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AI聊SmartCity2023.6.5---雨水貯留供水系統

Q:雨水貯留供水系統
A:將河流建成雨水貯留供水系統
A:
台灣年降雨量約 2,510 多毫米
換算成水量約905億立方公尺

雨水貯留供水系統之設計原則
 雨水貯留供水系統包含之設施
雨水貯留供水系統至少應包括下列幾個部份：

(1) 集水區域(Catchment Area)：
隨著雨水貯留的型態不同而異，主要是以屋頂為集水區域。

(2) 設有下水道區域：
管系統是指屋頂的排水管及貯水設施間之接水管等。

(3) 初期雨水處理系統(First-flush Disposal System)：
降雨初期的雨水會較污濁，故此部份的雨水須先藉由初期雨水排除/分流系統及雨水篩網設備進行前處理。本設計應結合緩衝槽(Buffer tank)之設置，進行安全進/排水控制。

(4) 雨水處理系統(Treatment System)：
對於水質要求較高之用途，需視要求狀況規劃設置，如沉澱設施(結合傾斜管….)或過濾設備(石英砂、活性碳、褐煤或其他濾材)進行懸浮物質之去除。本設施應具自動清洗功能或人工制定清洗時程。

(5) 貯水設施(Storage Tank)：
即貯存雨水的容器，因為容量的大小、材質以及設置方式都關係到雨水貯留供水系統之成敗。

雨水貯留供水系統之容量設計
貯水設施容量與集水區域面積的大小，對雨水貯留供水系統影響甚大。通常集水區域為建築物的一部份，受限於建築物的大小而無法改變。此時，貯水設施變得極為重要，因雨水入流量的多寡直接關係到貯水設施的設置容量。

(1)入流量的決定
系統的入流量以下述公式進行計算。由於時雨量記錄較為繁瑣，建議以歷年降雨之日雨量記錄為資料進行計算，表示如下：
Qt = 1/1,000×C×Itt×A。
式中，Qt：t日逕流量(m3/日)。
C：逕流係數。
It：t日降雨量(mm/日)。
A：集水區面積(m2)。

(2) 貯水槽(筒)容量估算方法
以日雨量記錄資料代入上式所得到的日入流量資料，再代入連續方程式來推估貯水槽(筒)容量：貯水槽(筒)容量推估：

Zt+1=Zt+Qt-Dt-△Et-Lt，Zt≧0，S≧Zt+1式中：
Zt+1：第t+1時刻的貯蓄量。(m3)
Zt：第t時刻的貯蓄量。(m3)
Qt：第t時刻的入流量。(m3/D)
Dt：第t時刻的放水量。(m3/D)△
Et：第t時刻的蒸發損失量。(m3/D)
Lt：第t時刻的其他損失量。(m3/D)
S：貯水槽(筒)容量。(m3)

雨水貯留供水系統一般集水面積都不大，故集流時間極短，又貯水槽(筒)為密閉，所以蒸發與其他損失可忽略，故上式可改寫如右：Zt+1=Zt+Qt-Dt

藉由歷史記錄入流量的代入演算，可從一連串的貯水槽(筒)變化中計算出某特定容量的次數（即失敗次數），再將其除以總模擬次數，即可得知系統可靠度，為了便於分析，本式在計算時有以下的假設條件：

貯水槽(筒)開始運轉時，槽(筒)內無水。
t日供水為t-1日之貯水，t日所收集之雨量不能供應t日之需水量。
貯水槽(筒)內之水面蒸發不予考慮。
取水以貯水槽(筒)為最優先，若貯水不足供應需水量，則由自來水或其他水源（如中水、井水…）補充。

上述計算方法簡單明瞭，考慮到季節性、序率相關性及各相關變量，如時間間距、需水量等，除能容易的依實際情況加以改變，更可清楚的看出系統運轉的情況，所以多為工程界所採用。工業技術研究院目前已完成台灣台北縣、基隆市、桃園縣、新竹縣、嘉義縣、嘉義市、台南縣、台南市、高雄縣、屏東縣、台東縣、花蓮縣、宜蘭縣、澎湖縣等21縣市及台北市、高雄市雨水貯留供水系統貯留筒容量－集水面積－供水率關係曲線圖表之擬定，可提供作為未來推動裝設雨水貯留供水系統參考之依據。

計算範例
已知：
1. 屋頂集水面積100m2。
2. 欲設置貯水槽容量10m3。
3. 每日衛廁沖水量0.35m3/日(假設每人每日0.035m3/日，以10人計算)。
4. 每日澆灌花木水量0.02m3/日。
5. 每日其他雜用水量(如清洗地板) 0.08m3/日。
6. 設置地點：台北市

→求供水可靠度=?
<解>以效率係數C=0.75為例，台北市迴歸方程式為：
Rv=0.3313×S0.0858×A0.8253×D-0.6873
Rv：供水可靠度(%)。
S：貯水槽容量(m3)。
A：集水面積(m2)。
D：每日需水量(m3/D)。
以S=10(m3)，A=100(m2)D=每日衛廁沖水量+每日澆灌花木水量+每日其他雜用水量=0.35+0.02+0.08=0.45(m3/D)代入上式得供水可靠度(%)=0.3313×100.0858×1000.8253×0.45-0.6873=31.26(%)

 雨水貯留供水系統維護與管理
雨水貯留供水系統中需特別注意屋頂的防滲漏處理。
雨水貯留供水系統之集水區應定期清理，以免雜物阻塞進/排水管路，造成系統損壞。
為了避免水壓過大及易於使用，設計時應注意貯水槽不可太高，其高度需低於集水區域。
貯水筒須覆上遮蓋以防止灰塵、蟲等雜物進入，且覆蓋需牢固。溢流管、放流管也應有適
    當的掩蔽，以防止雜物進入。