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建築研究簡訊第104期 《業務報導》

創新建築物雨水貯集滯洪之智慧物聯網操作管理系統規劃

       近年由於極端氣候變遷造成強降雨頻率增加,淹水問題嚴重考驗都市排水能力,如何提升建築物滯洪能力,分擔部分逕流日顯重要。雨水貯集系統之貯水設施在非雨季時期有大部分的空間是閒置的,而雨季時期雨量豐沛又常常滿槽為患,致使雨水直接溢流未能妥善管理,故若能整合供水與滯洪進行設計,可將建築屋頂或地表逕流之集水區域的雨水獲得更合適的管控。

       本研究旨在提出既有建築物雨水貯集滯洪設施雙目標(滯洪、供水)設計方法與模擬方式,規劃未來發展社區智慧雨洪管理物聯網之架構與內容。重要成果說明如次:

一、創新雨水貯集系統(滯洪、供水)之設計理念

       本研究蒐集國內有關雨水貯集設施法規與技術規範施作執行重點,探討雨水貯集系統供水與滯洪設施相關規則,進而提出創新雨水貯集系統容量之設計理念(如圖1及圖2)。

圖1 創新設計雨水貯集系統之貯水設施空間利用示意圖

圖2 供水滯洪雙標的之效益與滯洪百分比曲線圖

 

二、既有建築物雨水貯集滯洪設施雙目標(滯洪、供水)設計方式與模擬模式

       創新雨水貯集系統設計之型式與操作方法分為地面型貯水設施以重力式排水之設計、地下型貯水設施以機械式抽排之設計兩個部分進行設計探討,且在並聯設計探討三種滯洪孔口的出流型式,分別為孔口出流、短嘴管出流及長嘴管出流。本研究利用 Microsoft Office Excel 試算表配合 Visual Basic for Applications (VBA) 程式建立雙目標(滯洪、供水)建築物雨水貯集滯洪設施模擬模式,輸入降雨資料、逕流係數、屋頂集雨面積、需水量及貯水設施容量,即可計算創新雨水貯集系統在不同設計型式與操作方法之效益,模擬模式如圖3所示。

圖3 雙目標(滯洪、供水)建築物雨水貯集滯洪設施模擬模式

       經模擬比較創新容量設計體積操作(表1)與既有雨水貯集系統(表2)在2年重現期、5年重現期及10年重現期之短期設計暴雨模擬成果,創新容量設計可獲得較理想的滯洪成效,且短嘴管可得到較高的洪峰流量削減率。

表1 創新容量設計短期模擬之洪峰流量削減率彙整表

 

表2 既有設施容量短期模擬之洪峰流量削減率彙整表

三、社區智慧雨洪管理物聯網之發展規劃

       智慧雨洪管理系統於物聯網在概念上可分為三層架構,由底層至上層分別為感測層、網路層與應用服務層。智慧雨洪管理於社區建築物雨水貯集滯洪設施可區分為四大部分,分別為線上監測、即時預測、應變指揮、設施管理。先期發展規劃,分成六大部分:第一部分為產品感測反饋,第二部分為預警及預報模式,第三部分為智慧建築評估防災策略,第四部份為長期維護管理,第五部分為人員培訓,第六部分為試點規劃與推廣實踐。

       本研究建議後續年度進行智慧物聯網雨水貯集系統建構與示範點測試,建立社區智慧雨洪管理物聯網,使社區雨洪管理朝向智慧化,再逐步提升到縣市政府層級的智慧雨洪管理。