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建築研究簡訊第90期

  • 日期:104-12-15
業務報導白櫻芳
建置低衝擊開發技術容量設計電腦輔助系統

由於都市發展快速伴隨著土地使用改變,不透水區域大幅增加,地表逕流驟增,既有排水系統宣洩不及,尤其在氣候變遷與都市急遽發展之雙重影響下,都市水患日益頻繁,已嚴重威脅人民的生命財產安全。為減緩基地開發對水環境造成之衝擊,近年來政府與民間開發業者紛紛自歐美引入低衝擊開發技術(Low Impact Development, LID),以保存自然資源、地貌及水文之開發概念,結合貯集、滲透、蒸發及保留方式,提升整體防洪能力,達成都市永續發展的目標。

為建立適合臺灣水文地文環境的本土化低衝擊開發技術,本所近年來積極進行多項研究計畫,「社區及建築基地減洪技術與防洪強化措施之研究(2011)」完成減洪防洪技術、減洪量規劃及成效評估;彙編出版「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊(2013)」,建立減洪防洪技術規劃設計流程,提出積點評估方式與步驟、利用簡易水文計算減洪設施容量等;「社區及建築基地減洪防洪成效評估模式及審議機制研究(2013)」則運用水文模擬分析模式(SWMM)探討小型基地的暴雨逕流管理成效,累積豐碩研究成果並獲得業界廣大迴響。然而,在協助保護和降低水環境因都市開發造成之衝擊過程中,水文模擬流程相當複雜,推廣上事倍功半,如何簡化模擬設計工作,提供給建築從業人員簡易的電腦輔助容量設計工具甚為重要。

本所103年度「低衝擊開發技術容量設計電腦輔助系統建置(1/2)」協同研究計畫,彙整國內外相關輔助容量設計工具之介面及功能,兼顧國內環境需求、相關貯留/允許放流等規定,運用國際間十分普遍的應用工具Microsoft Excel軟體,率先針對國內最常見的「地上型滯蓄洪設施」及「地下型滯蓄洪設施」,撰寫電腦輔助容量設計工具輔助計算模式,其具備簡易的水文、水力等程式運算、資料繪圖以及操作容易且普遍性高,對於不具水文背景之使用者也可輕易操作。

「低衝擊開發技術容量設計電腦輔助系統」,主要是針對1公頃以下建築基地之滯蓄洪設施之設置,提供容量、放溢流與設施本體細部設計、檢核之應用工具,本系統包括「基本資料輸入模組」、「地上型滯蓄洪設施設計表單模組」、「地下型滯蓄洪設施設計表單模組」、「演算輸出表模組」,以及「設計及檢核總表單模組」等五大模組,並進一步細分為「基本條件輸入欄位」、「限制條件輸入欄位」、「設施容量設計輸入欄位」及「成果輸出及檢核」等四種子介面(如圖1),提供給使用者從資料輸入到設施細部設計示意,最後產出「基地開發逕流—放流計算表」檢核是否符合法規要求,且輔以「基地開發逕流—放流曲線圖示」呈現開發前後之差異。

  1. 基本資料輸入模組

    為操作介面模組,包括「基地開發資料」、「基地貯留/排放條件」、「基地降雨—逕流模擬」及「低衝擊開發設施技術型態遴選」等四個子介面,模組介面如圖2所示。

  2. 地上型滯蓄洪設施設計表單模組

    為操作介面模組,包括「容量設計」、「放流及溢流設計」等二個子介面,模組介面與設施示意圖如圖3、圖4所示。

  3. 地下型滯蓄洪設施設計表單模組

    為操作介面模組,包括「容量設計」、「放流及溢流設計」等二個子介面,模組介面與設施示意圖如圖5、圖6所示。

  4. 演算輸出表單模組

    為非操作介面模組,主要為設計結果產出,包括「基地開發逕流-放流計算表」、「逕流—重力式排水-機械式排水曲線圖示」等二個子介面,模組介面如圖7所示。

  5. 設計及檢核總表單模組

    為非操作介面模組,主要為提供設計者總檢核之用,包括「低衝擊開發技術最小設置容量計算」、「低衝擊開發技術設施設計」及「設計檢核」等三個子介面,模組介面如圖8所示。

  6. 介面操作流程

    針對前述五個介面,本工具包括三個需使用者操作之介面,及二個非操作、僅供檢視之介面,而工具中另包含「必填」及「選填」等需執行項目,介面操作流程如圖9所示。

由於本系統尚在初期研發階段,目前僅限單一基地面積1公頃以內單一技術型態的容量運算,本(104)年度陸續擴充「透水性鋪面」及「雨水花園」等技術型態的運算功能,未來將進一步加以串連整合,提供複合型低衝擊開發技術容量設計參考使用。

圖1 電腦輔助系統呈現介面架構,分為「基本條件輸入欄位」、「限制條件輸入欄位」、「設施容量設計輸入欄位」及「成果輸出及檢核」等四種子介面
圖1  電腦輔助系統呈現介面架構

圖2 基本資料輸入模組介面,為操作介面模組,包括「基地開發資料」、「基地貯留/排放條件」、「基地降雨—逕流模擬」及「低衝擊開發設施技術型態遴選」等四個子介面
圖2  基本資料輸入模組介面

圖3 地上型滯蓄洪設施設計表單模組介面,為操作介面模組,包括「容量設計」、「放流及溢流設計」等二個子介面
圖3  地上型滯蓄洪設施設計表單模組介面

圖4 地上型滯蓄洪設施設計及參數示意圖
圖4  地上型滯蓄洪設施設計及參數示意圖

圖5 地下型滯蓄洪設施設計表單模組介面,為操作介面模組,包括「容量設計」、「放流及溢流設計」等二個子介面
圖5  地下型滯蓄洪設施設計表單模組介面

圖6 地下型滯蓄洪設施設計及參數示意圖
圖6  地下型滯蓄洪設施設計及參數示意圖

圖7 演算輸出表單模組介面,為非操作介面模組,主要為設計結果產出,包括「基地開發逕流-放流計算表」、「逕流—重力式排水-機械式排水曲線圖示」等二個子介面
圖7  演算輸出表單模組介面

圖8 設計及檢核總表單模組介面,為非操作介面模組,主要為提供設計者總檢核之用,包括「低衝擊開發技術最小設置容量計算」、「低衝擊開發技術設施設計」及「設計檢核」等三個子介面
圖8  設計及檢核總表單模組介面

圖9 系統操作流程圖,為非操作介面模組,主要為提供設計者總檢核之用,包括「低衝擊開發技術最小設置容量計算」、「低衝擊開發技術設施設計」及「設計檢核」等三個子介面
圖9  系統操作流程圖