雨水滯蓄洪設施型式量體配置Web-GIS雲端操作系統建置之研究

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(1)PG10502-0010. 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 受委託者：國立臺灣海洋大學研究主持人：李光敦研究員：洪夢秋研究助理：曾韋緐、黃雅琪研究期程：中華民國 105 年 1 月至 105 年 12 月研究經費：新臺幣 143.68 萬元. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 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).

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(3) 目次. 目次目次. .................................................................................................................... I. 表次. ................................................................................................................. III. 圖次. .................................................................................................................. V. 摘要. ................................................................................................................ VII. 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 第二章文獻蒐集與分析探討 ................................................................................. 7 第一節雨水滯蓄設施分類說明 ........................................................ 7 第二節國內外雨水滯蓄設施量體配置相關研究 ..................... 12 第三節法規與技術規範 ................................................................... 15 第四節雲端操作系統相關研究 ...................................................... 25 第三章雨水滯蓄設施系統建置理念 ................................................................... 33 第一節適用範圍 ................................................................................. 33 第二節分析計算流程 ........................................................................ 33 第三節水文計算分析方法及理論 ................................................. 35 第四章雨水滯蓄設施型式量體配置雲端操作系統建置................................... 53 第一節系統平台架構 ........................................................................ 53 第二節資料庫結構 ............................................................................. 56 第三節資料介接說明 ........................................................................ 63 第四節系統功能介紹 ........................................................................ 65 I.

(4) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 第五節系統特點及其擴充性 .......................................................... 73 第六節示範地區案例分析 ............................................................... 74 第五章結論與建議 ............................................................................................... 91 第一節結論 .......................................................................................... 91 第二節建議 .......................................................................................... 94 附錄一評選意見回覆 ..................................................................................... 附 1-1 附錄二歷次審查意見回覆 ............................................................................. 附 2-1 附錄三工作會議紀錄 ..................................................................................... 附 3-1 附錄四專家座談會會議紀錄 ......................................................................... 附 4-1 附錄五使用操作手冊 ..................................................................................... 附 5-1 參考書目 ............................................................................................................... R-1. II.

(5) 表次. 表次表 2-1 各單位相關滯蓄設施名稱及分類彙整表 .................................................. 8 表 2-2 滯蓄設施分類與定義表............................................................................. 11 表 2-3 相關法規彙整表......................................................................................... 18 表 2-4 法規標準類別彙整表................................................................................. 24 表 2-5 雲端運算五大特徵..................................................................................... 26 表 2-6 雲端運算三種服務模式............................................................................. 27 表 2-7 災害防救災雲端計畫架構 ........................................................................ 30 表 3-1 統一土壤分類與土壤滲透係數 k 值對照表 ............................................. 42 表 3-2 土壤最終入滲率及滲透係數 k 值簡易對照表 ......................................... 42 表 3-3 土地使用分區逕流係數參考表 ................................................................ 46 表 3-4 國土利用調查土地使用分類與土地使用分區對應表 ............................ 46 表 4-1 系統資料表說明......................................................................................... 57 表 4-2 已介接資料說明......................................................................................... 64 表 4-3 Web-GIS 雲端系統功能 ............................................................................ 66 表 4-4 滯蓄設施配置及設計參數表(新北市政府提供)...................................... 78 表 4-5 系統分析成果表單..................................................................................... 87. III.

(6) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. IV.

(7) 圖次. 圖次圖 1-1 研究流程圖................................................................................................... 5 圖 2-1 雲端運算架構示意圖................................................................................. 25 圖 3-1 雨水滯蓄設施量體配置設計分析主要流程 ............................................ 35 圖 3-2 雨水滯蓄設施規劃設計作業程序 ............................................................ 37 圖 3-3 水文分析流程圖......................................................................................... 39 圖 3-4 合理化三角形單位歷線模式示意圖 ........................................................ 47 圖 3-5 一階朗吉-古達法之圖解方式示意圖 ....................................................... 49 圖 4-1 系統平台架構示意圖................................................................................. 54 圖 4-2 土城區雨水下水道人孔設計流量建置空間分布圖 ................................ 62 圖 4-3 系統主畫面................................................................................................. 66 圖 4-4 帳號申請與登入平台功能示意圖 ............................................................ 68 圖 4-5 專案管理平台功能示意圖 ........................................................................ 69 圖 4-6 空間資訊平台功能示意圖 ........................................................................ 70 圖 4-7 規劃設定平台功能示意圖 ........................................................................ 71 圖 4-8 水文分析平台功能圖................................................................................. 72 圖 4-9 現行土城(頂埔地區)區都市計畫圖 .......................................................... 76 圖 4-10 基地開發範圍及出口位置 ...................................................................... 77 圖 4-11 滯蓄設施配置 ........................................................................................... 78 圖 4-12 設計雨型................................................................................................... 82 圖 4-13 基地開發前與開發後無施作滯蓄設施逕流歷線 .................................. 83 圖 4-14 地下貯留池之入流及出流歷線 .............................................................. 83 V.

(8) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 圖 4-15 透水舖面之入流及出流歷線 .................................................................. 84 圖 4-16 草地之入流及出流歷線........................................................................... 84 圖 4-17 滲透側溝之入流及出流歷線 .................................................................. 85 圖 4-18 人工地盤花園之入流及出流歷線 .......................................................... 85 圖 4-19 基地開發後施作滯蓄設施之逕流歷線 .................................................. 86 圖 4-20 基地開發後施作滯蓄設施前後逕流歷線 .............................................. 86. VI.

(9) 摘要. 摘要關鍵詞：雨水滯蓄設施、雲端操作系統、水文分析工具、複合型設施運用一、研究緣起由於都市化迅速發展，透水面積逐漸減少，造成地表逕流量增加，加上近年來受氣候變遷之極端降雨影響，災害的風險與強度增加，致使都會區承受淹水災害的能力降低。過去往往採用工程之手段，以達成不致災害發生之目的，意即開發行為使得土地利用情況發生改變、洪峰到達時間縮短等造成洪水災害後，再規劃防災之工程手段以阻止災害發生。近數十年來，隨著環境氣候的變遷及高度都市化發展，可為防災所利用之都市土地愈來愈少，工程手段之措施亦可能不足以應變水文環境快速改變所造成之影響。目前都市防災規劃之新思維，則是希望在既有水利設施保護標準的基礎上，透過基地涵養、保水、貯留等低衝擊開發措施，貯滯因土地開發所增加之地表逕流量，藉此降低開發所造成之水環境衝擊。然而，臺灣降雨空間分布差異甚大，基地開發之滯蓄設施設計規劃過程相當繁雜，往往需視土地開發位置之地文、水文特性，進行一系列之水文分析計算(包含設計雨型、降雨逕流模擬、保水設計容量演算等機制)，並且需符合現有法律之規定，方能達成正確且有效的配置規劃。此外，內政部建築研究所 104 年「低衝擊開發技術容量設計電腦輔助系統建置」，以 Microsoft Excel 試算表之方式針對都會區面積 1 公頃內之建築基地開發，提供單一型式滯蓄設施量體之配置計算。然而，基地開發之滯蓄設施設計過程需視實際情況配置數個不同型式之複合型滯蓄設施，以達透水減洪之目的；故如何在複雜的規劃過程中，同時考慮綜合治水之概念及複合型設施之聯合運用情況，以確保雨水滯蓄設施有效發揮減洪之功能，是一項值得探討的重要課題。內政部建築研究所於 104 年「雨水滯蓄設施容量配置決策支援及雲端操作系統研究」，完成「雨水滯蓄設施量體配置決策流程」與「雲端操作系統整體架構」之研究項目。其中，雨水滯蓄設施量體配置決策流程包括基地開發及滯蓄設施規劃、水文分析演算、檢核等三階段；而雲端操作整體架構，則是以 Web-GIS 技術整合水文分析理論、空間資訊及開放資料，並以具體實現雨水滯蓄設施量體配置分析流程為前提，建立雲端系統架構，以使決策流程之各階段可透過 Web-GIS 雲端操作系統進行整合，並將複 VII.

(10) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 雜的分析過程以友善介面連結溝通，藉以提升雨水滯蓄設施量體配置之便捷性。本年度研究以前期計畫成果為基礎，應用 Web-GIS 技術建立「雨水滯蓄設施型式量體配置雲端操作系統」，除可協助建築從業人員進行雨水滯蓄設施之規劃設計工作，並可提供主管機關直接於線上系統檢視各開發案之分析過程。二、研究方法及過程本研究以第一年完成之研究成果為基礎，蒐集國內外有關雨水滯蓄設施、法規與技術規範、雲端操作系統等相關資料及制度規範，做系統化整理與資料分析，據以增修前期報告之內容，並建立雨水滯蓄設施規劃設計作業程序。設計使用者可藉由雨水滯蓄設施規劃設計作業程序之參考，順利完成冗長且複雜之規劃設計過程。而雨水下水道系統節點流量則應以都市計畫區已竣工之雨水下水道系統進行分析。本計畫之示範區為新北市土城區，係參考新北市政府「新北市板橋區、土城區雨水下水道綜合檢討規劃」報告之內容，建置新北市土城區雨水下水道系統節點設計流量資料庫。研究中以網際網路地理資訊系統 (Web-based Geographic Information System, Web-GIS)技術，整合雨水滯蓄設施規劃設計作業程序、政府開放資料、水文分析方法、雨水下水道系統節點流量等空間資料庫，建置雲端操作系統，並以簡單且直覺的地圖化友善操作介面進行系統功能之建立，除可降低雨水滯蓄設施配置分析之複雜度，並可依基地所在位置提供適用之計算參數與檢核條件。而後舉辦專家座談會議，匯整專家提出之意見與建議，進行雲端操作系統之修正，以使系統功能更趨完善，並於系統完成後，彙編系統使用手冊，以利本系統之實際應用。三、重要發現本研究完成國內外雨水滯蓄設施，以及雲端系統相關資料持續蒐集之工作，並依據所蒐集之資料進行資料研析工作。研究中以前年度研究成果為基礎，建置新北市土城區雨水下水道系統節點設計流量資料庫、建立雲端操作系統、舉辦專家座談會，參考專家提出之意見與建議，進行雲端操作系統修正及操作案例示範，並撰寫使用手冊；茲就研究成果說明如下。 1、文獻蒐集與分析探討本研究蒐集國內外有關雨水滯蓄設施、法規與技術規範、雲端操作系統等相關資料及制度規範，做系統化整理與資料分析，並據以增修前期報告之內容，其 VIII.

(11) 摘要. 中有關法規之部分，適用範圍以都市計畫區單一建築開發基地面積 2 公頃以下之小型開發行為為主，依據現行各項法規綜合整理，可分為：(1)貯留標準，(2)放流標準，(3)保水標準，以及(4)綜合治水標準等四項。考量各縣市對於貯留標準之規定不盡相同，故又可分為(a)貯留池體積得與保水設施體積合併計算，(b)貯留池體積與保水設施體積不得合併計算等兩種情形。有關放流標準部分，目前僅新北市與臺北市訂定相關標準。而保水標準部分，乃是以保水指標為評估標準，其表示建築基地涵養雨水與貯留滲透雨水的性能標示，屬綠建築之基準，適用於新建建築物。另外，現行綜合治水標準雖未有強制性規定，然考量政府目前正在推動綜合治水之理念，亦即土地開發以不增加下游排水系統負擔為原則，故一併納入考量以供滯蓄設施規劃設計之參考。此外，105 年 8 月 18 日新北市議會已三讀通過該府水利局擬定之「新北市透水保水自治條例草案」，最快將可能於 106 年公布實施，後續將視相關法規之更新，進行系統檢核之調整。 2、雨水滯蓄設施規劃設計作業程序之建立本研究以前期成果為基礎，並依據文獻蒐集與分析探討成果，建立雨水滯蓄設施規劃設計作業程序，其主要流程包括(1)基地開發及滯蓄設施規劃，(2)水文分析演算，以及(3)檢核等階段。其中，於「基地開發及滯蓄設施規劃階段」，系統介接計算所需之開放資料，並允許使用者上傳相關配置之圖檔，以協助於地理資訊系統上框選建築基地開發範圍與布設各項滯蓄設施，並可指定設施間之上下游關係，考慮複合型設施聯合運用之情況。而藉由地理資訊系統之空間分析技術，系統可自動選取鄰近雨量站，以獲得雨量站之 Horner 降雨強度參數。在此階段，規劃設計者可利用方案管理之功能，擬定最佳配置方案，而量體配置過程資訊亦將儲存於雲端伺服器中，以供日後開啟檢視。「水文分析演算階段」則可進行一系列水文演算，包括設計雨型、降雨逕流模擬、保水設計容量及保水指標。其中，保水設計容量係以「建築基地保水設計技術規範」為參考依據。考量土壤入滲率會隨時間遞減，而現行「建築基地保水設計技術規範」可能造成滯蓄設施之保水設計容量有高估之疑慮，故本計畫額外提供「水環境低衝擊開發設施操作手冊」(內政部營建署, 2015)之保水設計容量計算方式，以作為設計分析之參考。「檢核階段」因不同開發基地位置而有不同法規限制，故可分為法規檢核(貯留標準、放流標準、 IX.

(12) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 保水標準)及輔助檢核(綜合治水標準)，為提供正確之法規檢核內容，系統可依據所在位置縣市之規定，針對全臺任一基地進行法規檢核。 3、系統功能建立依據前期成果之「雲端操作系統整體架構」為基礎，整合本研究建立之雨水滯蓄設施規劃設計作業程序，建立具有地理資訊系統環境之網頁操作系統，將複雜的分析過程以友善介面連結溝通，藉此提升雨水滯蓄設施量體配置之便捷性。本系統採用帳號管理機制，規劃單位或主管機關可以公司或組織之名義進行系統使用帳號申請，據以登入系統平台，並提供規劃設計者新增專案、檢視過去專案及刪除專案等專案管理之功能，規劃設計者可將設施規劃設計過程，直接儲存於雲端伺服器中，日後可隨時線上檢視/修正/執行已儲存專案。此外，規劃設計者透過規劃設定功能之圖形操作物件，可於地圖介面進行開發基地範圍劃設，以及滯蓄設施規劃布設；同時，因系統介面具操作直覺之互動性連結功能，故計算資訊視窗將自動轉換至基地資料欄位或雨水滯蓄設施欄位，供使用者輸入各項參數資料。而設施間上下游關係之指定部分，系統則於雨水滯蓄設施欄位提供下拉選單之方式進行設定；除此之外，系統透過地理資訊系統之空間分析技術，可自動擷取開發基地鄰近之雨量站資訊、雨水下水道人孔屬性資料、地方或中央法令規定，並可顯示多種開放資料介接之空間圖資，包含國土利用調查成果圖、通用版電子地圖、1/5000 圖幅框、通用版電子地圖正射影像、村里界圖，以及段籍圖等，以作為輔助設計之參考。待各項規劃設計完成後，點選「進行計算」按鍵，系統即連結至後端分析模組自動執行一系列水文分析，並將依各項參數輸入資訊與計算結果，進行成果展示及成果表單產製，可提供規劃單位或主管機關線上檢視之功能。 4、示範地區案例分析為使雨水滯蓄設施規劃設計作業程序，及系統功能操作能順利執行，本研究依據上述作業程序及系統功能操作，進行示範案例分析。研究中以已通過審查之新北市土城區沛陂段小型開發基地(面積 2 公頃以下)為例，透過本系統平台進行雨水滯蓄設施之操作配置與分析可知，若都市計畫區之開發，透過合適之滯蓄設施布設，提高基地開發後之透水能力，將可貯存部分降雨逕流量於設施中，以降低 X.

(13) 摘要. 開發後洪峰流量，減緩災害造成之衝擊。然而，本案例雖通過新北市政府之相關法規檢核，但有關放流標準部分，目前僅針對貯留池設計尖峰出流量進行檢核，而未檢核整體基地之總出流量，因此無法管控其它區域之出流量，可能造成下游排水系統溢淹。而本系統額外提供輔助檢核部分，係考量綜合治水之理念以不造成下游排水系統負擔為原則，由系統之輔助檢核分析結果可知，基地開發後施作滯蓄設施後逕流量，仍大於雨水下水道允許放流量，故未符合檢核之標準。雖現行法規並無相關限制，且就單一建案之小型基地而言，其放流量超出之量體雖不大，但若有多個建案或較大型之基地開發，則其超出量體所產生之疊加效應將可能超過下游排水系統通水能力。是以本系統提供之輔助檢核，不僅可供相關單位藉以掌握雨水下水道排水系統能力，後續亦可作為政府持續推動綜合治水計畫之參考。 5、使用手冊編纂依系統平台之功能及各項操作流程，編纂系統之使用手冊，據以提供使用者於系統平台執行滯蓄設施規劃設計，以及各項使用操作之參考。操作手冊內容主要可分為「前言」、「系統說明」、「操作功能說明」及「應用範例」等四章節；前言為系統架構、系統功能及系統適用範圍之介紹；而系統說明則針對計算分析流程、保水設計容量之計算，以及檢核方法進行介紹；操作功能說明則依據系統之各項操作進行示範，如開啟系統、WEB-GIS 操作工具介紹、劃設基地、執行分析計算，以及匯出成果表單等；最後則為應用範例之介紹，以提供使用者更為具體之操作示範，協助提高使用者對本系統工具之熟悉程度。四、主要建議事項建議一成果輸出之客製化表單產製：立即可行建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：直轄市及各縣(市)政府本研究建置之系統平台主要為協助建築從業人員執行滯蓄設施之相關規劃設計工作，目前系統平台可依設施規劃設計之過程與分析成果，提供一般成果表單之輸出。 XI.

(14) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 然而，滯蓄設施之相關法令規定因地方政府之需求而有所不同，若可針對各縣市政府既有相關表單格式之規定，儘可能依其需求，提供客製化表單之產製功能，將可提高規劃者與管理機關之使用意願。建議二系統平台之應用擴充及滯蓄設施與都市排水管理平台建置：中長期建議主辦機關：內政部營建署、直轄市及各縣(市)政府協辦機關：內政部建築研究所本系統平台係以全臺通用之彈性架構為建置前提，已多重考量全臺各縣市之法令規定與設計方法之適用性，若中央單位或各縣市政府陸續建置雨水下水道系統人孔設計流量之資料，將可快速進行其它地區之擴充應用。另外，本系統平台可供主管單位線上檢視成果表單，協助提升審查相關作業之工作效率。由於系統內已記載管轄範圍內各基地開發規劃內容，未來可擴充開發為雨水滯蓄設施與都市排水之管理平台，以此協助相關主管機關進行轄區內滯蓄設施之管理，藉以掌握全台各都市排水之能力。. XII.

(15) 摘要. Abstract Keywords: stormwater detention facility, cloud operating system, hydrological analysis tool, application of compound facilities. Background and objectives Climate changes and rapid development of urban areas have resulted in increasing runoff peak and reducing time to peak discharge in major cities. The change of runoff characteristics increases the flood risk and reduces the resilient ability of the city during disaster. Although engineering methods were usually applied to avoid disaster in the past, rapid development in urban areas and climate change in Taiwan have stimulated the change of hydrological environment in the past few decades. Hence, previous engineering methods may not enough to relax the impact from the change of the hydrological environment. In response to the influences of climate change and urbanization, low impact development measurements have been used to compromise the increasing runoff resulting from land development. In performing the detention facility design, engineers should consider local topographic and hydrological characteristics, especially should take into account the uneven spatial-distribution of rainfall in Taiwan. In 2015, the Architecture and Building Research Institute (ABRI) at the Ministry of Interior has compiled the “Technology of low-impact development for storage capacity design with computer aided.” This research proposed analysis tools for the design of single-type detention facility in development areas under one hectare. To enhance the ability of peak discharge mitigation, compound detention facilities would be required in performing the low impact development measurements. In the meantime, it would be an important issue to check if the facilities design complies with the regulations which should include not only the local government regulations but also the Integrated Flood Control Regulation. In 2015, the ABRI has compiled the “A study of decision support and cloud operating XIII.

(16) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. system for the allocation of stormwater detention capacity.” This research proposed the decision procedure for detention facility design and the framework for a cloud operating system. The decision procedure embedded in the system includes a prior selection of type and size of the detention facility, integrated hydrological analysis for the developing site, and inspection of relevant regulations. The framework of web-based operational platform has integrated the GIS technologies, hydrological analyses, as well as relevant regulations for the design of detention facilities to simplify the complex design procedures. In this study, a web-based operational platform has been developed to assist the architect performing the design work for stormwater detention facilities. The design information can also be delivered directly through a web link to authorities for further regulatory compliance. Method and approach In this study, a design procedure for stormwater detention capacity allocation has been developed based on the 1st-yr project results. Literatures related to the classification of stormwater detention facilities, technical specifications, and cloud operating system were collected and analyzed to develop procedures for determining the stormwater detention capacity. The user can follow the procedures step by step for a detention facility design. Tucheng District in the New Taipei City was selected as a test site to implement the proposed system platform. The information of the allowable outflow discharge was obtained from the report “Comprehensive reviewing and planning of the sewer system in Bangchiao and Tucheng districts of New Taipei City.” In this study, hydrological analysis methods, geomorphologic and hydrological datasets, and relevant regulations have been integrated on a web-GIS cloud-operating system to establish a simple and convenience system for operating. Two expert forums were held in this year. Suggestions proposed by the experts were detailed discussed and used to revise the structure of the cloud operating system. Main Results To provide an integrated web-GIS system for detention facility design, this project has XIV.

(17) 摘要. accomplished basic data collections, aggregated and analyzed available design methods for hydrological analysis, establish the database of sewer information at Tucheng District, and developed cloud operating system based on the result of previous project and the suggestions from the two expert forums for detention facility design. The main results obtained from this study can be summarized as follows: 1. Relevant literatures review and analysis This study collected and analyzed relevant literatures for the design of detention facility and cloud operating system. The relevant regulation of the detention facilities can be classified into four types as: (1) detention storage standard, (2) allowable outflow discharge standard, (3) retention storage standard, and (4) Integrated flood control regulation. Considered local government may have different regulations, the detention storage standard was separated into (a) the volumes of detention pond and water retention facility can be both counted, and (b) the volumes of detention pond and water retention facility should be counted separately. For allowable outflow discharge standard, currently only Taipei City and New Taipei City have related standards. The retention storage standard was applied to new buildings that refer to the capacity of infiltration and water retention in the building basements. Furthermore, this platform also provides an auxiliary check according to the Integrated Flood Control Regulation, although this regulation has not been compulsory performed. In considering that revised regulations has just been passed through a third reading by the New Taipei Council on Aug. 18, 2016, the updating function of the system according to the changes of official announcements has also been considered. 2. Developing analysis procedures for detention facility design Design procedures for detention capacity allocation has been developed based on the 1st-yr project results and in accordance with the literatures related to the classification of detention facilities. The design procedures embedded in the system include (1) a prior selection of type and size of the detention facilities, (2) integrated hydrological analysis for the developing site, and (3) relevant regulations inspection. In the first stage, the user can upload the layout of the base into the platform, which would provide an easy way for users XV.

(18) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. to delineate the range of the developing site and to allocate the possible detention facilities. Based. on. the. GIS. spatial. analysis,. the. system. can. acquire. rainfall. intensity-duration-frequency information from adjacent rain gauges to perform hydrological analyses for the developing site. In the second stage, the platform would provide detail hydrological analyses which include design hyetograph, rainfall-runoff routing, water retention volume calculation and water retention index calculation. In performing the water retention volume analysis, calculation functions provided by the “Design and Technique Specifications for Soil Water Content” were adopted. Considering that infiltration rate would decay with time, which would result in overestimating the total volume for water retention, so retention calculations suggested by “Operation Manual for Low Impact Development Facility” were also included for reference. In the final stage, regulatory compliance including an official regulation inspection (considering: detention storage standard, allowable outflow discharge standard, and retention storage standard) and an auxiliary inspection (considering the Integrated Flood Control Regulation) were provide to check whether the design complying with relevant local government regulations. 3. Developing functions of cloud-operating system A web-GIS cloud-operating system was developed based on the 1st-yr and this year research. This system has integrated available spatial datasets with hydrological analyses on a users’ friendly interface for detention facilities allocation and design. Architects and government officers can apply a company/institute account through the account management function. After login the platform, the user can create a new project, access/delete previous projects, and save the most new design results on the cloud system. Moreover, by using the graphic interface, the user can delineate the range of the developing site on screen, allocate the detention facilities, and assign model parameters for further hydrological analyses. While the location of the developing site and the detention facilities are assigned, the platform will automatically retrieve rainfall intensity-duration-frequency information, regulations of central and local governments, storm sewer information, land use information, and street network information from the spatial datasets. An integrated XVI.

(19) 摘要. result sheet will be produced by the platform after the hydrological analyses are completed to provide a detail final check to the user and then transfer the design result directly to authorities for relevant regulation inspection online. 4. Example design cases In order to demonstrate the applicability of the decision support system for detention facility design, a previous approved design case at Tucheng District of the New Taipei City was chosen as an example. In this case, five types of dentation facilities were used in the developing site. The results show that the detention facilities do mitigate the increase of the runoff due to the development. Nevertheless, although the design case has passed the regulations of the New Taipei City government, the design does not comply with the allowable outflow discharge standard if the outflows both from the detention pond and from other regions in the developing site are considered. An auxiliary inspection that consider the Integrated Flood Control Regulation was also performed. The results show that the outflow discharge from the site after development was larger than capacity of the nearby sewer system. Although the regulation has not been official announced, the accumulation of the excess runoff through different developing sites may result in inundation in the downstream. Hence, the regulation considering integrated flood control management in urban areas should be recognized an important issue in the future. 5. Compiling users’ manual for the cloud-operating system A users’ manual was compiled according to the functions and analysis procedures of the cloud-operating system. The manual provides detail descriptions for engineer to perform the design work for detention facilities. The content of the manual includes (1) Foreword, (2) Introduction of The System, (3) Introduction of The Operating Function, and (4) Example Cases. The Foreword provides detail introduction for the system structure, system function, and applicability of the system. The Introduction of The System includes the procedure of hydrological analysis, water retention analysis and regulatory compliance. The Introduction of The Operating Function provides related operation demonstration, such as access the system, Web-GIS operating tool, production of result sheet. The last chapter provides an XVII.

(20) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. example case. A previous approved case at Tucheng District of the New Taipei City is used as an example to demonstrate the entire analysis procedures for detention facility design. Major suggestions This study proposes immediate and long-term strategies as follows: For immediate strategies: The cloud-operating system developed in this study can assist architects to perform detention facility design. A final result sheet generated by the platform has included the information of the developing site, the hydrological analysis results, and regulatory compliance. Since regulations may vary according local governments, the platform should provide a customized sheet to accordance with local government regulations in the near future to promote the use of the platform for architects and authorities. For long-term strategies: Although current platform was developed for New Taipei City as an example, the platform has considered the flexibility of system framework for different counties in Taiwan. Once the information of the sewer capacity is available for different counties, the platform would be applicable to whole Taiwan. Moreover, this platform can provide not only an efficient tool for authorities in performing regulatory compliance, but also an useful database for future urban drainage system design.. XVIII.

(21) 第一章緒論. 第一章緒. 論. 第一節研究緣起與背景壹、研究緣起由於都市化迅速發展，透水面積逐漸減少，造成地表逕流量增加，加上近年來受氣候變遷之極端降雨影響，災害的風險與強度增加，致使都會區承受淹水災害的能力降低。過去往往採用工程之手段，以達成不致災害發生之目的，意即開發行為使得土地利用情況發生改變、洪峰到達時間縮短等造成洪水災害後，再規劃防災之工程手段以阻止災害發生。近數十年來，隨著環境氣候的變遷及高度都市化發展，可為防災所利用之都市土地愈來愈少，工程手段之措施亦可能不足以應變水文環境快速改變所造成之影響。目前都市防災規劃之新思維，則是希望在既有水利設施保護標準的基礎上，透過基地涵養、保水、貯留等低衝擊開發措施，貯滯因土地開發所增加之地表逕流量，藉此降低開發所造成之水環境衝擊。然而，臺灣降雨空間分布差異甚大，基地開發之滯蓄設施設計規劃過程相當繁雜，往往需視土地開發位置之地文、水文特性，進行一系列之水文分析計算(包含設計雨型、降雨逕流模擬、保水設計容量演算等機制)，並且需符合現有法律之規定，方能達成正確且有效的配置規劃。此外，內政部建築研究所 104 年「低衝擊開發技術容量設計電腦輔助系統建置」，以 Microsoft Excel 試算表之方式針對都會區面積 1 公頃內之建築基地開發，提供單一型式滯蓄設施量體之配置計算。然而，基地開發之滯蓄設施設計過程需視實際情況配置數個不同型式之複合型滯蓄設施，以達透水減洪之目的；故如何在複雜的規劃過程中，同時考慮綜合治水之概念及複合型設施之聯合運用情況，以確保雨水滯蓄設施有效發揮減洪之功能，是一項值得探討的重要課題。內政部建築研究所於 104 年「雨水滯蓄設施容量配置決策支援及雲端操作系統研究」，完成「雨水滯蓄設施量體配置決策流程」與「雲端操作系統整體架構」之研究項目。其中，雨水滯蓄設施量體配置決策流程包括基地開發及滯蓄設施規劃、水文分析演算、檢核等三階段；而雲端操作整體架構，則是以 Web-GIS 技術整合水文分析理論、空間資訊及開放資料，並以具體實現雨水滯蓄設施量體配置分析流程為前提，建立雲 1.

(22) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 端系統架構，以使決策流程之各階段可透過 Web-GIS 雲端操作系統進行整合，並將複雜的分析過程以友善介面連結溝通，藉以提升雨水滯蓄設施量體配置之便捷性。本年度研究以前期計畫成果為基礎，應用 Web-GIS 技術建立「雨水滯蓄設施型式量體配置雲端操作系統」，除可協助建築從業人員進行雨水滯蓄設施之規劃設計工作，並可提供主管機關直接於線上系統檢視各開發案之分析過程。貳、研究背景「流域綜合治理特別條例」於民國 103 年 1 月 29 日公布施行，以國土規劃、綜合治水、立體防洪及流域治理等方式進行水患防治工作，並推動流域出流管制與逕流分擔，明訂土地開發利用或變更使用計畫應優先運用低衝擊開發方式，以增加透水、滯洪與綠地面積，且不增加下游河川、排水系統負擔為原則。近年來，國內於都會區進行相關基地保水、減洪、滯蓄設施設置，期以增加都會區的減洪能力。然而，臺灣降雨空間分布差異甚大，基地開發之滯蓄設施設計規劃過程，往往需視土地開發位置之地文、水文特性，進行一系列之水文分析計算(包含設計雨型、降雨逕流模擬、保水設計容量演算等機制)，並且需符合現有法律之規定，方能達成正確且有效的配置規劃。故如何在複雜的規劃過程中，設計一有效雨水滯蓄設施，以達到出流管制及逕流分擔之目的與綜合治水之精神，乃為現階段都市減洪對策之重要課題。有鑑於行政院「雲端運算應用與產業發展方案」帶動國內雲端運算產業發展，積極推動開放資料(Open Data)、災害防救等雲端平台建置，自 102 年起由國家災害防救科技中心與中央氣象局、水土保持局、水利署、公路總局、人事行政總處、臺灣鐵路管理局及臺灣高速鐵路公司等共同合作執行「災害共通示警協議及開放資料服務」計畫，藉由政府開放資料服務模式廣泛加值應用。因此，若政府開放資料服務也能夠有效運用於雨水滯蓄設施量體配置規劃，並結合雲端技術建置線上即時計算系統，將可提供一便捷計算工具。本研究以第一年完成之研究成果為基礎，應用 Web-GIS 技術整合政府相關開放資料，建置雨水滯蓄設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統平台。而透過雲端技術建置之系統，可整合滯蓄設施計算方法、雨量分析資訊、空間資料、法規限制，並可同時連結下游雨水下水道系統節點流量，使規劃設計者於 Web-GIS 雲端系統上指定開發地點後，即可透過雲端計算程式與資料庫，即時求得開發基地內之雨水滯蓄設施量體 2.

(23) 第一章緒論. 配置，亦可模擬各項設施之聯合運用情況。此簡化繁複水文設計過程之雲端操作系統，可提高規劃設計者之工作效能並確保分析之正確性。且待設計完成後，使用者可直接於雲端系統檢視設計成果資訊，並可提供管理單位線上檢視功能，協助縮短相關審查作業時間，進而節省人力與時間成本。. 第二節研究方法與步驟茲就本研究工作項目及內容、研究方法及步驟概述如下：壹、工作項目及內容本研究第一年度以「雨水滯蓄設施量體配置決策流程與系統整體架構規劃」為主，彙整雨水滯蓄設施相關研究、法規及技術規範，針對都市計畫區內 2 公頃以下之小型開發基地，提出量體配置決策流程與系統整體架構。其中雨水滯蓄設施量體配置決策流程，包括：(1)基地開發與滯蓄設施規劃，(2)水文分析演算，以及(3)檢核等三階段，設計規劃者可透過此一流程進行雨水滯蓄設施之量體配置。本年度研究以前期研究成果為基礎，建置雲端操作系統，以 Web-GIS 為操作介面，透過資料庫伺服器、地圖伺服器、前端網頁及後端網頁伺服器傳遞資訊，以提供更為簡潔之計算工具。分年研究計畫主題與內容說明如下：一、第一年(已完成)：雨水滯蓄設施容量配置決策流程及雲端操作系統架構之建立 (一)國內外雨水滯蓄設施(含低衝擊開發技術、基地保水、雨水貯留利用、貯集滯洪等相關技術) 型式量體配置、實際案例、技術規範與雲端操作系統相關資料之蒐集與研析。 (二)彙整各類型雨水滯蓄設施設計型式、量體配置及水文分析方法等基礎理論，針對不同地文水文條件，建立雨水滯蓄設施型式及量體配置之最佳化設計決策流程。 (三)確立雲端操作系統整體架構與可介接使用系統。二、第二年(本年度)：雨水滯蓄設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統之建置 (一)持續蒐集國內外最新雨水滯蓄設施(含低衝擊開發技術、基地保水、雨水貯留利用、貯集滯洪等相關技術)容量配置、實際案例、技術規範與雲端操作系統 3.

(24) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 相關資料進行彙整研析。 (二)開發雨水滯蓄設施量體配置之水文分析計算模組。 (三)延續前期研究之規劃架構，介接政府 Open Data 空間資訊，建置雨水滯蓄設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統之分析模式。 (四)彙編雨水滯蓄設施型式量體配置 Web-GIS 雲端系統操作手冊。 (五)選擇可行之示範地區進行案例分析與操作說明。貳、研究方法及步驟本計畫之主要研究流程如圖 1-1 所示，以第一年完成之研究成果為基礎，蒐集國內外有關雨水滯蓄設施、法規與技術規範、雲端操作系統等相關資料及制度規範，做系統化整理與資料分析，據以增修前期報告之內容，並建立雨水滯蓄設施規劃設計作業程序。設計使用者可藉由雨水滯蓄設施規劃設計作業程序之參考，順利完成原本冗長且複雜之規劃設計過程。而雨水下水道系統節點流量則應以都市計畫區已竣工之雨水下水道系統進行分析。本計畫之示範區為新北市土城區，係參考新北市政府「新北市板橋區、土城區雨水下水道綜合檢討規劃」報告之內容，建置新北市土城區雨水下水道系統節點設計流量資料庫。研究中以網際網路地理資訊系統(Web-based Geographic Information System, Web-GIS)技術，整合雨水滯蓄設施規劃設計作業程序、政府開放資料、水文分析方法、雨水下水道系統節點流量等空間資料庫，建置雲端操作系統，並以簡單且直覺的地圖化友善操作介面進行系統功能之建立，除可降低雨水滯蓄設施配置分析之複雜度，並可依基地所在位置提供適用之計算參數與檢核條件。而後舉辦專家座談會議，匯整專家提出之意見與建議，進行雲端操作系統之修正，以使系統功能更趨完善。待系統完成後，研究中將進行案例示範操作，並彙編系統使用手冊，以利本系統之實際應用。. 4.

(25) 第一章緒論. 蒐集國內外雨水滯蓄設施相關資料. 蒐集雲端系統相關資料. 資料研析. 建置雨水下水道系統節點設計流量資料庫. 建立雲端操作系統雛型. 整合第一年成果. 舉辦第一次專家座談會. 操作案例示範. 修正雲端操作系統. 舉辦第二次專家座談會. 完成雲端操作系統. 圖 1-1 研究流程圖 (資料來源：本研究成果). 5. 彙編雲端操作系統使用手冊.

(26) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 6.

(27) 第二章文獻蒐集與分析探討. 第二章文獻蒐集與分析探討研究中針對滯蓄設施分類、現行法規與技術規範，以及雲端操作系統，蒐集國內外相關研究，進行資料研析工作；茲就文獻分析探討結果說明如下。. 第一節雨水滯蓄設施分類說明本研究之分析對象為都市計畫區內建築基地開發之雨水滯蓄設施，依據主管單位之需求，針對雨水滯蓄設施而有不同分類方式及管理範圍，表 2-1 為各機關之相關滯蓄設施分類彙整表。由 2013 年經濟部水利署「流域綜合治水對策整合與相關法規修訂之研究」可知，都市雨水下水道之功能除解決都市排水問題外，應配合綜合治水之理念，減少水患等災害發生機率。其中出流管制策略，可藉由雨水貯留設施之設置，以抑制雨水之出流，設施可分為滲透設施及貯留設施。滲透設施包括滲透集水井、滲透管(溝)、滲透邊溝、滲透性舖面等，而貯留設施則包括雨水調節池、校園運動場貯留、公園及綠地貯留、停車場貯留、社區公寓棟間貯留、廣場貯留、地下貯留、屋頂貯留等。 2010 年內政部營建署「雨水下水道設計指南」將抑制逕流設施定義為抑制雨水逕流不直接由下水道及河川流出為目的，用以減輕下游排水之負擔所設置之設施，可分類為滲透設施與貯留設施。其中，滲透設施包括透水性舖面、滲透管(溝)、滲透側溝、滲透雨水井等設施；貯留設施又可分類為非現場貯留設施(如調洪沉砂池、雨水調節池、遊水池等)與現場貯留設施(如校園運動場貯留、公園貯留、綠地貯留、停車場貯留、社區公寓棟間貯留、廣場貯留、地下貯留、屋頂貯留等設施)。 2013 年內政部營建署「建築技術規則建築設計施工編」規定於都市計畫地區新建、增建或改建之建築物，應設置雨水貯集滯洪設施(除山坡地建築已依水土保持技術規範規劃設置滯洪設施、個別興建農舍、建築基地面積三百平方公尺以下及未增加建築面積之增建或改建部分者外)。而雨水貯集滯洪設施係指於法定空地、建築物地面層、地下層或筏基內設置水池或儲水槽，以管線或溝渠收集屋頂、外牆面或法定空地之雨水，並連接至建築基地外雨水下水道系統。另外，雨水貯集滯洪設施得於四周或底部設計具有滲透雨水之功能，並得依建築基地保水或建築物雨水貯留利用系統之規 7.

(28) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 定合併設計。. 表 2-1 各單位相關滯蓄設施名稱及分類彙整表單位. 設施名稱及定義. 分類滲透設施. 經濟部水利署. 雨水貯留設施具有降低洪峰流量、遲滯洪峰到達時間或增加入滲等功能之設施。. 內政部營建署 (雨水下水道設計指南). 抑制逕流設施抑制雨水逕流不直接由下水道及河川流出為目的，用以減輕下游排水之負擔所設置之設施。. 貯留設施滲透設施貯留設施. 雨水貯集滯洪設施法定空地、建築物地面層、地下層或筏基. 內政部營建署 (建築技術規則建築設計施工編). 內設置水池或儲水槽，以管線或溝渠收集屋頂、外牆面或法定空地之雨水，並連接至建築基地外雨水下水道系統。若雨水貯集滯洪設施具有滲透雨水之功能，並得依建築基地保水或建築物雨水貯留利用系統之規定，合併設計。建築基地保水設施. 常用保水設施. 為改善土壤生態環境、調節環境氣候、降低區域洪峰、減少洪水發生率之設施。. 特殊保水設施. 建築物雨水貯留利用系統為促進水資源有效利用，在不妨礙居住環境之安全、健康及舒適條件下，提供建築物雨水回收再利用。內政部營建署 (水環境低衝擊開發設施操作手冊). 雨水貯集滯洪設施. 低衝擊開發設施通過滲透、過濾、貯存、蒸發及延遲逕流等工程設計並結合都市土地規劃、景觀等面向，以達成改善水質、減少暴雨逕流量. 雨水貯留利用系統. 低衝擊開發設施. 之目標。雨水入滲型設施內政部建築研究所. 減洪設施改善基地開發後增加之逕流量，以延緩地表逕流排出時間、減低洪峰流量之設施。. 雨水貯留型設施雨水貯留/入滲型設施. 8.

(29) 第二章文獻蒐集與分析探討. 表 2-1 各單位設施名稱及分類彙整表(續) 單位. 設施名稱及定義. 分類滲透設施. 臺北市政府水工處. 流出抑制設施抑制雨水逕流不直接由下水道及河川流出為目的所設置之設施，以減輕下游排水之負擔。透水保水設施利用雨水貯集、滲透等設施，將雨水貯存收集，或使之滲入到地表下的功能，這些設施的配置不僅能降低都市洪水的尖峰流. 常用保水設施. 量，減少逕流量體積，並可補注地下水源。. 其他保水設施. 新北市政府水利局. 臺南市政府水利局. 雨水貯集滯洪設施利用雨水貯集、滲透等設施，將雨水貯存收集，或使之滲入至地底的功能。這些設施的配置不僅能降低都市洪水的尖峰流量，減少逕流體積，並可補注地下水源。. 貯留設施. 特殊保水設施. 雨水滲透設施. 雨水貯集設施. (資料來源：本研究整理) 內政部營建署「水環境低衝擊開發設施操作手冊」(內政部營建署, 2015)將低衝擊開發設施定義為通過滲透、過濾、貯存、蒸發及延遲逕流等工程設計，並結合都市土地規劃、景觀等面向，以達成改善水質、減少暴雨逕流量目標之設施。該手冊之低衝擊開發設施包括透水舖面、綠屋頂、生態滯留單元、樹箱過濾設施、植生溝、雨水桶、滲透陰井/滲透側溝等七種。內政部建築研究所「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」(內政部建築研究所, 2013)將減洪設施定義為利用雨水貯集、滲透等技術，將雨水貯存保留或入滲至土壤中之設施。減洪設施依特性分為結構性及非結構性兩大類，其中結構性減洪設施可分類為雨水入滲型設施(如滲透草溝/草帶、滲透側溝/渠、透水性舖面)、雨水貯留型設施(如屋頂雨水貯集系統、屋頂綠化)、雨水貯留/入滲型設施(如社區滯(蓄)洪設施、滲透排水管、滲透陰井、雨花園、雨水貯留的景觀規劃)等三類。臺北市政府訂定之「臺北市基地開發雨水流出抑制設施技術規範」(臺北市政府水工處, 2013)，定義流出抑制設施為抑制雨水逕流不直接由下水道及河川流出為目的所 9.

(30) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 設置之設施，以減輕下游排水之負擔；一般可分為貯留設施及滲透設施兩類別。另外，新北市政府於「透水保水設施規劃參考手冊」(新北市政府水利局, 2012)中，定義透水保水設施為利用雨水貯集、滲透等設施，將雨水貯存收集或使之滲入至地底的功能，藉由設施的配置不僅能降低都市洪水的尖峰流量，減少逕流量體積，並可補注地下水源。設施分類為常用保水設施、特殊保水設施及其他保水設施。保水設施包括草溝/ 草帶、透水舖面、花園土壤雨水截留(如綠屋頂或屋頂綠化)等；特殊保水設施包括地面貯集滲透設施(如雨花園、可入滲景觀設計)、滲透排水管、滲透陰井、滲透側溝、滲透渠等；其他保水設施包括滯(蓄)洪設施、雨水貯集利用系統。臺南市政府之「臺南市建築基地雨水貯集滯洪設施技術手冊」(臺南市政府水利局, 2014)，定義雨水貯集滯洪設施為利用雨水貯集、滲透等設施，將雨水貯存收集或使之滲入至地底的功能，包括地面貯集設施、滲透排水管、滲透陰井、滲透側溝、滲透渠、雨水貯集利用系統、地下滯(蓄)洪設施、地下貯集設施等。而依據流域綜合治理之理念，滯蓄設施常建議以低衝擊開發技術評估設計。2010 年美國國家環境保護局(United States Environmental Protection Agency, EPA)之「低衝擊開發手冊」，定義低衝擊開發(Low Impact Development, LID)為不用傳統開發方式且儘量保持未開發前之水文及排水狀態，而發展成的綜合性基地開發與工程設計方法，使都市之開發行為與水文環境之維護取得平衡的技術，可減少地表逕流的發生，降低基地開發的環境衝擊，以及增進環境的美化、生活品質的提升。依手冊所述，低衝擊開發技術可分為四類，分別是植生滯留槽(如窪地、雨花園等)、透水舖面、(雨水)貯留/ 回收系統，以及綠屋頂。而日本在 70 年代後期，開始推行總合治水政策方針，其中所述之雨水滯留設施可用以增加都市透水面積，以達減少逕流量體積及降低洪災的發生頻率。雨水滯留設施分為貯留設施與浸透設施。貯留設施包括滯洪、蓄洪池之設置與雨水貯留設施之設置等；浸透設施則包括增加透水、浸透池、透水舖面、住戶浸透設施等。本研究參考表 2-1 並依據綜合治水之理念將「雨水滯蓄設施」分為「滲透型」與「貯留型」兩大類設施。滲透型設施包括滲透草溝、滲透側溝、透水性舖面、滲透排水管、滲透陰井等；貯留型設施包括屋頂綠化、貯留池、雨花園等。參考「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」(內政部建築研究所, 2014)，各項設施之定義如表 2-2 所示。 10.

(31) 第二章文獻蒐集與分析探討. 本研究以此設施分類為基礎，於 Web-GIS 操作系統中納入滲透草溝、滲透側溝、透水性舖面、滲透排水管、滲透陰井、屋頂綠化、貯留池、雨花園等 8 種雨水滯蓄設施，而各項滯蓄設施之保水設計容量的計算方法除參考「建築基地保水設計技術規範」(內政部營建署, 2012)之外，考量上開技術規範之降雨延時採用 86,400 秒進行估算，可能高估滯蓄設施之保水設計容量，故本研究另以「水環境低衝擊開發設施操作手冊」(內政部營建署, 2015)針對上述 8 種雨水滯蓄設施，以該手冊所建議之低衝擊開發(Low Impact Development, LID)保水設計容量公式，進行保水設計容量之計算。. 表 2-2 滯蓄設施分類與定義表設施類型. 設施名稱與定義滲透草溝排水溝渠種植草類以防止土壤沖蝕，並提供作為宣洩逕流及截排分流。滲透側溝收集屋頂排水或表面逕流水的側溝並具備滲透作用，其管涵斷面積較滲透排水管為大。透水性舖面. 滲透型設施. 人工鋪築之多孔性舖面可使雨水通過滲入路基，減輕雨水下水道排水負擔、延緩洪峰流量。滲透排水管將地表土壤飽和而無法宣洩之水先匯集於排水管內，然後慢慢往土壤入滲至地底，達到補助土壤入滲的效果。滲透陰井屬於垂直式的輔助入滲設施，不僅可以有較佳的貯集滲透的效果，同時可作為滲透排水管之間連接的節點，可容納排水過程中產生的汙泥雜物。. 11.

(32) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 表 2-2 滯蓄設施分類與定義表(續) 設施類型. 設施名稱與定義屋頂綠化在屋頂鋪設額外介質種植植物，創造綠空間。貯留池. 貯留型設施. 在逕流到達排水孔出口之間，設置人工開挖或使用擋水設施造成的窪地，以發揮逕流貯蓄並達到洪水調節。雨花園利用綠地花園收集來自屋頂、車道、道路、停車場等之雨水，並藉由地表覆蓋之植栽根系過濾及沉澱逕流中懸浮固體與沉積物後入滲到地下。. (資料來源：內政部建築研究所, 社區及建築基地減洪設施管理維護手冊之研編, 2014；本研究整理). 第二節國內外雨水滯蓄設施量體配置相關研究研究中匯整雨水滯蓄設施、低衝擊開發技術及綜合治水對策之相關研究，並探討分析現行滯蓄設施之量體配置設計，以此作為雨水滯蓄設施量體配置雲端系統建置之參考，茲將相關研究探討說明如下。壹、國內相關研究探討經濟部水利署水利規劃試驗所「滯洪設施模式分析評估與規劃設計標準作業程序之研究」(經濟部水利署水利規劃試驗所, 2005, 2006)，主要以水利署所屬河川之滯蓄洪設計，提出建議方法與流程，並製作滯洪設施規劃設計參考手冊。而內政部營建署於 2010 年間制定「雨水下水道系統規劃原則檢討」，針對雨水貯留及調節設施設置計畫提出量體配置計算方法；而後並完成「都市防洪空間規劃與管理之研究」(經濟部水利署水利規劃試驗所, 2013, 2014)，針對臺灣都市防洪空間規劃與管理遭遇課題進行探討，希望能於綜合治水及低衝擊開發之理念下，確保開發行為不致造成逕流量增加或加重下游排水系統之負擔。該計畫並完成都市防洪空間規劃與管理策略研擬、滯洪空間滯蓄量體簡易估算，其中簡易估算係基於設計雨型搭配長延時降雨觀念，利用 Modify FAA 法之計算結果透過修正係數調整，藉以評估大型開發所需滯洪量體。另 12.

(33) 第二章文獻蒐集與分析探討. 外，內政部營建署為改善氣候變遷與高度都市化帶來的水環境問題，認為導入具保水減洪、水質淨化、降低都市熱島效應、提升景觀美質之低衝擊開發設施，為較佳之調適方案，並能兼顧滿足各單位欲達成之目的與需求，於 2015 年完成「水環境低衝擊開發設施操作手冊編製與案例評估研究計畫」，提出評估指標三類及各項低衝擊開發設施之設計原則，並據以彙編操作手冊，提供各界於設計時有所參據，以作為推動低衝擊開發之基石。其評估指標分別為保水指標、永續環境指標，以及逕流型指標；而低衝擊開發設施則包括透水舖面、綠屋頂、生態滯留單元、樹箱過濾設施、植生溝、雨水桶、滲透側溝及滲透陰井等設施。內政部建築研究所「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」(內政部建築研究所, 2013)，針對雨水入滲型、雨水貯留型、雨水貯留/入滲型研擬規劃手冊，提出容量設計方法建議，後續並完成「社區及建築基地減洪設施管理維護手冊之研編」(內政部建築研究所, 2014)，該計畫針對社區及建築基地相關制度規範之探討，據以提出國內之社區及建築基地減洪設施管理維護、操作流程及檢核方式之手冊，以供依循參考。同年，進行為期 2 年之「低衝擊開發技術容量設計電腦輔助系統建置」(內政部建築研究所, 2014, 2015)，該研究針對國內外之低衝擊開發技術、法規、容量設計及評估計算模式等層面進行探討，以 Microsoft Excel 試算表之方式，針對 1 公頃以下之開發基地內地上型及地下型滯蓄洪設施、透水舖面，以及雨水花園等四種設施建立容量設計計算工具，唯上述各設施之容量設計計算方式以單一建築基地僅可配置一種設施為主。2015 年內政部建築研究所亦完成「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊輔助計算工具建置研究」，該研究以「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」之研究成果為基礎，針對 1 公頃以下之開發基地，以 Google 表單與 Google 試算表之方式建置輔助計算工具。但僅計算設施可貯蓄體積，並未包括降雨逕流演算，無法求得設施出流量，而針對允許放流量有規定之縣市將無法計算(如臺北市及新北市)。新北市政府水利局於 2013 年之「透水保水設施規劃參考手冊」(新北市政府水利局, 2013)，針對於建築基地開發或建物及公共設施開發用地，提供減少地表逕流量及增加透水率設計之參考。手冊適用對象包括都市開發、都市更新或建物重(整)建，以及公共設施開發，該手冊詳細定義透水保水設施，並分類為 8 大設施，針對各項設施提出保水設計容量計算公式。臺中市政府之委託案「臺中市都會水岸地區都市防災規 13.

(34) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 劃研究」(臺中市政府, 2014)，針對滯洪池用地位置與量體需求評估，乃以開發後 100 年重現期之入流量，應透過滯洪設施調蓄，使其出流量不得超過開發前 10 年重現期之洪峰量標準。此外，臺北市政府亦於 2014 年完成「臺北市建築物雨水貯留設施技術規範之訂定」(臺北市政府, 2014)，適用範圍包括建築物、建築基地、各類土地利用，該規範並提供 22 種型式之設施，並對各設施進行分類及說明，以作臺北市雨水貯留設施規劃設計之參考使用。貳、國外相關研究探討美國科羅拉多州都市排水及管理局之「都市暴雨排水設施標準手冊(Urban Storm Drainage Criteria Manual)」(Urban Drainage and Flood Control District, 2010, 2013)，共有 3 冊。主要針對政府機關、開發商、承包商等使用者，提供都市排水設計時的選擇與配置設計之方向，以利建構及維護雨水排水系統/減洪設施等。第一冊內容包括都市開發相關的排水政策以及法規、設計規劃方式介紹(如降雨、水文環境介紹以及逕流估算等)、都市街道、入流口及下水道系統等相關說明；第二冊則進一步針對水工結構物的構造及使用說明進行詳細介紹(如設計方式與圖說等)；第三冊為延續前兩冊的成果，補充其對設施的維護管理，並對如何落實最佳管理策略(BMPs)進行討論，以減少暴雨逕流的影響。而美國馬里蘭州於 1999 年完成「低衝擊開發設計策略-整體設計方法」(Maryland Department of Environmental Resources, 1999)，該策略是結合了基地規劃者、工程師，以及整體設計的方法而成的低衝擊開發設計策略。可使設計者在開發的情況下考量低衝擊開發設計之邏輯策略，包括低衝擊開發之基地規劃、水文分析、綜合管理，以及考量泥沙沖刷之控制與策略。日本於 1977 年提出「總合治水」對策，除了整治河川加寬河道、改建堤防外，也設置疏洪道、暫時蓄洪地下調整池(地下河川或地下水庫)，並對土地開發行為提出嚴謹的要求，包括新建築物設置貯留雨水的滯洪池、雨水可以入滲地底的「浸透」設施等，都是減少地表逕流、降低洪峰流量的防洪減災作法。日本雨水貯留浸透技術協會，另於 1996 年提出健全都市水循環方針，逐步將總合治水之理念應用於各層面持續至今，並編撰與其相關之技術手冊，以供設計使用者參考，內容包括雨水貯留及浸透設施之設置、工法種類、容量配置之推估等。加拿大 TRCA (Toronto and Region Conservation Authorities)和 CVC (Credit Valley 14.

(35) 第二章文獻蒐集與分析探討. Conservation)從事多年集水區內之環境監測工作，依監測結果顯示，隨著都市化程度的增加，使得生態環境逐漸惡化，進而導致洪水災害發生。而為保護集水區之生態環境永續發展，降低災害發生機率，以低衝擊開發技術取代傳統的工程方法之思維轉變為工程師之必經過程。故加拿大多倫多區域保護及流域保護主管機關於 2010 年與其環境部門、海洋漁業、政府及產業發展之代表，協商制定出「低衝擊開發雨水管理指南」 (Toronto and Region and Credit Valley Conservation Authorities, 2010)，該指南提供工程師、生態學家和規劃者最新的方向及資訊，以及以景觀為基礎的雨水管理規劃和低衝擊開發雨水管理手段，有助於確保集水區內之溪流、河流、湖泊、陸地棲息地永存之環境永續發展。. 第三節法規與技術規範研究中於探討雨水滯蓄設施相關法規的過程中，發現都市防災減洪議題涉及層面繁雜，包含土地使用分區或使用管制、建築基地設置雨水收集及貯留、基地保水、出流管制等，且中央及地方均有不同之規定，表 2-3 為本研究綜整中央及地方法規、技術規範之摘要表。依據「都市計畫法」第 27 條之 1 規定，「土地權利關係人依第 24 條規定自行擬定或變更細部計畫，或擬定計畫機關依第 26 條或第 27 條規定辦理都市計畫變更時，主管機關得要求土地權利關係人提供或捐贈都市計畫變更範圍內之公共設施用地、可建築土地、樓地板面積或一定金額予當地直轄市、縣(市)政府或鄉、鎮、縣轄市公所。」，說明土地開發之義務關係，避免內部成本外部化的情形發生，故可利用前開捐贈之公共設施用地作為滯蓄空間使用，以增加防洪空間(經濟部水利署水利規劃試驗所, 2014)。而第 26 條之規定，擬定計畫之機關每 3~5 年內至少通盤檢討一次，故可藉由通盤檢討過程，有系統地規劃都市滯洪、土地使用管制調整、雨水入滲與貯留設施等，以達到都市防洪之目的。依據「非都市土地開發審議作業規範」第 22 條之規定，「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，並應以一百年發生一次暴雨強度之計算標準提供滯洪設施，以阻絕因基地開發增加之逕流量」，此即說明土地開發者亦應負擔土地變更開發之防洪義務。且 15.

(36) 雨水滯蓄洪設施型式量體配置 Web-GIS 雲端操作系統建置之研究. 依據「非都市土地開發審議作業規範」附件二及附件三規定，非都市土地開發案需辦理土地使用分區變更或用地變更編定者，需取得排水計畫書同意文件；惟都市土地變更及開發過程中，並未被要求需依據「排水管理辦法」第 11 條之規定提送排水計畫書送審，導致土地開發者未負擔防洪義務。有鑒於此，水利署與內政部協商會議決議：都市計畫新訂擴大、且涉及農業區、保護區、公共設施用地變更為可建築用地之個案變更需提送排水計畫書，以符合出流管制之目標(經濟部水利署水利規劃試驗所, 2014)。依據「中央管區域排水排水計畫書審查作業要點」規定，辦理土地開發利用或變更使用計畫，致增加中央管區域排水之逕流量且面積達二公頃以上者，該土地之開發人、經營人、使用人或所有人應提送二階段排水計畫書審查。而於「都市防洪空間規劃雨管理之研究」(經濟部水利署水利規劃試驗所, 2014)亦有提及，土地開發可分為小型開發行為(開發面積 2 公頃以下)與大型開發行為(開發面積 2 公頃以上)，故可依土地開發之尺度要求開發者履行防洪之義務，茲說明如下： 1.. 土地開發面積未達 2 公頃，稱小型開發行為，可依據中央層級之「建築技術規則」進行管理。其中，建築設計施工編第 4-3 條之規定，「都市計畫地區新建、增建或改建之建築物，除本編第十三章山坡地建築已依水土保持技術規範規劃設置滯洪設施、個別興建農舍、建築基地面積三百平方公尺以下及未增加建築面積之增建或改建部分者外，應設置雨水貯集滯洪設施」，雨水貯集滯洪設施得於四周或底部設計具有滲透雨水之功能，並得依本編第十七章有關建築基地保水或建築物雨水貯留利用系統之規定，合併設計。但其亦有說明，若於都市計畫法令、都市計畫書或直轄市、縣(市)政府另有規定者，從其規定。目前臺北市、新北市、桃園市、高雄市以及臺南市等均有明確規定(詳細法規內容如表 2-3 所示)。. 2.. 土地開發面積達 2 公頃以上，稱大型開發行為，可依據「中央管區域排水排水計畫書審查作業要點」，提送排水計畫書並透過排水計畫書進行管理。另外，由於既有都市計畫開發程度之不同，且於通盤檢討過程中未要求提送排水計畫書，故於都市計畫通盤檢討建議可配合既有雨水下水道檢討計畫，以透過逕流分擔措施滿足下游允許排放量之方式進行輔助管理。而依據流域綜合治理特別條例於 103 年 1 月 29 日發布，適用範圍為行政院核定流 16.

(37) 第二章文獻蒐集與分析探討. 域綜合治理計畫所明列之直轄市、縣(市)管河川及區域排水、農田排水、水產養殖排水、雨水下水道、上游坡地水土保持及治山防洪等區域，且為降低開發衝擊並推動流域出流管制，土地開發利用或變更使用計畫應優先運用低衝擊開發方式，以增加透水、滯洪與綠地面積及不增加下游河川、排水系統負擔為原則，亦即大型開發行為及小型開發行為在不增加下游河川、排水系統負擔之情況下，應優先運用低衝擊開發方式等減洪手段來達成，而目前低衝擊開發技術多可與基地保水之設計合併應用。此外，105 年 8 月 18 日新北市議會已三讀通過該府水利局擬定之「新北市透水保水自治條例草案」，最快將可能於 106 年公布實施。綜整以上之法規，於都市計畫區進行 2 公頃以下建築基地之開發，依據其不同開發基地位置而有不同法律規定，研究中彙整各類規定如表 2-4 所示，所需進行之法規檢核部分可分為：(1)貯留標準，(2)放流標準，以及(3)保水標準等三項。考量各縣市對於貯留標準之規定不盡相同，故又可分為(a)貯留池體積得與保水設施體積合併計算， (b)貯留池體積與保水設施體積不得合併計算等兩種情形。而有關放流標準部分，目前僅新北市與臺北市訂定相關標準。而保水標準部分，乃是以保水指標為評估標準，其為建築基地涵養雨水與貯留滲透雨水的性能標示，適用於綠建築與新建建築物。此外，現行法規雖未強制檢討基地開發前後逕流量之差異，但考量政府目前正在推動綜合治水之理念，故土地開發案應額外檢視：(a)基地開發後逕流量是否不大於雨水下水道設計流量，以及(b)基地開發後逕流量是否不大於基地開發前之逕流量(如表 2-4)。. 17.