900_第九章_暴雨水管理

第九章

暴雨水管理

Storm W ater Management

暴雨逕流

STORM RUNOFF

暴雨逕流(storm runoff)，或稱地表逕流(surface runoff)，指的是藉著重力在地面漫流，最後流入河川、池塘、湖泊及海洋的暴雨水(storm water)。不透水的表面，如鋪面、屋面與道路，逕流幾乎是立即發生；而透水的地面，要在降雨強度超過滲透速率時才會發生逕流，也就是說要到地面含水達到飽和時才產生逕流。地下逕流(subsurface runoff)則是指滲入地下，在土壤中沿水平方向及垂直往下流動的暴雨水。其流動的速率受土壤透水性的影響，通常地下逕流的速率要比地表逕流小得多。

本書第四章曾強調：整地(grading)的操作與暴雨逕流的控制及管理，是相互關聯而無法分開的。幾乎所有的基地開發案，都會造成地表的重塑與切劃，因此必然地改變了地表的性質。這些改變可能劇烈地改變暴雨逕流的模式(pattern)──逕流之速率(rate)、流量(volumes)與方向(direction)的改變。地景建築師及基地規劃師必頇能深切地了解這些變動所造成的影響，才能在安全、適切及敏銳的生態感之下掌握其結果。

本章提出了暴雨水管理的基本原則與技術，同時也討論暴雨逕流相關的潛在問題。適切的暴雨水管理系統的設計，需要跨領域的專業合作才可能達成，這些專業包括：生態專家、工程師、水文專家及地景建築師。

在此要再強調的是：所有暴雨水管理的施行方略，需依據基地、區域、及氣候的特性做個案的處理。此外，各級政府單位對於逕流(runoff)、沖蝕(erosion)、淤積(sedimentation)及水質(water quality)之法令控制愈來愈普遍。因此，任何基地開發不可避免地需遵循這些法令與規章的基本要求。

水文循環

HYDROLOGIC CYCLE

水文循環是一種自然且動態的循環過程，圖9.1概要地描繪了這歷程。在自然的循環系統當中，變動──如河谷的形成、河道的改變、沖蝕或淤積──是緩慢且要經過長時間才造成的。而一般的基地開發擾亂了自然的水文循環，加劇了逕流、減低了滲透入地下或被植物吸收的水份。因此，基地規劃師的職責是運用適切的暴雨水管理措施，與健全的土地使用方針，以減低(minimize)、緩和(mitigate)或改善(ameliorate)開發對自然循環過程的干擾。

圖9.1水文循環。

暴雨水問題的本質

NATURAL OF THE PROBLEM

都市化對既有自然的及人為建造的排水系統都造成重大的衝擊。土地的開發會導致不透水表面的增加，如屋面、街道、人行道與停車場等。這些地表的改變所引發的問題不盡其數；但歸根究底，不外乎是因為已開發的基地喪失了許多它先天所具有的儲存暴雨水的蓄含力。植被與有機物的減少，加上地表特性的改變，如粗糙度(roughness)及透水性(perviousness)的改變，使得降雨急速地轉變為逕流水。經常，劇增的逕流速率(runoff rate)與逕流量(runoff volume)變得過大，超出了原有排水系統的負荷。為了容納這些增加的逕流水，新開發的地區建構路緣石(curbs)、邊溝(gutters)、渠道(channels)及地下排水管(storm sewer pipes)來疏導逕流。

這種暴雨水排水模式的改變，可能造成多項的環境衝擊。包括：河川尖峰流量(peak flow rates)的增加，使得氾濫的可能性增大；透水性的地表面積減少，相對地也減少了地下水的供應；較大的逕流量及流速，造成土壤的沖蝕與淤積；街道與路面上的逕流，增加了石化製品的污染。在設計與施行階段處理這些議題，將能產生與環境相呼應的管理系統。

水文的改變（Hydrologic Change）

開發所導致的河川水文之改變是多方面的。開發後，基地內逕流水的尖峰排放率﹝peak discharge﹞可達開發前的2至5倍，這使得河川氾濫的頻率及其嚴重性都增加；並使得原本認為在洪水線以上的已開發地區，變成可能的受災區。除了逕流速率(rates of runoff)增加以外，由於土地的透水性與蓄洪力的降低，逕流量﹝volume of runoff﹞也增大了。開發後，鋪面等較平滑的地表其摩擦力較小，因此它減緩逕流速度(runoff velocities)的作用也較小。較大的逕流速度縮短了排水渠道或河川達到尖峰排放速率(peak discharge)的時間。流速快，加上較短的漫地流時間(overland travel times)，使的滲透的機會更小，這又使得河川在枯水期的流量變小；其原因是，原本在雨季時蓄積的地下水將會在旱季時慢慢地釋放出來，然而這些水都變成地表逕流(surface runoff)而流失了(圖9.2)。

河川的幾何構形也因土地開發而改變。流量及流速的增大使得河道變寬、河岸沖蝕。河岸被切割，植被不穩，這又加劇了沖蝕的問題。被沖蝕掉的物質沉積在河道中，減低河川水流的容量，使得洪水水位上升。這些現象，都擴大了水患的危險區域。

暴雨水的水質也會因開發而變差。污染質在鋪面上聚積，暴雨時也很容易就被沖刷至河川與湖泊當中。但開發或都市化不僅使得污染質容易聚積，更主要的是它們增加了污染源。污染物可能來自於腐蝕、腐敗的釋出，原油或燃料的滲漏；以及構材、面飾材﹝coating﹞、煞車來令、輪胎、觸媒轉化劑等的磨蝕或溶解。已開發區或農業區所使用的除草劑、殺蟲劑及肥料等，刺激藻類的生長，降低了水中的含氧量。在未開發區或低密度地區，落葉及動物排泄物會在地面上就地分解；但在開發地區的鋪面上，他們很容易就被沖至河川或湖泊之中，升高了水中養份及菌類的含量。

河川水文及其幾何構形的改變，加上水質的惡化，破壞了水中的(aquatic)、溪岸的(stream bank)與灘地的(floodplain)動植物棲地。棲地的破壞，不只因為水道及水流的改變與污染程度的上升，夏季的低水位與高水溫尤其加劇了棲地的破壞。

圖9.2水的相對平衡。(a)未開發的基地，(b)已開發的基地。