中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：雨水貯蓄系統容量之研究

Research of Storage Capacity for Rainwater Cistern System

系 所 別：土木與工程資訊學系碩士班

學號姓名：M09404040 陳美雯

誌謝

這二年研究所的求學階段，首先感謝我的恩師 林文欽博士，無 論在論文的撰寫過程、求學過程或待人處事上，承蒙恩師細心指導，

不厭其煩的給予學生指導，使學生在求學生涯中獲益良多，學生之論 文得以順利完成，在此向恩師致上最高的敬意。亦感謝口試委員對學 生之論文給予指正並提供寶貴的意見，在此對臺灣大學的 林國峰博 士及本校的 徐增興博士致上最深的謝意。

二年的研究所時光中，感謝學長姐們曾經給予的各項協助，感謝 同窗修業的同學及學弟妹在學業及生活上的切磋與鼓勵，感謝身邊好 友給予我課業及生活的安慰與支持，感謝一直待在我身旁的男友-立 德，在這期間總是不斷的給予我支持，讓我心無旁鶩的順利完成學業。

最後，要感謝我的雙親及家人，感謝你們對我無微不至的照顧，

讓我無後顧之憂的順利完成學業，你們的關心與支持是我最大的動力 及精神支柱。謹此，將本論文完成的喜悅、成果與榮耀獻給我最愛的 親人、恩師與朋友。

陳美雯 謹誌 九十六年七月 於新竹中華大學

摘要

台灣地區降雨時間與空間分佈不均，且近年來降雨變化多端，使 得雨水貯蓄議題備受矚目。然而，現階段的雨水貯蓄大多由公部門、

學校、農業灌溉等設置，並將其收集的雨水取代自來水用量(不接觸 人體的用水量)，使雨水再利用的資源更多元化。

本研究以新竹市中華大學第三宿舍為例，以屋頂為集水面積收集 雨水再利用於廁所沖洗用水。推算雨水貯蓄容量之方法有綠建築及水 利署建議之公式，前者之容量僅能提供 1～2 天的廁所沖洗用水量；

後者之容量會因每年的降雨量而有所差異。因本研究的雨水貯蓄容量 功能界定於可提供不接觸人體之用水及防洪，所以以上述方式求得的 容量為參考依據，選取 100～1300 立方公尺的貯蓄容量探討分析自來 水補充量，利用成本效益分析，其結果無最低效益的容量；利用益本 比分析，發現 100～200 立方公尺雨水貯蓄容量的益本比超過 1，較 具經濟效益；300～1300 立方公尺雨水貯蓄系統容量的益本比小於

目錄

誌謝... I 摘要...II 目錄...III 圖目錄... VI 表目錄...X

第一章 緒論...1

1-1 研究動機 ...1

1-2 研究目的 ...3

1-3 研究流程與方法 ...4

1-4 論文章節架構 ...6

第二章 文獻回顧 ...7

2-1 國內雨水貯蓄(留)發展現況 ...8

2-1-1 國內雨水貯蓄(留)供水系統的概念 ...9

2-1-2 國內雨水貯蓄(留)供水系統的學術研究 ...9

2-1-3 國內雨水貯蓄(留)供水系統的實際案例 ...17

2-2 國外推廣雨水貯蓄(留)之發展 ...20

2-2-1 國外雨水貯蓄(留)供水系統的學術研究 ...20

2-2-2 國外雨水貯蓄(留)的實際案例 ...21

2-3 效益評估之相關文獻 ...23

2-4 其他相關文獻 ...25

第三章 研究方法與研究區域概況 ...27

3-1 研究方法 ...27

3-2 研究區域概況敘述 ...28

3-3 雨量站資料 ...30

第四章 雨量數據資料分析 ...32

4-1 雨量站之雨量資料分析 ...32

4-2 平均日降雨量 ...44

4-3 平均日降雨機率 ...46

4-4 小結 ...48

第五章 實際案例分析 ...50

5-1 雨水貯蓄系統容量之計算 ...50

5-1-1 經濟部水利署建議之計算方式...51

5-1-2 以綠建築建議之計算方式...60

5-3-1 雨水貯蓄系統容量之建造成本...75

5-3-2 利用成本效益分析最適宜的雨水貯蓄系統容量...79

5-4 雨水貯蓄系統容量之差異性比較探討修正 ...82

第六章 結論與建議 ...85

6-1 結論 ...85

6-2 建議 ...88

參考文獻...89

附錄 A 新竹舊址雨量站西元 1995～2004 年逐日雨量資料 ...93

附錄 B 竹南雨量站西元 1995～2004 年逐日雨量資料 ...103

附錄 C 大埔雨量站西元 1995～2004 年逐日雨量資料 ...113

圖目錄

圖 1-1 研究流程架構圖 ...4

圖 2-1 雨水貯集利用歷史演進示意圖...8

圖 2-2 德國地下式雨水貯蓄供水系統...22

圖 3-1 研究方法流程圖 ...27

圖 3-2 中華大學之地理分佈圖 ...28

圖 3-3 中華大學航照圖 ...29

圖 3-4 中華大學及新竹、竹南、大埔雨量站的地理位置圖...31

圖 4-1 西元 1995 年各雨量站之年累積雨量...33

圖 4-2 新竹、竹南及大埔雨量站之 1995 年等雨量線...33

圖 4-3 西元 1996 年各雨量站之年累積雨量...34

圖 4-4 新竹、竹南及大埔雨量站之 1996 年等雨量線...34

圖 4-5 西元 1997 年各雨量站之年累積雨量...35

圖 4-6 新竹、竹南及大埔雨量站之 1997 年等雨量線...35

圖 4-7 西元 1998 年各雨量站之年累積雨量...36

圖 4-11 西元 2000 年各雨量站之年累積雨量 ...38

圖 4-12 新竹、竹南及大埔雨量站之 2000 年等雨量線...38

圖 4-13 西元 2001 年各雨量站之年累積雨量...39

圖 4-14 新竹、竹南及大埔雨量站之 2001 年等雨量線...39

圖 4-15 西元 2002 年各雨量站之年累積雨量...40

圖 4-16 新竹、竹南及大埔雨量站之 2002 年等雨量線...40

圖 4-17 西元 2003 年各雨量站之年累積雨量...41

圖 4-18 新竹、竹南及大埔雨量站之 2003 年等雨量線...41

圖 4-19 西元 2004 年各雨量站之年累積雨量...42

圖 4-20 新竹、竹南及大埔雨量站之 2004 年等雨量線...42

圖 5-1 西元 1995 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...53

圖 5-2 西元 1996 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...54

圖 5-3 西元 1997 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...54

圖 5-4 西元 1998 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...55

圖 5-5 西元 1999 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...55

圖 5-6 西元 2000 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...56

圖 5-7 西元 2001 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...56

圖 5-8 西元 2002 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...57

圖 5-9 西元 2003 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...57

圖 5-10 西元 2004 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量...58 圖 5-11 雨水貯蓄量與自來水補充水量關係圖 ...59 圖 5-12 自來水補充水量關係圖-以 100 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...66 圖 5-13 自來水補充水量關係圖-以 200 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...66 圖 5-14 自來水補充水量關係圖-以 300 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...67 圖 5-15 自來水補充水量關係圖-以 400 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...67 圖 5-16 自來水補充水量關係圖-以 500 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...68 圖 5-17 自來水補充水量關係圖-以 600 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...68 圖 5-18 自來水補充水量關係圖-以 700 立方公尺的雨水貯蓄系統容量 貯水...69

貯水...70 圖 5-21 自來水補充水量關係圖-以 1000 立方公尺的雨水貯蓄系統容

量貯水...70 圖 5-22 自來水補充水量關係圖-以 1100 立方公尺的雨水貯蓄系統容

量貯水...71 圖 5-23 自來水補充水量關係圖-以 1200 立方公尺的雨水貯蓄系統容

量貯水...71 圖 5-24 自來水補充水量關係圖-以 1300 立方公尺的雨水貯蓄系統容

量貯水...72 圖 5-25 自來水補充水量比較圖-以 100、600、1300 立方公尺的雨水

貯蓄系統容量貯水 ...72 圖 5-26 不同雨水貯蓄容量所需補充之自來水量關係圖...74 圖 5-27 現行水價(12 元)分析雨水貯蓄容量的費用關係圖 ...80

表目錄

表 2-1 雨水滯蓄措施之種類、功能及目的...14

表 2-2 台灣各測站雨水貯集設計查核表...15

表 3-1 新竹、竹南、大埔測站的詳細資料...30

表 4-1 等雨量線推估中華大學之雨量...43

表 4-2 新竹雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量...44

表 4-3 竹南雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量...45

表 4-4 大埔雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量...45

表 4-5 新竹雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨機率...46

表 4-6 竹南雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨機率...46

表 4-7 大埔雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨機率...47

表 4-8 西元 1995～2004 年平均日降雨量與設計規定之對照表...48

表 4-9 西元 1995～2004 年平均日降雨機率與設計規定之對照表....48

表 4-10 平均日降雨量乘上日降雨機率與設計規定之對照表...49

表 5-1 各種不同種類材質之降雨逕流係數...52

...61

表 5-4 雨水貯蓄系統容量計算方法之差異性比較...63

表 5-5 不同雨水貯蓄系統容量所需的自來水補充水量及費用...73

表 5-6 雨水貯蓄系統之建造成本單價費用表...75

表 5-7 建造成本-100 立方公尺的雨水貯蓄系統...76

表 5-8 雨水貯蓄系統之建造總成本費用表...77

表 5-9 雨水貯蓄系統之成本分析表...78

表 5-10 世界各國水價比較表 ...79

表 5-11 不同雨水貯蓄系統容量之益本比 ...81

表 5-12 修正公式後的雨水貯蓄系統容量...83

第一章 緒論

本章節大綱主要在於針對研究的動機、目的、流程及方法敘述說 明，並針對論文的章節架構詳述說明。

1-1 研究動機

台灣為一海島地形、四面環海，因其地形關係使降雨成為臺灣主 要的水資源，年平均降雨量約為 2,515 公釐，為世界平均值的 2.5 倍，

其雨量可謂相當豐沛，但因降雨的時間與空間分佈不平均，空間分佈 上，北部地區較為豐沛(年平均降雨量約為 2,934 公釐)、東部地區次 之(年平均降雨量約為 2,715 公釐)、南部地區又次之(年平均降雨量約 為 2,501 公釐)、中部地區為最少(年平均降雨量約為 2,081 公釐) (許銘 熙，1998)；在時間分佈上，每年 5 月至 10 月之雨量約佔全年之 78%(稱 為豐水期)，11 月至隔年 4 月之雨量約佔全年之 22%(稱為枯水期) (許 銘熙，1998；黃金山，2002)。降雨不論在時間或空間上的分佈都相 當不平均，而每年約有五成以上的雨量直接流入大海中，使得水資源

成台灣南北都會區遇雨成災，影響民眾的生活品質、交通運輸設施、

電訊設施等問題，其威脅及損失都無法準確估計。但因近年來，環保 意識及防洪的觀念逐漸抬頭，倘若可利用雨水貯蓄設施貯留部分之降 雨量，並將其運用至民生生活上，使其成為不接觸人體的用水，其效 果既可達到水資源再利用，亦可減少雨量逕流於地面。

1-2 研究目的

由於近年來推動雨水貯蓄再利用的成果良好，而大多為透過學校 及公家單位裝設雨水貯蓄設施，將其貯蓄之雨水作為澆灌、沖洗廁所 等不接觸人體的用水量，其效果大多為節省自來水費、達到教育目的 及節約用水等效果。

然而，因目前國內對於雨水貯蓄系統容量的計算方式，有建築單 位及水利單位兩大單位所建議之公式，但其採用之計算方式不同，所 以本研究期望透過上述之兩種計算方式求得各別的最小貯蓄量，並探 討分析其差異性，並針對差異性修正試求最佳化的雨水貯蓄容量。

1-3 研究流程與方法

一、研究流程：本研究的主要研究流程如圖 1-1 所示。

圖 1-1 研究流程架構圖

二、研究方法

本論文以新竹市中華大學為研究案例，利用鄰近校園之雨量資料 (三個雨量站資料-氣象局所設置的新竹雨量站及竹南雨量站、水文水 資源資料管理供應系統的大埔雨量站)分析雨量情形，針對三個雨量 站西元 1995～2004 年 10 年的雨量站資料，推算平均日降雨量及降雨 機率，並找出與設計規範最為接近的雨量資料，將其當做本研究的雨 量資料來源。

利用經濟部水利署及綠建築兩大單位所建議的換算公式，以校內 的第三宿舍屋頂作為集水面積，先以西元 1995～2004 年各年的雨量 資料扣除每日的用水量求得每年最基本的雨水貯蓄量，並探討其差異 性；後續以上述兩種方式所求得的貯蓄量為依據，選取適當容量探討 其自來水補充量，並利用成本效益及益本比分析，求得具經濟效益之 貯蓄範圍。

期望可藉由上述之探討分析，求得最具經濟效益的雨水容量範 圍，並推導適宜的公式。

1-4 論文章節架構

針對本論文的章節架構如下所示：

第一章為緒論，敘述研究動機、目的、流程、方法，並說明本論 文的基本章節架構。

第二章為文獻回顧，主要針對國內外目前相關雨水貯蓄的學術研 究及實際案例進行文獻回顧與整理，及成本效益、環境變遷之文獻。

第三章為研究方法及研究區域概況，主要針對研究方法架構詳細 敘述，研究區域的地理位置及採用雨量站的基本地文資料，進行完整 的收集及說明。

第四章為雨量數據資料分析，針對鄰近研究區域的三個雨量站資 料(新竹、竹南及大埔)探討分析，繪製三個雨量站間的等雨量線，並 計算其平均日降雨量及日降雨機率。

第五章為實際案例分析，以中華大學第三宿舍為實際案例，利用 經濟部水利署及綠建築所建議的計算公式計算雨水貯蓄系統容量，比 較其差異性並進行成本效益分析，並針對公式修正換算。

第六章為結論與建議，針對研究之成果加以分析探討，並建議未 來後續研究可探討分析之方向。

第二章 文獻回顧

國內外已有許多專家學者針對雨水貯蓄(留)的領域做相關性研 究探討，亦有許多成果相當良好的實際案例。由於台灣地區的降雨時 間較不平均，若可於豐水期間貯蓄部分雨量將其雨量再利用，不僅可 於洪峰期間達到部分減洪效果，亦可達到水資源多元化的目的。

所以本章節針對國內外的雨水貯蓄(留)發展概況作完整的文獻 收集整理，期望可藉由文獻中達到支持本研究的論點，亦收集相關成 本效益及環境變遷的相關文獻。

其實，雨水貯集的實用技術已經擁有數千年的歷史，但其相關的 功能主要分佈於農業補充灌溉上，圖 2-1 為雨水貯集利用歷史的演進 示意圖。

西元前2000年

西元前800年

西元0年

西元500年

西元1600年

千禧年

中東地區民生 農業雨水利用

迦太基

阿富汗 、 伊郎 巴基斯坦 、

中國新疆 等農業雨水利用 羅馬帝國民生 雨水貯集利用 以色列農業 雨水貯集利用

明清時期 ， 台灣 農業雨水利用

西元1950年

西元1990年 西元1980年 西元1950年

西元2000年

以色列沙漠花園計畫 菲律賓 、

肯亞 、 印度等 民生 、

農業雨水利用 日本 、

美國 、

澳洲德國 、 瑞典等工業國家

聯合國國際飲水及衛生十年計畫 泰國大水缸計畫

內政部建研所 ：

綠建築計畫 教育部 ：

永續校園計畫

圖 2-1 雨水貯集利用歷史演進示意圖 資料來源：雨水利用手冊、自行繪製 2-1 國內雨水貯蓄(留)發展現況

因降雨的時間與空間分佈不均，使得台灣地區常遭遇到洪災侵襲 及缺水兩極化的問題，也因上述的問題，使得國內對於雨水貯蓄(留) 及再利用的議題受到重視。所以本小節主要針對國內雨水貯蓄(留)供 水系統的概念、國內雨水貯蓄(留)的學術研究、國內雨水貯蓄(留)的 實際案例等三大部分收集相關的文獻，如下所示。

2-1-1 國內雨水貯蓄(留)供水系統的概念

經濟部水利署節約用水資訊網認為雨水貯留供水系統係將雨水 以天然地形或人工方法予以截取貯存，主要是以屋頂、地面集流為 主，適用在農業灌溉上或做為工業、民生用水之替代性補充水源，其 他用途如消防用水與降低城市暴雨洪峰負荷量等多目標用途。

許銘熙(1998)，認為針對洪災消減工程措施中的攔蓄洪水其效果 就猶如雨水貯留設施，因攔蓄洪水是以水庫滯洪池攔蓄或調節洪水，

即將一部份的洪水量暫時貯留，使洪峰過後在將其貯留的洪水排放 掉，其功能一方面可減少下游的洪水量，一方面可將蓄水量於乾旱時 期利用。

盧光輝(2002)認為廣義的雨水利用為包括降雨、其他形式的雨能 資源利用；狹義的雨水利用在於雨水的直接利用或雨水集流的家庭利 用和雨水農業應用。

2-1-2 國內雨水貯蓄(留)供水系統的學術研究

有其困難度，所以認為替代水源的開發為重要方法之一，雨水貯集供 水系統(Rainwater Catchment System, RWCS)為替代水源的一種，其可 提供家庭生活供水之補充水源、工業區之補充用水及減低城市排洪負 荷量等多目標的用途。本研究考量不同需水量、集流面積與貯蓄容 量，以臨界期距法(利用歷史水文資料及需水量模擬貯蓄系統內長期 容量的變化情形)對貯集系統的容量進行分析，建立台灣地區 21 個縣 市的雨水貯集供水系統容量-集水面積-供水率的關係式，作為各縣市 政府推動雨水貯集供水系統之依據。

廖朝軒等(1997)以新竹地區為研究案例，利用新竹地區 4 個雨量 站進行分析，由於影響雨水貯集供水系統之主要因素包含系統模擬計 算方法、逕流係數、可靠度、需水型態、降雨型態、降雨資料記錄年 限、取水方式、取水間距等八大項，所以針對上述不同的影響因子個 別探討分析。並在文中繪製台灣地區屋頂雨水貯集供水系統集水面積 為 150 平方公尺及供水率為 90％時所需貯蓄容量(立方公尺)等值圖，

供後續設計、興建雨水貯集供水系統參考。

李士畦等(1997)研究中發現因學校集水面積大，如屋頂就約有 4,000 平方公尺，所以雨水貯集為學校最具潛力節水方案，以雨水替 代廁所沖洗用水，替代率由 24％至 98％。將洗手台污水分流處理，

不具危害之污水作為花圃澆花用水，可節省相當多的可利用水資源。

劉豐壽等(1999)由於台灣對於雨水貯留的系統已由過去的大小 型農塘，擴大成為農業、工業及民生用途的多目標。近年來經濟部對 雨水貯留的推廣主要以農業用水為主，大型的公共場所及學校為次，

其效果都相當良好。對於農業的效益在執行三年內，每年收集可利用 的水量約為 300 萬噸，平均投資益本比 2.8；對於台北縣三芝國小的 筏基貯水槽其替代用水率以達到 100％，每月節水的潛力約為 44％。

王琪南(2000)以苗栗地區十二個鄉鎮 86～88 年設立的雨水貯蓄 設施做調查，以旬雨量歷時過程線分析整體降雨量供水潛能之時間及 空間分佈。分析作物灌溉水量，以降雨方式供給作物水量除果樹類，

其年平均供水量為 60％左右；分析雨水貯蓄設施在枯水時期供水，

其供水率有明顯的提升，在效益分析中，目前雨水貯蓄設施的供水情 形，其用水成本約為 5 元/噸/年，益本比約為 2.5，回收年限約為四年。

黃吉正(2000)認為國內針對屋頂雨水貯集供水系統(Domestic Roof Water Harvesting System, DRWH System)容量設計的研究多集中 點分析，而因國內地形使其降雨型態變化多，所以區域性的規劃較為

高靜儀(2001)降雨資料以中央氣象局 14 個雨量站資料(基隆、台 北、宜蘭、花蓮、台中、阿里山、日月潭、台南、高雄、恆春、台東、

澎湖、新竹、嘉義)近 60 年來之降雨資料為基本依據，統計探討其降 雨量之趨勢變化及週期，因準確度關係，採取日降雨量及國人民生用 水量為基本資料，建立國內建築物導入雨水利用系統之設計參考。利 用 Visual Basic5.0 中文版之電腦輔助軟體運算及評估，以住宅類建築 物、學校類建築物及商業類建築物為分析對象，模擬評估雨水貯留槽 之容量，並探討雨水利用率及自來水替代率的關係。

黃照君(2001)認為在大規模開發的山坡地區遇上連日豪雨時，不 但容易引起土石流及山崩，更易造成逕流集中，帶給下游地區洪水及 泥砂災害。因此，利用雨水貯集設施，在集水區上游貯集、截留雨水，

增加土壤孔隙率及水分滲入，用以減少地表逕流、降低洪峰流量、淨 化水量及增加滯留量。所以以台北汐止市為研究案例，利用地理資訊 系統(GIS)及農業非點源污染(AGNPS)模擬分析合適的雨水貯集設施 設置地點。本研究在研究區 526 個方格中，使用一定之逕流量、輸砂 量及坡度等限制條件，利用 AGNPS 的特性篩選符合限制條件的地點 共 32 個方格符合設置雨水貯集設施之地點，這些方格大多分佈於集 水區的上游地區。

李士畦、林敏朝(2002)針對慈濟設置雨水貯留供水系統的系統規

劃之考量與分析項目(用水標的與數量、系統容量分析、設備種類與 選用、設置成本分析)；系統容量分析，以建築物既有的集水區域如 屋頂、停車場等，降雨量為已知，考慮容積與系統供水的關係，容積 設定後，以供水率 30％至 50％為依據；雨水貯留供水系統之成本分 析項目，包含設備年限、投資年利率、集水量(節水量)、雨水處理設 備成本、年投資設備費、操作維護費用等進行效益分析。

黃金山(2002)針對台灣地區雨水貯蓄利用的推動策略─成立台 灣雨水利用協會、訂定雨水貯蓄系統設計及用水標準、制定大型建築 物節水對策綱領、雨水貯蓄相關技術與套裝設備研發、持續有效的辦 理雨水回收利用技術推廣與宣導活動；並針對台灣地區推動雨水利用 的成果彙整，其成果都相當良好。藉由實際案例可知，雨水貯蓄設施 在台灣地區的推動效果相當良好。

盧光輝(2002)認為海島地形，雖然雨量豐富但面積狹小，很難依 靠大型水利工程解決供水問題，而屋頂/庭院雨水貯蓄系統，因其規 模較小且分佈分散，不易造成環境破壞且有利於生態環境的保護，所

擴大化、生活水準及人口密度高度化、土地利用密集化；亦針對雨水 滯蓄措施之種類、功能及目的探討分析，如表 2-1 所示。在水文學中 因土地使用導致水文狀況改變一般都使用美國水土保持局建議的 CN(Curve Number)表示。但對於屋頂貯留調節在美國被評定為最有效 的貯留方式，當地政府並將該設施列入建築法規內。

表 2-1 雨水滯蓄措施之種類、功能及目的

雨水滯蓄措施之種類 功能

降低 CN 增加集流時間 滯留 滯洪 入滲

屋頂雨水貯集 ● ●

滯洪池 ● ●

滯留池 ● ● ●

生態調節池 ● ● ● ●

入滲設施 ● ● ● ● ●

地下雨水滯蓄 ●

碎石孔隙滯蓄 ● ● ●

滯

蓄

設

施

濕地 ● ● ●

目

的

鄭政利、廖朝軒(2003)認為雨水利用率取決於儲水槽體積之大 小、自來水補充量及使用水量的平衡關係。由於使用年雨量或月雨量 評估設計，其誤差較大；但若使用時雨量評估，其計算較為繁瑣，所 以本研究建議採用日雨量評估計算雨水貯留。為了提供後續雨水利用 系統之設計，本研究針對西元 1991～2000 年台灣地區 22 個測站的雨

逕流體積之抑制 尖峰流量的衰減

量資料分析日平均雨量、日降雨機率、儲水倍數(為 3 除以日降雨機 率)，其分析結果如表 2-2 所示。

表 2-2 台灣各測站雨水貯集設計查核表

雨量分區 降 雨 統 計 項 目 代 表 測 站 建築基地參考測站 基隆 宜蘭 蘇澳 玉山 阿里山 蘭嶼

日平均雨量(mm/日) 10.16 7.84 12.96 7.57 9.83 8.45 日降雨機率(-) 0.534 0.541 0.475 0.355 0.440 0.499 高雨量

儲水倍數 NS 5.62 5.55 6.32 8.44 6.82 6.02

建築基地參考測站 竹子湖 淡水 台北市 日月潭 恆春 大武 成功 花蓮 日平均雨量(mm/日) 11.2 5.53 6.59 6.15 5.53 6.27 5.84 5.86

日降雨機率(-) 0.450 0.339 0.463 0.427 0.296 0.299 0.331 0.400 中雨量

儲水倍數 NS 6.66 8.84 6.48 7.02 10.12 10.02 9.06 7.49 建築基地參考測站 新竹 梧棲 台中 嘉義 台南 高雄 台東 澎湖 日平均雨量(mm/日) 4.37 3.39 4.45 4.68 4.67 5.06 4.95 2.42

日降雨機率(-) 0.315 0.198 0.312 0.273 0.233 0.251 0.330 0.235 低雨量

儲水倍數 NS 9.53 15.15 9.63 10.97 12.87 11.94 9.1 12.78

王茂興(2003)指出城市並非只代表大都市，應為人們居住及活動 的地區，對於城市「暴雨之雨水經營」(stormwater management)的法 則應該盡量將暴雨所產生的逕流加以滯流或截流再利用，及輔助入滲 至地下。雨水滯流是指提供空間暫時容納雨水，減小下游逕流量之尖

憩場等，皆是經營雨水的良處。所以「暴雨之雨水經營」的目的在於 消除城市內的局部淹水、充分利用及經營城市範圍內的雨水資源，可 說是全面性的策略。

李逸靚(2005)認為都市土地過度開發使得不透水鋪面大幅增 加，降低地表原有的入滲能力，使得都市開發後的洪峰流量增加，造 成都市排水系統的負擔。所以以內湖大湖山莊街為研究案例，以問卷 方式了解納莉颱風造成該地區的損失金額，並利用益本比與淨現值法 進行增設抽水站及設置雨水貯留設施的探討，當暴雨強度超過原渠道 設計容量時，設置雨水貯留設施之益本比為 2.74，增設抽水站之益本 比為 0.94，設置雨水貯留設施之淨現值為 2,029,181,938 元，增設抽 水站之淨現值為-205,534,662.7 元，結果顯示設置雨水貯留設施之利 益優於增設抽水站之效益。

張世偉(2005)以中投快速道路為研究案例，以大里段高架道路路 面為雨水收集區域，研擬地下雨水貯蓄池及生態入滲池兩種雨水貯蓄 類型，探討其在無特定用水需求量、自來水替代率及不考慮雨水供水 可靠度的情況下。經由設計雨水貯蓄的計算公式算得其所需貯蓄設施 的容量為 2,012 立方公尺(m³)，而本研究假設每跨橋墩間的中央分隔 綠帶設置 2 座地下雨水貯蓄池及 5 座生態入滲池，其地下雨水貯蓄池 核算容量為 2,127 立方公尺(m³)，生態入滲池核算容量(低水位以 60

公分(cm)、高水位以 90 公分(cm))為 356.11 立方公尺(m³)。其生態入 滲池容量不足以貯蓄高架橋面之雨水逕流，而雨水貯蓄池容量足以貯 蓄高架橋面的雨水逕流(本益比為 E=0.18)。

張近東(2006)以台北市的大安森林公園為研究案例，研擬利用公 園雨水貯留灌溉市區綠地。利用民國 93 年氣象局的日降雨資料，計 算 1～11 日大安森林公園所能收集的雨量，以 5 日為地下貯水體為最 佳化之體積容量。

2-1-3 國內雨水貯蓄(留)供水系統的實際案例

經由工業技術研究院能源與資源研究所節約用水宣導與技術服 務團，自西元 1996 年起推動「雨水及再生水利用技術研究與輔導推 廣」，將其分為五個工作項目─依循法規研擬、活動辦理、教育課程、

系統規劃設計與相關關鍵技術研究；然而，近年來的成效可分為農 業、民生及示範案三個領域，其個別的成效如下所示：

一、農業：以推動農業雨水貯留利用系統為主，與各地區之農田水利 會合作推動此項政策，自西元 1998 年起，其效益成果，全省各

蓄設施，以雨水及再生水系統同時推動為主。自西元 1996 年至 2002 年，建立的雨水及再生水系統的案例約有 36 個左右。目前 運作中的年回收總水量達到 155 萬噸以上。

三、示範案：自西元 1996 年推動雨水貯蓄後，有三大主要的示範系 統─台北市立動物園（雨水系統、雨水教育）、慈濟功德會（雨 水系統、雨水教育、再生水系統：並含 921 希望工程）及水利署 各單位（雨水系統、再生水系統、生態工法）。

根據節約用水季刊文獻中，可得知國內對於建置雨水利用系統之 效益及其使用如下所示：

一、台北市立動物園：於民國 90 年建設完成雨水利用系統，在靠近 山邊的溫帶動物園和雨林區設置集水區，將其收集之雨水利用於 清洗動物欄舍、花木澆灌，並從民國 91 起開始統計每年約可節 省水費 500 萬元。

二、平溪國小：於民國 90 年建構雨水利用系統，其收集的雨水用於 澆灌、沖廁及拖地的替代用水，並無使用於學童的身上；平溪國 小亦為綠校園示範學校之一。

三、高雄大學：其校園內共有 5 棟建築建置雨水利用系統，主要是以 屋頂集水後貯蓄在地下一樓的貯水槽，用於校區內的沖廁用水，

根據其統計，雨水利用每年約可回收 12,300 噸的雨水，再生水回 收約可回收 92,000 噸，其成本/效益比約 7、8 年可回收。

四、慈濟：自民國 87 年開始規劃架設雨水利用系統，其收集的雨水 大多利用於噴灌、沖廁及生態池上；因每棟建築物皆有筏基，並 以筏基做為雨水貯蓄槽。

五、中華映管：已於桃園廠 TFT 一廠、TFT 二廠、汽電廠、福利大 樓、男生宿舍、女生宿舍及龍潭廠皆設有雨水回收系統，雨水收 集面積約為 24,900 平方公尺，每年約可回收 10,000 噸雨水。

六、昇陽國艷：其為三棟建築物所組成，並利用屋頂作為集水區，將 其收集之雨水貯放於地下三樓之貯水槽，利用在每天一次 10 分 鐘的澆灌庭園花木。

2-2 國外推廣雨水貯蓄(留)之發展

2-2-1 國外雨水貯蓄(留)供水系統的學術研究

A.Fewkes(1999)，研究 U.K.地區家庭，利用屋頂雨水貯蓄做為廁 所沖洗（非人體接觸）之關係，並建立相關設計曲線，作為雨水貯蓄 設計之參考。經研究發現，雨水收集與風速及風象並無顯著的相關。

根據 M. Zaizen, et al.(2000)，認為在日本地區對於雨水貯蓄利用 有兩大方向-小規模的雨水貯蓄大多為一般住家的屋頂收集雨水，稱 為 Ten-sui-son；大規模的雨水貯蓄大多為運動場的屋頂收集雨水。針 對日本東京、名古屋以及福岡等巨蛋體育館作為探討對象，利用屋頂 作為雨水貯集面積，並於館內興建滯留槽，並結合中水系統做為體育 館之廁所沖洗及植物澆灑之水源，以有效節省水資源之浪費，與控制 逕流以降低下水道系統之負荷。以福岡體育場為例，實際上雨水利用 率約為 75％，但預期的利用率為 78％。

Kwan Tun Lee, et al. (2000) ， 利 用 頻 率 分 析 (Frequency analysis)、連續洪峰分析(Sequential peak analysis)及機率的設計概 念(Probabilistic design concept)等方式，研究北台灣茶園雨水貯蓄 系統，並建立回歸方程式以提供茶農設置合宜之雨水貯蓄系統。

2-2-2 國外雨水貯蓄(留)的實際案例

根 據 雨 水 利 用 手 冊 ， 日 本 地 區 西 元 1985 年 在 位 於 東 京 的 Kokugiken 相撲運動場以建築物的屋頂供雨水貯集之用，所收集的雨 水，可供沖洗馬桶、澆灌、清洗路面、亦可當緊急之用；然而，東京 的 Mukojima 社區居民利用自家屋頂收集雨水，將其雨水集中於一種 簡單且獨特的雨水貯集設施-Rojison(路地尊)，以供澆灌、消防及緊急 用水之用。

根據人民日報，德國利用屋頂、周圍街道及停車場收集雨水並貯 蓄，德國亦規定新建的工業、商業和小社區均要設計雨水利用設施；

日本自西元 1963 年開始興建滯洪池，將其收集之雨水利用於噴灑路 面、灌溉綠地等城市雜用水，大多建設於地下空間；美國芝加哥市興 建地下隧道蓄水系統，以解決城市防洪及雨水利用之問題。

德國大多將屋頂之雨水直接導入過濾管線，藉由機械處理設備處 理過後，再導入地下式雨水貯蓄槽，以浮球的方式抽水，避免抽取到 底部的沈澱物，如圖 2-2 所示。

圖 2-2 德國地下式雨水貯蓄供水系統

資料來源：http://www.fbr.de/englisch/rainwater01.htm

2-3 效益評估之相關文獻

學者廖朝軒(1999)，成本效益的評價方式常有的為益本比法、淨 現值法、內部報酬率法、還本期法等，敘述如下：

一、益本比法(Benefit-Cost Ratio)：為單位成本之效益，亦即總效益 與總成本之比；其可使用於整個計畫的衡量及個單項工程或計畫 的部分。益本比小於 1 時，代表該方案不具經濟效益；益本比大 於或等於 1 時，代表該方案具有經濟效益。

二、淨現值法(Net Present Value, NPV)：將工程中不同時段的資金流 量，於一定折現率下，折算基準年的現金，淨現值大於 0 時，表 示此計畫可行，可獲到利益；反之則否。此方法適用於規模相同、

性質相似之計畫比較。

三、內部報酬率法(Internal Rate of Return, IRR)：工程經濟壽命年內，

總效益基準年現值剛好等於總成本基準年現值時的報酬率。內部 報酬率大於最低可接受報酬率時，表示此方案具有經濟效益。此

李士畦、林敏朝(2002)，建議雨水貯留供水系統之成本分析項目 包含設備年限、投資年利率、集水量(節水量)、雨水處理設備成本、

年投資設備費、操作維護費用等進行設備效益分析。但目前國內自來 水水費未能合理反應成本之前，建議採用水庫水源平均開發成本進行 益本比比較。

根據郭昱瑩(2004)成本效益分析最早起源於西元 1808 年，當時 的美國財政部長要求相關部門針對公共投資政策時，必須先比較各代 替方案的成本效益並進行評估；西元 1936 年美國聯邦政府的防洪法 案中，規定計畫所得的效益必須高於計畫的成本；西元 1950 年代，

聯邦機構在經濟分析及公共支出方面建立成本效益的論點；西元 1952 年美國預算局建議邊製預算時應以成本效益分析為參考。成本效益分 析的運用從水資源的研究擴展至生態保育、空氣品質等，西元 1981 年雷根總統的 12291 號行政命令，要求所有新的管制都必須執行成本 效益分析，使成本效益成為美國政府決策的重要工具。

2-4 其他相關文獻

根據天下雜誌(2007)指出台灣地區持續暖化所引起的氣候變遷 問題日益嚴重，使得旱澇交替的頻率增加。以下為針對本篇文章作的 資料整理：

一、迫切危機 暖化篇-全球暖化 台灣發燒-蕭富元

1. 台大生物環境系統工程教授童慶斌觀察目前台灣地區的雨 量問題，不是雨太多就是雨太少，極端的現象相當明顯，

教授預測一年水災一年旱災的情形可能會變成常態。

2. 台灣地區名列世界第十八大缺水國，根據中研院地球科學 研究所研究員汪中和長期分析，台灣地區的總雨量並沒有 減少，但北部地區的雨量增加 20％、南部地區的雨量減少 10％，北澇南旱的趨勢日益顯著，且降雨天數逐年降低，

使得雨量集中及強度更強。

3. 台北市長郝龍斌認為節能「不等於」省錢，是因台灣地區

二、迫切危機 環境篇-氣候變遷 玉山也受害-李育豪

1. 中研院地球科學研究所研究員汪中和以「綠色水庫」形容 中央山脈之作用，原因在於當颱風來襲時，中央山脈扮演 著屏障及大型蓄水池的角色，透過層層的森林，將水分儲 存在土壤下，當旱季時，再將水分慢慢釋出，使河川不至 於斷流。

三、聯合國 IPCC 氣候變遷報告-人為破壞 傷害將持續千年-丁嘉琳

1. IPCC 結合全球一百三十多國家研究發現過去五十年內，世 界各地均發生極端的氣候變遷，到本世紀末，全球氣溫若 平均增加攝氏 1.5 至 2.5 度，暖化的結果將引發更巨大的連 鎖效應，將使得各地發生水災及旱災的風險大幅上升。IPCC 的部分報告精華：快速發展的亞洲將於西元 2050 年時，面 臨缺水威脅；澳洲及紐西蘭將於西元 2030 年出現供水不足 的問題。

第三章 研究方法與研究區域概況

本章節主要針對研究方法敘述、研究區域的地理位置概況敘述，

並針對本研究所參考的雨量站作詳細地理位置敘述。

3-1 研究方法

由於目前國內對於雨水貯蓄系統容量之計算方式有兩大公式，即 為經濟部水利署節約用水網及綠建築所使用之方法，本研究主要採取 此兩大方法探討分析雨水貯蓄容量，研究方法架構如圖 3-1 所示。

3-2 研究區域概況敘述

中華大學位於新竹市香山區，距離市區約 5 公里，佔地約 20 公 頃，其地理位置如圖 3-2 所示。

圖 3-2 中華大學之地理分佈圖 資料來源：新竹市政府及自行繪製

中華大學校內共有 12 棟建築物，為工程一館、工程二館、管理 一館、建築一館、人文一館、行政大樓、國際會議廳、研發大樓、活 動中心、三棟宿舍，未包含目前正在興建的第四宿舍，其分佈位置如 圖 3-3 所示。

圖 3-3 中華大學航照圖

3-3 雨量站資料

中華大學位處於新竹市，因目前新竹市雨量站仍有在運作的僅剩 新竹站，但因新竹站位於市區，而中華大學位於郊區，兩者有相當的 距離，但因地理位置及地形的關係，且本研究希望有更完善的考量，

所以採用距離中華大學較近的三個雨量站的雨量資料分析探討，而此 三個雨量站分別為中央氣象局架設的新竹站及竹南站，及經濟部水利 署架設的大埔站，三個雨量站的詳細資料如表 3-1 所示，三個雨量站 與中華大學的地理位置關係圖如圖 3-4 所示。

表 3-1 新竹、竹南、大埔測站的詳細資料

TM 二度分帶 站號 站名 站址 執行機關 標高

(m) X 坐標 Y 坐標 C1D440 新竹 公園路(新竹氣象站

舊址)

中 央 氣 象

局 36^* 246910.62 2743908.79 C0E420 竹南 苗栗縣竹南鎮大埔

里仁愛路 1092 號

中 央 氣 象

局 19 241314.92 2732896.73 01E120 大埔 苗栗縣竹南鎮大埔

里仁愛路 867 號

經 濟 部 水

利署 42 238872.40 2733807.00 註：^*已撤銷之舊新竹氣象站(467570)屬於綜觀氣象站，站址之定位是請學術單位 經過精密儀器測得，而現存之新竹雨量站(C1D440)的定位則是約在 20 年前設站 時利用簡易掌上型 GPS 測得，因為當時的 GPS 技術未臻成熟，加上使用簡易定 位設備，所以測量的結果較易有誤差，日前經派員至現場再度進行測量，正確的 海拔高度應為 36 公尺。新竹雨量站現址設置在中正公園的小山丘上，所以位置 較舊新竹氣象站(467570)略高。另，由於新竹雨量站周遭地物的改變易造成雨量 觀測上的誤差，本局已規劃於今(96)年 8 月底前將該站遷移至其他適當地點。

圖 3-4 中華大學及新竹、竹南、大埔雨量站的地理位置圖 資料來源：Google Earth

後續本研究針對上述三個雨量站西元 1995～2004 年共 10 年的雨 量資料分析探討其差異性，進而進行後續雨水貯蓄系統容量的研究。

第四章 雨量數據資料分析

本章節主要針對新竹、竹南及大埔三個雨量站西元 1995～2004 年的雨量資料探討分析，如利用雨量資料繪製年累積雨量圖及等雨量 線，並計算平均日降雨量及日降雨機率，探討其雨量之差異性。

4-1 雨量站之雨量資料分析

由於中華大學附近無雨量站，所以本研究針對距離中華大學較近 且目前仍有在運作的雨量站─新竹、竹南及大埔三個雨量站，採用西 元 1995～2004 年共 10 年的雨量資料探討分析，各雨量站之每日雨量 資料如附錄一所示。

本研究將分別針對三個雨量站每年的雨量資料，繪製三個雨量站 每年的累積雨量圖及等雨量線圖，如圖 4-1～4-20 所示。

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-1 西元 1995 年各雨量站之年累積雨量

1100 ~ 1150

1150 ~ 1200

1200 ~ 1250

1250 ~ 1300

1300 ~ 1350

1350 ~ 1400

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-3 西元 1996 年各雨量站之年累積雨量

1996

1350 ~ 1400 1400 ~ 1450 1300 ~ 1350

圖 4-4 新竹、竹南及大埔雨量站之 1996 年等雨量線

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-5 西元 1997 年各雨量站之年累積雨量

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-7 西元 1998 年各雨量站之年累積雨量

1998

1700 ~ 1750 1750 ~ 1800 1800 ~ 1850 1850 ~ 1900

圖 4-8 新竹、竹南及大埔雨量站之 1998 年等雨量線

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-9 西元 1999 年各雨量站之年累積雨量

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-11 西元 2000 年各雨量站之年累積雨量

圖 4-12 新竹、竹南及大埔雨量站之 2000 年等雨量線

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-13 西元 2001 年各雨量站之年累積雨量

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-15 西元 2002 年各雨量站之年累積雨量

圖 4-16 新竹、竹南及大埔雨量站之 2002 年等雨量線

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-17 西元 2003 年各雨量站之年累積雨量

0 500 1000 1500 2000 2500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

累積降雨量（公釐）

新竹 竹南 大埔

圖 4-19 西元 2004 年各雨量站之年累積雨量

圖 4-20 新竹、竹南及大埔雨量站之 2004 年等雨量線

經由三個雨量站的雨量資料繪製各年的等雨量線圖資料，並將中 華大學所位處的雨量範圍彙整如表 4-1 所示。

表 4-1 等雨量線推估中華大學之雨量

年 份 等 雨 量 區 間 （ m m ） 年 份 等 雨 量 區 間 （ m m ） 1995 年 1150～1200 2000 年 1700～1750 1996 年 1300～1350 2001 年 2250～2300 1997 年 1700～1750 2002 年 1050～1100 1998 年 1750～1800 2003 年 850～900 1999 年 1150～1200 2004 年 2050～2100

由圖 4-1～4-20，發現每一年的等雨量線皆有所不同，其趨勢也 並非呈現一定之現象，經由表 4-1 可得知中華大學每年所位處的等雨 量區間。

然而，目前中華大學已有裝設雨量蒐集器，後續可建議將中華大 學記錄的雨量資料與鄰近的各雨量資料探討分析其差異性，並建構更 完整的雨量記錄。

4-2 平均日降雨量

對於雨水貯蓄設施的入流量，若採用時雨量計算較為繁瑣，且大 多文獻亦推薦使用日降雨量作為評估之依據，所以本研究分別探討新 竹、竹南及大埔三個雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量，公 式如下所示：

全年天數 年降雨量

平均日降雨量 (式 4-1)

平均日降雨量，即為每年的降雨量平均分散為每日的降雨量，所 以下列針對三個雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量計算，如 表 4-2～4-4 所示。

表 4-2 新竹雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量

單位：公釐

年 份 年降雨量 日降雨量 年 份 年降雨量 日降雨量 1995 1117.5 3.06 2000 1667.5 4.56 1996 1343 3.67 2001 2149 5.89 1997 1625.5 4.45 2002 1040 2.85 1998 1748.5 4.79 2003 813 2.23 1999 1167.5 3.20 2004 2062 5.63

平均日降雨量＝4.03

表 4-3 竹南雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量

單位：公釐

年 份 年降雨量 日降雨量 年 份 年降雨量 日降雨量 1995 1383 3.79 2000 1513 4.13 1996 1446 3.95 2001 2165 5.93

1997 1974.5 5.41 2002 1042 2.85 1998 1896 5.19 2003 823 2.25

1999 990 2.71 2004 1761 4.81 平均日降雨量＝4.10

表 4-4 大埔雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨量

單位：公釐

年 份 年降雨量 日降雨量 年 份 年降雨量 日降雨量 1995 1315 3.60 2000 1766 4.83 1996 1363 3.72 2001 2446 6.70

1997 1933.5 5.30 2002 1145 3.14 1998 1768.5 4.85 2003 866 2.37

1999 1081 2.96 2004 2043 5.58 平均日降雨量＝4.30

平均日降雨量會隨著每年的總降雨量而有所差距，三個雨量站每 年的平均日降雨量的範圍介於 2～7 公釐，其範圍相當廣泛；而最大 日降雨量的年份為西元 2001 年，最低日降雨量的年份為西元 2003 年。三個雨量站(新竹、竹南、大埔)西元 1995～2004 年 10 年的平均

4-3 平均日降雨機率

因台灣地區的降雨情形分為豐水期及枯水期，其降雨量差距相當 大，為有效達到雨水貯蓄之成效，所以將日降雨機率納入考量，日降 雨機率公式如下所示：

全年天數 降雨天數

日降雨機率 (式 4-2)

透過(式 4-2)換算三個雨量站西元 1995～2004 年的降雨機率，如

表 4-5～4-7 所示。

表 4-5 新竹雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨機率 年 份 降雨日數 降雨機率 年 份 降雨日數 降雨機率

1995 86 0.236 2000 112 0.306 1996 83 0.227 2001 123 0.337

1997 110 0.301 2002 92 0.252 1998 121 0.332 2003 77 0.211

1999 92 0.252 2004 97 0.265 平均日降雨機率＝0.272

表 4-6 竹南雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨機率 年 份 降雨日數 降雨機率 年 份 降雨日數 降雨機率

1995 98 0.268 2000 101 0.276 1996 89 0.243 2001 113 0.310 1997 102 0.279 2002 82 0.225 1998 120 0.329 2003 68 0.186

1999 94 0.258 2004 94 0.257 平均日降雨機率＝0.263

表 4-7 大埔雨量站西元 1995～2004 年的平均日降雨機率 年 份 降雨日數 降雨機率 年 份 降雨日數 降雨機率

1995 82 0.225 2000 90 0.246 1996 76 0.208 2001 100 0.274

1997 93 0.255 2002 76 0.208 1998 98 0.268 2003 61 0.167

1999 82 0.225 2004 90 0.246 平均日降雨機率＝0.232

經由表 4-5～4-6，發現每年的降雨日數有所差距，其降雨機率都 相當接近。三個雨量站(新竹、竹南、大埔)西元 1995～2004 年的平 均日降雨機率分別為 0.272、0.263、0.232，其數值介於 0.2～0.3 間。

4-4 小結

將上述西元 1995～2004 的平均日降雨量及平均日降雨機率，與 鄭政利、廖朝軒(2003)建築研究所計畫案「雨水貯集利用工法性能試 驗解析」中針對台灣各測站雨水貯集設計查核表比對，其雨水貯集設 計查核表是採用西元 1991～2000 年的雨量資料探討分析得知，如表 4-8～4-9 所示。

表 4-8 西元 1995～2004 年平均日降雨量與設計規定之對照表 測 站 平 均 日 降 雨 量 設 計 查 核 表

新竹 4.03 竹南 4.10

大埔 4.30

4.37

表 4-9 西元 1995～2004 年平均日降雨機率與設計規定之對照表 測 站 平 均 日 降 雨 機 率 設 計 查 核 表

新竹 0.272

竹南 0.263 大埔 0.232

0.315

經由本章節針對雨量資料的探討分析，此三個雨量站的雨量資料 差異不大。然而平均日降雨量是以大埔雨量站較為接近設計查核值；

平均日降雨機率是以新竹雨量站較為接近設計查核值，因其所對照的 雨量站不同，所以將其平均日降雨量乘以平均日降雨機率，如表 4-10 所示。

表 4-10 平均日降雨量乘上日降雨機率與設計規定之對照表 測 站 平 均 日 降 雨 量 乘 上 日 降 雨 機 率 設 計 查 核 表

新竹 1.10

竹南 1.08 大埔 0.99

1.38

由表 4-10 可得知新竹雨量站的數值(1.10)較為接近設計查核表 (1.38)，且因實際案例位於新竹市，因上述的原因，所以後續針對雨 水貯蓄設施容量的雨量資料，僅採用新竹雨量站資料為準。

第五章 實際案例分析

實際案例以中華大學第三宿舍為研究案例，採用屋頂為集水面 積，屋頂面積約為 1,200 平方公尺，貯蓄的雨水僅用於廁所沖洗量，

其雨水貯蓄的設施假設設置於地面下，而宿舍廁所採用的馬桶為電光 牌，其沖水量為 6～9 公升，所以採用中間值 7.5 公升；第三宿舍為 男生宿舍，且人數約有 1,000 人。

綜合上述的調查，所以假設每人每日約使用 2 次廁所，其廁所用 水量約為每人每日 15(7.5公升 次 2次日)公升，而宿舍約有 1,000 人，所以廁所沖洗量每日約為 15(15公升 人 1000人)立方公尺；因第 三宿舍於寒暑假是完全關閉的，所以又假設寒假 50 天無用水，暑假 90 天無用水。

5-1 雨水貯蓄系統容量之計算

目前國內的雨水貯蓄系統容量計算方式，有經濟部水利署及綠建 築所建議的兩大計算方式。此小節主要針對兩大雨水貯蓄容量的計算 方式做詳細的說明敘述，並套入實際案例的前述假設值，探討分析利 用兩種不同計算公式，求得西元 1995～2004 年每年雨水貯蓄量，並 針對其差異性探討分析。

5-1-1 經濟部水利署建議之計算方式

此部分主要是以經濟部水利署公佈的計算方式計算雨水貯蓄設 施容量。以下首先針對公式的部分做敘述，進而為實際案例的分析。

雨水貯蓄設施之容量受限於集水面積的大小，而雨水入流量的多 寡將影響雨水貯蓄設施之容量大小，經濟部水利署節約用水資訊網所 訂定的相關算式，如下所示：

一、入流量：因時雨量的紀錄較為繁瑣，所以建議採用歷年降雨之日 雨量為計算資料，求得日入流量，如式 5-1 所示，

C I

A

Q_t 1 (式 5-1)

式中，

平方公尺

：集水區面積

日 公釐 日降雨量

：

：逕流係數

日 立方公尺 日逕流量

：

A t I C

t

t

Qt

二、貯水槽(筒)容量估算：以日雨量資料代入(式 5-1)中，得到日入流

立方公尺 容量

筒

：貯水槽

天 立方公尺 時刻的其他損失量

：第

天 立方公尺 時刻的蒸發損失量

：第

天 立方公尺 時刻的放水量

：第

天 立方公尺 時刻的入流量

：第

立方公尺 時刻的貯蓄量

：第

立方公尺 時刻的貯蓄量

：第

S

t L

t E

t D

t Q

t Z

t Z

t t t t t

t ₁ 1

因雨水貯蓄供水系統其集水面積一般而言都不大，故集流時間極 短、貯水槽(筒)為密閉空間，所以一般都會將蒸發及其他損失忽略不 計，如(式 5-3)所示。

Z

Z

Q

D

根據朱壽銓等(1997)針對各種不同種類材質之降雨逕流係數整 合，如表 5-1 所示。

表 5-1 各種不同種類材質之降雨逕流係數

種 類 降 雨 逕 流 係 數 種 類 降 雨 逕 流 係 數 金屬屋頂 0.88～0.92 柏油地面 0.73～0.95 混凝土屋頂 0.75～0.97 耕地 0.31～0.54 陡峻山地 0.75～0.90 牧場 0.25～0.53 有起伏山地 0.70～0.80 草地 0.21～0.55 對於屋頂的降雨逕流係數有金屬屋頂及混凝土屋頂兩種，因中華 大學第三宿舍的屋頂屬於混凝土屋頂，其降雨逕流係數的範圍為 0.75

～0.97，所以本研究降雨逕流係數採用中間值 0.86 作後續相關計算。

以新竹雨量站西元 1995～2004 年各年的雨量資料探討分析第三 宿舍的自來水補充水量及雨水貯蓄量，首先假設雨水貯蓄系統容量為 無上限的容量，主要目的在於透過經濟部水利署建議的公式及真實的 雨量資料探討分析每年最低標準的雨水貯蓄系統容量，如圖 5-1～

5-10 所示。

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-1 西元 1995 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2300 -1800 -1300 -800 -300 200 700

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2300 -1800 -1300 -800 -300 200 700

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-2 西元 1996 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-1800 -1300 -800 -300 200 700

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1800 -1300 -800 -300 200 700

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-3 西元 1997 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-1700 -1200 -700 -200 300 800

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1700 -1200 -700 -200 300 800

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-4 西元 1998 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2200 -1700 -1200 -700 -200 300

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2200 -1700 -1200 -700 -200 300

雨水貯蓄量（立方公尺）

-1700 -1200 -700 -200 300 800

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1700 -1200 -700 -200 300 800

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-6 西元 2000 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-1200 -700 -200 300 800 1300

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1200 -700 -200 300 800 1300

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-7 西元 2001 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-8 西元 2002 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

-2600 -2100 -1600 -1100 -600 -100 400

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-2600 -2100 -1600 -1100 -600 -100 400

雨水貯蓄量（立方公尺）

-1300 -800 -300 200 700 1200

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

天數

自來水補充水量（立方公尺）

-1300 -800 -300 200 700 1200

雨水貯蓄量（立方公尺）

自來水補充水量 雨水貯蓄量

圖 5-10 西元 2004 年的雨水貯蓄量及自來水補充水量

將圖 5-1～5-10 的自來水補充水量及雨水貯蓄量的資料彙整，如 表 5-2 及圖 5-11 所示。

表 5-2 西元 1995～2004 年的實際降雨量推算每年的雨水貯蓄量及自 來水補充水量關係表

年份 雨水貯蓄量(m³) 自來水補充水量(m³)

1995 338.17 2221.74

1996 448.92 2048.95

1997 562.93 1687.73

1998 672.61 1570.55

1999 215.03 2170.13

2000 529.24 1669.14

2001 1250.64 1157.23

2002 495.07 2301.73

2003 212.75 2536.51

2004 1198.08 1262.01

1000 1400 1800 2200 2600

200 400 600 800 1000 1200 1400

雨水貯蓄槽容量(立方公尺)

自來水補充水量(立方公尺)

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

圖 5-11 雨水貯蓄量與自來水補充水量關係圖

此方法主要目的在於希望透過此方法的換算約略得知，因每年降 雨分佈不同而其每年最小所需的雨水貯蓄容量大小。

由表 5-2 及圖 5-11 可發現雨水貯蓄量大小與自來水補充水量的關 係並無一定之比例關係，但利用經濟部水利署所建議之換算公式所求 得每年最低標準的雨水貯蓄量大多介於 200～700 立方公尺間，僅有 2001 及 2004 年的雨水貯蓄量超過 1000 立方公尺，其原因為連續暴 雨的強度較大且時間接近及主要降雨情形集中於 6～9 月，此期間宿

5-1-2 以綠建築建議之計算方式

經由綠建築解說與評估手冊(2007)建議雨水貯集槽的計算公 式，其相關算式如下所示：

W

R P A

W

R

當

W

W

W

W

W

W

W

W

V

N

W

上列算式的符號表示如下所示：

無單位

：儲水天數

立方公尺

：雨水貯集槽設計容積

日 公升

：推估自來水替代水量 日 公升

：用途別雨水用水量

日 公升

：雨水利用設計量 平方公尺

：集雨面積

無單位

：日降雨機率

日 公釐

：日平均降雨量 日 公升

：日集雨量

s s

s i

d r

r

N V W

R W

A P R W

藉由上述綠建築所建議之換算公式及西元 1995～2004 年各年的 降雨資料，推估雨水貯蓄容量，並以西元 1995 年為換算案例，如下 所示，

日 公升 59 . 866

1200 236

. 0 06 . 3

r

r

R P A

W

W

R

日 公升

日 公升 日

公升 59 . 866

15000 59

. 866

r s

d r

W W

W

W

12.71 236

. 0

3 3

N

P

V

N

W

其餘的年份(西元 1996～2004 年)並依據上述的算法換算其雨水 貯蓄槽的最低設計容量，如表 5-3 所示。

表 5-3 使用綠建築建議公式換算西元 1995～2004 年的雨水貯蓄容量 年份 日降雨量(mm/day) 降雨機率 NS 雨水貯蓄容量(m³) 1995 3.06 0.236 12.71 11.02 1996 3.67 0.227 13.22 13.21 1997 4.45 0.301 9.97 16.02 1998 4.79 0.332 9.04 17.24 1999 3.20 0.252 11.90 11.52 2000 4.56 0.306 9.80 16.42 2001 5.89 0.337 8.90 21.20

雨水貯蓄容量相當小，容量範圍介於 8.03～21.20 立方公尺，其容量 大約僅能供應宿舍 1～2 天的廁所沖洗用水量。