雨水及再生水手冊
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台灣年降雨量約 2,510 多毫米(換算成水量約905億立方公尺),是世界平均值的2.6倍,屬雨量豐富地區,在每年4月至10月間,總降雨量為77%(屬豐水期),而11月至次年的3月僅有23%(屬枯水期)。雖降雨季節分布不均,然而雨水卻是極佳的替代性水源,有效利用雨水資源不但能減少珍貴自來水的耗用,更可有效降低暴雨時期都市洪峰負荷。

一般而言,雨水是相當乾淨的水源,除非是空氣污染嚴重地區,否則建築物或校園應規劃及利用屋頂作為雨水收集面積,再把雨水適當處理與貯存。並設置二元供水系統(即自來水及雨水分別使用之管線),將雨水作為雜用水,如沖廁所、澆灌、補充空調用水或景觀池及生態池之補充水源等。所以雨水利用措施可節省珍貴自來水源並降低水費,更能真正落實水資源有效利用之目標。

以下針對雨水利用進行概念性介紹,當建築物或校園欲規劃雨水利用項目時,請參見經濟部水利署網站(www.wra.gov.tw)與節約用水網站(www.wcis.itri.org.tw),即可取得相關資訊及技術服務。

雨水貯留供水系統概念
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。

雨水貯留供水系統之設計原則
雨水貯留供水系統包含之設施
雨水貯留供水系統至少應包括下列幾個部份:

(1) 集水區域(Catchment Area):
隨著雨水貯留的型態不同而異,主要是以屋頂為集水區域。

(2) 設有下水道區域
管系統是指屋頂的排水管及貯水設施間之接水管等。

(3) 初期雨水處理系統(First-flush Disposal System):
降雨初期的雨水會較污濁,故此部份的雨水須先藉由初期雨水排除/分流系統及雨水篩網設備進行前處理。本設計應結合緩衝槽(Buffer tank)之設置,進行安全進/排水控制。

(4) 雨水處理系統(Treatment System):
對於水質要求較高之用途,需視要求狀況規劃設置,如沉澱設施(結合傾斜管….)或過濾設備(石英砂、活性碳、褐煤或其他濾材)進行懸浮物質之去除。本設施應具自動清洗功能或人工制定清洗時程。

(5) 貯水設施(Storage Tank):
即貯存雨水的容器,因為容量的大小、材質以及設置方式都關係到雨水貯留供水系統之成敗。

雨水貯留供水系統之容量設計
貯水設施容量與集水區域面積的大小,對雨水貯留供水系統影響甚大。通常集水區域為建築物的一部份,受限於建築物的大小而無法改變。此時,貯水設施變得極為重要,因雨水入流量的多寡直接關係到貯水設施的設置容量。

(1)入流量的決定
系統的入流量以下述公式進行計算。由於時雨量記錄較為繁瑣,建議以歷年降雨之日雨量記錄為資料進行計算,表示如下:
Qt = 1/1,000×C×Itt×A。
式中,Qt:t日逕流量(m3/日)。
C:逕流係數。
It:t日降雨量(mm/日)。
A:集水區面積(m2)。

(2) 貯水槽(筒)容量估算方法
以日雨量記錄資料代入上式所得到的日入流量資料,再代入連續方程式來推估貯水槽(筒)容量:貯水槽(筒)容量推估:
Zt+1=Zt+Qt-Dt-△Et-Lt,Zt≧0,S≧Zt+1式中:
Zt+1:第t+1時刻的貯蓄量。(m3)
Zt:第t時刻的貯蓄量。(m3)
Qt:第t時刻的入流量。(m3/D)
Dt:第t時刻的放水量。(m3/D)△
Et:第t時刻的蒸發損失量。(m3/D)
Lt:第t時刻的其他損失量。(m3/D)
S:貯水槽(筒)容量。(m3)

雨水貯留供水系統一般集水面積都不大,故集流時間極短,又貯水槽(筒)為密閉,所以蒸發與其他損失可忽略,故上式可改寫如右:Zt+1=Zt+Qt-Dt

藉由歷史記錄入流量的代入演算,可從一連串的貯水槽(筒)變化中計算出某特定容量的次數(即失敗次數),再將其除以總模擬次數,即可得知系統可靠度,為了便於分析,本式在計算時有以下的假設條件:

貯水槽(筒)開始運轉時,槽(筒)內無水。
t日供水為t-1日之貯水,t日所收集之雨量不能供應t日之需水量。
貯水槽(筒)內之水面蒸發不予考慮。
取水以貯水槽(筒)為最優先,若貯水不足供應需水量,則由自來水或其他水源(如中水、井水…)補充。

上述計算方法簡單明瞭,考慮到季節性、序率相關性及各相關變量,如時間間距、需水量等,除能容易的依實際情況加以改變,更可清楚的看出系統運轉的情況,所以多為工程界所採用。工業技術研究院目前已完成台灣台北縣、基隆市、桃園縣、新竹縣、嘉義縣、嘉義市、台南縣、台南市、高雄縣、屏東縣、台東縣、花蓮縣、宜蘭縣、澎湖縣等21縣市及台北市、高雄市雨水貯留供水系統貯留筒容量-集水面積-供水率關係曲線圖表之擬定,可提供作為未來推動裝設雨水貯留供水系統參考之依據。

計算範例
已知:
1. 屋頂集水面積100m2
2. 欲設置貯水槽容量10m3
3. 每日衛廁沖水量0.35m3/日(假設每人每日0.035m3/日,以10人計算)。
4. 每日澆灌花木水量0.02m3/日。
5. 每日其他雜用水量(如清洗地板) 0.08m3/日。
6. 設置地點:台北市

→求供水可靠度=?
<解>以效率係數C=0.75為例,台北市迴歸方程式為:

Rv=0.3313×S0.0858×A0.8253×D-0.6873
Rv:供水可靠度(%)。
S:貯水槽容量(m3)。
A:集水面積(m2)。
D:每日需水量(m3/D)。
以S=10(m3),A=100(m2)D=每日衛廁沖水量+每日澆灌花木水量+每日其他雜用水量=0.35+0.02+0.08=0.45(m3/D)代入上式得供水可靠度(%)=0.3313×100.0858×1000.8253×0.45-0.6873=31.26(%)

雨水貯留供水系統維護與管理
雨水貯留供水系統中需特別注意屋頂的防滲漏處理。
雨水貯留供水系統之集水區應定期清理,以免雜物阻塞進/排水管路,造成系統損壞。
為了避免水壓過大及易於使用,設計時應注意貯水槽不可太高,其高度需低於集水區域。
貯水筒須覆上遮蓋以防止灰塵、蟲等雜物進入,且覆蓋需牢固。溢流管、放流管也應有適
    當的掩蔽,以防止雜物進入。

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