究主持人: 陳伯勳
協同主持人: 廖朝軒
研
究 員 : 邱寶慧、林霧霆、徐虎嘯、林育新
研 究 助 理 : 黃偉民、江育銓、曹思儀
研 究 期 程 : 中華民國
105 年 2 月至 105 年 12 月
內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告
中華民國 105 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 ...I
表 次 ...III
圖 次 ...VII
摘 要 ...XI
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... 4
第三節 小結... 9
第二章 文獻蒐集與分析探討 ... 11
第一節 基地保水設施及規範... 11
第二節 基地保水設施衍生效益... 19
第三節 效益分析方法... 26
第四節 成本估算方法... 30
第三章 基地保水設施經濟有效性分析架構 ... 33
第一節 基地保水設施效益分類... 33
第二節 市場價值經濟效益分類... 38
第三節 可量化效益理論計算公式... 48
第四節 初擬簡易效益計算系統工具... 62
第四章 基地保水設施設置成本估算分析 ... 67
第一節 設置成本估算分析... 67
第二節 成本單價分析... 69
第三節 成本回歸分析... 81
第五章 結論與建議 ... 125
第一節 結論... 125
第二節 建議... 128
附錄一 會議記錄 ... 131
參考書目 ... 143
表 次
表 2-1 保水項目之保水量計算及變數說明 ... 19
表 2-2 都市綠色空間提供功能 ... 21
表 2-3 日本雨水滲透效益表 ... 22
表 3-1 各建築基地保水設施提供效益分類表 ... 36
表 3-2 不同量化效益分類與定義 ... 38
表 3-3 估算效益經濟價值步驟 ... 40
表 3-4 水資源效益價值計算步驟 ... 48
表 3-5 水資源市場價格 ... 50
表 3-6 能源效益價值計算步驟 ... 51
表 3-7 基隆、台北、台中、台南之年平均度日數 ... 53
表 3-8 國內電價與各能源發電成本 ... 54
表 3-9 空氣品質改善效益價值計算步驟 ... 55
表 3-10 屋頂綠化吸收/沉積標準汙染物的範圍 ... 56
表 3-11 美國林務局公告收費標準 ... 57
表 3-12 空氣污染防制費收費辦法 ... 57
表 3-13 本研究計算出國內收費標準 ... 58
表 3-14 溫室氣體減少效益價值計算步驟 ... 59
表 3-15 植栽二氧化碳的固定量 ... 60
表 3-16 碳封存成本與碳交易價格 ... 61
表 4-1 被覆地、綠地、草溝成本分析表 ... 69
表 4-2 透水混凝土磚成本分析表 ... 71
表 4-3 透水混凝土鋪面成本分析表 ... 72
表 4-4 多孔隙瀝青鋪面成本分析表 ... 72
表 4-5 非連續拼接或鏤空鋪面成本分析表 ... 73
表 4-6 粗放型屋頂綠化成本分析表 ... 77
表 4-7 精緻型屋頂綠化成本分析表 ... 78
表 4-8 透水車道磚直接工程成本(含包商利潤) ... 82
表 4-9 透水車道磚直接工程成本(含包商利潤、圍籬)... 83
表 4-10 透水車道磚直接工程成本(含包商利潤、拆除清運)84
表 4-11 透水車道磚直接工程成本(含包商利潤、圍籬、拆除
清運) ... 85
表 4-12 透水車道磚直接工程(含包商利潤)及間接工程成本86
表 4-13 透水車道磚直接工程(含包商利潤、圍籬)及間接工程
成本... 87
表 4-14 透水車道磚直接工程成本(含包商利潤、拆除清運)88
表 4-15 透水車道磚直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除清運)
及間接工程成本... 89
表 4-16 植草磚直接工程成本(含包商利潤) ... 90
表 4-17 植草磚直接工程成本(含包商利潤、圍籬) ... 91
表 4-18 植草磚直接工程成本(含包商利潤、拆除清運)... 92
表 4-19 植草磚直接工程成本(含包商利潤、圍籬、拆除清運)
... 93
表 4-20 植草磚直接工程(含包商利潤)及間接工程成本... 95
表 4-21 植草磚直接工程(含包商利潤、圍籬)及間接工程成本
... 96
表 4-22 植草磚直接工程成本(含包商利潤、拆除清運)... 97
表 4-23 植草磚直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除清運)及間
接工程成本... 98
表 4-24 水泥連鎖磚直接工程成本(含包商利潤) ... 99
表 4-25 水泥連鎖磚直接工程成本(含包商利潤、圍籬).... 100
表 4-26 水泥連鎖磚直接工程成本(含包商利潤、拆除清運)101
表 4-27 水泥連鎖磚直接工程成本(含包商利潤、圍籬、拆除
清運) ... 102
表 4-28 水泥連鎖磚直接工程(含包商利潤)及間接工程成本104
表 4-29 水泥連鎖磚直接工程(含包商利潤、圍籬)及間接工程
成本... 105
表 4-30 水泥連鎖磚直接工程成本(含包商利潤、拆除清運)106
表 4-31 水泥連鎖磚直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除清運)
及間接工程成本... 107
表 4-32 屋頂綠化(薄層)直接工程成本(含包商利潤)... 109
表 4-33 屋頂綠化(薄層)直接工程成本(含包商利潤、圍籬)109
表 4-34 屋頂綠化(薄層)直接工程成本(含包商利潤、拆除清
運) ...110
表 4-35 屋頂綠化(薄層)直接工程成本(含包商利潤、圍籬、
拆除清運) ...111
表 4-36 屋頂綠化(薄層)直接工程(含包商利潤)及間接工程成
本...112
表 4-37 屋頂綠化(薄層)直接工程(含包商利潤、圍籬)及間接
工程成本...112
表 4-38 屋頂綠化(薄層)直接工程成本(含包商利潤、拆除清
運) ...113
表 4-39 屋頂綠化(薄層)直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除
清運)及間接工程成本 ...114
表 4-40 屋頂綠化(厚層)直接工程成本(含包商利潤)...116
表 4-41 屋頂綠化(厚層)直接工程成本(含包商利潤、圍籬)116
表 4-42 屋頂綠化(厚層)直接工程成本(含包商利潤、拆除清
運) ...117
表 4-43 屋頂綠化(厚層)直接工程成本(含包商利潤、圍籬、
拆除清運) ...118
表 4-44 屋頂綠化(厚層)直接工程及間接工程成本 ... 120
表 4-45 屋頂綠化(厚層)直接工程(含包商利潤、圍籬)及間接
工程成本... 120
表 4-46 屋頂綠化(薄層)直接工程成本(含包商利潤、拆除清
運) ... 121
表 4-47 屋頂綠化(厚層)直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除
清運)及間接工程成本 ... 122
圖 次
圖 1-1 研究流程圖 ... 8
圖 1-2 研究進度甘地圖 ... 9
圖 2-1 綠地、被覆地、草溝設施實例 ... 12
圖 2-2 國內常用之透水鋪面種類 ... 14
圖 2-3 花園土壤雨水截留設計(屋頂綠化)實例 ... 14
圖 2-4 貯集滲透空地或景觀貯留滲透水池實例 ... 15
圖 2-5 地下貯留滲透設計-組合式蓄水框架實例 ... 16
圖 2-6 滲透管實例 ... 17
圖 2-7 滲透陰井實例 ... 17
圖 2-8 滲透側溝實例 ... 18
圖 3-1 估算可量化效益經濟價值理論架構 ... 39
圖 3-2 水資源節約效益理論架構 ... 41
圖 3-3 能源節省效益理論架構 ... 42
圖 3-4 空氣品質改善效益理論架構 ... 43
圖 3-5 溫室氣體減少效益理論架構 ... 44
圖 3-6 綠地、被覆地、草溝估算模組 ... 63
圖 3-7 透水鋪面估算模組 ... 64
圖 3-8 屋頂綠化估算模組 ... 65
圖 4-1 透水車道磚直接工程成本回歸(含包商利潤) ... 82
圖 4-2 透水車道磚直接工程成本回歸(含包商利潤、圍籬)83
圖 4-3 透水車道磚直接工程成本回歸(含包商利潤、拆除清
運) ... 84
圖 4-4 透水車道磚直接工程成本回歸(含包商利潤、圍籬、
拆除清運) ... 85
圖 4-5 透水車道磚直接工程 (含包商利潤) 及直接工程成
本回歸... 86
圖 4-6 透水車道磚直接工程 (含包商利潤、圍籬)及直接工
程成本回歸... 87
圖 4-7 透水車道磚直接工程 (含包商利潤、拆除清運)及直
接工程成本回歸... 88
圖 4-8 透水車道磚直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除清運)
及間接工程成本回歸... 89
圖 4-9 植草磚直接工程成本回歸(含包商利潤) ... 91
圖 4-10 植草磚直接工程成本回歸(含包商利潤、圍籬)... 92
圖 4-11 植草磚直接工程成本回歸(含包商利潤、拆除清運)93
圖 4-12 植草磚直接工程成本回歸(含包商利潤、圍籬、拆除
清運) ... 94
圖 4-13 植草磚直接工程 (含包商利潤) 及直接工程成本回
歸... 95
圖 4-14 植草磚直接工程 (含包商利潤、圍籬)及直接工程成
本回歸... 96
圖 4-15 植草磚直接工程 (含包商利潤、拆除清運)及直接工
程成本回歸... 97
圖 4-16 植草磚直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除清運)及間
接工程成本回歸... 98
圖 4-17 水泥連鎖磚直接工程成本回歸(含包商利潤) ... 100
圖 4-18 水泥連鎖磚直接工程成本回歸(含包商利潤、圍籬)101
圖 4-19 水泥連鎖磚直接工程成本回歸(含包商利潤、拆除清
運) ... 102
圖 4-20 水泥連鎖磚直接工程成本回歸(含包商利潤、圍籬、
拆除清運) ... 103
圖 4-21 水泥連鎖磚直接工程 (含包商利潤) 及直接工程成
本回歸... 104
圖 4-22 水泥連鎖磚直接工程 (含包商利潤、圍籬)及直接工
程成本回歸... 105
圖 4-23 水泥連鎖磚直接工程 (含包商利潤、拆除清運)及直
接工程成本回歸... 106
圖 4-24 水泥連鎖磚直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除清運)
及間接工程成本回歸... 107
圖 4-25 屋頂綠化(薄層)直接工程成本回歸(含包商利潤). 109
圖 4-26 屋頂綠化(薄層)直接工程成本回歸(含包商利潤、圍
籬) ...110
圖 4-27 屋頂綠化(薄層)直接工程成本回歸(含包商利潤、拆
除清運) ...110
圖 4-28 屋頂綠化(薄層)直接工程成本回歸(含包商利潤、圍
籬、拆除清運) ...111
圖 4-29 屋頂綠化(薄層)直接工程 (含包商利潤) 及直接工程
成本回歸...112
圖 4-30 屋頂綠化(薄層)直接工程 (含包商利潤、圍籬)及直接
工程成本回歸...113
圖 4-31 屋頂綠化(薄層)直接工程 (含包商利潤、拆除清運)
及直接工程成本回歸...114
圖 4-32 屋頂綠化(薄層)直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除
清運)及間接工程成本回歸 ...115
圖 4-33 屋頂綠化(厚層)直接工程成本回歸(含包商利潤)..116
圖 4-34 屋頂綠化(厚層)直接工程成本回歸(含包商利潤、圍
籬) ...117
圖 4-35 屋頂綠化(厚層)直接工程成本回歸(含包商利潤、拆
除清運) ...118
圖 4-36 屋頂綠化(厚層)直接工程成本回歸(含包商利潤、圍
籬、拆除清運) ...119
圖 4-37 屋頂綠化(厚層)直接工程 (含包商利潤) 及直接工程
成本回歸... 120
圖 4-38 屋頂綠化(厚層)直接工程 (含包商利潤、圍籬)及直接
工程成本回歸... 121
圖 4-39 屋頂綠化(厚層)直接工程 (含包商利潤、拆除清運)
及直接工程成本回歸... 122
圖 4-40 屋頂綠化(厚層)直接工程(含包商利潤、圍籬、拆除
清運)及間接工程成本回歸 ... 123
摘 要
關鍵詞:基地保水、效益評估、成本效益 一 、 研 究 緣 起 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 及貯集滲透雨水的能力。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。 《建築基地保水設計規範》可提供規劃者在規劃中選擇與設計基地保水設 施,然而在規劃設計中,雖然國內有許多研究報告針對基地保水設施在建築基地 的建造成本有進行分析,卻缺乏各種設施初期投資成本及其他相關之長期成本資 料。同樣對基地保水設施所產生的效益評價,尤其對定量金錢價值的研究相對較 缺乏,且對這些設施所衍伸的效益估算較少觸及,而部分研究僅對單一效益進行 評價,對綜合性的效益較少提及。 因為缺乏建築基地保水設施經濟有效性評價的方法及成本效益值,建築師或 規劃師在進行基地保水設施的遴選及改善時,無法進行成本效益的分析,且在遴 選建築基地保水設施或對基地進行改造時也缺乏決策依據。本研究的主要目地即 在提供這方面的參考。 目前基地保水設施分為常用保水設計、特殊保水設計及其他,共八個方法, 依據建研所 103 年度《建築基地保水指標檢討及透水鋪面現況評估與規劃設 計》、104 年度《建築基地保水現況分析及設計技術規範檢討與修訂之研究》研 究結果發現,國內較常使用的基地保水設施為:Q1綠地、被覆地、草溝,Q2透 水鋪面,Q3花園土壤(屋頂綠化)為主,故本研究以此三種基地保水設施為主要研究對象。擬對國內外基地保水設施經濟有效性分析、成本估算方法、效益、相關 研究及計算公式等資料進行蒐集、彙整、分析比較,並進行相關探討。透過本計 畫之研究探討、案例分析,除了預期完成經濟有效性分析架構、建立簡易效益評 價模式及成本估算方法,進而建立簡易且可操作的計算程序,本研究之經濟有效 性分析架構可供建築師或規劃師在做基地保水設施遴選或社區進行保水設施更 新決策之參考。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 研究內容初步之6 項研究內容,研究案之工作項目如下: 1. 收集國內外有關基地保水設施經濟有效性分析文獻及研究報告。 2. 比較遴選適合國內之基地保水設施經濟有效性分析架構。 3. 比較遴選適合國內之成本估算方法或函數 4. 明確基地保水設施之直接效益及其衍生效益內容。 5. 分別建立基地保水設施所產生之效益量化計算公式包括水文效益、節能 效益、空氣污染改善效益等。 6. 依據本計畫建立之效益計算公式進而建立簡易且可操作的計算程序。 然而藉由本計畫之研究探討、案例分析,除了預期完成經濟有效性分析架 構、建立簡易效益評價模式及成本估算方法,進而建立簡易且可操作的計算程 序,本研究之經濟有效性分析架構可供建築師或規劃師在做基地保水設施遴選或 社區進行保水設施更新決策之參考。
三 、 重 要 發 現 由文獻收集探討,獲知國內外基地保水設施效益探討多較偏於四大項水文效 益、節能效益、環境生態效益及社會效益,並利用常見之三種經濟效益分析(市 場價值法、替代市場價值法及能值分析法法)評估其效益及量化,本研究彙整各 效益可估計種類及公式,如:綠地、被覆地、草溝及透水鋪面在水文效益量化上 可估計其減少之逕流量;環境生態效益量化可估計減少空氣污染物、減少碳排放 量,減緩溫室效應。屋頂綠化在水文效益量化上可估計其減少之逕流量;節能效 益量化可估計減少用電量、減少天然氣使用量;環境生態效益量化可估計減少空 氣污染物、減少碳排放量,減緩溫室效應。文獻資料得知國內外有相關量化計算 公式,如美國截水量簡易公式為年平均降雨量*設施面積*雨水截留率,其公式 較綠建築基地保水指標計算公式簡易且參數容易取得,初步評估其效益利用經濟 效益評估的方法可將其量化。 基地保水設施所提供之效益可分成兩類,可量化與不可量化,可量化為利用 市場價值法用效益市場價格來估算效益的經濟價值,如水資源效益、能源效益 等,不可量化為利用市場價值法通過人們的主觀判斷,評價效益的經濟價值,如 社區可居住性、生物棲息地改善等。建立經濟效益理論架構得估算步驟來建立量 化效益的理論公式,收集建築基地保水設施效益相關參數與市場價格數據進行估 算基地保水設施效益的經濟總價值,依據已建立之量化理論公式與市場價值理論 公式,初擬簡易效益計算系統架構。 成本分析方面由國內外文獻資料得知成本分析方法探討常用的可分為:靜態 成本計算法、動態成本分析法及生命週期成本法。本研究以靜態成本計算法分析 基地保水設施建置成本,分為建置成本單價分析及成本回歸分析;初步評估國內 三項技術「被覆地、綠地、草溝」、「透水鋪面」及「屋頂綠化」等其建置成本單 價分析,並以分述說明「設置成本」、「生命週期」、「維護成本」及「更新成本」 三部分。初步針對「被覆地、綠地、草溝」參考諮詢各廠商所提供施作材料與工 資等單價成本範圍及案例,獲取其資料平均為建置單位成本(元/m2),每平方公 尺約3,500~4,500 元左右,視材料及結構深度有所變化;一般生命週期約 25 年; 維護成本每100 平方公尺約 1,000~1,200 元;草溝部分則假設每 10 年需要更新 是指植物部分(亦指假設為每平方公尺809 元更新費)。「透水鋪面」係透水混凝 土磚、透水混凝土鋪面、多孔隙瀝青鋪面及非連續拼接或鏤空鋪面等之成本分
析,每平方公尺透水鋪面約1,800 ~ 2,500 元左右,視結構深度、材質及類型會有 所變化;透水性鋪面在適當安裝和維護下,其使用壽命約可達15 ~ 20 年;維護 成本高壓水柱沖洗約每平方公尺30 元;澆置型約 2 至 3 年需要更新一次,更新 成本假設與設置成本相同;鋪磚型約1 至 2 年需要更新一次,更新成本假設與設 置成本相同。「屋頂綠化」每平方公尺綠屋頂約3,000 ~ 9,000 元左右,視採用類 型、植栽種類及材料有所變化;其使用壽命約可達15 ~ 20 年;維護成本前 2 年 應至少每季修剪及清除雜草1 次,而後應每年進行 1 次,每次 5,000~6,000 元; 每5~8 年更換滴灌系統馬達,每次 10,000 元;每 15 年需要更新是指植物部分(亦 指假設為每平方公尺160 ~1,750 元更新費)。 成本回歸分析部份,本研究蒐集建築中心執行之”綠建築更新診斷與改造計 畫”有關基地保水設施的相關案例做迴歸分析。蒐集之案例預算經費在估算時因 材料及工費及雜項、運輸等細項不易拆開估算,故蒐集所得成本皆為含工帶料的 平均概估資料,並將工程經費分為直接工程及間接工程二大項目。迴歸分析結果 得知建置成本有規模效益存在,面積越大其單價越低,反之,面積越小其單價越 高,成本迴歸分析結果可供推廣基地保水設施建設時之經費供預建置者參考。 四 、 主 要 建 議 事 項 建議一 基地保水設施成本效益評估計算系統建置:立即可行建議 主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署 本年度初步擬出效益計算系統架構及蒐集設施市場價格,建議後續 可針對成本效益評估程序探討,建立成本效益架構、流程,以及連結相 關計算模組等,進以完整建構成本效益評估計算系統,供推廣基地保水 設施建設時可獲得之效益及經費供預建置者參考。 建議二 與GIS 結合推廣基地保水設施建構案例資訊查詢平台:立即可行建議
主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署 歷年來內政部建築研究所已補助完成的綠廳舍改建計畫、綠建築 等,研究推廣上卻缺少案例查詢平台供民眾、建築師、設計師等參考, 必要將歷年來內政部建築研究所基地保水設施相關計畫案例整合 E 化管 理,結合 GIS 相關空間資訊建置基地保水設施案例資訊查詢平台推動成 果,推廣基地保水設施技術普及化及制度化,方能提昇作業品質與執行 成效。
第一章 緒論
第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景
壹 、 研 究 緣 起 近年來,都市土地開發利用造成不透水面積的大量增加,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,亦使地表入滲量減少,造成都 市雨洪機會增加及地下水環境生態嚴重破壞;故如何減少不透水面積造成之負面 影響,提升水文循環生態,是近年各國積極努力的目標。 建築基地保水設施的主要目的在改善工程環境、調節環境氣候、降低區域洪 峰、減少洪水發生機率達到建築基地涵養雨水及貯留滲透雨水的效益。這些保水 設施具有多種不同的生態,經濟及社會效益或功能,近年來在綠建築的設計中也 被大量的採用,除了前述水文環境的影響外,其對能源消耗的減少、空氣品質的 改善、碳足跡的削減、不動產價值、遊憩及對社區宜居性都會產生定量及社會的 價值,同時基地保水設施面對氣候變遷能提供相當彈性的調適需要。 《建築基地保水設計規範》可提供規劃者在規劃中選擇與設計基地保水設 施,然而在規劃設計中,雖然國內有許多研究報告針對基地保水設施在建築基地 的建造成本有進行分析,卻缺乏各種設施初期投資成本及其他相關之長期成本資 料。同樣對基地保水設施所產生的效益評價,尤其對定量金錢價值的研究相對較 缺乏,且對這些設施所衍伸的效益估算較少觸及,而部分研究僅對單一效益進行 評價,對綜合性的效益較少提及。 因為缺乏建築基地保水設施經濟有效性評價的方法及成本效益值,建築師或 規劃師在進行基地保水設施的遴選及改善時,無法進行成本效益的分析,且在遴 選建築基地保水設施或對基地進行改造時也缺乏決策依據。本研究的主要目地即 在提供這方面的參考。貳 、 研 究 背 景 由於都市化造成都市土地開發利用增加,使得原有的自然綠地急速開發且擴 張形成龐大之都會區,令都市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 下降等問題,使原有的水文循環遭受破壞。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、砍伐森林、山坡地濫作及水污染等均影響整個水文體 系、干擾水平衡,遇大雨時常產生洪澇並造成人民財產損失。 目前國內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-the-Pipe Control)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 及貯集滲透雨水的能力。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。 首要解決的問題即為減少不透水表面及增加基地保水能力,以提升都市水文 循環生態。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,以建築基 地涵養水分與貯留滲透雨水能力為評價恢復水文循環之成效,藉此可改善日漸惡 化的都市水循環問題。欲使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。在基 地保水設計中分「常用保水設計」、「特殊保水設計」及「其他」三類,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。 綠建築基地保水政策建築技術規則訂立之「建築基地保水設計技術規範」, 雖然設計技術規範與指標計算方式已行之多年,且己為建築師或規劃師所接受; 但因缺乏建築基地保水設施經濟有效性評價的方法及成本效益值,建築師或規劃 師在進行基地保水設施的遴選及改善時,無法進行成本效益的分析,本研究計畫 的主要目的是建立基地保水設施經濟有效性分析架構,所謂經濟有效性就是以最 少的投資達到我們所設定之環境改善目標,或是在一定的資源下達到環境改善目 標。目前國內外已有許多評估經濟有效性之方法,本研究計畫首先收集有關方法 並比較各方法之計算內容及其優缺點,並遴選適合國內之基地保水設施經濟有效 性分析架構。 目前基地保水設施分為常用保水設計、特殊保水設計及其他,共八個方法, 依據建研所 103 年度《建築基地保水指標檢討及透水鋪面現況評估與規劃設 計》、104 年度《建築基地保水現況分析及設計技術規範檢討與修訂之研究》研 究結果發現,國內較常使用的基地保水設施為:Q1綠地、被覆地、草溝,Q2透 水鋪面,Q3花園土壤(屋頂綠化)為主,故本研究以此三種基地保水設施為主要研 究對象。 本研究團隊針對國內較常使用的基地保水設施為:Q1綠地、被覆地、草溝, Q2透水鋪面,Q3花園土壤(屋頂綠化) 三種基地保水設施為主,擬對國內外基地 保水設施經濟有效性分析、成本估算方法、效益、相關研究及計算公式等資料進 行蒐集、彙整、分析比較,並進行相關探討。透過本計畫之研究探討、案例分析, 除了預期完成經濟有效性分析架構、建立簡易效益評價模式及成本估算方法,進 而建立簡易且可操作的計算程序,本研究之經濟有效性分析架構可供建築師或規 劃師在做基地保水設施遴選或社區進行保水設施更新決策之參考。
第 二 節 研 究 方 法 與 步 驟
爰引內政部建築研究所協同研究計畫需求說明研究內容,將研究案之工作項 目初擬如下: 研究內容初步之6 項研究內容,研究案之工作項目如下: 1. 收集國內外有關基地保水設施經濟有效性分析文獻及研究報告。 2. 比較遴選適合國內之基地保水設施經濟有效性分析架構。 3. 比較遴選適合國內之成本估算方法或函數 4. 明確基地保水設施之直接效益及其衍生效益內容。 5. 分別建立基地保水設施所產生之效益量化計算公式包括水文效益、節能 效益、空氣污染改善效益等。 6. 依據本計畫建立之效益計算公式進而建立簡易且可操作的計算程序。 以下則依據工作項目分述採用之研究方法: 壹、收集國內外有關基地保水設施經濟有效性分析文獻及研究報告 所謂經濟有效性就是以最少的投資達到我們所設定之環境改善目標,或是在 一定的資源下達到環境改善目標。本計畫擬收集國內與研究主題基地保水設施經 濟有效性分析有關之相關文獻、研究報告及案例等,並探討其使用概況、評估方 式及遭遇問題等,其研究方法概述如下: 1. 文獻收集—收集基地保水設施經濟有效性分析相關架構、模式、環境改 善目標、案例、研究報告、期刊、網站等相關資料。 2. 資料分析-針對蒐集資料進行初步彙整,研究並調查國內外實際案例, 初步探討基地保水設施經濟有效性分析之分析架構、環境改善目標與計 算理論。3. 諮詢-針對國內相關機關構、專家等進行拜訪、諮詢。 貳、比較遴選適合國內之基地保水設施經濟有效性分析架構。 依前項收集與研究主題有關之經濟有效性分析模式及架構成果,得知目前基 地保水效益評估方式主要是以設施保水量為效益指標,基地保水不只只有保水 量,還有其他經濟效益如雨水逕流量、節能(省電、省天然氣、省水等)、溫度、 空氣、減碳等,本計畫擬針對基地保水設施常用之 Q1綠地、被覆地、草溝,Q2 透水鋪面,Q3 花園土壤(屋頂綠化) 三種設施相關模式及架構等進行比較研究分 析其優缺點,進一步遴選適合國內之基地保水設施經濟有效性分析架構。其比較 方法初擬概述如下: 1. 效益計算對象:綠地、被覆地、草溝、透水鋪面、花園土壤(屋頂綠化) 等。 2. 環境改善目標計算功能:雨水逕流量、節能(省電、省天然氣、省水等)、 溫度、空氣、減碳等。 3. 效益分析架構應用於本計畫之可行性:包括計算對象、所需效益計算功 能等;並探討模式架構應用容易度(模式取得、成本、模式輸入基本參 數取得,以及計算方法、操作等)。 4. 經濟有效性分析架構遴選建議:經上述模式架構比較分析後,提出適合 本研究基地保水設施經濟有效性分析架構之建議。 參、比較遴選適合國內之成本估算方法或函數 本計畫擬針對其基地保水設施工程成本組成架構內容及相關估算項目作業 方式進行蒐集,並對 Q1綠地、被覆地、草溝,Q2透水鋪面,Q3花園土壤(屋頂 綠化) 三種基地保水設施提供較為深入之分析,以建立適合國內之成本估算方法 或函數。 就前述文獻蒐集的資料可將基地保水設施建置成本分為直接成本、間接成本
及其他成本,直接成本包含專業工程師、技術工程師、材料、建造設施等;間接 成本包括行政支援及其他;其他成本包含建照取得、土地成本、水電其他設施、 景觀、取樣分析、棄置等。基地保水設施建置成本估算方法,後續初擬可用下列 簡易公式推估適用於國內基地保水設施之成本估算方法或函數。 總成本=投資成本+操作維護成本+更新成本+(-)棄置成本 投資成本=直接成本+間接成本+其他成本 目前國外現有相當多的軟體工具或文獻報告,提供了較多且詳細的成本資 料,包括初期成本、人工及其他長期成本資料,但這些資料大部分為外國資料, 並不適合提供國內基地保水設施設計的參考依據。依前項收集與研究主題有關之 不同成本的成本估算方法成果,並透過目前已完工之基地保水設施案例,進行成 本、維護費用等資料收集,比較遴選適合國內之成本估算方法或函數,供不同基 地保水設施不同成本之估算依據。 肆、明確基地保水設施之直接效益及其衍生效益內容 基地保水設施除了可改善都市化地區的不透水率,也以提供水資源的的滲透 與貯集,更可提供地面降溫、降低噪音、以及提供植栽水源等優點,若可以在都 市化地區有效的施行基地保水設施,將可改善許多都市化對環境與水資源的衝 擊。 除了減少污染的雨水徑流,基地保水設施的做法也產生積極影響的能源消 耗,空氣質量,碳減排和碳封存,樓價,娛樂和社區的健康和活力有其他元素的 貨幣或其他社會值。在氣候變遷、水資源以及能源管理逐漸成為各國關注焦點的 當下,若能有效評估基地保水設施之直接及其衍生效益,將有助於作為後續水資 源規劃與調適管理之依據。效益不外乎與水、能源、空氣及氣候相關,然基地保 水設施經濟分析還較新,且缺乏歷史成本及效益數據,擬對水文效益、節能效益、 環境生態效益及社會效益四類方向進一步的探討,建立效益內容
1. 資料分析-針對蒐集資料進行初步彙整,研究並調查國內經濟效益相關 資料,雨水逕流量、節能(省電、省天然氣、省水等)、溫度、空氣、減 碳等,初步探討定義、計算方法等。 2. 諮詢-針對國內相關機關構、專家等進行拜訪、諮詢。 伍、分別建立基地保水設施所產生之效益量化計算公式包括水文效益、節能效 益、空氣污染改善效益等。 依前項工作定義之直接效益及其衍生效益內容及前述文獻蒐集的資料,初步 擬針對水文效益、節能效益、空氣污染改善效益等探討,其研究方法初擬如下: 1. 水文效益方式計算方法-逕流量計算、保水量計算、地下水補充量等。 2. 節能效益計算方法-以市場價值法為主,替代市場價值法及能值分析法 為輔。 3. 環境生態效益計算方法-以市場價值法為主,替代市場價值法及能值分 析法為輔。 依據研究方法蒐集之效益量化計算方法,選擇適用之量化方法。 陸、依據本計畫建立之效益計算公式進而建立簡易且可操作的計算程序。 針對Q1綠地、被覆地、草溝,Q2透水鋪面,Q3花園土壤(屋頂綠化)三種基 地保水設施,藉由收集與研究主題有關之水文效益、節能效益、空氣污染改 善效益等相關計算公式及經濟有效性分析模式及架構成果,針對 Q1綠地、 被覆地、草溝,Q2透水鋪面,Q3花園土壤(屋頂綠化)三種基地保水設施建立 簡易且可操作的計算程序。本計畫之經濟效益架構可供建築師或規劃師在做 基地保水設施遴選或社區進行保水設施更新決策之參考。
依據工作項目與內容,本計畫之研究步驟如下圖1-1 所示。
圖 1-1 研究流程圖
(資料來源:本計畫成果)
本年度研究進度甘地圖如圖1-2 所示。 月 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 10 個 月 第 11 個 月 備註 收集國內外有關基地保水設施經濟 有效性分析文獻及研究報告 比較遴選適合國內之基地保水設施 經濟有效性分析架構 比較遴選適合國內之成本估算方法 或函數 期中報告撰寫 明確基地保水設施之直接效益及其 衍生效益內容 分別建立基地保水設施所產生之效 益量化計算公式 依據本計畫建立之效益計算公式進 而建立簡易且可操作的計算程序 召開座談會 期末報告撰寫 資料蒐集分析報告修改及定稿 預 定 進 度 ( 累 積 數 ) 5 % 13 % 20 % 31 % 41 % 54 % 67 % 79 % 92 % 97 % 100 % 06月30日前提出 10月14日前提出 12月9日前提出
圖 1-2 研究進度甘地圖
(資料來源:本計畫成果)
第 三 節 小 結
依據本計畫之目的及研究內容,本計畫期中完成收集計畫執行相關資料並進 行分析,後續持續分析效益評估量化方法、與諮詢廠商設施、分析案例成本,內 容提供未來後續做為成本分析估算架構工作參考依據。本計畫期中工作執行成果 概略如下: — 國內基地保水設施項目及規範蒐集彙整 — 國內外基地保水設施直接及間接效益相關資料蒐集彙整 — 國內外基地保水設施經濟效益分析方法相關資料蒐集彙整— 國內外基地保水設施成本計算分析方法相關資料蒐集彙整
— 國內外基地保水設施直接及間接效益計算公式相關資料蒐集彙整 — 國內現有透水鋪面及屋頂綠化成本分析架構
第二章 文獻蒐集與分析探討
本章主要針對國內建築基地保水設施定義目的、設計簡介及保水量依據本計 畫之研究背景、目的及內容,本研究初步對於相關文獻進行回顧,擬分為以「基 地保水項目及規範」、「基地保水設施直接及間接效益」、「經濟效益分析方法」及 「成本計算分析方法」四方面進行探討,茲分述如下:第 一 節 基 地 保 水 設 施 及 規 範
壹、基地保水之定義 基地保水就是建築基地內自然土層及人工土層涵養水份及貯留雨水的能 力,而藉由「基地保水手法」,如滲透、貯留等方式來提昇土壤涵養雨水的能力, 以有效降低因土地利用開發而增加的逕流量,並兼顧溫度與生態的效果(林憲 德,2006)。長久以來的建築基地開發常以不透水舖面設計,造成大地減少吸水、 滲透的能力,也無法藉由水分的蒸發釋放水的潛熱,造成大地無法調節氣候的功 能,引發環境高溫化,促成都市熱島效應的產生。基地保水性能就是基地涵養雨 水並減少地表雨水逕流量之能力,亦即當一個基地保水性能愈佳時,基地涵養雨 水的能力愈好,生活環境品質才有保障。 貳、基地保水之目的與重要性 基地保水指標之目的藉由促進建築基地的透水設計並廣設貯集滲透水池的 手法,以促進大地之水循環能力、改善生態環境、調節微氣候、緩和氣候高溫化 現象,並進而降低都市公共排水設施負擔,減少都市洪水發生率(林憲德,2006)。 都市災害防治技術的建構方面,基地保水性能的提高,能夠有效的降低地表逕流 量,減低地表排水系統的負荷,減少水災的發生。洪水可由地表的滲透,使低漥 地區的積水能盡快消退,降低人民生命財產的損失及整體社會成本的消耗,這些 在都市災害的防治上,都具積極性的意義。參、基地保水設計法簡介 基地保水設計主要分為「直接滲透設計」與「貯留滲透設計」,雨水利用土 壤的孔隙入滲並貯存,稱為直接滲透設計;先將雨水匯集在基地上,再以適當的 流速滲透,稱為貯留滲透設計,根據這兩種概念,工程上發展出八種保水設計, 分為常用保水設計、特殊保水設計及其他保水設計三類,作為建築基地保水設計 的基礎,大約分述如下: 一、常用保水設計 1. 綠地、被覆地、草溝設施 綠地與被覆地表面有植株、樹皮、落葉等覆蓋,有遮蔭、施肥及保水的效果, 降雨經由這些生物殘骸的縫隙滲入土壤中,由於地表陽光被阻隔使水份不易蒸 發,遇到連續的不下雨日能夠長期保持土壤的濕潤,濕潤的土壤及植物腐敗的有 機質,能夠提供微生物良好的生存環境,進而促進土壤活性,為植物天然的肥料 來源;層疊的遮蔽提供小動物躲避天敵的空間,保持生態多樣性。土壤的水份可 由植物根部吸收,蒸散在空氣中,進入地表水循環。 草溝則是利用草地自然的洩水地形,作為雨水的排水道,能夠過濾上游流下 帶有雜質的水,且這種宛如壁面植草的小水溝有減洪的作用,增加地表逕流入滲 地下的機會,此項目的保水設計地下無人造構造物,地上無人工鋪面,皆為保留 大自然的土壤地面,是最直接的雨水滲透設計。
綠地/被覆地
草溝
圖 2-1 綠地、被覆地、草溝設施實例
(資料來源:本研究拍攝)
2. 透水鋪面設施 透水性鋪面係指將雨水直接透過透水性的舖設體使之滲透到路基深入到地 中的構造技術,不僅包含透水能力也能將雨水蓄留後排出之逕流流出抑制功能。 其設計主要由表層、路基(碎石),以及過濾沙層所構成,且底層不灌注水泥或設 置其它粘著性材料等路面鋪設技術。雖然透水性舖設為了能確保支撐路基的鞏 固,相較前述其他入滲設施之滲透能力小;可是透水鋪面級配層等其舖設空隙不 僅具備雨水貯存功能,並能有效增進蒸發散量之副加效果。 透水鋪面分為「塊狀透水鋪面」與「整體型透水鋪面」,透水鋪面主要構造 為表層與基層,雨水可透過表層構材的透水性質入滲並貯留在基層裡,故鋪面下 不可為地下室或不透水層。基層中的砂石級配滲透係數應大於10-4 m/s 以上,並 根據路面使用方式遵照規範規定之厚度,若供行人與自行車活動,級配層應大於 10 cm,若供輕型機車使用,級配層需大於 15 cm。國內目前相關透水鋪面設計, 有強調排水的多孔隙瀝青混凝土鋪面工法、應用於中低承載之透水混凝土鋪面工 法、運用在人行道或公園廣場塊狀或鏤空鋪面及國人自行研發之透水鋪面工法 等,如下圖2-2 所示。 3. 花園土壤雨水截留設計 在無法透水或不易透水的區域設計綠地花園,通常使用在人工地盤、屋頂或 不透水黏土層上,讓降雨透過土壤的孔隙截留雨水,再加上植物覆蓋增加區域表 面摩擦係數,可以延遲暴雨逕流量,進而減緩都市洪峰,降低洪患的發生,遇到 不易透水的黏土層,無法直接吸收花園滲透之雨水,只要透過加建花臺式花園的 方式,小面積分散收集雨水, 集合起來也有相當可觀的成效。 在屋頂上設置花園綠地時(屋頂綠化),結構荷重與防水防根是最重要的問 題。重量的來源除了土壤厚度與植栽外,還要考慮到植物成長以及土壤達到飽和 含水量時的重量,以延長建築體的使用期限。
圖 2-2 國內常用之透水鋪面種類
(資料來源:內政部營建署-透水性鋪面養護工法參考手冊,2009)
圖 2-3 花園土壤雨水截留設計(屋頂綠化)實例
(資料來源:本研究拍攝)
二、特殊保水設計 1. 貯集滲透空地或景觀貯留滲透水池設計 貯集滲透空地是將停車場、廣場、球場、遊戲場等空間設計成低於周邊路面 的窪地,能夠匯集周邊雨水,地表鋪以透水性材質,此空間平時可以進行一般的 活動,當暴雨來臨時,雨水自然順著地形匯集,雨天民眾較不會有戶外活動,此 時空地就成了臨時的蓄水池,蓄積的水透過地表材質的透水途徑入滲至地下,蓄 水池又恢復成原本的空地,如此不僅能補注地下水或地下儲水槽,還可使空地的 功能多元化。 景觀貯留滲透水池與貯集滲透空地的差異,是在一般狀況下景觀貯留滲透水 池中有固定的蓄水量,水池設計分成低水位及高水位兩部分,低水位以下之底床 鋪以不透水材質,在都會區中做為市容美化的一部分,高水位到低水位之間以緩 坡做設計,且緩坡材質為透水的自然土壤,故能將高於低水位的水量入滲至土壤 中,為ㄧ項不只金玉其外也有內涵的保水設計。 基於安全上的考量,貯集滲透空地若設置在小學校中,蓄水深度不得高於 20cm,中學校則不得高於 30cm,其餘空間一般限制在 50cm 以內,且空地周圍 應規劃有樓梯或者緩坡等高差漸變段,避免危險的發生。
圖 2-4 貯集滲透空地或景觀貯留滲透水池實例
(資料來源:內政部建築研究所-社區及建築基地減洪規畫手冊,2013)2. 地下貯留滲透設計 在空地的地下建立一個儲水空間,填入礫石、廢棄混凝土骨材或者是組合式 蓄水框架,可暫時貯存雨水,再慢慢自然滲透至土壤,其滲透效率依所鋪設的礫 石大小而定,粒徑愈大,蓄水孔隙率愈大,若使用組合是蓄水框架,可使蓄水率 高達80%以上,較高的蓄水率可以收集較多的雨水。 設置地下貯留滲透設施時需考慮到路面乘載的問題,且外層需以不織布包 覆,避免孔隙堵塞降低蓄水功能。此種保水項目應用在不透水區域相當有效果, 若廣設在空地,如操場、公園、廣場、停車場,儲存的水可以配合打水系統,做 為公園澆灌、沖廁、洗車等用途。
圖 2-5 地下貯留滲透設計-組合式蓄水框架實例
(資料來源:本研究拍攝)
3. 滲透管設計 利用毛細現象,將飽和土壤無法宣洩之雨水匯集至排水管,再慢慢入滲至地 表,滲透管多為多孔性材料,例如蜂巢管、網式滲透管、尼龍砂管、高密度聚乙 烯滲透管等,同時有足夠的抗壓強度以及防止泥砂淤積的作用。新式的滲透網管 不僅有足夠的抗壓強度,還有各式的斷面與連通接頭,不必使用碎石級配與不織 布即可避免泥沙滲入造成淤積。圖 2-6 滲透管實例
(資料來源:內政部建築研究所-社區及建築基地減洪防洪規畫手冊,2013) 4. 滲透陰井設計 為垂直式的輔助入滲設施,建立透水涵管來容納飽和土壤中過多的水,待土 壤含水量降低再慢慢回滲至土壤中,此設計也可做為滲透管的連接點,加強貯水 效果,還能夠存放排水過程中的汙泥,方便定期清理以保持通暢,若以新型的高 密度聚乙烯透水網管,則不必使用碎石或不織布也不會造成阻塞。圖 2-7 滲透陰井實例
(資料來源:內政部建築研究所,2013)
5. 滲透側溝設計 用於收集屋頂排水或地表逕流水的排水系統,管涵的斷面積比滲透管大,以 多孔隙的骨材建造,例如:透水混凝土、紅磚、水泥磚,或者是以多孔性的預鑄 管涵為設計,四周以礫石、不織布利於雨水入滲。滲透側溝、渠以不鄰接牆面為 佳,以防止降低滲透功能。 滲透側溝是用來收集地面的雨水再排出,故容易受到砂石、垃圾等物品阻礙 排水功能,若再入流處設置滲透陰井作為初步的沉砂池,滲透側溝可以與陰井作 靈活的配合,在彎折處或寬窄變化處設置滲透陰井可以幫助穩流;在地勢變化處 設置陰井可以幫助滲透側溝結構的穩定。除了增設滲透陰井可以降低泥砂堵塞, 將滲透側溝以滲透網管的方式暗管化,可以避免堵塞還能減少積水造成蚊蟲的孳 生。
圖 2-8 滲透側溝實例
(資料來源:內政部建築研究所,2013)
基地保水技術規範依據建築技術規則建築設計施工篇第三百零七條第二項 規定訂定之,提供建築基地涵養雨水及貯留滲透雨水的設計標準,以λ為評估指 標。此基地保水評估指標考慮到各種不同保水設計的保水量、基地面積、建蔽率、 不同配比與材質的基地土壤之最終入滲率及最大降雨延時等。根據綠建築評估手 冊手冊,各項基地保水之保水量計算及變數說明如表2-1 所示。表2-1 保水項目之保水量計算及變數說明
項 目 各項保水設計 之保水量(m3) 保水量計算公式 變數說明 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鋪面,則 ƒ=0) 常 用 保 水 設 計 花園土壤雨水 截留設計保水 量Q3 Q3=0.05×A3 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 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 滲透管設計保 水量Q6 Q6=(8·x 0.2·k·L·t)+ (0.1·L) L:滲透管總長度(m) x:為開孔率(%) k:基地土壤水力傳導係數(m/s) 滲透陰井設計 保水量Q7 Q7=(3.0·f n·t)+(0.015·n) n:滲透陰井個數 特 殊 保 水 設 計 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:本研究整理及綠建築評估手冊)
第 二 節 基 地 保 水 設 施 衍 生 效 益
「建築基地保水現況分析及設計技術規範檢討與修訂之研究」(2015)中指出 目前基地保水案例中施作Q1綠地、被覆地、草溝,Q2透水鋪面,Q3花園土壤(屋 頂綠化) 三種基地保水設施為居多;故本研究針對國內較常使用的基地保水設施 為:Q1綠地、被覆地、草溝,Q2透水鋪面,Q3花園土壤(屋頂綠化)三種基地保 水設施為主,收集其直接及間接效益相關文獻資料說明。壹、綠地、被覆地、草溝效益種類 都市化是一個全球性的趨勢,但也加速產生負面影響,例如改變社會結構和 破壞環境與生物多樣性功能等,在迅速擴展的都市地區,缺乏環境規劃之概念已 造成當初無法預期之結果。由於在都市地區內栽種植栽、維護綠地,在早期被認 為是不必要的奢侈,只有少部分大面積的公園或是林地才會被保留。在都市發展 的過程中,應該對綠地保存、增加以及綠化政策有更多的考量,而不是事後的補 救。 都市內的綠地、被覆地及草溝可以對整體環境的改善,例如:綠地、被覆地 可以提供都市內居民良好的健康環境以及提供環境保護效益。都市綠地、被覆地 除休閒遊憩機能外,更應積極扮演環境保全、生態保育、防災與景觀美化的功能, 尤其是環境敏成地區的保育,以及過去因誤用、忽視而喪失地力的土地資源,應 有再生、再利用之機會(鄭秀蘭,2001)。林憲德也指出都市綠地系統的生態品 質不應只是單純考慮綠地面積、綠地規模,也需包含綠地分布、水陸關係與植生 品質等相關因子,例如其中提到都市公園綠地系統提供開闢生態連結走廊:都市 生態綠地必須由大綠面、綠塊、綠帶等多樣化的綠地構成,並需連成系統化綠網 才能容納多樣化的生物棲息。尤其於水陸交界的地方是生物最豐富的區域,綠地 應當劃設於都市河川兩側,一方面可作為河川滯洪區,另一方面可提供生物多樣 化的水陸交界環境(林憲德,2005)。 都市中的公園綠地,提供了許多機能,例如:遊憩功能、環境保護功能、維 持生態多樣性、整合不同社經條件地區等功能。而近年來都市公園的發展走向, 隨著社會水準的提高,都市居民對於休閒娛樂的需求及對環境保護日漸重視,而 這些需求也寄望於都市內公園綠地提供。本研究將其他研究對於公園綠地各項功 能做歸納整理,以 1999 年 Tyrvainen 之研究為例,都市公園綠地之效益可以分 為社會、景觀與建築、氣候與物理、生態、經濟五種效益,如表2-2 所示。
表2-2 都市綠色空間提供功能
類型 說明 社會功能 提供休閒娛樂,改善家庭和工作環境,對於生理和心理健康的 影響,綠色地帶的文化和歷史價值。 景觀與建築 通過植物不同的顏色、紋理、形式和密度,產生景觀的變化。 樹木的生長和季節改變性質,定義開放空間、美化建築。 氣候與物理 降溫,降低風速,通過控制溫度和濕度對都市氣候的影響,減 少空氣污染,降低噪音,減少眩光和反射,削減暴雨逕流,防 洪和控制水土流失。 生態功能 都市環境中動植物的群落生存環境 經濟功能 經濟作物之市場價格(例如:木材、農作物等),周遭不動產值 增加,增加旅遊人數(資料來源:本研究整理。)
貳、透水鋪面效益種類 現代的都市環境大部份的車道、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。尤其現代都市環境的公共雨 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。水是人類不可缺乏的重要資源,但都市裡鋪設了不透水的水泥、柏油阻擋 了水的下滲,使得環境悶熱、都市熱島效應明顯、地下水無法補充、雨季來時容 易造成洪流,因此能讓基地保水的「透水鋪面」顯得更加重要。 國外有許多透水鋪面效益相關研究,如日本為了減緩都市熱島效應,達到水 資源永續的目的,更致力於雨水貯留、滲透設施鋪築之研究,於都市開發設計之 初即將雨水貯留、滲透的理念納入規劃設計之中,於近幾年收到顯著之成效。其 雨水透水效益包括: 1. 抑制雨水流出之效益:對逕流係數等影響及削減流出量的效果。2. 地下水的涵養效益:確保湧水的復活、維持及河川的平時流量、緩和都 市內的氣候、補充綠地的水份。詳如表2-3。
表2-3 日本雨水滲透效益表
效益類別 內容 說明 對逕流係數的波及效果 對逕流係數等影響 對降雨強度的波及效果 削減高峰的流出量 削減浸水地區及浸水量 抑制雨水流出之效益 削減流出量的效果 削減總流出量 確保湧水的複活、維持及河水的平時流量 緩和都市內的氣候 地下水的涵養效益 補充綠地的水份(資料來源:本研究整理。)
德國端典,多孔隙瀝青混凝土是用來減少交通噪音及排水。多孔隙瀝青設計 有8 及 11mm 兩種粒徑尺寸,有 15~25%的孔隙率含量,大約 5%混合物重的瀝 青含量。應用40mm 厚的多孔隙瀝青混凝土面層,使用最大尺寸為 11mm 的粗粒 料,85%得粗粒料保留在 2mm 篩子上,含有 0.5%(混合物的重量)的纖維素纖 維。德國多孔隙瀝青混凝土的鋪面層費用比傳統路面貴上一倍之多。這個費用主 要是用來減少因高速行駛在住宅地區附近或者通常在其中的公路上所產生之噪 音。 英國 Coventry 大學建築環境學院的 C.J.Pratt 便對透水性鋪面的逕流抑制及 污染防治的效果做過一系列的研究,並且相當具有代表性。首先 Pratt 針對透水 性鋪面做探討,利用自行鋪設之透水性鋪面4.6m×40m 區域做實測,證實了透水 性鋪面對於降低排水量及尖峰逕流有相當顯著的效果,而且採用不一樣的基層材 料,對於逕流量的減緩及水質的改善(如SS、TP、TN)均會較以往不透水面有 相當程度的功效。經過約八年時間的長期觀察,更發現到測試區域內的逕流量會受到雨量、排 出量、排出延時及臨前降雨條件的影響,並發現了由透水性鋪面所排出溢流的延 時會較降雨延時來的長,證明了透水性鋪面對於尖峰逕流發生的減緩有具體的功 效。 參、屋頂綠化效益種類 「屋頂綠化」是綠建築「生物多樣性指標」、「基地保水指標」的評估要項之 一。「屋頂綠化」一詞許多人都耳熟能詳,其實並不新鮮。只是近年來台灣都市 化嚴重、過度人工開發,使得原本的自然綠地變成了水泥叢林,許多都市問題, 諸如熱島效應、都市洪水、空氣汙染等隨之而生,再加上全球氣候變遷、地球暖 化等議題發酵,使得人們開始思考各種綠色設計的可能,「屋頂綠化」就是眾多 綠色設計技術之一。 屋頂綠化不僅在視覺上帶來綠美化的環境,植栽能夠淨化二氧化碳、粉塵與 空氣中的重金屬、減少酸沉降,也有減緩都市熱島效應、減少地表逕流、調節微 氣候、增加保水性能、降低噪音、減緩優養化、減少生物毒性、增加動植物悽地 /生物多樣性、增進建築節能等效益。 1. 減緩熱島效應 1998 年成大西拉雅實驗室量測都市熱島效應數據,臺中、高雄、臺南與臺 北等幾個都會區的數據分別在3.2 至 4.9°C 之間。都市熱島效應除了在白天讓民 眾顯得燠熱難耐之外,對於夜間增溫更是明顯。 中研院劉紹臣博士研究50 年以來熱島效應的影響,以夜間最低溫高過 25°C 作為要開冷氣的標準,發現以前一年只有35 天達到開冷氣的標準,但到了 2005 年已經超過 100 天了,可見熱島效應引起的空調耗能與產生的排碳是非常嚴重 的。 ■ 讓植物與土壤來調節氣溫-植物轉化能量或是植物與土壤因蒸散水分來 降溫。 ■ 植物與土壤遮蓋「熱容量高」的水泥,不讓蓄熱與發熱而造成都市熱島
效應-臺灣地區夏季的水平日射量約是西曬的2 倍,而因建築混凝土的 熱容量高,不斷的吸熱與發熱。在夏季,屋頂混凝土地面表面溫度更可 輕易達 50°C 以上。聯合國「環境研究計畫」指出,當都市屋頂綠化達 到70%時,可減少整個城市 8 成的二氧化碳含量,並且都市熱島效應將 會消失。 2. 節能減碳 臺大林炯明博士研究指出,就臺灣若以夏季30°C 為計算基準,當氣溫每升 高1°C,就增加 60 萬千瓦的耗電量,這相當為核一廠的 1 部主機發電量。而我 們若以林口發電廠與大林發電廠的燃煤機組總發電量皆為60 萬瓩來看,可知氣 溫每升高1°C,要消耗多少能源,造成多大之排碳量。 因都市熱島效應讓城市在夏天更加燠熱,城市的溫度過高,也逼使大家得開 啟空調,也疊高夏天尖峰用電需求量,就必須追蓋電廠來提供足夠的用電。換句 話說,沒有 1°C 又 1°C 的增溫,就可少一座又一座的燃煤發電廠,除可減少發 電排碳外,也減少買煤運來的航運耗能。此外,城市蓄積太多熱,也會產生車輛 的空調耗能問題,故綠屋頂來消除熱島效應,就是節能減碳。 根據台灣綠建築EEWH 評估標準,一平方米的屋頂綠化可吸收 20 公斤之二 氧化碳,降低大氣二氧化碳濃度,減緩氣候暖化與氣候異常。 3. 增加生物多樣性及生物跳島之功能 若能以生態綠化的觀念來施作屋頂綠化,就可以營造出生物的微棲地,更健 全都市的生態綠網,也是一種「生態補償」。用生態綠化的觀念或方式來營造生 態綠屋頂,屋頂空間自然會成為當地一些物種的棲地,也漸能將郊區未開發區的 良好生態引入城市中。故生態屋頂綠化可以成為都市與自然環境的一個連結,帶 來和諧共好生活環境,可提供飛行的鳥類或昆蟲等生物,在移動的過程中有休息 的空間,有助於不同物種在都市中的移動,增加都市環境生態之豐富與生物多樣 性。然瑞士巴塞爾市就是將「屋頂綠化」作為城市生物多樣性的重要策略。巴塞 爾市的研究顯示,這些「微棲地」可提供100 多種甲蟲和蜘蛛的生長環境。
4. 降低都市洪澇風險
都市化後,不透水面取代原有綠地,造成降雨逕流增加,過去常使用滯留池 等設施,解決都市洪澇問題,但為減少環境影響,已逐漸朝向 低衝擊開發(LID, Low Impact Development)方式進行減洪,屋頂綠化亦為 LID 項目之一。屋頂綠 化可藉由其土壤與植栽之保水效果,減少降雨總流總、洪峰量及延遲洪水到達時 間,降低都市排水系統負擔,對暴雨產生的淹水危害大幅降低。 5. 保護建築物 建築物防水層常因高溫日照下熱脹冷縮而產生龜裂,造成下方樓層漏水,降 低建築物使用年限。屋頂綠化可保護防水層避免大幅溫差變化及紫外線的破壞, 提高屋頂防水層及建築物之壽命。 6. 休閒遊憩場所 都市中民眾缺乏可休憩之場所,屋頂綠化可供民眾進行活動與放鬆心情,植 栽可賞心悅目,更可紓緩都市人們心中緊繃之壓力。 7. 空氣粉塵降低 已經有很多的研究證據顯示,都會的空氣污染會嚴重影響身體健康,特別是 氮化物、一氧化碳、二氧化碳、有機揮發物、汽機車廢氣等。植物能有效提升空 氣 品質, 每一平方公尺的綠屋頂每年平均可以遲滯 0.2 公斤的塵浮粒子及有害 粉塵,空氣中的硝酸鹽類與其他汙染物也能藉由降雨帶進到介質層而淨化。 8. 園藝與生產 現今居住在都市的人們,想要有一塊地種植蔬果,幾乎是不可能的。然而, 屋頂綠化提供住戶這樣的空間,可種植自己喜愛的蔬菜水果,若利用有機堆肥, 不必使用農藥,食的健康又安心。國外亦有飯店利用屋頂綠化生產餐廳所需用之 菜餚、稻米公司於屋頂上生產稻米等。
第 三 節 效 益 分 析 方 法
根據 2015 年綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究報告中指 出,由於國內過度開發,社區過度不透水化及都市綠地明顯不足,使土地喪失涵 養雨水的能力,大量都市化的結果,導致嚴重的熱島效應,進而影響了原本平衡 的水文機制,使得地表逕流量增加,進而造成雨洪機率增加,然而這些災難並非 不可避免,山坡地社區也並非完全不可開發,只要加強建築基地保水及透水設計 就可減緩其弊害。以達到改善都市化問題及提供環境效益,如減少雨洪發生頻 率、降低都市熱島效應等。 目前國內許多研究在探討有關建築基地保水設施所提供之環境效益,以下將 根據2015 年建築基地保水現況及設計技術規範檢討與修訂之研究中指出目前國 內基地保水設施中以Q1 綠地、被覆地、草溝,Q2 透水鋪面,Q3 花園土壤(屋頂 綠化)這三種基地保水設施居多,故本研究文獻回顧將針對這三種設施,進行基 地保水設施效益之相關研究探討。 過往已經有相關公園綠地價值衡量的研究較多是由特徵價格法、迴歸分析來 進行,例如利用多筆土地交易價格資料,應用特徵價格法建立特徵價格函數,並 進行迴歸分析,找出最佳迴歸模式(鄭延吉、羅紹麟,2000)。或是利用與公園 綠地的距離影響房價的高低、或是不同類型的綠色空間,如鄰近農地及公園之間 的差異來評估不動產價值。 估計都市公園綠地的價值有許多不同方式,傳統的方法包括了機會成本、計 算維護修繕費用、生產價值等等,這些方法注重的是商品的市場價格,但利用傳 統的方法去評估都市公園綠地的價值是有限的(Tyrvainen,1999)。或是另一種方 式,由都市居民做為受訪者,假設環境為市場商品,為了保存或改進都市公園綠 地,他們所願意支付的價錢(Willing To Pay ) ,研究者在依調查結果統計甚價值。 到1990 年代後期開始出現探討尺寸較小的環境效益,並將公園綠地環境效 益其轉換為經濟價值的研究,近年來也對都市內公園綠地及林地,不論是都市內 或全球尺度都開始對於「自然環境生態服務功能」做經濟價值的調查衡量;並有 人提出了對這些環境效益以「金錢」衡量的新面向。以下為基地保水設施環境效益相關研究整理簡述: 基地保水設施減碳效益主要分二部分,第一部分是因可減少空調使用率及耗 能,進而減少電廠排放溫室氣體(Niu et al., 2010),第二部分則是基地保水設施 所種植的植物及使用的土壤基質所吸收的CO2,Niu et al. (2010)曾將節能轉 換為減碳之效益。植物及土壤吸收碳部份如Getter et al. (2009)所述,是因碳 會存於植物的Biomass 中,且空氣中的碳亦會隨著植物的枯枝及滲漏水存於土壤 基質當中。Li et al.(2010)曾評估周界 CO2之濃度對綠屋頂之影響,該研究分 為兩部分:實際量測植物對CO2的吸收及排放速率,接著用其結果評估周界CO2 濃度對綠屋頂減碳效益影響,該研究發現在夏季時期,植物白天的 CO2 吸收速 率遠大於夜間 CO2 排放速率,且綠屋頂減碳能力和綠屋頂植物的設置位置及周 邊空氣流動等相關;另Getter et al. (2009)曾分析過綠屋頂常用景天科植物(Sedum) 的儲碳能力,該研究分為兩部份探討,第一部分評估在地面上Biomass 吸收碳的 能力,最後綜合考量地面上、下Biomass 及基質吸收碳的能力,結果顯示對於使 用Sedum 植物的綠屋頂,其吸收能力為 375g-C/m2。 行政院國家科學委員會專題研究計畫「城市綠地之冷效應」(2011)研究顯 示,實測進行了屋頂綠化與一般屋頂之溫度數據比較,分析解果顯示夏季屋頂綠 化有助於降低氣溫最大效果約 1.6℃,並且平均也有 0.26 ℃的減緩效益。相對 的,在希望維持溫暖的冬季,屋頂綠化並沒有顯著改變周圍氣溫的跡象,亦即在 冬季屋頂綠化並沒有使周圍溫度下降的疑慮。分析結果更明確指出公園綠地的降 溫功能可以達到平均1.5℃;最大值 6.1℃的效果。此結果亦證實小型鄰里公園便 有顯著的降溫效益,並且公園內植物的綠化量與品質也會影響降溫能力。 傳統空污減量較著重於管控固定污染源,但卻無法有效減少空氣中已存在之 空氣污染物 (Yang et al., 2008),綠屋頂卻可針對目前空氣中存在之污染物進行減 量,目前綠屋頂的空污減量評估方法可分為兩種:現地量測及利用乾沉降模式模 擬不同空氣污染物之減量。現地量測部份,常對不同植物吸碳能力加以定量,曾 針對217 種不同植物對 NOx的吸收能力加以定量,Clark et al. (2008)即利用該研 究結果估算綠屋頂之空污減量效益,唯並未考慮其他常見污染物。Currie and Bass
(2005)曾利用其估算綠屋頂及綠牆對於多倫多地區的空污減量效益,在美國一研 究報告中也曾利用此模組,評估在華盛頓地區不同植物種植情境的減量效果,發 現如全市皆為綠屋頂時,每年可達58 metric tons 的空污減量, 闕雅文(2005)提到條件評估法最早是在 1947 年由 Ciriacy-Watrup 提出實 證構想,1963 年 Davis 首先應用在遊憩資源價值之效益估計上。其主要是將人們 對財貨的偏好以貨幣數量表示,以嚴謹實驗設計,針對所欲研究之環境價值設計 一個假想市場,讓受測者對該非市場財貨進行評估,利用問卷調查方式,詢問其 願付價格(Willingness to Pay, WTP)或願受補償(Willingness to Accept, WTA), 以推估某地區環境品質變化之效益、成本或資源之存在價值,利用假設之條件市 場架構,以取得受訪者在真實市場中所願支付之代價,而無實際交易行為。 由於是在假想狀能下尋求消費者之願付價格,在Randall 經濟理論觀點,認 為非市場的評估方法中,條件評估法屬於「所得補償法」(income compensation approact),即針對自然或遊憩資源增量或減量,直接找出能使消費者達到原來效 用水準之補償金額。而所謂願付價格或願受補償,是就環境資源供給量增加或品 質改善部分,詢問受訪者所願意付出之代價;若為供給量減少,則所願意接受之 補償。在應用上因受訪者對願付價格之邊際效用小於其對願受補償之邊際效用, 採用願付價格詢問方式進行實證,較為穩妥做法。 Odum(1987)將能值分析方法用於評估密西西比河流域能量系統蒐集有關 流域內之經濟流動如石油、燃料;自然資源如太陽、雨風等;及外部投入之勞力 與服務等資料。繪製系統圖、製作能值分表,並加以探討變動前後的系統差異。 同時也模擬分析自 1980 至 2280 密西西比河流域內資源的流通以作為政策建 議。 郭祝瑛(2003)在「應用能值分析方法探討水庫集水區整治策略-以德基水 庫為例」研究中利用相關能值資料,針對水庫集水區中點源與非點源污染的部分 進行研究,以作為整治計畫之配套,包括結構性與非結構性的設施提供管理政策 上的考量。 綜合上述資料,根據生態經濟學、環境經濟學和資源經濟學的研究成果,可