中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起
近年由於氣候變遷而造成短延時強降雨增加，並伴隨急劇發展的都市化和街道化，使得建築物和道路的不透水區域面積的不斷擴大，造成都市雨水排放流量增加而使得淹水事件頻繁，面對未來這種氣候變遷之不定性與都市化的發展，國內外相關政府部門與眾多研究皆針對都市雨洪之問題提出相關對策與解決方法。
自民國102年國內營建署頒訂「建築技術規則建築設計施工編第四條之三」規定都市計畫地區新建、增建或改建之建築物應設置雨水貯集滯洪設施；各地方政府依循中央制度分別頒訂相關規則，其內容除規定建築基地最小保水量外，更針對最大排放量訂定規定標準，因此直至目前已有大量建築物針對雨水貯集設施進行設置。然以往雨水貯集系統在規劃滯洪排水係透過儲水槽內起抽水位與停機水位進行機械式抽排，無法依據不同降雨事件型態進行針對性操作，使系統無法獲得更好的逕流抑制功效，且易使泵浦長時間運作而造成損壞；另外，多數雨水貯集系統在建置後，未對其數據資料進行蒐集與反饋，將系統運作成果進行檢討，且系統在規劃設計階段並未訂定後續維護管理計畫，使得許多系統在建置後無法得知設施設備運作情形，如發生損壞將使系統失去功能。由於國內尚未有相關規定及方法來有效解決上述之問題，故本計畫為提升雨水貯集系統在雨洪管理上的成效與系統永續運作，擬透過智慧監控設備的實際裝設與互聯網路通訊技術的連結而進行相關研究與分析檢討。
本研究案執行期程為十個半月，爰引本所協同研究計畫需求說明，研究計畫之研究旨在完成初步智慧雨水貯集系統雨洪管理平台與通訊技術資訊連結與測試，以及智慧雨洪管理操作模式之驗證檢討。雨水貯集系統智慧監控設備的裝設將優先考慮公有用地，故本研究初期擬與營建署、台北市或新北市政府等進行洽商，選擇合適的案例作為本案實際裝設之案例；然在後續研究的討論，為確保感測與控制相關設備裝設後能夠如期運作，故本年度將先透過物理試驗模型設置，進行智慧雨洪管理之實地驗證。透過物理試驗模型進行規劃設計與智慧監控軟、硬體設備裝設，並研析監測數據與相關資料連結智慧雨洪管理操作模式與控制端訊息輸出之程式撰寫與相關內容，以及通訊技術的平台連結，進而透過初步的監測與操作之數據分析成果進行智慧雨洪管理操作模式驗證檢討與參數修正，並研提未來發展之建議，做為未來既有滯洪設施裝設與落實智慧雨洪管理系統之參考。
二、研究方法及過程
研究內容初步之7項研究內容，研究案之工作項目如下：
1.案例資料蒐集與評估，選擇合適的驗證案例並針對既有雨水貯集滯洪設施進行檢討分析。
2.智慧監控與相關軟、硬體設備之規劃設計。
3.軟體設備之操控程式撰寫與相關內容。
4.硬體設備選擇並連結智慧雨水貯集系統雨洪管理操作模式。
5.智慧雨水貯集系統雨洪管理平台與通訊技術資訊連結與測試。
6.透過初步的監測數據接收與雨洪操作之成果進行智慧雨洪管理操作模式驗證檢討與參數修正。
7.驗證案例成果與系統評估以及未來發展之建議。
三、重要發現
本研究針對國內雨水貯集滯洪設施之案例進行蒐集與評估，發現目前滯洪設施多透過中央氣象局的豪雨、颱風警戒或設定起抽水位之機械式排洪的方式作為滯洪操作機制，然其需透過人為操作且受設施維管情況而影響設施營運，且在降雨前設施內之雨水貯集量亦將影響設施功效，此抽排機制易造成泵浦長時間抽排之能源損耗，排洪時恰為降雨事件洪峰流量發生期間，將造成排水系統與下游集水區之負擔，另外此系統如未裝設監測設備，將無法確切了解實際抽排情況與其系統是否發生故障。
本年度計畫透過案例實地裝設監測設備，驗證智慧雨洪管理模式之可行性，故考量實務裝設與模式調校之便，本年度將先透過物理試驗模型做程式驗證，如程式測試無問題，未來可針對既有設施進行案場的實際測試與驗證。藉物理試驗模型架設並進行軟、硬體相關設備規劃設計，完成智慧雨洪管理決策模式與實際控制、監測設備之操作，並針對不同的決策操作間距作逕流體積削減率及節能效益之評估，完成模式驗證檢討與參數修正。設計案例成果顯示，智慧雨洪管理系統於降雨後有效減少逕流體積，並減少泵浦的操作時間，達到本計劃智慧雨水貯集系統雨洪管理之預期成效，將可作為未來落實建築物智慧雨洪管理之參考。
四、主要建議事項
建議一
智慧雨水貯集系統建構與示範點測試：短中期建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、各地方政府
本年度已完成智慧雨水貯集系統雨洪管理之物理試驗模型測試，系統能夠及時掌控入流情況並確實可實施智慧排水操作，提升系統蓄洪能力及逕流體積削減之目的，獲得良好的雨洪管理成效；後續建議落實建築物既有雨水滯蓄設施實施智慧化雨洪管理與系統建置之研究，使建築物雨水貯集滯洪設施實施智慧雨洪管理操作，提高社區(建築)自主防災能力，提前針對豪大雨進行減災操作，減少都市淹水損失。
建議二
建立社區或區域尺度之智慧物聯網雨水貯集系統：長期建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、各地方政府
長期建議應強化其應用及加值效益，透過無線感測技術、雲端運算、大數據分析及降雨預警通報機制進行整合，建立社區智慧雨洪管理物聯網，提升洪災預防與應變的機能，使社區雨洪管理朝向智慧化；進而將社區智慧雨洪管理物聯網層級，逐步提升至區域層級，再往上擴充到縣市政府層級的智慧雨洪管理，提供主管機關研擬相關政策之參考及實務界設計之依據。