建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究 子計畫二：研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作
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(2) PG9403-0069 094301070000G1021. 建築基地保水貯集技術設計規範與 法制化之研究 子計畫二：研擬「雨水貯集利用」設計技 術規範與法制化工作. 受委託者：台灣雨水利用協會 研究主持人：鄭教授政利 協同主持人：廖教授朝軒 研. 究. 員：廖明誠. 研 究 助 理 ：李孟杰、何昆錡、丁家偉. 內政部建築研究所委託研究報告 中華民國 94 年 12 月.
(3) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Study on the Design Guideline and Regularization of Rainwater Retention and Harvesting Techniques at Construction Sites Sub-project II: Study on the Design Guideline and Regularization of Rainwater Harvesting. BY CHENG LI CHENG CHAO HSIEN LIAW MING CHENG LIAO MENG CHIEH LEE KUEN CHI HE CHIA WEI TING Dec 30, 2005.
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(5) 目次. 目次 表次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅲ 圖次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅴ 摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧XI 第一章. 緒論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第一節. 緣起及目的‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1. 第二節. 工作項目與內容‧‧‧‧‧‧‧‧‧3. 第三節. 研究方法‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧5. 第二章 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討‧‧‧13 第一節 台灣地區降雨資料整理‧‧‧‧‧‧13 第二節 降雨類型分區方法‧‧‧‧‧‧‧‧18 第三節 降雨類型分區與容量設計‧‧‧‧‧26 第三章 既有建築雨水排水系統現況調查‧‧‧‧‧‧39 第一節 既有建築物導入雨水貯集利用觀念‧39 第二節 既有建築雨排水系統調查‧‧‧‧‧41. I.
(6) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 第四章 雨排水系統再利用設計方法‧‧‧‧‧‧‧‧53 第一節 既有雨排水系統設計方法‧‧‧‧‧53 第二節 雨排水系統構成‧‧‧‧‧‧‧‧‧60 第三節. 既有建築導入雨水貯集利用模式與應用‧‧65. 第四節 既有建築筏基雨水貯集利用模擬探討‧65 第五節 虹吸式雨排水系統介紹與應用‧‧‧84 第五章 雨水貯集再利用電腦化試算系統‧‧‧‧‧‧91. 第六章. 第一節. 雨水貯集利用試算系統之原理與精確計算法‧91. 第二節. 雨水貯集利用試算系統之法制化簡易試算‧98. 結論與建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧115 第一節 結論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧115 第二節 建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧117. 附錄一 審查會議紀錄集處理情形‧‧‧‧‧‧‧‧‧119 附錄二 國際會議發表成果‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧127 參考書目‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧139. II.
(7) 表次. 表次 表 2-1.1. 台灣地區十四個測站年降雨量‧‧‧‧‧‧16. 表 2-1.2. 十四個測站年降雨量年平均值‧‧‧‧‧‧17. 表 2-2.1. 不同屋頂型式之降雨收集效率係數之變化‧19. 表 2-2.2. K 均值法聚類分群結果‧‧‧‧‧‧‧‧‧23. 表 2-2.3. 降雨型態聚類檢定分析表‧‧‧‧‧‧‧‧24. 表 2-2.4. 北部分區代碼表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧25. 表 2-3.1. 北部分區範圍表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧28. 表 2-3.2. 中部分區範圍表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧31. 表 2-3.3. 南部分區範圍表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧34. 表 2-3.4. 東部分區範圍表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧36. 表 2-3.5. 外島分區範圍表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧37. 表 2-3.6. 法制化降雨分區容量設計對照表‧‧‧‧‧38. 表 3-2.1. 建築物雨排水系統細部構造調查表範例‧‧45. 表 4-1.1. 建築雨水受雨面積對應之立管管徑‧‧‧‧58. 表 4-1.2. 建築雨水受水面積對之橫管管徑‧‧‧‧‧59. III.
(8) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 表 4-3.1. 雨水貯集利用模式適用性評估‧‧‧‧‧‧72. 表 4-3.2. 雨水貯集利用模式適用性‧‧‧‧‧‧‧‧73. 表 4-4.1. 研究對象建築物概要表‧‧‧‧‧‧‧‧‧76. 表 4-5.1. 損失水頭係數表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧88. 表 5-2.1 高雨量區與相對測站表‧‧‧‧‧‧‧‧‧100 表 5-2.2 中雨量區與相對測站表‧‧‧‧‧‧‧‧‧101 表 5-2.3 低雨量區與相對測站表‧‧‧‧‧‧‧‧‧102 表 5-2.4 台灣各測站測站 10 年之年降雨統計表‧‧‧103 表 5-2.5 建築類別用水量推估計算基準‧‧‧‧‧‧106. IV.
(9) 圖次. 圖次 圖 1-3.1 雨水利用與貯集平衡之概念‧‧‧‧‧‧‧‧7 圖 1-3.2 雨水利用模擬計算流程圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧8 圖 2-1.1 十四個氣象測站位置分布‧‧‧‧‧‧‧‧‧14 圖 2-1.2 台灣年總降水量(1941 年-2000 年)‧‧‧‧‧15 圖 2-2.1 動態聚類法計算流程圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧21 圖 2-2.2 台灣北部地區四區域示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧25 圖 2-3.1 台灣北部地區四區域分布圖‧‧‧‧‧‧‧‧29 圖 2-3.2 台灣中部地區四區域分布圖‧‧‧‧‧‧‧‧30 圖 2-3.3 台灣南部地區四區域分布圖‧‧‧‧‧‧‧‧33 圖 2-3.4 台灣東部地區四區域分布圖‧‧‧‧‧‧‧‧36 圖 2-3.5 台灣地區法制化降雨類型分區圖‧‧‧‧‧‧38 圖 3-1.1 既有建築物導入雨水利用的定位‧‧‧‧‧‧41 圖 3-2.1 既有建築雨排水系統調查架構‧‧‧‧‧‧‧42 圖 3-2.2 雨排水系統型式分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧42 圖 3-2.3 屋頂雨排水收集方式分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧43. V.
(10) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 圖 3-2.4 排水立管方式分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧43 圖 3-2.5 排水導流方式分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧43 圖 3-2.6 屋頂集水方式分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧46 圖 3-2.7 落水頭形式分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧46 圖 3-2.8 雨水立管直徑‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧47 圖 3-2.9 屋頂鋪面分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧47 圖 3-2.10 設計問題案例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧48 圖 3-2.11 屋頂構材問題案例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧49 圖 3-2.12 落水頭問題案例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧50 圖 3-2.13 檢查問題案例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧51 圖 3-2.14 保養維護問題案例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧52 圖 4-1.1 雨排水系統圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧53 圖 4-1.2 建築物計算集雨量受水區域範圍‧‧‧‧‧‧54 圖 4-1.3 雨排水立管配置方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧56 圖 4-1.4 雨排水橫管配置方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧57 圖 4-2.1 建築雨排水系統昇位圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧60 VI.
(11) 圖次. 圖 4-2.2 雨排水系構成分類方法‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧61 圖 4-2.3 平屋頂構造可利用截水溝使雨水集中‧‧‧‧64 圖 4-2.4 斜屋頂構造以溝槽收集雨水‧‧‧‧‧‧‧‧64 圖 4-3.1 現行之自來水與雨排水系統架構‧‧‧‧‧‧66 圖 4-3.2 既有建築導入雨水貯集利用架構 A‧‧‧‧‧67 圖 4-3.3 既有建築導入雨水貯集利用架構 B‧‧‧‧‧67 圖 4-3.4 既有建築導入雨水貯集利用架構 C‧‧‧‧‧68 圖 4-3.5 雨水貯集利用模式 A‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧69 圖 4-3.6 雨水貯集利用模式 B‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧70 圖 4-3.7 雨水貯集利用模式 C‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧70 圖 4-3.8 雨水貯集利用模式 D‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧71 圖 4-3.9 雨水貯集利用模式 E‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧71 圖 4-3.10 既有建築物導入雨水貯集利用案例‧‧‧‧‧74 圖 4-4.1 住宅建築筏基雨水利用效能圖‧‧‧‧‧‧‧77 圖 4-4.2 辦公室建築筏基雨水利用效能圖‧‧‧‧‧‧77 圖 4-4.3 納莉颱風住宅建築筏基雨水運作圖‧‧‧‧‧78. VII.
(12) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 圖 4-4.4 納莉颱風辦公室建築筏基雨水運作圖‧‧‧‧79 圖 4-4.5 瑞伯颱風住宅建築筏基運作圖‧‧‧‧‧‧‧80 圖 4-4.6 瑞伯颱風辦公室建築筏基雨水運作圖‧‧‧‧80 圖 4-4.7 象神颱風住宅建築筏基雨水運作圖‧‧‧‧‧81 圖 4-4.8 象神颱風辦公室建築筏基雨水運作圖‧‧‧‧81 圖 4-4.9 台灣地區住宅建築筏基雨水效能圖‧‧‧‧‧82 圖 4-4.10 台灣地區辦公室建築筏基雨水效能圖‧‧‧‧83 圖 4-5.1 虹吸式雨排水系統‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧84 圖 4-5.2 虹吸式落水頭構成及性能示意圖‧‧‧‧‧‧85 圖 4-5.3 傳統落水頭及虹吸落水頭管內現象比較‧‧‧85 圖 4-5.4 系統虹吸現象產生過程‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧86 圖 4-5.5 虹吸式雨排水系統模擬‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧87 圖 4-5.6 配管間距示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧89 圖 5-1.1 雨水貯集利用電腦化試算系統‧‧‧‧‧‧‧93 圖 5-1.2 雨水利用與貯留平衡之概念‧‧‧‧‧‧‧‧94 圖 5-1.3 雨水利用模擬計算流程‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧94 VIII.
(13) 圖次. 圖 5-1.4 雨水利用設計模擬計算設計條件輸入情形‧‧96 圖 5-1.5 建築物雨水利用模擬計算結果情形‧‧‧‧‧97 圖 5-1.6 最適雨水槽容量設計表單‧‧‧‧‧‧‧‧‧98 圖 5-2.1 氣候（雨量）分區圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧99 圖 5-2.2 簡易試算系統資料填入表單範例‧‧‧‧‧112 圖 5-2.3 簡易試算系統計算結果呈現表單‧‧‧‧‧113. IX.
(14) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. X.
(15) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：雨水貯集利用、降雨類型分區、雨排水系統再利用. 一、研究緣起 台灣地區逐步朝向高都市化的社會發展，在都市化影響下可能造成更大 的水環境危機，有鑑於此，內政部提出「綠建築評估指標體系」，並於其中 規劃「建築基地保水貯集技術」來提升保水能力，其中並包含「雨水貯集利 用」；「建築基地保水貯集技術」因不同技術而有相異之規劃設計程序，應 該根據當地情況與現場試驗研究來訂定設計及施工標準，並應修改建築技術 規則及法制化工作，以為政府落實永續城鄉建設之依據；本研究延續前兩年 度計畫的「雨水貯集利用」調查實驗研究與工法性能實驗解析，第三(本)年 度主題為研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作。 二、研究方法與過程 依據研究目的與內容，本年度研究方法與內容概述如下： (一)降雨資料的彙整與設計參數建立 降雨型態對於雨水貯集利用之影響最大，本研究對於雨水貯集利用之設 計參數及性能做深入的探討，以雨量類型分區方式分類，建立適用於台灣地 區之雨水貯集設計參數。 (二)建築物雨水利用設計量化評估與模擬分析理論 雨水利用量的計算與累計主要取決於雨水貯集槽四項要因的平衡關係， 此四項要因為流入部分的雨水集雨量、自來水補給水量，以及流出部分的使 用水量以及溢流水量，為降低計算過程的複雜度，本研究擬以逐日降雨量為 計算評估基礎，整理量化模擬評估模式。 (三)既有建築物雨排水系統現況調查與分析 本研究針對既有建築物雨排水系統進行普查，調查重點著重於後續導入. XI.
(16) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 雨水貯集利用系統可行性，並藉由各類影響因子與設計手法的探討，整理出 適用於各種情況之雨水利用設計方法。 (四)法制化方法之探討 針對雨水貯集利用法制化之探討，本研究除收集彙整國內外文獻與法規 外，並針對基地保水貯集設計手法對於現行相關法規之適用性，檢討其是否 有衝突點，廣泛徵詢各業管單位及專家學者之意見，初步提出適於雨水貯集 利用推廣應用之建築技術規則（增）修條文，彙整各界之意見，對不適用之 部分持續修訂，使之更形完善。 三、重要發現 (一)雨水貯集利用法制化降雨類型分區 本研究就各區域不同之降雨量與降雨型態，探討影響雨水貯集系統設計 之因素，將台灣 300 多處測站簡化分為 15 個雨量分區，並從長期的角度來探 討其雨水貯集利用效能，建立具代表性的降雨類型與特性，計算求得各分區 內平均降雨量、降雨概率與建議貯水天數，將提供後續區域雨水貯集系統容 量最佳化設計之參考。 (二)既有建築雨水排水系統調查 延續去年度既有建築雨排水系統的調查，本研究持續針對台北市既有建 築物雨排水系統細部，進行構件現況調查與常見問題分類；其結果導向乃是 後續導入雨水貯集系統的可行性，與現行屋頂雨水排水系統設計及管理維護 相關問題，後續可列入雨水排水系統設計考量。 (三)雨排水系統再利用設計方法 本研究將既有的雨排水系統分為兩個部分：其一，雨排水的設計方法論， 針對目前台灣地區雨排水設計現況，工程師依據的理論基礎及實務應用方 式，加以檢討；其二，在上述的理論基礎架構下，設計者施作後所呈現出的 設備及構成現況；最後並探討新式虹吸式雨排水系統與傳統重力式排水系統 的差異性與優缺點。 (四)雨水貯集再利用電腦試算系統初步完成. XII.
(17) 摘要 本計畫以發展之理論方法為基礎，針對雨水利用系統的原理及法制化的 計算公式，建立雨水貯集利用電腦程式，以讓使用者或設計者能計算出理想 的設計值；目前軟體已完成初步架構，主要分為精確計算與簡易試算兩系統， 俟後續運作，再行修正與除錯。 (五)研擬雨水貯集利用設計技術與維護管理規範 本研究依據建立之雨水貯集利用容量計算方法及實驗結果，針對設計流 程、施工方法、施工程序、施工管理與完工後之維護管理，研擬雨水貯集利 用技術規範，將雨水貯集利用予以標準化，以利後續推動。 (六)成果發表 本研究彙整相關研究成果，已於國際會議 CIB-W062-2005(Water Supply and Drainage for Buildings)發表，論文作者與題目為： Liao, M.C., Cheng, C.L., Ding, J.W., "Sustainable approach of existed building rainwater system from drainage to harvesting in Taiwan", CIB-W62 International Symposium, Brussels, Belgium, 2005.09. 發表本案相關之研究成果，除吸收目前各國對於雨水貯集利用之觀念與 技術，以使本研究之內容趨於完善，並由國際學者審視本研究之可行性、適 用性、周密性與嚴謹度。 四、主要建議事項 針對上述階段性計畫成果，本研究提出建議如下： 立即可行之建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署 本研究迄今已彙整各年度計畫成果，建立台灣地區降雨類型分區與建議 貯水天數，並初步完成雨水貯集利用電腦程式，建議本案後續應朝向建立「輔 助設計軟體」方向進行研究，方可落實研究成果，並有利於建築師於實務設 計上之應用。. XIII.
(18) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署 目前雨水貯集利用系統，多採用於新建之建築物，如何將雨水貯集利用 推廣至佔大多數之既有建築，使其整體效能大為提升，建議主管機關後續可 考慮針對此建議進行研究，以擴大「建築基地保水貯集技術」之施行效果。. XIV.
(19) 摘要. ABSTRACT Keywords: Rainwater utilization, water conservation index, green building , precipitation. Water shortage had become one of the most serious issues, which was concerned by many countries of the world. It is estimated that more than two billions people have not enough clean water to drink or use in this century. Even though, Taiwan is the most rich rainy place which located in monsoon area of the earth, the characteristic is hot, rainy and high humidity, water shortage also shake this island within these years. Just like many other countries all over the world, we have to face the situation which to build a new and huge dam is impossible or very difficult for Taiwan environment at present. Then, to develop many little dam system into buildings or urban is an acceptable idea for government and experts. That means we could formally lead the rainwater use system into building design and housing plan. Green Building evaluation is a new system in which water conservation is prioritized as one of its seven categories for saving water resources through building equipment design in Taiwan. The Green Building program proposes a water conservation index with quantitative methodology and case study. This evaluation index involves standardized scientific quantification and can be used in the pre-design stage to obtain the expected result. The measure of evaluation index is also based on the essential research on Taiwan and is a practical and applicable approach. In this research, we concern about the situation of architect and designer with less engineering background and try to offer a design concept and easy utility to fit to building design. We will also arrange the database of precipitation in Taiwan.. XV.
(20) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. XVI.
(21) 第一章緒論. 第一章 緒 第一節. 論. 緣起及目的. 台灣地狹人稠，而且工商產業發展迅速，已有將近 80%的人口居住於都 市地區，並逐步朝向高都市化的社會發展，這不僅意味著都會紀元的來臨， 更代表過多人口之集中消費，將造成局部資源的耗竭，且在都市化影響下可 能造成更大範圍的水環境危機。 由於市區街道擴大化、生活水準提高、人口密度高度化及土地利用密集 化，各因素相互影響的結果造成都市區域整體的水土保持機能降低，供水系 統負荷增加；地區排水管網的設置加速了地表逕流的集中，導致集流時間的 減少及流速的增加，除了導致區域性淹水災害發生的頻率增加外，亦減少了 地下含水層的補注及加速下游河道沖刷，污染物隨著逕流直接排入下游，對 於都市水環境為害甚劇。 台灣近年來在都市化及工業化期間，大多數都市計畫、建築專家甚至一 般民眾，對逕流的處理觀念皆忽視基地保水功能，且採取盡早將雨水由建築 物排出的方式處理，由於這樣的逕流處理觀念，使得現有都市區域缺乏保水 機能，因而發生都市型水患、都市熱島效應、水資源不足及水污染問題。有 鑑於此，內政部提出「綠建築評估指標體系」，並於其中規劃「建築基地保 水貯集技術」來提升基地之保水能力。所謂「建築基地保水貯集技術」主要 包括：「生態池」及「雨水貯集利用」二項技術。然而目前我國的綠建築政 策對於此二項技術尚處於理論假設計算層次，既無實驗根據亦無設計標準， 尤其尚無適於台灣水／地文條件之標準，且都市計畫及建築等專家亦無法源 賦予規劃設置之義務，影響了發展速度和工程質量。「建築基地保水貯集技 術」因不同技術而有相異之規劃設計程序，應該根據當地情況與現場試驗研 究來訂定設計及施工標準，並應修改建築技術規則及法制化工作，以為政府 落實永續城鄉建設之依據。. 1.
(22) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 一般而言，在非飲用與不接觸人體的前提下，雨水算是相當潔淨的用水 取得來源，根據統計，一般住宅建築用水中，有 32％的水屬於再生水可取代 部分，這些水多用於廁所衛生設備、清掃、園藝等用途，佔日常用水中相當 大的比例，若是能夠將回收之雨水利用於這些用途，取代原來的自來水，除 了可以減少部分日常水費支出外，也可減輕台灣地區連年來的缺水問題。 近年來台灣地區面臨水資源時間與空間上分布不均的窘境，除了接連幾 次颱風所造成的水患以及雨季雨量過少所造成的乾旱外，山坡地過度開發， 水土保持不當所引起的水庫淤積，造成水庫壽命與貯水量的降低，一再再地 影響水資源的供需；尤其是近年常發生颱風過後，水庫過度淤積，堵塞進水 口，反而造成下大雨，卻無水可用的情況。 面對上述問題，雨水貯集利用是可以採行的解決方法之一，其採用的觀 念乃是分散式管理策略，以降低風險為原則，雨水貯集槽就如同分散式的小 水庫；當暴雨來臨時，雨水貯集槽分散都市下水道負荷，降低都市洪水；而 旱季時，則分擔水庫的出水量，減低乾旱所造成的影響；並可因應暴雨後， 水質混濁或進水口堵塞，水庫出水能力降低，提供部分替代用水。 根據工研院能資所的統計，建造一座水庫所生產的水，每度的成本至少 是 20－30 元，而目前水價每度是約 7.5 元，未來勢必邁入高水價時代；雨 水貯集再利用的成本每度只要 2－6 元不等，若是加以推廣，取代部分可替 代用水，就能減少蓋水庫所付出的昂貴工程與社會成本。 台灣地區年平均雨量達 2500 公釐，約為全球降雨量平均值的 2.6 倍， 可說是相當豐沛；但受限於地形與河川因素，每年有 5 成左右的降雨直接流 到大海，導致缺水危機，若是能善用雨水貯集利用機制，將可解決水資源問 題所造成的影響。. 2.
(23) 第一章緒論. 第二節. 工作項目與內容. 本研究針對「建築基地保水貯集技術」二項技術中的「雨水貯集利用」 設計技術規範與法制化工作著手，其內容包括： - 雨水貯集利用模擬研究 - 研擬雨水貯集利用施工與維護管理規範 - 既有建築雨排水系統再利用可行性 - 區域型雨水貯集利用模式 - 修改建築技術規則並進行下階段雨水貯集利用法制化 - 雨水貯集利用電腦輔助設計套裝軟體初步建立 本研究延續前兩年度該計畫的「雨水貯集利用」工法性能實驗解析與理 論模擬解析，將所得到的初步結果及幾次審查會議中的評審意見加以整理歸 納，訂定出本年度研究的方向；依據研究目的，本研究第三年乃針對「雨水 貯集利用」設計技術規範與法制化工作為主體，其內容分別如下： 1.雨 水 貯 集 利 用 模 擬 研 究 本年度除持續進行雨水貯集利用案例觀測驗證分析外，並同時收集歸納 集雨設施及相關特性資料，藉以繼續擴充「台灣地區降雨氣候分區參考圖」 以提供規劃設計之依據。 2.研 擬 雨 水 貯 集 利 用 施 工 與 維 護 管 理 規 範 保水貯集設施是最有價值的都市防洪工法之一，因它不僅能降低暴雨地 表逕流尖峰量，且能以「循環利用」降低珍貴的都市自來水浪費，故貯集利 用性能之維持為一重要的課題，而貯集利用性能的維持則有賴於正確的施工 方法、施工程序、施工管理與完工後之維護管理；因此若空有技術設計規範 而無施工與維護管理規範，則雨水貯集利用難以長期的發揮其功效，故本計 畫擬進一步研擬雨水貯集利用施工與維護管理規範，將雨水貯集利用之設 計、施工及維護管理程序予以標準化。. 3.
(24) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 3.既 有 建 築 雨 排 水 系 統 現 況 調 查 與 再 利 用 可 行 性 分 析 為增加研究之理論實證基礎，本計畫將針對現行建築雨排水系統進行調 查，內容包含雨水排水系統管路配置、落水頭大小數量、管徑、實際收集能 力與承載力，除檢討其在實際降雨狀況下之排水性能外，並分析連結雨水貯 集利用設備之可行性與經濟考量；藉此除可探討實際雨水收集能力與計算公 式之差異外，並可發展出以既有建築雨排水系統為基礎，導入雨水貯集利用 之操作模式，以及檢討其未來法制化後實際執行可行性與衝突與否。 4.修 改 建 築 技 術 規 則 進 行 雨 水 貯 集 利 用 第 三 階 段 法 制 化 針對提出之建築技術規則（增）修條文，進行縱向及橫向之意見彙整， 縱向則徵詢各相關業管單位及執行單位之看法，瞭解是否符合政府現行推動 之相關政策及技術面之落實度；橫向則彙整各界專家學者之意見，對不適用 部分持續修訂，使之更形完善。 5.區 域 型 雨 水 貯 集 利 用 模 式 目前雨水貯集利用僅限於單棟建築模式，先天條件限制產生許多問題， 造成雨水貯集利用無法達到最佳效益；例如對一般連棟式建築而言，其集水 面積之於使用人數相對較大，但是其可用於貯集之空間則較小；相反對於中 高層建築，其集水面積之於使用人數相對較小，但是其具備筏式基礎，若可 以加以利用為雨水貯存空間，其將提供龐大的供水量；而且目前僅探討單棟 建築雨水貯集利用模式，雨水貯集利用並無法與都市整體治水政策相結合。 既有建築區域型雨水貯集利用模式乃是指以整體區域治水的概念，以既 有建築為對象，結合連棟式建築之集雨平面與中高層建築之筏式基礎貯水空 間，取其雙方優點，使雨水貯集利用機制效能最大化。 本研究將針對區域型雨水貯集利用進行調查、模擬與評估，藉由實地案 例方式，分析得出其最佳運作模式；依據各不同之雨量分區，提出適地性的 操作基準；並將融入都市整體治水之觀念，使雨水貯集機制能夠提供除了替 代水源外，並加入生態與都市防災之機能。. 4.
(25) 第一章緒論 6.雨 水 貯 集 利 用 電 腦 輔 助 設 計 套 裝 軟 體 初 步 建 立 計畫之研究成果必須轉化成建築師或設計師能夠應用與參考之準則與推 動依據，方能獲致實質應用之意義，故本計畫擬以發展之理論方法為基礎， 建立雨水貯集利用電腦程式；目前本研究已累積台灣地區龐大之雨量資料 庫，擬於本年度下半年先行初步建立雨水貯集利用電腦輔助設計程式，第四 年度再進行試用與修正，以使該程式系統能夠趨於完善。. 第三節. 研究方法. 除非是在空氣污染嚴重地區，雨水一直是相當乾淨的水源，在許多農村 地區直接收集貯集雨水便可以使用。所謂雨水貯集利用系統，係將雨水以天 然地形或人工方法予以截取貯存，然後經過簡單淨化處理後再利用為生活雜 用水的作法。雨水不但可用在農業灌溉或工業及民生用水之替代性補充水 源，也可用為消防用水之貯水水源，對減低都市洪峰負荷也有相當助益。台 灣地區年平均降雨量將近二千五百公釐，約為全球降雨平均值的二倍半，雨 量可算豐沛，但是受制於地形條件，且未有足夠之蓄水設施攔蓄水源，以致 每年有五成以上之降雨，未能及時控制利用就直接流入海中，甚為可惜。建 築雨水眝集供水系統是由集水系統、水處理系統、儲水系統及給水系統所組 成，首先利用建築基地或屋頂收集雨水，經過管線系統截流至處理系統，處 理完後再流至儲水裝置中，最後再經由另一套管線送至用戶中供用水器具使 用。雨水收集可以利用建築物的屋頂的落水孔將雨水導入設於地下的儲水 槽，也可以興建蓄水池方式直接儲存雨水，經過簡易的處理後，可以做為建 築物或住宅的沖洗、空調或澆灌等雜用水之用。 依據本研究之目的及工作內容，本計畫可能使用之方法及理論簡介如 后：. 5.
(26) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 1.台 灣 地 區 降 雨 資 料 的 彙 整 與 設 計 參 數 建 立 為對於雨水貯集利用之設計參數及性能做更深入的探討，本計畫針對雨 水貯集利用之各個可能設計參數，進行數據比對與驗證分析，藉以建立適於 台灣水／地文條件之設計參數，並進行雨水貯集利用之貯集性能分析。本計 畫擬參照第一年度所完成的「台灣地區降雨氣候分區參考圖」方式，依據各 降雨類型進行分區，將台灣細分成數個降雨分區，並針對各分區內降雨類型 與雨量，提供適切的雨水利用設計方法與參數。 2.建 築 物 雨 水 利 用 設 計 量 化 評 估 與 模 擬 分 析 理 論 建築物整體雨水利用系統大體上包括集雨、處理、貯集及給水等設施， 建築物在導入雨水利用設施的規劃階段，設計者首先必須針對集雨量及利用 量進行評估與決定，而支配集雨量及利用量的要因主要則為集雨面積及貯水 槽容量決定。雨水收集量的評估原本為簡單之計算方程式，即降雨量（深度） 乘上集雨面積即可求得，但是降雨量並非均一地分布在每天與每一地點。特 別是台灣地區雖然年平均降雨豐沛（年平均降雨量約 2500 公釐），然而季 節及地區性的雨量集中且差異甚大，因此計算的關鍵在於氣象資料降雨量的 預測與評估。作為評估用氣象降雨資料一般可分為年降雨量、月降雨量、日 降雨量以及時降雨量，以年降雨量與月降雨量作為雨水利用導入初期潛力評 估，有其參考價值，但是誤差太大，一般無法做為設計上集雨面積或雨水貯 集容積之決策依據。日降雨量係以逐日降雨記錄為依據，在既往相關文獻及 實際案例經驗上，大抵上係以日降雨量作為雨水利用量化之評估基準。逐時 降雨量理論上可以提供更精確之評估依據，但是由於計算參數的增加，計算 評估的時間及計算過程的複雜度將大為提高，以評估方法而言效益並不高。 因此，本研究擬以逐日降雨量為計算評估基礎，整理量化模擬評估模式。 雨水利用量的計算與累計主要取決於雨水貯集槽四項要因的平衡關係，此四 項要因包括流入部分的雨水集雨量、自來水補給水量，以及流出部分的使用 水量以及溢流水量，上述平衡關係概念如圖 1-3.1 所示。利用逐日降雨量評 估年間雨水利用量之計算程序，首先必須決定雨水利用之基地所在地區（如. 6.
(27) 第一章緒論 台北地區）及模擬檢討對象年度，其次則是決定集雨面積範圍、使用水量等 前提條件。評估雨水利用之模擬計算程序以流程圖表示則如圖 1-3.2 所示。. 圖 1-3.1 雨水利用與貯集平衡之概念. 雨水收集量. 自來水補給水量. 溢流水量 使用水量. 7.
(28) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 圖 1-3.2 雨水利用模擬計算流程圖. 開始 初期集雨量＝0 年間逐日累算 雨水收集量計算 （CRW＝CA*Rd*γ*10 -3）. Rd：日降雨量(mm/日) CRW：雨水收集量(m3) SV：雨水貯留槽容量(m3) RSV：雨水貯留量(m3) OFV：雨水溢流量(m3) UW：使用水量(m3) CW：自來水補給水量(m3). 是否溢流？. OFV，RSV’＝SV. OFV＝0，RSV’＝CRW＋RSV. 使用水量使否足夠？. CW＝0，RSV＝RSV’－UW. 年間雨水利用累計 雨水利用率、自來水替代率. 結束. 8. CW＝UW－RSV’，RSV＝0.
(29) 第一章緒論 (1)逐日降雨量資料 Rd（mm/日）及集雨面積 CA(m2)計算雨水收集量 CRW(m3)。 CRW(m3)＝CA(m2)×Rd（mm/日)×流出係數 γ×10-3 （流出係數 γ 隨著集雨場所特性而有不同，屋頂集水通常採用 0.85~0.95） (2) 由 雨 水 收 集 量 CRW(m3) 、 雨 水 貯 集 槽 容 積 SV(m3) 及 貯 集 槽 貯 水量 RSV(m3)，求得溢流水量 OFV (m3/日）。 CRW＋RSV＞SV 時，OFV＝CRW＋RSV－SV CRW＋RSV＜SV 時，OFV＝0 (3)計算當時雨水貯集槽內之貯水量 RSV’(m3) CRW＋RSV＞SV 時，RSV’＝SV CRW＋RSV＜SV 時，RSV’＝CRW＋RSV (4)由雨水貯集槽貯水量 RSV’(m3)與使用水量 UW 計算自來水補給水量 CW(m3) RSV’－UW＜0 時，CW＝－（RSV’－UW） RSV’－UW＞0 時，CW＝0 (5)計算此時雨水貯集槽內之剩餘貯水量 RSV"(m3)， RSV’－UW＜0 時，RSV"＝0 RSV’－UW＞0 時，RSV"＝RSV’－UW (6)當日最終雨水貯集槽貯水量 RSV"(m3)作為翌日雨水貯集槽貯水量 RSV (m3)初值，年間利用則重複上述計算程序，累計各計算參數之變動值。 (7)根據上述之逐日累算結果，年間雨水利用量 YRU (m3/年）、年間雨水收 集量 YRC (m3/年)及年間使用水量 YTU (m3/年)計算如下： YRU＝Σ（UW－CW），YRC＝ΣCRW，YTU＝ΣUW. 9.
(30) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 3.既 有 建 築 物 雨 排 水 系 統 現 況 調 查 與 分 析 目前建築物導入雨水貯集利用系統，大多是建築物興建時即有採用，初 期投入成本耗費也較高，對於佔大多數的既有建築物而言，若能就現有之建 築物屋頂雨排水系統就地改善，再經由簡單過濾設備與貯集槽，利用最少成 本投入，導入雨水貯集利用機制，取代部分日常雜用水。 有鑑於此，本年度研究計畫擬針對既有建築物雨排水系統進行普查，採 用網格法的方式，使取樣點均布於空間，以求取樣之公平性與合理性，調查 重點著重於後續導入雨水貯集利用系統之可行性；既有建築物導入雨水貯集 利用之先決條件取決於屋頂雨排水系統收集方式、排水立管方式、排水管路 設計、最終雨水導至何處、與貯水槽設置空間有否等因子。 本研究初步擬參考上述之相關理論，建立台灣地區降雨頻度分布參考 圖；發展適於台灣之雨水貯集利用容量計算方法；同時探討雨水貯集利用之 特性、設計施工及維護管理要點，並修改建築技術規則建立雨水貯集利用法 制化程序，進而研擬雨水貯集利用技術設計手冊與規範，以及雨水貯集利用 施工與維護管理規範。 4.法 制 化 方 法 之 探 討 針對雨水貯集利用法制化之探討，本計畫初步擬定以下列方式進行探 討： (1)收集彙整國內外文獻，分析建築基地開發造成水循環的改變與健全都市水 循環的需求下，雨水貯集利用等保水設施所扮演的角色，並配合國內外之案 例進行分析探討。 (2)收集整理分析國內外有關雨水貯集入滲設施技術及雨水貯集入滲相關法 規。 (3)雨水貯集利用推動法制化前，必須了解相關之影響因素，尤其最具關鍵的 國土規劃體系、建築技術規則、水土保持技術規範等水利法相關法規以及其 他相關法規。 (4)探討基地保水貯集設計手法對於現行相關法規之適用性，並檢討其是否有. 10.
(31) 第一章緒論 衝突點。 (5)針對現行規則中，不適用或衝突之規則條文，廣泛徵詢各業管單位及專家 學者之意見，初步提出適於雨水貯集利用推廣應用之建築技術規則（增）修 條文。 (6)針對提出之建築技術規則（增）修條文，徵詢各相關業管單位，瞭解是否 符合政府現行推動之相關政策。 (7)徵詢各相關產業執行單位之看法，以瞭解技術面之落實度。 (8)彙整各界之意見，對不適用之部分持續修訂，使之更形完善。 本研究初步擬參考上述之相關理論，建立台灣地區降雨頻度分布參考 圖；發展適於台灣之雨水貯集利用容量計算方法；同時探討雨水貯集利用之 特性、設計施工及維護管理要點，並修改建築技術規則建立雨水貯集利用法 制化程序，進而研擬雨水貯集利用技術設計手冊與規範，以及雨水貯集利用 施工與維護管理規範。. 11.
(32) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研擬「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 12.
(33) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 第二章 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討 內政部建築研究所致力於綠建築的九大指標中，雨水貯集利用類屬於水 資源指標。為有效推動建築物設置此系統以充分有效利用水資源，除了加強 雨水貯集系統之教育宣導與推廣工作外，尚須建立相關法制化的架構，以利 推廣雨水貯集系統。 目前國內對於屋頂雨水貯集供水系統容量設計有關的研究主要集中在點 的分析上，因此在無雨量站設立之地方較不便設計，且對於未來進行法制化 無強而有力之著眼點。故本章首先探討雨水貯集系統之影響因素，然後分析、 歸納其容量設計方法，最後發展區域系統容量設計方法作為法制化分區之依 據。. 第一節. 台灣地區降雨資料整理. 雨水貯集利用系統之設計，在決定設施規模及雨水貯集槽時，應考量水 量的供需平衡，因此對於基地所在地區的降雨量掌握十分重要。不同的地區 有不同的降雨特性，降雨量的多寡將影響雨水貯集槽容量及相關設施的設 計；另外在需求部份有用水量及溢流量，在使用水量部份會因建築物類型不 同而有不同的用水型態與用水量。 雨水貯集利用系統的評估與操作，首先需掌握該建築基地所在地區之降 雨資料；目前中央氣象局共有 300 多處降雨測站，本研究於第一年之工作為 選定幾個具代表性的測站，並取得可靠之基礎累積量測資料，完成建立第一 階段法制化工作目標所需之雨水利用評估計算依據，以及設計規範；這些測 站主要位於人口密集的都會區及中央山脈所設之測站，包含台北、基隆、花 蓮、宜蘭、澎湖、新竹、台中、嘉義、台南、高雄、日月潭、阿里山、恆春 與台東等十四個測站，大致分布涵蓋全台灣各地區。並以最近 100 年間(1900 年~2000 年)之氣象資料為分析對象，以逐月及逐時雨量紀錄作為全國各地在. 13.
(34) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 導入雨水利用設計時之評估參考資料。本研究所取得之 1900-1984 年降雨資 料為中央氣象局之逐月降雨量資料，1985-2000 年降雨資料為中央氣象局之 逐時地面氣象資料，該十四個氣象測站依降雨量行政分區分為以下五個區 域，如圖 2-1.1 所示。 （1）北部地區：包括宜蘭、基隆、台北、新竹等四個測站 （2）中部地區：包括台中、日月潭、阿里山等三個測站 （3）南部地區：包括嘉義、台南、高雄、恆春等四個測站 （4）東部地區：包括台東、花蓮等二個測站 （5）附屬島嶼：澎湖測站. 圖 2-1.1 十四個氣象測站位置分布 台北. 基隆. 新竹 宜蘭. 台中. 澎湖. 花蓮. 嘉義. 日月潭 阿里山 台南 高雄. 台東. 恆春. 14.
(35) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 台灣地理位置處於西太平洋，分屬於亞熱帶、熱帶氣候，另地形複雜， 山地面積約佔全島總面積的 2/3，中央山脈縱貫南北，此種獨特地形產生局 部環流（文獻 A-1）。雖然台灣擁有豐沛的降雨量，年平均降雨量高達 2200 公釐以上，但由於受限先天地形與氣候環境的影響，大約 78﹪之年雨量集中 於四至十月，且八成以上的降雨都直接湍流入海。 依據中央氣象局自 1941-2000 年所累積的降雨統計資料，將這 14 處測 站之降雨量資料，整理成台灣地區年降雨量統計資料，如圖 2-1.2 及表 2-1.1 所示。由圖中可看出，該 60 年間的總降雨量平均為 2203mm，年總降雨量 以 1947 年達到 3258mm 為最大，1980 年的 1420mm 為最少，其他年總降 雨量約在 1800-2500mm 之間。依據劉衍淮先生（文獻 A-2）採取之年雨量 分類法，將偏差大於 400mm 者作為「濕年」與「乾年」之標準，將台灣地 區的年平均雨量 2200mm 來看，意即年降雨量超過 2600mm 為濕年（多雨） 、 年降雨量不足 1800mm 則為乾年（少雨），台灣在 1940-2000 年內總共 7 個濕年：1947、1951、1953、1956、1974、1990 及 1998 年；乾年則有 5 個：1946、1963、1980、1993 及 1995 年。. 圖 2-1.2 台灣年總降水量(1941 年-2000 年) 3500. 降 雨 量. 年平均降雨 2203mm. 1947. (2600m. 1953. 3000. (mm). 1998. 1974. 1956. 1990. 1951 2500. 2000. 1500. 1995 1946. 1963 1980. 1993. (1800mm) 1000 1940年. 1950年. 1960年. 為濕年(多雨)年份. 1970年. 1980年. 1990年. 2000年. 為乾年(缺雨)年份. 15.
(36) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 表 2-1.1 台灣地區十四個測站年降雨量(1941-2000 年) 台北 基隆 花蓮 宜蘭 澎湖 台南 高雄 嘉義 台中 阿里山 新竹 恆春 日月潭 台東 1941 年 * 3203.4 1890.1 2376.6 1290.2 2018.9 1544.5 * 2094.6 4898.5 2375.2 2027.4 * 1539.1 1942 年 1596.1 1918.5 1473.9 1877.5 916.6 1208.5 1125.5 * 1899.7 3811.7 1519.0 2278.9 2612.2 1475.2 1943 年 1378.3 2736.1 2349.3 2734.9 945.7 1438.3 2096.6 * 1824.8 3087.1 1354.4 3493.8 2298.3 1653.0 1944 年 * 3294.8 1933.5 * 932.2 1600.6 1360.1 * 2484.4 4608.0 2126.0 2538.6 3061.1 1663.3 1945 年 1604.6 * 2404.3 2339.4 1202.1 2925.0 * * 1984.9 4807.8 1761.0 2446.5 * 2562.9 1946 年 1642.7 * 1741.8 2527.1 863.7 1400.7 1272.0 * 1097.5 3608.6 943.0 1711.7 1926.8 1708.9 1947 年 2964.2 5512.5 3081.3 4498.9 1507.1 2273.9 2284.7 * 2532.6 5851.7 2677.7 2753.1 3144.0 3273.2 1948 年 1775.0 3598.0 * 2262.7 872.5 * 1525.7 * * 4637.8 1505.6 2234.1 2127.9 2526.8 1949 年 1860.0 3608.1 2738.6 2790.3 841.9 * 2044.8 * * 3541.9 1653.6 2551.4 1632.1 1685.8 1950 年 2126.5 3530.7 2203.7 2879.1 1360.3 2307.4 1814.5 * 2217.0 5083.4 1646.5 2458.0 2824.9 1582.6 1951 年 1869.0 4857.4 2525.5 4053.1 1183.2 1969.7 1955.9 * 1810.9 5005.0 1674.4 2585.8 2388.0 2420.7 1952 年 1623.9 3560.7 2063.0 2499.2 1005.3 1922.2 2205.5 * 1696.4 3235.5 1557.6 2737.3 2131.1 1958.2 1953 年 2433.7 5172.9 2369.0 3645.0 1465.8 2243.8 1768.1 * 2144.2 4787.7 2183.8 3194.9 3329.6 2207.8 1954 年 1627.5 3834.1 2215.9 3422.9 755.2 1201.2 1790.6 * 851.0 2396.8 751.7 1934.8 1648.3 1474.2 1955 年 1727.2 2568.4 1403.2 1758.5 1174.5 2547.9 1901.5 * 2062.6 3936.1 1393.9 2155.1 2394.8 1351.7 1956 年 2584.1 4930.0 2355.1 3734.8 1363.3 2266.4 1864.8 * 1768.3 4691.0 1589.5 2665.0 2561.0 2190.7 1957 年 2195.1 3923.0 2032.7 2577.9 710.4 1529.1 1610.3 * 1687.8 3015.0 1560.5 1881.6 1677.4 1873.4 1958 年 1977.5 3563.6 2334.9 2258.0 941.3 1395.9 1575.4 * 1187.9 3706.7 1208.0 2500.1 1959.2 1790.9 1959 年 2199.2 3513.8 1978.2 2245.2 1141.7 1935.4 1938.1 * 2590.9 4940.4 2251.8 2433.8 3085.1 1845.6 1960 年 2344.4 3397.5 2007.3 2882.9 902.1 1743.6 1750.2 * 1764.9 4492.1 2261.5 2000.0 2971.8 1447.7 1961 年 1925.0 3005.3 2222.0 2297.7 1050.2 953.8 1649.8 * 1185.7 3147.7 1310.4 2871.0 1944.4 2201.0 1962 年 2062.8 3419.5 2329.2 2261.2 785.8 946.7 1437.7 * 1405.7 4026.5 1578.7 1590.6 2382.9 1383.1 1963 年 1708.0 1944.3 1509.1 1703.0 660.2 1051.3 805.1 * 1557.9 4475.1 1202.7 754.1 2179.6 1042.8 1964 年 1370.7 3678.4 2406.3 2675.9 329.7 875.0 863.8 * 1128.8 2821.6 1129.6 1593.3 1495.8 1974.3 1965 年 1569.6 3352.4 2311.7 2588.0 733.9 1265.7 1138.5 * 1566.9 3769.1 1197.9 1208.4 2135.6 1226.3 1966 年 2326.9 3851.4 1456.6 3026.8 1099.3 1583.8 1405.6 * 1655.2 5713.6 2027.9 1664.4 2630.5 1750.0 1967 年 1643.7 3584.2 2803.4 2810.7 812.8 1290.7 1492.4 * 1283.5 3014.6 1161.8 1793.6 1975.7 1684.7 1968 年 2020.8 3234.7 2467.3 2448.0 1354.2 2090.5 2044.2 * 1741.0 3787.1 1858.6 2739.9 2303.0 2772.7 1969 年 2550.1 3459.1 2376.4 3061.4 1289.8 1404.6 1141.8 1413.5 1617.5 3746.2 2372.0 1861.7 2032.8 1917.1 1970 年 2436.3 4854.6 2093.2 3475.1 853.7 1373.6 1512.0 1423.0 1694.9 2925.0 2315.2 2580.0 2429.7 1860.9 1971 年 1462.9 3172.0 2398.8 3481.9 698.0 1045.9 885.7 1451.5 1050.4 3067.4 1270.4 1594.1 1485.7 2093.0 1972 年 2422.5 2839.3 2072.5 2559.6 1458.4 2506.5 2108.3 2554.3 2338.1 5881.2 2023.2 2124.9 3278.3 1765.6 1973 年 1794.6 3465.0 2199.2 2602.5 1439.4 1556.6 1928.9 1884.2 1488.6 3782.6 1633.3 2504.6 2217.3 2600.9 1974 年 2366.9 4825.8 3116.1 3982.1 1196.8 1560.5 2681.0 1717.0 1606.9 4519.8 2275.8 3440.4 2714.1 3155.8 1975 年 2409.9 3436.7 2100.5 2226.2 1456.9 2380.0 2199.5 2357.9 1688.7 4720.0 2334.9 2070.6 2767.0 1551.1 1976 年 1620.3 2643.1 1321.5 2201.6 609.3 1457.5 1126.4 1464.8 2064.8 4728.6 1694.9 1137.5 2547.2 1978.4 1977 年 2486.7 3663.6 1940.5 2322.1 1078.5 3112.0 2793.9 2714.7 2073.7 5167.4 1850.8 2073.5 2645.8 1887.0 1978 年 2018.8 3691.1 2044.1 2671.2 657.5 1251.4 1145.6 1662.9 1357.7 4754.6 1894.3 1925.3 2432.8 1796.1 1979 年 2333.6 3193.1 1266.0 2139.1 648.6 1471.6 1481.2 1823.8 1561.3 4117.9 1772.6 2080.0 2565.2 1336.1 1980 年 2160.6 3514.9 1723.7 2153.3 531.3 530.7 572.8 878.8 1017.5 2239.6 1280.3 888.7 1576.2 817.5 1981 年 2289.9 3798.5 2228.9 2780.5 1232.8 1872.0 2276.9 2118.0 2234.5 4117.4 2428.3 2329.3 2989.1 1628.4 1982 年 2046.9 3240.7 1648.7 2284.9 1118.7 1861.5 1695.2 1436.2 1525.4 3502.8 1808.6 1663.8 2178.3 1438.4 1983 年 2251.5 3464.3 1556.4 2729.1 1046.7 1939.6 2230.5 1743.6 1743.0 4071.2 2344.7 1772.1 2500.0 998.4 1984 年 2711.3 4836.2 2245.9 3238.1 761.9 1373.3 1628.5 1379.1 1547.8 3229.7 1961.8 2194.0 2198.4 2181.4 1985 年 2487.9 4322.8 2495.8 3233.1 1050.3 1391.6 1995.6 1625.8 2074.4 4133.4 1976.0 2418.4 2808.1 2015.1 1986 年 2605.6 4586.9 2396.4 2878.6 982.1 1588.8 1622.1 1427.3 1528.6 3476.4 2226.7 1706.5 2506.5 1733.8 1987 年 2219.1 4260.1 2327.6 2393.7 777.0 1347.7 1554.4 1282.9 1393.6 3588.3 1488.0 2164.0 2432.4 1480.5 1988 年 2821.2 4555.9 2997.3 4278.6 670.6 2099.3 1935.6 1723.9 1212.3 3649.1 1421.7 2114.6 2004.1 2184.8 1989 年 2268.6 3598.4 2229.9 2749.8 879.7 1230.7 1382.6 1336.4 1639.1 3654.7 1613.0 1959.7 2348.0 1759.1 1990 年 2913.0 4452.3 3003.1 2936.2 1372.4 1578.7 1834.3 2127.9 2042.7 5019.3 2222.9 2126.7 2973.0 3202.1 1991 年 2215.9 3303.0 1795.1 2546.0 582.8 1694.3 1810.3 1187.4 979.1 3094.0 1207.2 2449.6 1542.5 2277.9 1992 年 2391.9 3668.0 2520.9 2731.2 1021.7 2324.7 1973.7 2039.6 1791.3 4627.9 1784.5 1696.6 2435.4 1373.8 1993 年 1745.0 3053.6 989.0 1937.5 726.0 1211.3 1083.5 1347.8 1110.6 2641.8 1353.2 994.2 1852.0 1281.1 1994 年 2043.7 3458.5 1997.5 2969.1 601.6 2106.5 2470.0 2197.6 2027.6 4037.7 1836.5 1651.4 * 1870.3 1995 年 1716.7 2881.9 2181.9 2279.3 913.0 977.6 1134.1 1028.9 1376.0 2673.1 1211.1 2099.0 2239.9 1742.9 1996 年 2248.1 3927.5 2707.5 2966.8 867.1 1025.8 1107.4 1566.2 1615.7 4647.0 1604.6 1380.7 2439.9 1707.9 1997 年 2580.6 3206.1 1503.7 1836.3 682.9 1985.6 2118.4 2297.9 1965.6 3606.6 1959.5 1866.0 2423.7 1191.8 1998 年 4404.7 5438.1 3557.5 4945.3 1256.4 1846.8 2433.9 2446.7 2177.3 4364.2 2088.3 2650.3 3065.3 2418.9 1999 年 1958.1 2746.7 1677.0 2193.5 1054.6 2135.2 2763.6 1603.6 1389.4 3074.9 1157.1 3072.1 * 2107.2 2000 年 2744.0 5404.4 2459.5 4209.8 1144.0 1754.3 1569.0 1350.5 1796.7 3099.8 1760.6 2326.6 1954.6 2102.. 16.
(37) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 隨著全球氣候的變遷，台灣地區長期降雨量之趨勢亦有所變動，根據吳 明進(1994)分析（文獻 A-3）：台灣降水呈東部、北部增加，西南部減少的 細微結構差異。而根據程萬里(1995)分析（文獻 A-4）：台灣降水趨勢東北 部有顯著增加，而西南部有顯著的減少，兩者皆發生在主要降水期，即東北 部在冬季，西南部在夏季。另根據賴威志(1999)分析（文獻 A-5）：未來台 灣地區降水較多地區和降水較少地區的降水量差距會增大，降雨量一向較多 的山區降水將逐年減少。 將 14 個測站之降雨量統計，得表 2-1.2 之結果。初步發現台北、基隆、 花蓮、宜蘭、新竹、台東測站呈上升趨勢，其中基隆上升最為顯著；台中、 嘉義、台南、高雄、日月潭、阿里山、恆春、澎湖測站呈下降趨勢，其中以 阿里山下降趨勢最為顯著，可知近 60 年來台灣東部、北部降雨量都有增加 之現象，中、西南部呈降雨量減少的現象，此結果與程萬里等（文獻 A-4） 「台灣地區氣候環境變化趨勢」研究結果相差不大。. 表 2-1.2 十四個測站年降雨量 5、10、30、50、100 年平均值 台北. 基隆. 花蓮. 宜蘭. 澎湖. 台南. 高雄. 近 100 年平均值. 2123.7. *. *. *. 996.8. 1736.2. *. 近 50 年平均值. 2198.7. 3727.1. 2159.3. 2797.6. 962.6. 1636.2. 1707.9. 近 30 年平均值. 2324.7. 3755.0. 2156.8. 2815.2. 950.6. 1673.9. 1784.8. 近 10 年平均值. 2404.9. 3708.8. 2139.0. 2861.5. 885.0. 1706.2. 1846.4. 近 5 年平均值. 2787.1. 4144.6. 2381.0. 3230.3. 1001.0. 1749.5. 1998.5. 嘉義. 台中. 阿里山. 新竹. 恆春. 日月潭. 台東. 近 100 年平均值. *. 1701.3. *. *. 2168.4. *. 1830.1. 近 50 年平均值. *. 1636.4. 3898.4. 1721.4. 2064.4. 2349.5. 1841.0. 近 30 年平均值. 1725.9. 1647.3. 3909.6. 1782.8. 2015.8. 2397.2. 1855.9. 近 10 年平均值. 1706.6. 1622.9. 3586.7. 1596.3. 2018.7. 2244.2. 1807.4. 近 5 年平均值. 1853.0. 1788.9. 3758.5. 1714.0. 2259.1. 2470.9. 1905.6. *表示無記錄資料. 17.
(38) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 第二節. 降雨類型分區方法. 系統供水量的大小關係到屋頂雨水貯集系統的成敗，所以在設計屋頂雨 水貯集系統時，必須充分了解影響系統供水變化的因素。根據 Liaw（2004） 的研究，會影響雨水貯集供水系統之主要因素包括：取水模式、取水間距、 需水型態、降雨型態、降雨收集效率係數及降雨資料記錄年限等。 影響因素中，取水模式、降雨收集效率係數及降雨型態對系統容量設計 較敏感，故需進一步討論。需水型態雖有因季節的不同而改變，但變動幅度 並不大，對系統的影響較不明顯，而以日平均需水量計算即可（Liaw, 1997）； 取水間距與降雨資料記錄年限的長短會影響系統供水率的準確度，取水間距 愈短運算較為複雜但較符合實際用水情形，降雨資料記錄年限愈長系統愈趨 於穩定，至少應為 50 年以上較為妥當（Liaw, 2004），然因各地區雨量站記 錄年限不一，本計畫擬以超過 40 年連續降雨紀錄雨量站進行分析。. 1.取 水 模 式 分 析 在取水模式中，由供水率的觀點來看，是以「體積」來作考量，不同的 取水模式會對系統提供不一樣的供水率，模擬系統實際運轉時的取水狀況， 有兩種取水模式，其一是先取水後溢流模式(YBS Model，Yield before spill model)，另一種模式為先溢流後取水模式(YAS Model，Yield after spill model)。 所謂 YAS Model 的取水操作規則可表示為： Yt. = Min (Dt ，S t-1 ). St+1 = Min (St-1 + Qt ，Smax) – Yt. （1） （2）. 而 YBS Model 的取水操作規則可表示為： Yt = Min (Dt ，S t-1 ). 18. （3）.
(39) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. St+1 = Min (St-1 + Qt- Yt ，Smax). （4）. 式中：St+1、S t-1：分別為 t+1 時刻與 t-1 時刻的儲蓄量； Yt ：t 時刻的供水 量； Qt ：t 時刻的入流量； Dt ：t 時刻的需水量； Smax ：貯水槽最大容量。 兩種不同取水模式會對系統供水造成不同結果，YAS Model 模擬的供 水率較小，因為 YAS Model 是先確定是否溢流再取水，所以在前一時刻入流 量加蓄水量大於系統貯蓄容量狀況下，其下一時刻的蓄水量會比 YBS Model 的小，因此本研究選用 YBS Model 作為系統取水操作模式以提供較好的供 水率。 2.降 雨 收 集 效 率 係 數 的 影 響 降雨收集效率係數會受到坡度、地理位置、季節、降雨強度、集水面積 與形狀等因子的影響，同時研究中也發現降雨收集效率係數對系統容量設計 極其敏感，廖朝軒（1997）曾針對 5 種不同型式屋頂進行現場實驗分析降雨 收集效率係數對屋頂形狀與降雨量之改變情形，此系統設置在國立台灣海洋 大學理工學院內，試驗系統包括 4 個主要子系統：屋頂雨水收集、雨水水質 採樣、雨水貯存及雨量觀測系統。 研究之屋頂型式採用人字型、水泥平頂型、人字模型、圓弧模型及鋸齒 模型 5 種型式進行實測雨量分析，經過一年的試驗結果如表 2-2.1 所示，而 由各實測分析結果，C 值介於 0.81～0.84 間，故本計畫擬以水泥平頂型式 C ＝0.81 進行後續分析。. 表 2-2.1 不同屋頂型式之降雨收集效率係數之變化 型式 分析資料個數 N 平均值 C. 人字型 84 0.82. 變異數 σ C2. 0.076. *. 水泥平頂 90 0.81 0.068. 人字模型 93 0.84. 鋸齒模型 79 0.83. 圓弧模型 87 0.81. 0.064. 0.095. 0.066. 19.
(40) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 3.降 雨 型 態 分 類 的 探 討 本研究所採用之降雨類型分類方法為動態聚類法；在階層分析法中，群 集形成後即不再拆散，而動態聚類法在分群過程中，則將原有之群集予以拆 散組合成新的集群，並重新計算距離。而因初始分類不一定合理，按最近距 離原則進行修改不合理的分類，直到分類合理為止，形成一個最終的分類結 果，常用的方法有 K 均值法。動態聚類流程圖如圖 2-2.1，其分類步驟如下 （葉惠中 1991；羅積玉，1994）： 1.選擇預定的分類數，對樣本進行初始分類。若初始分類數為 K，則將每個 樣本分別歸入第 k 類（1 ≤ k ≤ K），得到初始分類。其方法如下： 如欲將全部樣本分為 K 類，對每一樣本 xi 計算： ( K − 1)( SUM (i ) − MI ) +1 ( MA − MI ). （5）. m. 式中，. SUM (i ) = ∑ xij j =1. MA = max SUM (i ) 1≤i ≤ n. MI = min SUM (i ) 1≤i ≤ n. 其中 xij 表示第 i 個樣本的第 j 個指標 假設與這個數接近的整數為 k，則將樣本 xi 歸入第 k 類（1 ≤ k ≤ K），這 樣得到初始分類。. 20.
(41) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 圖 2-2.1 動態聚類法計算流程圖 讀入原始數據、參數. 確定預分類數K. 樣本初始分類. 計算初始分類的各重心 調整分類結果 計算各樣本所屬類別. 再計算各類重心. 前後兩次凝聚點 是否相同？. 否. 是 輸出計算結果. 2.計算每一類的重心（平均數），使該重心作為新的凝聚點，然後計算各樣 本至各群集重心距離（通常採用歐氏距離），然後將樣本指定至距離最近的 群集中，再重新計算可獲得新樣本與失去新樣本之群集新重心，以代替原來 的凝聚點。. ⎡m 2⎤ d ij = ⎢∑ (xik − x jk ) ⎥ ⎣ k =1 ⎦. 1. 2. （ i , j =1, 2, …….n）. （6）. 3.重複步驟二的過程，直到各樣本皆不必重新指定到其他群集為止。 動態聚類每一次的迭代，都會使相對應的分類函數縮小，直到前後兩次 的重心完全相同時，計算過程收斂，此時分類函數趨於定值。按此修改法的 最終分類結果受到初始分類的影響，是動態聚類法的一個缺點，所以分類完 成後應進行聚類檢定，以判斷初始分類是否合理。. 21.
(42) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 聚類檢定是為了測試各組間有無差異性。要檢定兩群組間有無差異性所 使用的方法是 t 檢定（t-Test），對於三組或三組以上平均值的檢定，則必須 使用變異數分析（Analysis of Variance；ANOVA）。變異係數分析是一種用 以檢定幾組獨立群體相似與否的一種統計分析方法，主要是利用各群資料的 變異狀況來檢驗各群的差異，總變異可分為群內變異和群間變異。聚類分析 之結果適當與否，有下列兩原則加以檢定： (一) 群內之變方應為最小（即均一性）。 (二) 群間之變方應為最大（即異質性）。 將組間均方值除以組內均方值，即得到 F 值。本研究以 α ＝0.05，F 的 臨界值可由查 F 分配表得知，若所得的 F 值大於臨界 F ＊ 值，則代表 P( F( K −1, N − K ) ) < α ，表示分組結果是可以接受的，若所得的 F 值，小於臨界 F ＊. 值，則代表各組之間並無差異，必須重新分組。 本研究利用 SPSS 統計套裝軟體，採用動態聚類分析中的 K 均值法進行. 分群，而分析中之變數若採用月或年之平均降雨量來作分析，所產生之結果 無法明顯看出實際降雨分佈情形；採用日降雨量雖與實際用水情形較為相 近，但會因資料太過龐大，增加計算的負擔，所以將以各雨量站 40 年之平 均旬雨量作聚類分群分析之變數。 以台灣北部地區為例，本計畫採用現存雨量站中記錄年數完整且連續達 40 年以上之站，共選取 58 站，分別為台北市 3 站，台北縣 12 站，基隆市 1 站，桃園縣 16 站，新竹市 1 站，新竹縣 12 站及宜蘭縣 13 站；經不斷決定 計算不同初始分類數，最後將 58 個雨量站分作 7 類，表 2-2.2 統計出第一、 二、三、四、五、六、七群體分別有 1、16、9、1、2、17、12 站。表 2-2.3 ＊ 為台灣北部地區降雨型態聚類檢定結果，當 α ＝0.05 時， F 0.05(6,51)之值為. 2.295，得到所有的 F 均大於 F＊，顯著性機率值均小於 0.05，表示聚類分析 結果是可以被接受的。. 22.
(43) 第二章. 表 2-2.2 C ase N um ber 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38. C lu s te r 2 6 6 6 5 6 6 6 3 3 6 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 3 3 3 1 4 6 6 2 2. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. K 均值法聚類分群結果. C lu ste r M e m b e rs h ip D ista n c e C a s e N u m b e r 1 0 4 .1 0 3 39 5 2 .6 9 6 40 6 8 .0 1 2 41 7 5 .3 0 1 42 8 5 .1 1 3 43 1 2 1 .3 9 5 44 7 2 .4 3 5 45 6 4 .0 4 8 46 9 5 .7 5 9 47 8 1 .1 3 0 48 5 7 .7 4 2 49 1 1 8 .9 4 7 50 6 9 .8 5 0 51 6 7 .7 2 6 52 9 7 .6 9 9 53 3 6 .5 5 4 54 2 6 .9 0 9 55 3 2 .5 6 1 56 4 8 .0 2 2 57 3 2 .5 6 1 58 2 0 .8 5 2 1 6 8 .7 2 0 1 7 .9 2 6 4 4 .8 3 7 2 9 .9 7 9 3 9 .1 0 9 4 7 .2 4 5 7 2 .3 9 3 9 1 .1 0 5 8 1 .1 3 0 1 1 3 .2 9 8 1 2 1 .3 5 3 0 .0 0 0 0 .0 0 0 4 3 .6 4 1 5 2 .9 0 0 7 9 .5 2 8 7 9 .0 6 4. C lu s te r 6 6 6 6 6 5 6 7 7 7 3 3 3 3 7 7 7 7 7 7. D is ta n c e 1 3 0 .2 9 7 5 4 .3 3 2 3 6 .3 0 1 4 8 .9 6 4 4 7 .6 2 9 8 5 .1 1 3 1 3 4 .5 1 7 8 9 .4 6 9 6 8 .4 9 7 6 2 .6 3 5 6 0 .4 8 1 5 4 .2 3 7 9 6 .9 9 0 2 9 .0 9 0 3 5 .6 1 4 8 5 .2 0 7 9 7 .9 2 9 7 9 .2 9 7 6 0 .4 8 1 5 4 .2 3 7. 23.
(44) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 表 2-2.3 降雨型態聚類檢定分析表 ANOVA. V A R 00001 V A R 00002 V A R 00003 V A R 00004 V A R 00005 V A R 00006 V A R 00007 V A R 00008 V A R 00009 V A R 00010 V A R 00011 V A R 00012 V A R 00013 V A R 00014 V A R 00015 V A R 00016 V A R 00017 V A R 00018 V A R 00019 V A R 00020 V A R 00021 V A R 00022 V A R 00023 V A R 00024 V A R 00025 V A R 00026 V A R 00027 V A R 00028 V A R 00029 V A R 00030 V A R 00031 V A R 00032 V A R 00033 V A R 00034 V A R 00035 V A R 00036. C lu s te r M e a n S q u a re 4 3 7 5 .0 0 6 2 4 3 8 .4 5 8 5 3 2 1 .6 5 8 3 1 8 4 .0 5 3 3 0 0 7 .6 3 2 1 9 7 4 .6 3 0 1 5 4 2 .3 0 6 1 6 6 4 .0 3 8 1 4 5 9 .7 3 7 8 7 9 .0 9 2 5 8 0 .4 7 4 4 9 3 .4 5 4 3 0 5 .8 4 1 8 8 4 .2 6 3 1 3 2 7 .4 8 9 1 3 5 3 .5 8 4 9 0 2 .3 7 9 1 2 4 7 .3 2 8 1 0 4 5 .8 2 4 1 3 7 8 .7 4 6 4 8 6 1 .6 1 5 3 8 7 8 .7 4 4 5 0 2 4 .0 9 3 7 3 4 5 .4 5 2 7 9 6 2 .7 4 4 3 0 2 3 0 .0 2 8 3 8 7 0 2 .3 9 5 4 7 8 1 4 .7 7 4 3 6 4 3 8 .8 1 9 3 5 2 9 9 .7 0 8 1 8 9 3 9 .3 7 3 2 6 0 9 7 .0 1 2 1 8 4 7 2 .6 0 0 6 0 4 8 .7 1 4 8 6 5 7 .5 8 9 8 5 0 0 .0 4 9. df 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6. E rro r M e a n S q u a re 8 4 .7 3 5 0 8 3 .1 9 8 2 9 6 .9 1 1 7 6 6 .1 3 7 0 5 6 .7 9 8 4 4 7 .7 7 4 7 5 7 .8 5 4 6 7 0 .3 3 2 0 1 1 9 .6 6 1 9 1 5 7 .4 1 8 7 8 4 .3 2 7 0 9 1 .4 3 4 5 4 0 .3 8 5 4 1 7 0 .6 7 5 1 2 0 2 .1 6 0 7 4 3 4 .6 4 2 2 3 3 7 .9 9 9 7 2 0 9 .8 4 5 5 1 8 5 .8 4 1 5 2 2 0 .2 4 8 4 3 8 9 .4 8 1 4 3 2 6 .1 0 0 2 3 2 3 .4 8 2 5 2 6 6 .2 0 1 0 4 4 8 .2 8 2 5 3 8 1 .2 3 2 3 2 5 3 .2 5 7 9 3 1 2 .8 5 9 5 2 1 0 .0 0 3 8 2 8 0 .3 5 9 9 2 4 5 .5 7 2 1 2 3 7 .8 5 5 1 2 0 5 .3 2 9 6 1 0 3 .9 1 2 8 8 8 .0 1 6 2 1 1 1 .8 4 3 4. F. S ig .. df 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51. 5 1 .6 3 2 2 9 .3 0 9 5 4 .9 1 2 4 8 .1 4 3 5 2 .9 5 3 4 1 .3 3 2 2 6 .6 5 8 2 3 .6 6 0 1 2 .1 9 9 5 .5 8 4 6 .8 8 4 5 .3 9 7 7 .5 7 3 5 .1 8 1 6 .5 6 7 3 .1 1 4 2 .6 7 0 5 .9 4 4 5 .6 2 8 6 .2 6 0 1 2 .4 8 2 1 1 .8 9 4 1 5 .5 3 1 2 7 .5 9 4 1 7 .7 6 3 7 9 .2 9 6 1 5 2 .8 1 8 1 5 2 .8 3 1 1 7 3 .5 1 5 1 2 5 .9 0 9 7 7 .1 2 3 1 0 9 .7 1 8 8 9 .9 6 6 5 8 .2 1 0 9 8 .3 6 4 7 6 .0 0 0. 9 E -1 7 8 E -1 3 3 .2 E -1 7 2 .9 E -1 6 5 .9 E -1 7 3 .5 E -1 5 3 .4 E -1 2 2 E -1 1 1 .3 E -0 7 0 .0 0 0 3 1 5 .3 E -0 5 0 .0 0 0 4 1 2 .2 E -0 5 0 .0 0 0 5 6 8 .1 E -0 5 0 .0 1 3 9 8 0 .0 2 9 2 2 0 .0 0 0 1 9 0 .0 0 0 2 9 0 .0 0 0 1 2 1 E -0 7 1 .8 E -0 7 6 .5 E -0 9 2 E -1 2 1 .1 E -0 9 5 .9 E -2 0 4 .8 E -2 5 4 .8 E -2 5 4 .8 E -2 6 1 .6 E -2 3 9 .5 E -2 0 1 .9 E -2 2 6 .4 E -2 1 1 .2 E -1 7 1 .3 E -2 1 1 .2 E -1 9. 第一、第四及第五群體，分別只有 1 站或 2 站，這種站數過少的群集在 應用上並無太大效果，且會增加實際使用上的困難，因此在考慮地形及相關 位址後，將第一群體的第 33 站納入第七群體；第四群體的第 34 站劃入第七 群體；第五群體的第 5 站歸入第六群體，而第 44 站則納入第七群體。最後. 24.
(45) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 則將台灣北部地區劃分為四小區域，如表 2-2.4 所示，其相關位置如圖 2-2.2 所示。. 表 2-2.4 北部分區代碼表 台北縣 北部Ⅰ區. 桃園縣. 北部Ⅱ區. 新竹縣 新竹市 台北縣 宜蘭縣 台北縣 桃園縣. 北部Ⅲ區. 新竹縣 台北縣 北部Ⅳ區. 台北市 基隆市 宜蘭縣. 新莊市、金山鄉、石門鄉、三芝鄉、淡水鎮、八里鄉、五股鄉、 林口鄉、泰山鄉、樹林鎮、鶯歌鎮 桃園市、中壢市、 山鄉、蘆竹鄉、八德鄉、大園鄉、平鎮鄉、 觀音鄉、新屋鄉、楊梅鎮 竹北市、新豐鄉、湖口鄉、新埔鄉 新竹市全部 石碇鄉、坪林鄉、烏來鄉 礁溪鄉、員山鄉、三星鄉、大同鄉 板橋市、永和市、中和市、土城市、新店市、三峽鎮 大溪鎮、龍潭鄉、復興鄉 關西鄉、芎林鎮、橫山鄉、竹東鎮、寶山鄉、峨眉鄉、北埔鄉、 尖石鄉、五峰鄉 三重市、汐止鎮、萬里鄉、平溪鄉、瑞芳鎮、貢寮鄉、雙溪鄉、 深坑鄉、蘆洲鄉 台北市全部 基隆市全部 宜蘭市、頭城鄉、壯圍鄉、五結鄉、羅東鎮、東山鄉、蘇澳鎮、 南澳鄉. 圖 2-2.2 台灣北部地區四區域示意圖. 25.
(46) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 第三節. 降雨類型分區與容量設計. 降雨型態分佈均勻與否會嚴重影響系統的供水率，降雨分佈愈不均勻系 統供水率愈低，所需的系統規模也愈大（蔡燿隆，1996），因此不同區域性 降雨型態對屋頂雨水貯集系統的容量設計影響甚大。 以往雨水貯集系統設計多以點為對象，若以其結果類比為區域性的系統 性能則未免以偏概全，但若針對每一雨量站進行計算又計算量過大，而在無 雨量站的地方則不便計算，且忽略區域降雨型態對系統性能的影響。故本計 畫擬將台灣北、中、南、東、外島區劃分為若干具有相同型態之降雨區域， 以供後續針對區域雨水貯集系統容量設計之參考。. 1.北 部 區 域 分 區 (1)區域介紹 台灣北部地區行政區域包括基隆市、台北市、台北縣、桃園縣、新竹市、 新竹縣及宜蘭縣等七個縣市，計有 1 個院轄市、2 個省轄市、14 個縣轄市、 14 鎮、39 鄉，總計 70 個市鄉鎮，土地面積合計 7,347.23 平方公里，佔台 灣總面積之 20.4％。 台灣北部屬於亞熱帶海洋性氣候，夏季較長，盛行西南季風，冬季則盛 行東北季風，東部為中央山脈所阻隔，形成天然屏障，對宜蘭之降雨分佈有 甚大影響，氣流因受高山所阻隔，致使山區迎風面有較大之雨量分佈，而西 部靠海平坦地區，則雨量較小。本區全年各月降雨量以 9、10 月份較高，其 餘月份頗為平均，全區年平均降雨量約在 2,800 公釐。然因地形關係使台灣 北部地區降雨型態變化大，對區域性屋頂雨水貯集系統容量設計影響甚巨， 故不能將全區視為一區計算，而進一步需將其分類為降雨型態均勻之子區域。 (2)降雨類型分區與容量設計 本計畫利用聚類分析方法，將北部區域的降雨型態予以分類，進而對降 雨較均勻之次區域進行系統容量計算工作，因此以歷年之平均旬雨量來分析. 26.
(47) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 其降雨統計特性，作為設計區域性雨水供水系統時之依據。 本計畫以水利署所統計雨量站為主，台灣北部地區雨量觀測資料，最早 始於 1896 年，至 2003 年間共設有 385 站。本計畫採用現存雨量站中記錄 年數完整且連續達 40 年以上之站，共選取 58 站，共計台北市 3 站，台北縣 12 站，基隆市 1 站，桃園縣 16 站，新竹市 1 站，新竹縣 12 站及宜蘭縣 13 站。最後則將台灣北部地區劃分為四小區域，如表 2-2.1 所示，其相關位置 如圖 2-2.1 所示。. A.北部 I 區 北部 I 區包含台北縣西半部、桃園縣西半部、新竹縣西半部及新竹市， 年平均降雨量為 1815.0mm，日平均雨量為 4.97mm，降雨概率為 0.34，容 量設計建議貯水天數為 8.72。 B.北部 II 區 北部 II 區為台北縣南部及宜蘭縣東半部，年平均降雨量為 3584.5mm， 日平均雨量為 9.81mm，降雨概率為 0.50，容量設計建議貯水天數為 6.02。 C.北部 III 區 北部 III 區為台北縣西南部、桃園縣及新竹縣東半部，年平均降雨量為 2302.9mm，日平均雨量為 6.31mm，降雨概率為 0.37，容量設計建議貯水 天數為 8.12。 D.北部 IV 區 北部 IV 區包括台北市、基隆市、台北縣東北部及宜蘭縣東半部，年平均 降雨量為 3564.6mm，日平均雨量為 9.76mm，降雨概率為 0.53，容量設計 建議貯水天數為 5.67。. 27.
(48) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 表 2-3.1 北部分區範圍表. 台北縣. I 桃園縣. 新竹縣 新竹市 台北縣 II 宜蘭縣 台北縣. III. 桃園縣. 新竹縣. 台北縣. 台北市 IV 基隆市. 宜蘭縣. 28. 分區範圍 日平均雨量 新莊市 242、金山鄉 208、石門 鄉 253、三芝鄉 252、淡水鎮 251、八里鄉 249、五股鄉 248、 林口鄉 244、泰山鄉 243、樹林 鎮 238、鶯歌鎮 239 桃園市 330、中壢市 320、 山 鄉 333、蘆竹鄉 338、八德鄉 4.97mm 334、大園鄉 337、平鎮鄉 324、 觀音鄉 328、新屋鄉 327、楊梅 鎮 326 竹北市 302、新豐鄉 304、湖口 鄉 303、新埔鄉 305 新竹市全部 300 石碇鄉 223、坪林鄉 232、烏來 鄉 233 9.81mm 礁溪鄉 262、員山鄉 264、三星 鄉 266、大同鄉 267 板橋市 220、永和市 234、中和 市 235、土城市 236、新店市 231、三峽鎮 237 大溪鎮 335、龍潭鄉 325、復興 鄉 336 6.31mm 關西鄉 306、芎林鎮 307、橫山 鄉 312、竹東鎮 310、寶山鄉 308、峨眉鄉 315、北埔鄉 314、 尖石鄉 313、五峰鄉 311 三重市 241、汐止鎮 221、萬里 鄉 207、平溪鄉 226、瑞芳鎮 224、貢寮鄉 228、雙溪鄉 227、 深坑鄉 222、蘆洲鄉 247 中正區 100、大同區 103、中山 區 104、松山區 105、大安區 106、萬華區 108、信義區 110、 士林區 111、北投區 112、內湖 9.76mm 區 114、南港區 115、文山區 116 仁愛區 200、信義區 201、中正 區 202、中山區 203、安樂區 204、暖暖區 205、七堵區 206 宜蘭市 260、頭城鄉 261、壯圍 鄉 263、五結鄉 268、羅東鎮 265、冬山鄉 269、蘇澳鎮 270、 南澳鄉 272. 降雨概率. 建議貯水天數. 0.34. 8.72. 0.50. 6.02. 0.37. 8.12. 0.53. 5.67.
(49) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 圖 2-3.1 台灣北部地區四區域分布圖. 北 IV 北I. 北 III 北 II. 2.中 部 區 域 分 區 (1)區域介紹 台灣中部地區行政區域包括台中市、苗栗縣、台中縣、彰化縣、雲林縣 及南投縣等六個縣市，土地面積合計約 10,507 平方公里，佔台灣總面積之 29.2％。本區全年各月降雨量以 9、10 月份較高，其餘月份頗為平均，年平 均降雨量約 1,820 公釐。 (2)降雨類型分區與容量設計 本計畫利用聚類分析方法，將中部區域的降雨型態予以分類，進而對降 雨較均勻之次區域進行系統容量計算工作，因此以歷年之平均旬雨量來分析 其降雨統計特性，作為設計區域性雨水供水系統時之依據。 本計畫以水利署所統計雨量站為主，本計畫採用中部地區現存雨量站中 記錄年數完整且連續達 40 年以上之站，共選取 58 站，共計苗栗縣 7 站，台 中縣 14 站，南投縣 12 站，彰化縣 10 站及雲林縣 15 站。 將所選取的 58 個雨量站降雨資料，以各站之平均旬雨量作聚類分群分 析之變數，經不斷決定計算不同初始分類數，並經聚類檢定，最後將 58 個. 29.
(50) 建築基地保水貯集技術設計規範與法制化之研究. 子 計 畫 二 ： 研 擬 「雨水貯集利用」設計技術規範與法制化工作. 雨量站分作二類，第一、二群體分別有 42 及 16 站，各區範圍劃分如表 2-2.2 所示，其相關位置如圖 2-2.2 所示。. A.中部 I 區 中部 I 區為台中市、彰化縣全部，雲林縣大部分以及苗栗縣、台中縣、 及南投縣的西半部，年平均降雨量為 1406.2mm，日平均雨量為 3.85mm， 降雨概率為 0.26，容量設計建議貯水天數為 11.69。 A.中部 II 區 中部 II 區為苗栗縣、台中縣、雲林縣及南投縣的東半部，年平均降雨量 為 2279.5mm，日平均雨量為 6.24mm，降雨概率為 0.37，容量設計建議貯 水天數為 8.02。. 圖 2-3.2 台灣中部地區二區域分布圖. 中I. 30. 中 II.
(51) 第二章. 雨水貯集利用法制化降雨類型分區探討. 表 2-3.2 中部分區範圍表. 苗栗縣. 南投縣. 台中縣. I. 彰化 縣、市. 雲林縣. 苗栗縣. II. 南投縣. 台中縣 雲林縣. 分區範圍 日平均雨量 竹南鎮 350、後龍鎮 356、通宵 鎮 357、苑裡鎮 358、西湖鄉 368、銅鑼鄉 366、三義鄉 367、 公館鄉 363、頭屋鄉 362、造橋 鄉 361、頭份鎮 351、三灣鄉 352 草屯鎮 542、南投市 540、名間 鄉 551 台中市、大安鄉 439、龍井鄉 434、大肚鄉 432、烏日鄉 414、 外埔鄉 438、神岡鄉 429、大雅 鄉 428、潭子鄉 427、后里鄉 421、豐原市 420、石岡鄉 422、 大里市 412、大甲鎮 437、太平 鄉 411、沙鹿鎮 433、清水鎮 436、梧棲鎮 435 彰化 500、芬園 502 、花壇 503、秀水 504、鹿港 505、福 3.85mm 興 506、線西 507、和美 508、 伸 港 509 、 員 林 510 、 社 頭 511、永靖 512、埔心 513、溪 湖 514、大村 515、埔鹽 516、 田 中 520 、 北 斗 521 、 田 尾 522、埤頭 523、溪州 524、竹 塘 525、二林 526、大城 527、 芳苑 528、二水 530 麥寮鄉 638、臺西鄉 636、四湖 鄉 654、口湖鄉 653、崙背鄉 637、東勢鄉 635、水林鄉 652、 北港鄉 651、元長鄉 655、褒忠 鄉 634、二崙鄉 649、虎尾鄉 632、西螺鄉 648、大埤鄉 631、 斗南鎮 630、荊桐鄉 647、土庫 鎮 633、斗六市 640、林內鄉 643 南庄鄉 353、獅潭鄉 354、大湖 鄉 364、卓蘭鎮 369 國姓鄉 544、中寮鄉 541、集集 鎮 552、鹿谷鄉 558、竹山鎮 557、埔里鎮 545、魚池鄉 555、 6.24mm 水里鄉 553、仁愛鄉 546、信義 鄉 556 和平鄉 424、新社鄉 426、東勢 鎮 423 古坑鄉 646. 降雨概率. 建議貯水天數. 0.26. 11.69. 0.37. 8.02. 31.
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