雨水利用可行性分析模式及應用

　　摘 要：論述了雨水利用的分析模式，通過對城市雨水集水區的劃分以達到合理選擇處理方法。結合實際情況探討了可行性評估方法以及城市雨水利用的適用模式，最后通過核電站的具體應用案例分析得出了城市雨水利用具有經濟及環境雙重效益。
　　關鍵詞：城市雨水利用 可行性 利用模式 經濟效益 環境效益
　　中圖分類號:F294 文獻標識碼:A
　　文章編號:1004-4914(2011)01-197-02
　　
　　一、雨水利用的分析模式
　　1.依據集雨地區的污染源情形，分類收集處理。城市劃分為許多功能分區，規定不同的使用型態，作為集雨環境時，對水質會有不同的影響，水需求處理的方式也不相同，因此城市集雨地區可以分為下列三類：（1）第一類集水地區：無污染、雨水利用只需要一般處理，此類分區包括，一般建筑用地：住宅區、商業區、行政區、文教區；公共設施用地：公園、綠地、廣場、兒童游樂場、學校、社教機構、衛生機構、機關用地、墓地、變電所、體育場、民用用地、港埠用地、人行道、鐵路；非城市發展地區：保護區、風景區、水岸發展區。（2）第二類集水地區：污染物種類單一，例如油脂類，雖然污染程度并不嚴重，但是若要利用此類雨水，則需要特別處理予以排除。包括公共設施用地：道路、停車場、加油站、市場、機場用地。（3）第三類集水地區：城市的污染源、雨水利用需經過特殊處理，此類使用分區包括：一般建筑用地：工業區。非城市發展地區：農業區。
　　2.根據雨水的用途來決定要收集的類別。雨水作為包括廁所、清掃和其它雜用水的替代生活用水，也可以作為入滲和補注地下含水層用，不同的雨水用途，需要符合政府單位的水質要求標準，才不致于危害到人體。目前以第一類集水地區收集到的雨水比較干凈，處理簡易，因此，適合作為生活雜用水的替代用途。第二類集水地區以道路面積最多，收集到之雨水，由于受到非點污染的影響，污染程度并不嚴重，只要稍加特別過濾處理就可以排除，但是此類集水地區分布廣泛，地面雨水徑流至道路旁的排水溝，經由雨水排放系統排放，若要利用此類雨水，則可能需要全盤整體考量城市雨污lL3korZjtGBq19U0fEJjO7UA+Hy28ssZ/KTzY1lDJdA=水排放系統。
　　二、系統執行的可行性評估方法
　　1.運用供需平衡的觀念，來決定最佳儲水池的容積。儲水池的容積會影響系統投資成本費用，采用動態供需平衡的分析方式，可以針對每個系統做最佳的選擇。
　　2.根據實質環境決定系統模式。采用個別型集水系統模式或群體型集水系統模式，都需要根據實質環境來決定。一般而言，城市地區除了學校類型擁有大面積的校園空地，可以采用個別型集水系統以外，仍然以群體型集水系統比較具有效益，特別是工業集中地區。
　　3.根據投資的經濟效益來決定替選方法。對于已發展的城市地區，實質環境會決定可行的系統模式，如果無法替代全部生活雜用水來使用時，可以考慮替選方法，調整集雨面積或雨水替代用水比例，讓每個月的集雨量都大于需求量，也讓雨水儲存桶的容量接近于0，來達到收支比大于1的效益，同時有利于雨水儲水池的設置。調整方式如下：（1）增加集雨面積，讓每個月的集雨量都大于需求量，使得雨水儲存桶的容量接近于0時，收支比就會大于1。此時，集雨量大約為雨水需求量的9.11倍。（2）減少雨水需求量，讓每個月的集雨量都大于需求量，使得雨水儲存桶的容量接近于0時，收支比就會大于1。此時，集雨量大約為雨水需求量的9.53倍。（3）從集雨面積與雨水需求量之關系可以了解，當收支比小于0.5時，無論是以增加集雨面積或減少雨水需求量的做法，兩者的變化情形大約一致。可是當收支比大于0.5時，減少雨水需求量比較容易使得收支比會接近于1。然而，以增加集雨面積的做法，就需要更多的集雨面積來收集雨水，才能讓收支比大于1。對于現有已發展的城市地區，以減少雨水需求量的做法，不但雨水利用系統比較容易執行，而且可以得到比較好的經濟效益。
　　三、都市地區雨水收集利用的適用模式
　　1.不同使用分區等價開放空間的計算。城市地區各個使用分區的集雨量如果無法滿足需求量時，若由公園、綠地、廣場、兒童游樂場等公共開放空間用地之集雨來補充不足的部分。從不同使用分區等價開放空間的計算，可以評估城市在雨水利用供需平衡時，使用分區的合理分配。
　　2.評估模式。RHF（rainwater harvesting feasibility）可以簡易的評估都市雨水收集利用的可行性。研究資料表明：對于某地區7個主要城市的仿真，結果顯示在高雨量地區擁有最好的條件，其可行性評估值為5.92%。在中雨量地區其次，其可行性評估值為3.31%。在低雨量地區可行性評估值大于五個低雨量地區主要城市的平均值。從計算結果顯示，城市地區如果在規劃之初未能考量雨水收集利用時，等到城市發展后，才要收集雨水來利用可行性就會降低。
　　3.RHF應用于都市土地開發的可行性的評估。城市地區雨水收集利用可行性評估的RHF計算可以作為大規模城市土地開發時，評估雨水收集利用的可行性。一般來說，如果增加的部分是低需數量的使用分區用地，減少的部分是高需水量的使用分區用地，例如增加商業區面積，減少機關用地時，變更后的RHF大于變更前，表示雨水收集利用的可行性增加，顯示值得開發。如果增加商業區面積，減少住宅區時，變更后的RHF小于變更前，表示雨水收集利用之可行性降低，顯示開發后，會對城市水環境造成不利的影響。
　　四、應用案例
　　1．概況。某核電站生活區共有1213人，用水定額為31.7L/（人·d），雨水可替代比例為33%，則蓄水可替代量為12.69m3/d。其中屋頂（徑流系數0.85）建筑面積為7597.67m2，地面面積（徑流系數0.30）為24130.33m2，以屋頂作為集水面積進行計算，全年逐月集水量（每月平均降雨量×集水面積）、雨水替代量（該月天數×每天替代量×人數）計算如表1。可以看出，以建筑屋頂作為集水面積的年平均集水量已經大于可替代用水總量，因此可以不必利用生活區地面集水。
　　2.雨水儲水池容積估算。雨水儲水池容積＝全年雨水供給不足月份差額合計+各月份雨水替代量需求最大值－集水量與雨水替代量連續正直差額最后月份的差額量＝1369.3+393.39－930.28＝832.41m3。
　　3.經濟效益評估。以收支比作為評估標準。由系統獲得的經濟利益以全年的集水量換算成水費的方式計算。這個集水系統成本包括：建造成本及運行維護成本。建造成本按照20年攤銷，以現值（上接第197頁）計算。成本費用計算參見表2。年運行維護費用為成本的20%計算。
　　通過計算可以看出，收支比大于1，具有經濟效益。
　　五、結語
　　由于城市及工業集中地區人口密集，水資源消耗大，用水壓力日趨嚴重，尋求新的水源是有必要的，合理的利用雨水不但具有經濟效益，更重要的是還具有可持續發展的環境效益。對于部分資金困難地區可以財政補貼的形式，鼓勵企事業單位建設雨水利用系統，以達到長期節約水資源緩解用水壓力的目的。
　　
　　參考文獻：
　　1.