綠建築基地保水指標之特殊保水
工法性能效益研究
內 政 部 建 築 研 究 所 自 行 研 究 報告
中華民國 104 年 12 月
104301070000G0051
綠建築基地保水指標之特殊保水
工法性能效益研究
研 究 人 員：徐 虎 嘯 研究員
內 政 部 建 築 研 究 所 自 行 研 究 報告
中華民國 104 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）ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE
MINISTRY OF THE INTERIOR
RESEARCH PROJECT REPORT
A Study on the Variation of the Specific
Soil Water Content Indicator of Green
Buildings in Taiwan
BY
HSU HU HSIAO
目次 I
目次
表次
... Ⅲ
圖次
... I
摘要
... I
第一章
緒論 ... 1
第一節
研究緣起與目的 ... 1
第二節
研究方法 ... 10
第二章
都市發展對雨水滲透及貯留之影響
...
13
第一節
都市水文化之發展 ... 13
第二節
城鄉發展後之地表逕流處理方式 ... 17
第三節
基地保水之概念 ... 24
第四節
國內相關基地保水規定 ... 44
第三章
綠建築案例之設計保水性能分析 ... 53
第一節
綠建築案例之基地保水設計工法
分析
... 56
第二節
基地保水設計工法之保水量評估
分析
... 77
第三節
基地保水設計工法保水量之修正
探討 ... 85
第四章
結論與建議 ... 93
第一節
結論 ... 94
第二節
建議 ... 96
附錄一
期中會議紀錄與處理情形 ... 101
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
附錄二
期末會議紀錄與處理情形 ... 104
參考書目
... 107
目次 III
表次
表
3-1 研究案例評估手冊版本及 λ 設計值統計表 ... 57
表
3-2 統一土壤分類與最終入滲率 f 及滲透係數 k 值
對照表
... 78
表
3-3 土壤最終入滲率 f 及滲透係數 k 值簡易對照表 78
表
3-4 各類保水設計之保水量計算說明 ... 79
表
3-5 各類保水工法之保水量計算公式說明 ... 80
表
3-6 各類基地保水設計工法統計表 ... 84
表
3-7 不計貯集分量各類保水工法之保水量計算公式
說明 ... 86
表
3-8 不計貯集分量但保留 Q
3各類保水工法之保水量
計算公式說明 ... 87
表次綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
圖次
圖
1-1 都市化造成水環境之影響 ... 2
圖
1-2 都市開發所造成環境改變之影響 ... 3
圖
2-1 都市化對水環境影響之示意圖 ... 13
圖
2-2 都市化對洪峰流量及頻率之影響示意圖 ... 15
圖
2-3a 日本都市開發前之水環境影響示意圖 ... 19
圖
2-3b 日本都市開發前之水環境影響示意圖 ... 20
圖
2-3c 日本都市開發前之水環境影響示意圖 ... 22
圖
2-4 保水貯留滲透設施對都市之水環境影響
示意圖
... 23
圖
2-5 基地保水方法示意圖 ... 24
圖
2-6 草溝構造示意圖 ... 25
圖
2-7 豐富生態且具示範性質的滲透草溝 ... 26
圖
2-8 草帶構造示意圖 ... 27
圖
2-9 透水鋪面示意圖 ... 27
圖
2-10 高承載力的通氣管結構型透水鋪面 ... 28
圖
2-11 滲透排水管示意圖 ... 29
圖
2-12 蜂巢式滲透排水管示意圖 ... 29
圖
2-13 網式滲透排水管示意圖 ... 30
圖
2-14 滲透陰井示意圖 ... 30
圖
2-15 模組化套裝滲透陰井 ... 31
圖
2-16 滲透側溝示意圖 ... 32
圖
2-17 有孔混凝土預鑄滲透側溝 ... 32
圖
2-18 貯留型混凝土滲透側溝 ... 33
圖次 V
圖
2-19 具實驗與示範性質的滲透側溝 ... 33
圖
2-20 花園土壤雨水截留示意圖 ... 34
圖
2-21 可有效減少屋頂逕流的屋頂花園設計 ... 35
圖
2-22 停車場周邊的屋頂花園設計 ... 35
圖
2-23 豐富生態且具保水性質的屋頂花園 ... 36
圖
2-24
兼具保水功能的花園圍籬設計
... 36
圖
2-25
景觀貯集滲透水池示意圖
... 37
圖
2-26 貯集滲透空地示意圖 ... 37
圖
2-27
乾式滯洪池
... 38
圖
2-28 濕式滯洪池 ... 39
圖
2-29
搭配停車場的乾式滯洪池設計
... 39
圖
2-30 搭配休憩空間的乾式滯洪池設計... 40
圖
2-31 搭配體育場的乾式滯洪池設計 ... 40
圖
2-32 地下礫石貯集滲透示意圖 ... 41
圖
3-1 λ/λc 之案例分佈圖 ... 56
圖
3-2
λ 1 之案例分佈圖 ... 57
≧
圖
3-3 各類基地保水設計工法統計圖 ... 58
圖
3-4 各類基地保水設計工法比較圖 ... 59
圖
3-5
λ 1 案例之各類基地保水設計工法比較圖 ... 59
≧
圖
3-6 2003 年版案例之各類基地保水設計工法
統計圖
... 60
圖
3-7 2005 年版案例之各類基地保水設計工法
統計圖
... 60
圖
3-8 2007 年版案例之各類基地保水設計工法
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
統計圖
... 61
圖
3-9 2009 年版案例之各類基地保水設計工法
統計圖
... 61
圖
3-10 2012-BC 版案例之各類基地保水設計工法
統計圖
... 62
圖
3-11 2012-RS 版案例之各類基地保水設計工法
統計圖
... 62
圖
3-12 2012-GF 版案例之各類基地保水設計工法
統計圖
... 63
圖
3-13 採用 Q
1保水工法設計案例之分佈圖
... 64
圖
3-14 採用 Q
2保水工法設計案例之分佈圖
... 64
圖
3-15 採用 Q
3保水工法設計案例之分佈圖
... 65
圖
3-16 採用 Q
4保水工法設計案例之分佈圖
... 65
圖
3-17 採用 Q
5保水工法設計案例之分佈圖
... 66
圖
3-18 採用 Q
6保水工法設計案例之分佈圖
... 66
圖
3-19 採用 Q
7保水工法設計案例之分佈圖
... 67
圖
3-20 採用 Q
8保水工法設計案例之分佈圖
... 67
圖
3-21
λ 1 案例採用 Q
≧
1保水工法設計之分佈圖
.... 68
圖
3-22
λ 1 案例採用 Q2 保水工法設計之分佈圖 ... 68
≧
圖
3-23
λ 1 案例採用 Q
≧
3保水工法設計之分佈圖
.... 69
圖
3-24
λ 1 案例採用 Q
≧
4保水工法設計之分佈圖
.... 69
圖
3-25
λ 1 案例採用 Q
≧
5保水工法設計之分佈圖
.... 70
圖
3-26
λ 1 案例採用 Q
≧
6保水工法設計之分佈圖
.... 70
圖
3-27
λ 1 案例採用 Q
≧
7保水工法設計之分佈圖
.... 71
圖次 VII
圖
3-28
λ 1 案例採用 Q
≧
8保水工法設計之分佈圖
.... 71
圖
3-29 北區案例之各類基地保水設計工法統計圖 ... 72
圖
3-30 中區案例之各類基地保水設計工法統計圖 ... 73
圖
3-31 南區案例之各類基地保水設計工法統計圖 ... 73
圖
3-32
λ/λc 1 案例之各類基地保水設計工法
≦
統計圖 ... 74
圖
3-33 1＜
λ/λc 2 案例之各類基地保水設計工法
≦
統計圖 ... 74
圖
3-34 2＜
λ/λc 3 案例之各類基地保水設計工法
≦
統計圖 ... 75
圖
3-35 3＜
λ/λc 4 案例之各類基地保水設計工法
≦
統計圖 ... 75
圖
3-36 4＜
λ/λc 5 案例之各類基地保水設計工法
≦
統計圖 ... 76
圖
3-37 5＜λ/λc 案例之各類基地保水設計工法
統計圖 ... 76
圖
3-38 採用 Q
2保水工法設計案例之滲透與貯集分量
分佈圖
... 80
圖
3-39 採用 Q
4保水工法設計案例之滲透與貯集分量
分佈圖
... 81
圖
3-40 採用 Q
5保水工法設計案例之滲透與貯集分量
分佈圖
... 81
圖
3-41 採用 Q
6保水工法設計案例之滲透與貯集分量
分佈圖
... 82
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
圖
3-42 採用 Q
7保水工法設計案例之滲透與貯集分量
分佈圖
... 82
圖
3-43 採用 Q
8保水工法設計案例之滲透與貯集分量
分佈圖
... 83
圖
3-44 案例不計貯集分量之 λ 設計保水量分佈圖 ... 88
圖
3-45 案例不計貯集分量之 λ/λc 分佈圖 ... 88
圖
3-46 案例不計貯集分量但保留 Q
3之
λ 設計保水量
分佈圖 ... 89
圖
3-47 案例不計貯集分量但保留 Q
3之
λ/λc 分佈圖 ... 89
摘要 IX
摘 要
關鍵詞：綠建築、基地保水指標、都市熱島、都市型水患 一、研究緣起 都市生活機能遠較其他地區便利，因此世界人口多選擇居住在 都市地區，臺灣的都市面積約占總土地面積的12%，人口卻佔臺灣 地區總人口之近78%，近年來，為了容納大量的移入人口與快速經 濟發展之需求，都市街道擴寬或新闢、建物密度增加且樓層增高， 停車場與大型賣場等公共設施不斷增建，造成地表不透水區域增 加，導致雨水入滲至地表下之機會減少，進而影響地下水補注量， 造成洪峰流量及逕流體積增加、集流時間縮短，致使都市洪水災害 時有所聞，嚴重威脅居民之生命與財產安全。而都市化除了加重水 患造成的問題外，全球暖化所導致的氣候異常，也加重了旱災發生 的機率，臺灣地區乾旱發生之頻率亦有日漸增加之趨勢，根據中央 氣象局近年來的資料顯示，臺灣地區降雨的日數有逐漸減少之跡 象，但降雨延時與降雨強度卻有增加之趨勢，而且，由於臺灣地形 險峻，河川坡度大，河水在河流中的速度甚大，不但造成嚴重的沖 刷，導致土石流的發生，更重要的是不利於水資源之利用與調節。 臺灣由於過度開發，社區過度不透水化及都會區綠地明顯不 足，使土地喪失涵養水的能力，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，除使得地表逕流量暴增， 進而造成水災頻傳，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。為了配合永續發展政策，緩和都市水環境的惡化，本所綠建築 政策中之「基地保水指標」為推動生態環保所不可或缺的一環。完 整的水環境系統，應將雨水的「貯留」及「滲透」兩種功能包含在 內，始可充分達到水資源永續的目的。由於早期臺灣的都市發展未綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 作完整妥善的規劃，在進入工業化社會後，快速的經濟發展和大量 的房地產投機炒作，使得都市的發展雜亂無章，高樓大廈任意聳立， 就業人口大量湧入。因此，如何在原本有限的土地資源上，充分高 度有效運用，且不損及水環境系統的循環與利用，則益形重要。在 現今歐美最新的生態防洪對策中，均規定建築及社區基地必須保有 貯留雨水的能力，以吸收部份洪水量，而達到軟性防洪的目的。所 謂「基地保水性能」指的就是「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 就愈好，在降雨時所造成的地表逕流量也會愈少，相對地保水力愈 大。 為提供建築師基地涵養雨水及貯留滲透雨水的設計標準，本所 編訂有「綠建築評估手冊」及本部營建署編訂有「建築基地保水設 計技術規範」，即是以此為目的所訂定的，評估手冊及技術規範是以 建築基地涵養水分與貯留滲透雨水能力為考量對象，並設定「基地 保水指標」λ 為評估指標以利評價恢復水文循環之成效，λ 值越大代 表該基地保水性能越佳，當 λ=1.0 時，代表土地開發行為完全無損 於原來自然裸露土地的保水性能。然而所有的土地開發均多少會損 及土壤之保水性能，因此理論上「基地保水指標」之λ 值會小於 1.0。 雖然「基地保水指標」的計算方式在國內已行之多年，並透過「建 築技術規則」法令之強制執行，除山坡地建築、地下水位小於1 公 尺之建築基地、個別興建農舍及基地面積300 平方公尺以下者外， 其他所有新建建築物在設計興建時，為促進建築基地涵養、貯留、 滲透雨水功能，均需辦理建築基地之保水性能設計，實施至今己廣 為建築師所接受，但在既有的基地保水計算案例中卻發現有 λ 值大 於 1.0 的情況，這也代表基地改建後其保水量大於開發前的現象， 而這種情形隨著土壤入滲率的降低更形明顯。 二、研究方法及過程
摘要 XI 都市土地開發利用會伴隨不透水面積的增加，大量的建築物、 不透水鋪面與瀝青路面取代原有地表，致使都市地盤中普遍含水量 不足，促使都市水文循環遭到破壞，不僅蒸發散量減少引發都市熱 島效應，並造成地表入滲量減少，都市雨洪及地下水環境生態嚴重 破壞，故如何減少不透水面積造成的負面影響進而恢復正常的水文 循環生態，是近年各國積極努力的目標。 國內政府相關單位也已體認到都市化問題的嚴重性，部分地方 政府已依各地不同發展特性及降雨強度，於都市計畫等法令訂定相 關規定，本部營建署基於建築主管機關的立場，已於94年透過修法 的方式，在「建築技術規則」中訂定「綠建築基準專章」法令，更 進一步針對基地保水及雨水利用兩部分，訂立了「建築基地保水設 計技術規範」及「建築物雨水貯留利用設計技術規範」、「建築物生 活雜排水回收再利用設計技術規範」等相關設計技術規範，以加強 推廣雨水貯留與基地保水滲透設施之設置。另為提升都市減洪效 益，鑑於山坡地建築已依「水土保持技術規範」規劃設置滯洪設施 及檢討滯洪量，並與建築技術規則綠建築基準有關建築基地保水規 定相結合，考量整體防洪治水規劃，本部營建署又於102年「建築技 術規則」之建築設計施工編，增訂於未規定之都市計畫地區要求設 置雨水貯集滯洪設施，作為都市防洪措施之ㄧ，並規定其建築基地 之基本雨水貯集設計容量標準、雨水貯集滯洪設施之適用範圍、設 施設置場所、收集、排放雨水、泥砂清除及溢流設施或設備等，且 得兼具建築基地保水或建築物雨水貯留利用系統之功能；另考量既 有合法建築物增設雨水貯集滯洪設施較為困難，爰規定以增加之建 築面積部分檢討基本雨水貯集設計容量，以改善都市的水文循環系 統，並紓解水患的威脅，打造保水與耐水的都市環境。 為能有效落實綠建築基地保水政策，並充分瞭解現行綠建築基 地保水設計是否符合實際現況，103 年度自辦研究計畫已著手針對
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 101 年度本部指定之綠建築標章評定專業機構－財團法人台灣建築 中心評定通過綠建築標章或候選綠建築證書之579 件案例，其中申 請「基地保水指標」的有效樣本437 件為研究樣本，並就其案例之 基地保水設計工法、λ設計值高於 λc 基準值、λ設計值大於 1.0、 個案採用之基地保水設計工法對其總設計保水量之影響程度、「滲透 保水量」與「貯集保水量」2 部分的貢獻程度，以及「基地保水指 標」λ 設計保水量及 λc 基準值之合理性修正建議等進行研究。然 在研究中初步發現，許多案例在進行基地保水設計時，至少採用 2 種以上不同的保水工法進行設計，且多採用 Q1~Q3所謂的常用保水 設計工法，至 Q4~Q8的特殊保水設計工法案例相對較少，其應與當 時「建築技術規則」綠建築基準專章之規定有關，另研究中也發現 由於基地保水設計係採「滲透保水量」及「貯集保水量」之保水總 和方式呈現，致使基地保水 λ 設計值大於1 之案例，顯與其「貯集 保水量」有關，且基地保水設計值遠高於基準值的案例，多採用特 殊保水設計工法；而在探討基地保水合理設計上限值，研究亦發現 「建築技術規則」建築設計施工編以都市減洪為目的所增訂第四條 之三，要求每平方公尺建築基地面積需設置 0.045m3 之雨水貯集滯 洪設施設計容量可能不足，需進一步予以檢討。 由於「建築技術規則」綠建築基準專章之規定，業於101年7月1 日修正方才將Q4~Q8特殊保水設計工法納入法規保水設計檢討，為 進一步釐清特殊保水設計工法對於基地保水設計的影響，因此本年 度計畫以102年~103年6月底止通過綠建築標章或候選綠建築證書評 定並取得「基地保水指標」計有569案為研究樣本，針對其基地保水 設計工法進行彙整，並進一步分析探討「基地保水指標」λ設計值 遠高於基準值，其與特殊保水設計工法的關聯性，及λ設計值大於1 案例其「貯集保水量」分量之影響，同時進一步探討「建築技術規 則」建築設計施工編第四條之三，以都市防洪為目標設計容量的合
摘要 XIII 理性，並據以研提基地保水指標之建議修訂方向。 三、重要發現 本研究以102 年~103 年 6 月底止通過綠建築標章或候選綠建築 證書評定並取得「基地保水指標」的有效樣本561 件為研究樣本， 並就其案例之基地保水設計工法、λ設計值高於λc 基準值、λ設計 值大於 1、個案採用之基地保水設計工法對其總設計保水量之影響 程度及「滲透保水量」、「貯集保水量」2 部分的貢獻程度，以及「基 地保水指標」λ 設計保水量及 λc 基準值之合理性修正建議等進行研 究。 為了要提升基地保水性能，同時便於建築師在設計規劃時正 確、有效的選擇適於該建築基地特性且能符合臺灣本土狀況之基地 保水方法，同時兼顧溫度及生態的需求，綠建築評估手冊提供了 8 種基地保水設計方式可供建築師選擇，建築基地應具備原裸露基地 涵養或貯留滲透雨水之能力，而建築基地之基地保水性能，是採建 築基地開發前後保水量之比值予以評估，而基地開發後的保水量， 則係透過Q1~Q8各類保水設計量提供，而這 8 類保水設計量基本上 均採保水總和的方式呈現，其中Q1的保水量係由該構造的「滲透保 水量」所提供，而Q3的保水量則係由該構造的「貯集保水量」所提 供，至Q2、Q4、Q5、Q6、Q7及 Q8等6 種基地保水手法，其所提供 的保水量則包含由該構造的「滲透保水量」及「貯集保水量」2 部 分所構成。 分析本次研究的 561 件有效樣本保水設計工法發現，大多數案 件在進行基地保水設計時，至少採用2 種以上不同的保水工法進行 設計。多數案例再進行基地保水設計時，仍多採用 Q1~Q3所謂的常 用保水設計工法，至 Q4~Q8的特殊保水設計工法案例相對較少，但 整體採用率與103 年度自辦研究計畫之研究案例相比，由於本部 101 年7 月 1 日修正「建築技術規則」綠建築基準專章，將 Q4~Q8的特
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 殊保水設計工法納入法規保水設計檢討之開放認定，其採用 Q4~Q8 的特殊保水設計工法的案例比例的確明顯有所增加。另本次研究的 561 件案子，由其個案之「基地保水指標」λ 設計值與 λc 基準值比 值（λ/λc）可以發現，該比值 λ/λc≧1 的案例計有 546 案，進一步分 析發現 1＜λ/λc≦2 的案例計有 393 案；2＜λ/λc≦3 的案例計有 93 案；3＜λ/λc≦4 的案例計有 39 案；4＜λ/λc≦5 的案例計有 11 案； 而λ/λc≧5 以上的案例則計有 10 案，其中更有 1 案的 λ 設計值遠比 基準值λc 高出 219 倍以上。另在λ設計值大於 1 的部分，經彙整發 現計有68 案，同樣地與 103 年度自辦研究計畫之基地保水設計值大 於 1.0 研究案例相比，也可以明顯看到由於法規的開放認定，其採 用Q4~Q8的特殊保水設計工法的案例比例的確明顯增加。 另在手冊版本部分，本次的561 件有效樣本其採用的綠建築評 估手冊版本計有 2003 年版、2005 年版、2007 年版、2009 年版、 2012-BC 版、2012-RS 版及 2012-GF 版等 7 種不同版本，採用 Q4~Q8 殊保水設計工法之案例以 2005 年版及 2012-RS 版手冊之比例最明 顯，同時也發現這2 版本的案例在採用 Q1~Q3常用保水設計工法部 分，其 Q2透水鋪面工法之設計案例比 Q3花園土壤雨水截留的保水 工法案例來的少。至有關地域性差異部分，依照目前綠建築評定之 北、中、南分區方式，進行561 件有效樣本所採用的保水工法統計 分析發現，各分區之案例所採用的基地保水設計工法，基本上仍以 Q1~Q3常用保水設計工法為主，但可明顯看到在 Q3花園土壤雨水截 留部份，中、南區案例所採用的比例並不高，另在 Q4~Q8特殊保水 設計工法採用部分，北區以 Q7及 Q8為主，中區則以 Q4及 Q6案例 比例較高，至南區則是以Q4最常被採用。 由於綠建築評估手冊所提供的8 種基地保水設計方式，其保水 設計量係採「滲透保水量」及「貯集保水量」之保水總和方式呈現， 然而在國內許多建築案例，由於建築基地之面積有限，通常多採地
摘要 XV 下室開挖方式作為停車場或地下水池等相關公共設施設置空間之設 計，故本研究嘗試Q2、Q4、Q5、Q6、Q7及 Q8等6 種保水量則僅保 留滲透部分分量之方式，但將Q3的貯留分量保留與剔除2 種方式進 行分析檢討。在不計貯集分量及Q3花園土壤雨水貯留設計量時，此 561 件樣本的 λ 設計保水量＞1 的案例僅有 3 案，但 λ/λc 之比值≧1 才符合綠建築標章基地保水設計規定的案例則僅有243 案，通過比 例為 43.32%。另在不計貯集分量但保留 Q3花園土壤雨水貯留設計 量部分，λ 設計保水量＞1 的案例變多，共計有 22 案，另外可以發 現因Q3花園土壤雨水貯留設計量之保留，使得符合綠建築標章基地 保水設計λ/λc≧1 規定之案例，提升為 378 案，通過比例變為 67.38%。 建築基地涵養水分以及貯留雨水的能力係透過基地的「保水性 能」予以評估，因此當一個基地保水性能愈佳時，基地涵養雨水的 能力會愈好，在降雨時就愈能減少地表逕流量，保水能力也就愈大。 然而建築基地涵養水分是藉由土壤孔隙來儲存，因此當孔隙含水量 達到飽和後，土壤將無法再予以容納多餘的水量，這時將會有地表 逕流產生，因此理論上其在雨水滲透部分應有相關上限。此外由基 地保水指標 λ 的定義可以發現，建築基地的保水性能是透過基地開 發前後的保水量予以評估，且開發前原基地的保水量為Q0=A0×f×t， 也僅考量原基地土壤可滲透的部分。為進一步研訂相關合理設計上 限值，針對本次研究的 561 件有效樣本嘗試以開發前原基地的保水 量及以每平方公尺建築基地面積需設置 0.045m3 之雨水貯集滯洪設 施設計容量2 種方式分別作為上限考量。其結果在以 Q0為開發基地 之保水上限部分，以本次研究的561 件有效樣本，計有 493 案可以 符合，合格比率為87.88%；另在以每平方公尺建築基地面積需設置 0.045m3 之雨水貯集滯洪設施設計容量為開發基地之保水上限部 分，本次研究的561 件有效樣本，則計有 383 案可以符合，合格比率 為68.27%。
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 四、主要建議事項 依據上述研究成果，本研究提出具體建議如下： 立即可行之建議－修正「建築技術規則」第四條之三雨水貯集 設計容量 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部建築研究所 由於綠建築之基地保水設計同時兼具有增加水土保持，促進生 物有機存活空間、調節地區微氣候，緩和都市氣候溫暖化、降低公 共下水道負擔，減緩都市洪水發生之機率，以及維持地下水位，防 止地層下陷等功能，因此近年來已多被許多政府的公共政策所採 行，作為提升都市生態水循環及都市整體環境品質之重要決策依據。 基地保水指標因具有上述多項功能及目標，因此原先設計工法 便將「滲透」及「貯集」兩項功能納入，同時將工法分成常用保水 及特殊保水兩範疇，然而該指標雖具有減緩都市洪水發生機率之軟 性防洪目標，但其與「建築技術規則」為考量整體防洪治水規劃， 於建築設計施工編以都市減洪為目的所增訂第四條之三建築基地滯 洪設計規範，應有所區隔。現行「建築技術規則」為考量整體防洪 治水規劃，於建築設計施工編以都市減洪為目的所增訂第四條之 三，要求增加之建築面積部分需檢討基本雨水貯集設計容量，其容 量 不 得 低 於 申 請 建 築 基 地 面 積 乘 以 零 點 零 四 五 （m3 /m2）（ 即 A0×0.045）規定，同意上述設計容量可與建築基地保水之規定合併 設計，由於兩者在滲透時間之立論點不同，都市洪水往往來的又大 又急，因此其允許滲透之時間遠低於基地保水設計係以涵養地下水 資源之滲透時間規範，因此由此角度出發則於本次研究中發現， 561 件樣本其有 129 案的基地保水設計的下限門檻值 λc×Q0遠比以都市 防洪為目標的設計容量A0×0.045 來得高，顯示該第四條之三的設計
摘要 XVII 量可能不足，現行規定似乎有檢討空間，惟若將來法規採兩者脫勾 方式處理，則應可避免該衝突及設計不合理的現象發生。 立即可行之建議－基地保水設計保水量之修正 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署 由於綠建築評估手冊所提供的8 種基地保水設計方式，其保水 設計量係採「滲透保水量」及「貯集保水量」之保水總和方式呈現， 因此該指標在設定時，便具有調節地區微氣候、緩和都市氣候溫暖 化及減緩都市洪水發生機率等多重功能。由於基地保水設計屬低衝 擊開發之一環，雖可透過其滲透或貯集設施之分散式系統組合的減 洪策略，達到減低暴雨逕流之都市洪水控制目標，但因都市洪水來 時，往往是又大又急，其滲透設計係藉由土壤的孔隙來消減過多的 地表逕流，因此所需時間較長，若單以減洪來看其成效遠不及貯集 設計。 本部營建署已於 102 年「建築技術規則」建築設計施工編增訂 第四條之三，要求於未規定之都市計畫地區需設置雨水貯集滯洪設 施，作為都市防洪措施之ㄧ。為使基地保水設計功能單純化及有效 化，同時避免產生建築基地若設置有基地保水設施後，能免除都市 淹水之錯誤印象，本研究建議應回歸基地保水指標在水資源永續、 減緩都市熱島及調節地區微氣候的功效，同時考量國內建築基地面 積有限，修正基地保水工法之設計保水量，僅採計「滲透保水量」 但保留 Q3 花園土壤雨水貯留設計量部分，以確保小面積的建築基 地，仍可達到基地保水之要求。
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
ABSTRACT
Keywords: Green Building, Soil Water Content Indicator, Urban Hot Island Effect, Urban Flood
The urban area accounts for 12% of the total area in Taiwan, while the population in this area makes up 78% of the total. The development of cities and cultivation of land cause the changes in utilization of land. Along with the aggravation of the global warming, water resource environment is undergoing severer impact, which, in turn, brings into light the problem of water resources caused by urbanization. The problem is a long-range change.
In the past, water impermeable pavement was often used for construction development projects, which reduced water absorption, and permeation capability. Every household hoped to discharge rainwater to neighborhood. So they continually increased the base height of house, or set up pumps to discharge accumulated water which caused floods in lower places. This high percentage of impervious area not only causes the phenomenon of urban runoff, but also brings about high temperature in urban and destroys the urban ecology. The land will lose its climate-adjusting capacity resulting in “urban hot island effect” in the living environment. However, the problem can be largely solved through the infiltration and storage of the rain storage measures, which can delay the surface runoff, decrease the amount of the peak flow, improve ecological environment and climate, alleviate flood and increase recharge. Now, the best urban flood prevention strategy in Europe and America is to
摘要
XIX
specify the capability of soil for water permeation and reservation, so as to absorb some rainwater to prevent the flood.
In order to decelerate warming, recharge groundwater and reduce the frequency of floods in cities. There are Soil Water Content Indicator in the evaluation system of “Green Building” in Taiwan. The Soil Water Content Indicator at construction site is to maintain the hydrologic conditions between pre- and after-development at the construction site. Eight techniques
（Q1~Q8） to retain and infiltrate water are recommended in the
evaluation manual.
In the study of sustainable water resource, the concept of rainwater retarding systems and infiltration facilities should be installed. However, the percentage of allocation depend on land-use planning. The volume of soil water infiltration should be limint, and the Soil Water Content Indicator should be less than 1. The purpose of this study is to propose an adequate soil water capacity pre-development at the construction site, and to
modify the part-infiltration of Q1~Q8 techhiques. Based on this
study, the authors recommend the part-infiltration is eliminated
from Q1~Q8 techhiques, and the soil water capacity
pre-development at the construction site is 0.045m3 per 1 square
meter area. The information can be also an advice to improve for lack of Soil Water Content Indicator of Green Building, except that this work can be a frame of reference when the government sets up the relevant polices.
第一章 緒論 1
第一章 緒論
第一節 研究緣起與目的
一、研究緣起
由於都市生活機能遠較其他地區便利，因此世界人口多選擇居 住在都市地區，臺灣的都市面積約占總土地面積的12%，人口卻佔 臺灣地區總人口之近78%。近年來，為了容納大量的移入人口與快 速經濟發展之需求，都市街道擴寬或新闢、建物密度增加且樓層增 高，停車場與大型賣場等公共設施不斷增建，造成地表不透水區域 增加，導致雨水入滲至地表下之機會減少，進而影響地下水補注量， 造成洪峰流量及逕流體積增加、集流時間縮短，致使都市洪水災害 時有所聞，嚴重威脅居民之生命與財產安全。而臺灣地區的都市化 除了加重水患造成的問題外，全球暖化所導致的氣候異常，也加重 了旱災發生的機率，臺灣地區乾旱發生之頻率亦有日漸增加之趨 勢。根據中央氣象局近年來的資料顯示，臺灣地區降雨的日數有逐 漸減少之跡象，但降雨延時與降雨強度卻有增加之趨勢，而且，由 於臺灣地形險峻，河川坡度大，河水在河流中的速度甚大，不但造 成嚴重的沖刷，導致土石流的發生，更重要的是不利於水資源之利 用與調節。 臺灣地區大量都市化的結果，導致嚴重的熱島效應，進而影響 了原本平衡的水文機制，而都市化後可能面臨之水資源問題可簡單 表示為如圖 1-1 所示。造成此一變化的主因為大量地表不透水區域 之增加與工程排水系統之興建，不但減少地下水補注，同時亦增加 地表逕流量。目前大多數都市逕流管理的對策均以加大排水系統輔 以集中末端處理之觀念，使逕流加速排放至下游或鄰近地區。但集 中末端處理雖可降低逕流停留時間，但其體積並未相對減少，反而 使得下游排水系統處於高流量狀態，結果即使是小頻率之降雨亦會綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 圖1-1 都市化造成水環境之影響 資料來源：廖朝軒教授，2003。 造成下游地區之水患。同時也因這種集中末端處理、加速排放逕流 的排水概念，使得現有都市區域缺乏保水、滲透及蒸發機能，造成 流域整體的水土保持機能降低，也因都市發展範圍一再擴大，造成 許多非點源污染物質隨著逕流直接排入下游，產生許多都市水環境 之不利影響。在此一集中末端處理的排水概念下，將所收集的都市 地區地表逕流直接且迅速地排放至河川或流域下游地區，因而造成 下游地區的洪澇問題。 由於都市生活機能完善，成為人口匯聚之地，人口集中的結果， 導致都市居住用地需求急遽增加，舊都市土地一旦不敷所需，都市 居民勢必向都市周圍發展，造成都市區域擴展，當擴展至郊外時， 原有的溼地、水田、森林、綠地等區域也因而開始產生都市化之現 象，如此將使得這些土地原有之逕流機制發生改變，進而造成城鄉 水環境之丕變。近年來，為了容納大量的移入人口與快速經濟發展 之需求，都市街道擴寬或新闢、建物密度增加且樓層增高，停車場
第一章 緒論 3 與大型賣場等公共設施不斷增建，在都市開發的同時，也改變了自 然環境的性質和狀況，如地貌、水文、氣候等，而這種變化的影響 是長遠的。受到都市化及土地使用密集化的影響，大多數的都市規 劃或建築專家對雨水之處理，皆以儘早排除的觀念設計建築物及以 不透水化處理都市區內基盤建設，使得現有建築物缺少雨水貯留、 滲透、保水機能和蒸發量增加，因而發生都市溫暖化、都市型水患、 都市生態系統丕變等問題，如圖1-2 所示。 近年來臺灣都市化造成水環境變化越快且越來越難預測，再加 上全球極端氣候之發生愈來愈頻繁，導致洪澇災害頻率、規模與損 失均有加大的趨勢。每年5 至 11 月是臺灣地區出現豪大雨的時期， 圖1-2 都市開發所造成環境改變之影響 資料來源：日本社團法人雨水貯留浸透技術協會，2002。 開發前 開發後
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 也經常造成淹水災害；政府雖大力推動治水工程，已逐漸縮小淹水 的區域，然而面對氣候變遷及複合型災害一再重演，必須認清傳統 之防洪工程防護有其極限。社區及建築基地水災防救已非單僅仰賴 政府而能達成，政府與民間必須通力合作，加強對社區及建築基地 減洪防洪規劃之防災意識與相關技術之認識，官民聯手才能更有效 降低淹水及水災程度，方能有效執行水災災害防治之任務。 都市環境是經過專家詳細的調查與規劃後，依序逐步開發與改 造自然環境所創造出來的高度人工化生存空間，但由於人口不斷大 量的湧入，原有的都市計畫無法容納大量增加的人口，以致於現有 之綠地、農地、窪地以及都市外圍之山坡地，被大量開發甚至過度 利用，為了不降低都市的生活品質，大量的人工排水系統取代原本 之自然涵養滯蓄功能，一旦暴雨帶來的逕流超過排水系統的宣洩容 量，便會產生嚴重之都市水患，同時過多的地表逕流所挾帶之污染 物質將使水質惡化進而破壞環境。早期的河川圳渠是以石塊或泥土 開挖整修而來，提供農村的各種用水，最後又排到圳道去，人們沿 圳道挑水、洗衣及刷洗，人與人之間沒有隔閡，這正是水文化之根 源。但自從自來水開始普及以來，人們只知道消費用水，但卻不知 水從何而來，甚至以每人每日用水量之多寡，作為生活水準高低之 指標，人們卻以為只要繳交自來水費，便可肆無忌憚之用水，而政 府則拼命的開發自來水源以滿足需求，市民只要打開水龍頭，水就 自來，水從何處來，往何處去，似與個人無關。近年都市由於人口 密集，車輛多交通繁雜，原來河川文化時期流下之圳路，除被捨棄 作為排除污水外，進而嫌棄其存在而漸被加蓋成為道路、商店街、 停車場，對於道路下排水溝的污水則眼不見為凈，使得都市市民與 水絕了緣。許多工程的開發興建，在「人定勝天」的思維下常缺乏 生態考量，也致使許多數千萬年的水脈、天然埤塘及湖泊因此而消 失。而人類這樣蠻幹情況，恐將遭受大地討債、反撲。
第一章 緒論 5
二、研究目的
隨著人口湧入都市地區，使經濟快速發展，都市化腳步也隨之 增加，原有都市計畫內之綠地、農地、池塘及都市外圍之山坡地， 被大量開發，以提升居住生活品質，但也造成具保水功能土地的減 少，使得地表的水文循環發生變化，進而產生了許多嚴重的水患問 題。這是因為在都市化建造過程中，首先必須將地面的樹木、植物 及表土等原先在水文循環中擔負著控制地表逕流的要角需先被剷 除，取而代之的則是一棟棟的建築物或公共設施，使得原先可呼吸 透水的大地，變成許許多多不透水的表面，也造就了現代文明不可 避免的水患夢魘。為了有效減緩這樣的水患問題，傳統上，工程師 採用迅速排水的設計手法，即以人工排水系統取代土地原有自然涵 養蓄滯功能，加快地表逕流進入雨水下水道等排洪設施的方式，來 減少地表淹水的機率。這雖能有效發揮設施設置的功能目的，但卻 也衍生出許多新的議題，如：增加下游集水區排洪設施系統的負荷 及減少地表水滲透至地底下成為地下水水資源的機會，同時也因為 不透水鋪面增加與加速排洪設施的興建，使得大量的地表逕流在未 經土壤滲透過濾的程序，便排放至下水道或河川，也讓更多的污染 源進入了下水道及河川中，進而增加污水處理廠及河川水體自淨的 負荷，除造成經濟財政的負擔外，也衍生出許多公共衛生的健康議 題，影響了人民的健康。 此外，由於都市用水需求量與能源消耗量，隨著經濟成長與生 活水準提升而逐步增加，這也意味著在廢氣與廢水排放量部分亦將 同步攀升。在廢水的排放過程中，排水管大量收集地表逕流與污染 物，最後排放進入河川，嚴重影響河川與地下水水質，更直接衝擊 河川流域的生態環境；而大量的廢氣排放則是改變了都市的氣候環 境，同時加劇都市的熱島效應。因此在這都市土地使用強度幾乎達 到飽和的情況下，為了滿足都市地區大量人口與頻繁經濟活動所需綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 的生活空間，於是土地開發利用的範圍逐漸向郊區蔓延，並逐漸蠶 食原有的透水地面，衍生地表逕流加速集中、洪峰流量增加、非點 源污染擴散、地表蒸發散量減少、熱島效應加劇等種種問題，不但 惡化都市的水文環境，亦增加了災害發生的潛勢。 而受到氣候變化的影響，水資源不只是量少，其無論在時間或 空間上，都呈現不均勻的分佈狀況。從時間上來看，北半球的降雨 主要是集中在每年的3 月至 10 月，且絕大部分的地區又都集中在 6 月至 9 月。雨季降水通常佔全年降水總量的 70~80%，河流水資源 高度集中於夏季，且多屬難以控制利用的洪水。臺灣即位處北半球， 年平均雨量約為2,500 公厘，是全球年平均降雨的 2.7 倍，應屬水資 源不虞匱乏的國家，但由於臺灣地狹人稠，地形陡峭，河流短促， 大部分降雨的水分都迅速奔流入海，且降雨大都集中於颱風季節， 分布極不平均，往往一個颱風即可帶來數百或近千公厘的降雨，居 民不但未蒙其利，卻先受其害，加上水庫容量有限，因此逕流量被 攔貯利用者約僅佔年逕流量的18%，所以，臺灣每人每年平均可以 分配到的雨量只有全世界平均雨量的六分之一；因此，臺灣實質上 是一個水資源匱乏的國家，且名列聯合國第18 位的缺水國。 依據中央研究院研究顯示，過去 100 年，臺灣因受到空氣污染 及熱島效應影響，降雨機率減低，降雨強度卻增加兩成，降雨區也 發生改變，使臺灣非旱即澇，而造成熱島效應的原因在於過去臺灣 大量興建不會散熱及透水的鋼筋混凝土建築與不透水鋪面，使降雨 都直接流到下水道，而無法入滲於地下，連帶也無法發揮調節氣溫 的功能。在都市發展過程中，為了追求經濟成長，對於自然資源不 斷開發，如森林砍伐、土地過度開發、地下水超抽等等，當開發程 度不超過水環境承載力時，自然環境仍具有自淨回復的能力；當開 發程度超過水環境承載力時，原來單純的水文循環機制將會增加不 少複雜的變數因子，其結果將會造成水環境的負面的影響。因此，
第一章 緒論 7 維持水文循環正常進行以達到永續城鄉水環境為一積極重要的課 題。 過去我們的大地環境可說是充滿了無數的坑洞間隙，並具有貯 集大量水分的功能，例如疏鬆的土壤孔隙以涵養雨水，天然埤塘窪 地以匯集逕流水，甚至有許多的地下溪谷以容納伏流、湧泉。現在 的都市環境不但使地面大量不透水化，也使地面喪失許多積水的溼 地埤塘，甚至連地面下的土壤也因地下室興建以及土壤改造而漸漸 形成「無孔隙化」，除造成土壤涵養水分的能力減弱，對生態也有莫 大的傷害。 目前水資源的經營方式傾向於集中、大型及單目標利用；大型 的水資源系統雖可降低營運與保養的人力與經費；如一旦失控，將 發生無水可用的窘境，且大型的水資源工程對環境生態的衝擊亦 大，災害發生時亦較嚴重，而且集中末端處理洪澇的方式亦無法完 全去除洪澇之災害，小型的水資源工程不僅對生態環境衝擊較小， 同時亦可藉由聯合的操作，避免因大型水資源系統的損壞而造成重 大的損失。因此兩種水資源系統的搭配使用，才是符合經濟效益與 分散風險的最佳做法，而雨水的貯集、滲透利用即為小型水資源系 統的應用典範。 由於臺灣工業化程度日趨加深加廣，工業區不斷的開發設置， 但卻經常面臨水資源短缺的情形，因此加強雨水資源的利用，以提 供各項製程中之替代用水及雜用水，可作為解決水資源不足的替代 方案。透過適當的雨水資源管理，可降低暴雨帶來的都市型水患、 加強環境綠化及增加地下水補注等，亦可提供親水遊憩場所等附加 功能。在現今歐美最新的生態防洪對策中，均規定建築及社區基地 必須保有貯留雨水的能力，以吸收分散部分洪水量，達到軟性防洪 的目的，以別於傳統將各區地表逕流集中後，匯集於集水區末端排 出的處理方式。新的暴雨洪水的管理方法－低衝擊開發（Low Impact
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
Development, LID）即提供更有效率的都市洪水控制，基本上 LID 是 在 各 區 原 址 透 過 許 多 的 滲 透 貯 留 設 施 系 統 組 合 ， 以 儲 蓄 （Retain）、滯留（Detain）、滲透過濾（Filter）、處理（Treat）及使 用（Use）等方式，來達到減低暴雨逕流之目標，因此可說是一種分 散式的減洪策略。為配合狹小擁擠的都市環境，LID 可提供適用於 停車場、道路、花圃及接臨建築物的景觀綠地等都市區域的設計手 法，其他像是屋頂花園、在低交通量道路或人行步道採用的透水鋪 面等較為創新的方式，都是目前LID 可提供的設計手法。而 LID 設 計的主要目標有二，一為透過入滲滯留設施，以減少暴雨逕流量， 二為求得最佳效益的水處理方式。 此外，為了配合永續發展政策，緩和都市水環境的惡化，本所 綠建築政策中之「基地保水指標」為推動生態環保所不可或缺的一 環。基地保水主要是以「滲透雨水」來提升基地內之保水能力，所 謂基地的「保水性能」就是建築基地涵養水分及貯留滲透雨水的能 力，基地保水指標乃是一「生態水循環的都市防洪政策」；基地保 水指標是計算社區在開發後，區域內的降水經過滲透、吸收及截流 作用之後的總排水量，以進一步評估社區在開發後的保水能力，減 少社區開發對環境的衝擊。基地保水指標的原理及內容，乃係藉由 貯留及滲透設施來增加基地之保水能力，若將基地保水貯留及滲透 設施與自然界對比，由水文循環就能顯現出保水貯留及滲透設施所 具的雨水保持機能，而基地保水貯留及滲透設施可減輕區域排水負 荷並促進區域水文循環，對於都市化之效應也有減輕的功效，此種 保水方式可提高雨水於社會（生活）、經濟（生產）乃至於環境（生 態），即「三生」的利用效率，避免因都市開發而損壞現在及未來 水文循環及生態系統完整性，達到永續城鄉水環境之目標，此種提 高雨水利用的方式符合聯合國世界環境與發展委員會之永續發展 定義—「滿足當代需要，同時不損及未來世代需要，並滿足其發
第一章 緒論 9 展」。因此基地保水指標的推廣與利用對於整個國家水資源利用， 以及環保、節能的工作都有正面的貢獻與意義。 國內政府相關單位也已體認到都市化問題的嚴重性，部分地方 政府已依各地不同發展特性及降雨強度，於都市計畫等法令訂定相 關規定，本部營建署基於建築主管機關的立場，已於94年透過修法 的方式，在「建築技術規則」中訂定「綠建築基準專章」法令，更 進一步針對基地保水及雨水利用兩部分，訂立了「建築基地保水設 計技術規範」及「建築物雨水貯留利用設計技術規範」、「建築物生 活雜排水回收再利用設計技術規範」等相關設計技術規範，以加強 推廣雨水貯留與基地保水滲透設施之設置。 另為提升都市減洪效益，鑑於山坡地建築已依「水土保持技術 規範」規劃設置滯洪設施及檢討滯洪量，並與「建築技術規則」綠 建築基準有關建築基地保水規定相結合，考量整體防洪治水規劃， 本部營建署又於102年「建築技術規則」之建築設計施工編，增訂於 未規定之都市計畫地區要求設置雨水貯集滯洪設施，作為都市防洪 措施之ㄧ，並規定其建築基地之基本雨水貯集設計容量標準、雨水 貯集滯洪設施之適用範圍、設施設置場所、收集、排放雨水、泥砂 清除及溢流設施或設備等，且得兼具建築基地保水或建築物雨水貯 留利用系統之功能；另考量既有合法建築物增設雨水貯集滯洪設施 較為困難，爰規定以增加之建築面積部分檢討基本雨水貯集設計容 量，以改善都市的水文循環系統，並紓解水患的威脅，打造保水與 耐水的都市環境。
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究
第二節 研究方法
都市土地開發利用會伴隨不透水面積的增加，大量的建築物、 不透水鋪面與瀝青路面取代原有地表，致使都市地盤中普遍含水量 不足，促使都市水文循環遭到破壞，不僅蒸發散量減少引發都市熱 島效應，並造成地表入滲量減少，都市雨洪及地下水環境生態嚴重 破壞，故如何減少不透水面積造成的負面影響進而恢復正常的水文 循環生態，是近年各國積極努力的目標。 完整的水環境系統，應將雨水的「貯留」及「滲透」兩種功能 包含在內，始可充分達到水資源永續的目的。由於早期臺灣的都市 發展未作完整妥善的規劃，在進入工業化社會後，快速的經濟發展 和大量的房地產投機炒作，使得都市的發展雜亂無章，高樓大廈任 意聳立，就業人口大量湧入。因此，如何在原本有限的土地資源上， 充分高度有效運用，且不損及水環境系統的循環與利用，則益形重 要。在現今歐美最新的生態防洪對策中，均規定建築及社區基地必 須保有貯留雨水的能力，以吸收部份洪水量，而達到軟性防洪的目 的。所謂「基地保水性能」指的就是「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 的能力就愈好，在降雨時所造成的地表逕流量也會愈少，相對地保 水力愈大。由於建築基地涉及人工開發，故其降水過程與一般集水 區略有不同，因此其地下水涵養機制（保水手法）也略有差異，藉 由提高基地保水性能，一般可達到下列之優點： 1.增加水土保持，促進生物有機存活空間。 2.調節地區微氣候，緩和都市氣候溫暖化。 3.降低公共下水道負擔，減緩都市洪水發生之機率。 4.維持地下水位，防止地層下陷。 臺灣由於上述的過度開發，都會區綠地明顯不足與社區過度不 透水化，使土地喪失水的涵養能力，亦使得地表逕流量暴增，而造第一章 緒論 11 成水災頻傳。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。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 率等問題，大部分可透過綠建築之基地保水技術加以改善，為提供 建築師基地涵養雨水及貯留滲透雨水的設計標準，本部編訂有「綠 建築評估手冊」及「建築基地保水設計技術規範」，即是以此為目的 所訂定的，評估手冊及技術規範即是以建築基地涵養水分與貯留滲 透雨水能力為考量對象，並設定「基地保水指標」λ 為評估指標以 利評價恢復水文循環之成效，λ 值越大代表該基地保水性能越佳， 當 λ=1.0 時，代表土地開發行為完全無損於原來自然裸露土地的保 水性能。然而所有的土地開發均多少會損及土壤之保水性能，因此 理論上「基地保水指標」之λ 值會小於 1.0。雖然「基地保水指標」 的計算方式已行之多年且己為建築師所接受，但在既有的基地保水 計算案例中卻發現有λ 值大於 1 的情況，這也代表基地改建後其保 水量大於開發前的現象，而這種情形隨著土壤入滲率的降低更形明 顯。 為能有效落實綠建築基地保水政策，並充分瞭解現行綠建築基 地保水設計是否符合實際現況， 103 年度自辦研究計畫已著手針對 101 年度本部指定之綠建築標章評定專業機構－財團法人台灣建築 中心評定通過綠建築標章或候選綠建築證書之579 件案例，其中申 請「基地保水指標」的有效樣本437 件為研究樣本，並就其案例之 基地保水設計工法、λ設計值高於 λc 基準值、λ設計值大於 1.0、 個案採用之基地保水設計工法對其總設計保水量之影響程度、「滲透 保水量」與「貯集保水量」2 部分的貢獻程度，以及「基地保水指 標」λ 設計保水量及 λc 基準值之合理性修正建議等進行研究。然在 研究中初步發現，許多案例在進行基地保水設計時，至少採用2 種 以上不同的保水工法進行設計，且多採用 Q1~Q3所謂的常用保水設
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 計工法，至 Q4~Q8的特殊保水設計工法案例相對較少，其應與當時 「建築技術規則」綠建築基準專章之規定有關，另研究中也發現由 於基地保水設計係採「滲透保水量」及「貯集保水量」之保水總和 方式呈現，致使基地保水λ 設計值大於 1 之案例，顯與其「貯集保 水量」有關，且基地保水設計值遠高於基準值的案例，多採用特殊 保水設計工法；而在探討基地保水合理設計上限值，研究亦發現「建 築技術規則」建築設計施工編以都市減洪為目的所增訂第四條之 三，要求每平方公尺建築基地面積需設置 0.045m3 之雨水貯集滯洪 設施設計容量可能不足，需進一步予以檢討。 由於「建築技術規則」綠建築基準專章之規定，業於 101 年 7 月 1 日修正方才將 Q4~Q8 特殊保水設計工法納入法規保水設計檢 討，為進一步釐清特殊保水設計工法對於基地保水設計的影響，因 此本年度計畫以102 年~103 年 6 月底止通過綠建築標章或候選綠建 築證書評定並取得「基地保水指標」計有569 案為研究樣本，針對 其基地保水設計之設計工法進行彙整，並進一步分析探討「基地保 水指標」λ設計值遠高於基準值，其與特殊保水設計工法的關聯性， 及λ設計值大於 1 案例其「貯集保水量」分量之影響，同時進一步 探討「建築技術規則」建築設計施工編第四條之三，以都市防洪為 目標設計容量的合理性，並據以研提基地保水指標之建議修訂方向。
第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響 13
第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響
第一節 都市水文化之發展
所謂基地的「保水性能」就是建築基地涵養水分（即雨水滲透） 以及貯留雨水的能力。亦即當一個基地保水性能愈佳時，基地涵養 雨水的能力會愈好，在降雨時就愈能減少地表逕流量，保水能力也 就愈大。所謂的「水環境」係指雨水降落至地表，而後入滲至土壤 或形成地表逕流之過程及與周圍環境交互作用所產生之現象。都市 的快速發展，隨之而來的是自然及人文環境之變遷，同時所衍生之 水環境變化，對水患的發生有著直接與間接關係，其主要因素可歸 納如下： （一） 市區街道擴大化所造成的都市水環境改變 地表不透水區域包括屋頂、街道、人行道及停車場等，在高度 圖2-1 都市化對水環境影響之示意圖 資料來源：廖朝軒教授，2002。綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 開發或都市化地區，地表逕流之增加量與不透水鋪面之多寡存在的 結果，不但減少地下水補注，同時造成洪峰流量、逕流體積增加， 河川基流量也會因此減少。同時不透水區域之增加將會減少雨水入 滲至土壤之機會，都市地區涵養及滯蓄雨量功能減退，並因大量人 口所增加之用水量及排水量，以及各種都市建設進行中所帶來之負 面衝擊等，都會對都市地區之水文環境產生不利之影響。圖 2-1 為 美國費城其都市化對水環境影響之觀測結果，由圖中結果可明顯看 出，原始的自然地表覆蓋率改變成 75%~100%的不滲透表面時，隨 著不滲透區域面積的擴大，原有的自然地表逕流機制也隨之產生重 大之變化，原本只佔總降雨量10%的逕流量，因都市化之結果暴增 至總降雨量的55%，而入滲比率則由原先總降雨量的 50%減為只有 15%，並使蒸發量也隨之降低。因此由這樣地一個地區都市化之變 化結果，我們可以很清楚的看到，因都市化所造成的地表逕流、蒸 發與入滲三者間之水文循環變化關係所造成的都市水環境變化。 （二） 土地利用型態及地形、地物之改變 大量人口湧入都市地區後，使得原有的綠地、農地、窪地及都 市外圍之山坡地等，被大量甚至過度開發利用。都市擴張提高了土 地之使用面積，同時因建築物、水泥地及柏油路面等不透水鋪面不 斷增加，使得可透水面積相對之減少，降雨滲透量也隨之降低，伴 隨著地表逕流量提高，地區原有涵養及滯蓄雨水之功能減退，一但 豪雨自然增加了水患發生的機率。 此種土地利用密集化，不僅造成原有之水面及綠地減少，同時 也導致都市區域之地表含水量降低，此外因生活水準的提升及人口 密度高度化，造成都市民眾普遍使用空調設備、交通運輸設施及相 關電器用品，致使人造熱源多且集中，也因為都市熱源的累積使得 都市區域之氣溫往往較鄰近區域來得高，都市氣候也為之改變。 （三） 生活水準及人口密度之高度化
第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響 15 生活水準的提升及人口密度之高度化造成經濟活動的頻繁，也 引致需求量的提升，伴隨造成生活及工業廢水增加，用水需求量的 增加，以及地下水涵養量之減少，使得都市承受乾旱的能力減弱， 且欲排除經濟活動產生之生活及工業廢水，往往需興建都市排水與 污水系統，而在現行集中末端處理之概念下，排水管道會大量收集 都市地區之地表逕流，使逕流直接且迅速地排放至河川或集水區下 游地區，縮短了洪峰稽延時間，但卻促進都市污染物之匯集與運送， 造成河川、地下水的水質惡化，環境生態系統也會因此而改變。圖 2-2 係為都市開發前後其對洪峰流量及頻率之影響。由圖中可明顯 看出，因都市化的結果，使得原本開發前之異常水文現象（如C 點）， 卻變成都市開發後之正常現象（如 A 點），同時發生的頻率也明顯 的增加，也因此造成鄰近的河川或排水路都市地區之洪澇問題。 （四） 排水系統不均勻的下陷 由於都市開發之各項工程缺乏完善的協調與管理，在都市中的 圖2-2 都市化對洪峰流量及頻率之影響示意圖 資料來源：廖朝軒教授，2002。
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 的雨水下水道系統常被其他的管線如：瓦斯、電訊管線等橫越，再 加上因交通或施工不良所導致的地層下陷，往往使得都市雨水下水 道系統的高度及坡度發生改變，致使通水能力大為減低。 從以上的敘述可以明顯看出，由於市區街道擴大化、生活水準 及人口密度之高度化及土地利用型態及地形、地物之改變等各因素 相互影響的結果，造成都市區域整體的水土保持機能降低，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 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 含水層的補注及使下游河道沖刷加劇，而污染物也隨著逕流直接排 入下游，對於都市水環境危害甚鉅。 臺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以遮蔽雨水（不透水鋪面） 和儘早由建築物排出的方式處理，這種集中末端處理的排水方式， 由於欠缺有效的逕流處理觀念，致使現有的都市區域嚴重缺乏保 水、滲透及蒸發機能，這也因而造成都市型水患、都市熱島效應或 水的污染等問題，為避免類似的問題再度發生，因此未來相關的都 市開發及建設，都市計畫、建築專家甚至一般民眾等，都應該重新 架構都市發展與水環境的關係。
第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響 17
第二節 城鄉發展後之地表逕流處理方式
所謂的「基地保水」，其原理不僅在利用土壤孔隙來達成土壤涵 養水分的功能，在概念上是將雨水暫時留置於基地上，然後再以一 定的流速讓水滲透循環於大地的方法，因此可定義為「建築基地內 涵養水分及貯留雨水的能力」。基地的保水性能愈佳時，則基地涵養 雨水的能力會愈好，並有益於土壤內微生物的活動，進而可以改善 土壤之有機品質並滋養植物，對生態環境有莫大助益，因此本項內 容為本所綠建築政策中推動生態環保所不可或缺的。 過去我們的大地環境可說是充滿了無數的坑洞間隙，並具有貯 集大量水分的功能，例如疏鬆的土壤孔隙以涵養雨水，天然埤塘窪 地以匯集逕流水，甚至有許多的地下溪谷以容納伏流、湧泉。現代 的城鄉環境不但使地面大量不透水化，也使地面喪失許多積水的溼 地埤塘，甚至連地面下的土壤也因地下室興建以及土壤改造而漸漸 形成「無孔隙化」，除造成土壤涵養水分的能力減弱，對生態也有莫 大的傷害。 對於一規劃區域之土地使用，依不同之開發程度與規模，將會 有不同之開發地區與自然地區之配置型式，而開發區裏又可依不同 之土地使用類別與強度有著不同百分比之透水區域與不透水區域的 比例關係，各種不同土地使用方式所產生逕流量的多寡，將受其土 地使用類別與強度影響，而逕流量之多寡亦受地表入滲能力影響。 為探討土地使用方式與產生之地表逕流間關係，一般多引用「自 然排水」的概念，即利用土地資源之承載力，以土壤對水分之入滲 能力與地形差異來貯存地表逕流，並藉以排除產生於地表之逕流。 通常基地開發可分為自然地區與開發地區兩部份： （1）自然地區：係指在土地開發行為時，地表未經變動而保留為原 先之自然狀態者，此種保留的自然地區，可做為都市計畫區域 內遊憩使用之開放空間。綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 （2）開發地區：此區域又可分為不透水區域，如：建築基地、水泥 地、道路等，與透水區域，如：草地等。 不透水區域、透水區域內的自然地區對地表水文各有不同之效 應，自然地區雨水入滲至土壤之量最大，其次為透水區域，最小者 為不透水區域，所以若於土地開發規劃作業時即配合土地資源之特 性規劃基地保水計畫，使多餘的地表逕流能藉由自然或人工的方式 入滲到地下或滯留延遲其排放出基地之時間；如此不但保持水環境 之平衡，更使土地使用對於水環境之衝擊減至最低。 土地利用方式對水環境有著強烈的牽引作用，人為開發強度越 高往往也招致越強大的反噬力量。由於不同的土地使用對逕流量及 組成具有多重影響，因此地表水的命運與流域的土地開發方式息息 相關。都市是一個高度開發的人為環境，近年來的都市規劃雖也考 量到開放空間的需要，也因此喪失了許多自然防護的能力，例如大 安森林公園、中正紀念堂以至於散佈各社區的鄰里公園雖逐漸增 加，但真正作為「生態空間」（或保育空間）則仍無明顯進步。 目前土地使用規劃，以及大部分的開放空間或是地面上鋪設硬 鋪面，或是地下室開挖作為停車場，多著重於社會與經濟層面之考 慮，而忽略了地區環境特性，特別是人為建設對城鄉水環境之影響， 如水土保育機能、調節都市氣候等；在這種使用方式之下，使得公 園綠地作為都市生態保留地或者緩衝帶的功能大幅度萎縮，在雨水 不能直接下滲到地底的情況下，原有的補注地下水，減少地面逕流， 以及淨化水質（地下水水質及減少雜物流到下水道塞住下水道）三 個功能蕩然無存，也導致都市體質更為脆弱。納莉颱風造成臺灣尤 其是大台北地區遭受前所未有的災情，洪水無情肆虐整個台北盆 地，儘管此次雨量之大為數十年僅見，甚至遠超過各主要河流之防 洪標準，但這個理由並不足以面對狂風豪雨的無情，更不足以撫平 居民所承受的生命財產損失與威脅。
第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響 19 而地區之排水計畫多為土地使用計畫之事後配合措施，解決之 道往往以集中末端（End of Pipe）排水方式來排除基地之地表逕流， 即採取於區域排水出口設置一滯洪設施以減少尖峰流量。此一集中 末端排水方式所產生的結果是排水系統愈建愈大，下游排水負荷也 會愈來愈大，忽略了潛在災害。這種將土地使用計畫與排水計畫分 開設計之土地規劃程序，不但破壞地區原有之水環境體系，且基地 逕流大量且迅速地排放至下游鄰近地區，除減少雨水入滲機會外， 同時會增加下游河川之流量，引起河川下游地區之洪澇災害。 依據日本社團法人雨水貯留浸透技術協會之資料顯示，日本在 昭和廿年代（西元1945 年前後），由於都市地區之人為開發有限， 人造結構物之規模及數量不多，因此對於地表雨水之處理仍主要以 圖 2-3a 日本都市開發前之水環境影響示意圖 資料來源：日本社團法人雨水貯留浸透技術協會，2003。
綠建築基地保水指標之特殊保水工法性能效益研究 自然滲透及地表逕流方式處理，加上家庭生活雜排水之排放量及污 水下水道接管率低，大部分之雨水均可滲透至地下形成地下水資源 貯存，同時因河川之基流量豐沛，河川之污染程度並不算太高（如 圖 2-3a 所示）。但隨著人口不斷湧入都市地區，使得都市人口與經 濟快速發展，為了滿足人類居住之生活空間，提升生活水準，不僅 用水量大幅增加外，同時為容納人口日益增加之需求，都市街道、 建物密度以及停車場等公共設施不斷增建，造成地表不透水區域擴 大，人工排水系統取代了土壤原本涵養滯蓄之功能，加上生活雜排 水之排放量增加，污水下水道尚未全面普及，使得地下水補注量及 河川基流量減少，造成河川嚴重污染（如圖2-3b 所示）。依據這樣 圖2-3b 日本都市開發中之水環境影響示意圖 資料來源：日本社團法人雨水貯留浸透技術協會，2003。。
第二章 都市發展對雨水滲透及貯留之影響 21 的都市發展模式，預估至21 世紀中，當大部分建築之污水下水道建 置完成後，雖可有效減少排放至河川之生活雜排水排放量，減低河 川污染量，但也因更多人工設施之興建與不透水鋪面之鋪設，使得 地表逕流量增大，人工排水系統無法負荷宣洩而造成淹水，同時更 因地下水補注量之減少，致使河川基流量嚴重減少不足，河川多呈 現乾涸現象，嚴重造成都市水文環境之丕變，造成都市水患問題不 斷，嚴重影響居民之生命財產安全（如圖2-3c 所示）。 在人類的開發行為中，城鄉建設是造成大地保水能力下降之主 因，依據日本在多摩市鎮開發中所做的實驗指出，在充滿建築物、 道路、停車場等設施的都市化區域若遭逢下雨，其地表逕流量約為 圖 2-3c 日本都市開發後之水環境影響示意圖 資料來源：日本社團法人雨水貯留浸透技術協會，2003。
