都市雨洪管理前瞻

一、都市智慧成長雨洪管理策略

都市雨洪管理(Urban Stormwater Management)於美國自20世紀70年代末期開始與都市成長管理(Urban Growth Management)概念相互整合。1975年由美國所出版「Management and Control of Growth」一書最先提出成長管理一詞，成長管理觀念出現於早期為促進土地資源合理有效配置，以共各種活動使用所提的土地使用計畫。成長管理是地方政府有意識控制轄區未來開發速度、數量、類型、地點與品質。近年來美國EPA針對「Smart Growth and Water」強調藉由不透水率大小控制都市現在與未來水質及水量的手段。由於都市開發會造成大面積鋪面(道路、人行道、停車場與屋頂)減少入滲土壤的水分。都市不透水率的提昇會造成洪水量增加、水生生態棲息地減少、衝擊河川與湖泊水質之汙染物增加。例如美國北卡萊納州供應飲用水的集水區，只要不透水率比例超過24%，州政府就會要求開發者考慮使用各種雨洪管理技術，用以減少開發產生的暴雨逕流影響，其他轄區區位訂定不同不透水率門檻值。

另外美國華盛頓地區藉由都市成長管理概念(Washington State Growth Management Act)，控制土地使用密度作為不透水率管制基礎，及於集水區不透水率比例，判斷未來雨洪管理所需面對三種情境與挑戰，透過圖1予以說明。例如以Scenario A為例假設將一集水區劃分為8個子集水地區，並設定各住宅單元不透水率為20%下預期會產生暴雨逕流為情境。規劃者藉由成長管理的手段，配合該集水區未來開發速度、數量、類型、地點與品質，修改現有土地使用分區，配合排水計畫嚴格執行集水區最佳管理策略(Best management practices)，例如滯洪池、生態滯留池，利用草地淺溝取代會泥土排水渠道)來達智慧成長管理與雨洪管理目標。

從上述案例說明了解，藉由預期未來都市發展的不同情境下所產生的逕流處置，其內容包含水災防治(Flood control)與排水計畫(Drainage plan)兩大策略。

圖1  都市成長密度與逕流關係 資料來源: Stormwater management for smart growth (2005)

二、逕流分擔與出流管制觀念啟迪

過去於水災防治方面，主要配合各子集水區土地使用規劃，設置排水道、溝渠與河道等將水快速排出，對於土地發揮一定的水災防治功效。然而，從流域尺度考量各集水區土地使用發展強度、密度等所產生之逕流時，將面臨上下游間逕流管理與分擔之衝突，以及各子集水區是否能承受其他集水區開發所產生的逕流等問題。因此，土地使用規劃之水災防治方面處理，未來不再只是解決土地開發所產生逕流總量問題，還需考量逕流管制與分擔，以及配合不同尺度土地開發之排水計畫擬訂。

最初，美國於雨洪工程處理上僅透過排水渠道設計，將土地開發所造成之雨水逕流直接排入河川，屬於各自獨立排水系統，缺乏整合土地與水的排洪功能設計。然而，如何考量都市發展下的雨洪逕流對排洪主幹道設計流量訂定? 美國克羅拉多大學郭純園教授提出逕流分擔與出流管制基本觀念類似臺灣高速鐵路預售票(簡稱：高鐵預售票)作法來解釋。每一站，只允許固定人數上車，同樣的，排洪主幹上的累積流量是不可以超載的，沿排洪主幹或河川上的交?口，只容許固定的逕流進入。

高鐵預售票的觀念有助於暸解沿著河川進行前膽性的排水規劃，意旨沿河川兩岸依據其?流面積大小及未來土地開發計畫進行「逕流分擔(distribution of flow loading ,DFL)」規劃，在排洪主幹及河川的入水口處進行「出流管制(control of flow releases ,CFR)」設計，凡是超過允許排放逕流量之土地開發計畫，其應透過滯洪工程設計自行吸收額外產生之逕流量，且基地本身規劃設計基礎上應朝低衝擊開發設計(Low impact development)之方向，以作為首波水環境淨化與逕流入滲之處。因此，整合不同尺度下排水及土地使用的雨洪管理規劃與設計基礎，儼然成為當前重要課題。

三、土地使用與排水計畫歷程

智慧成長管理可提供都市未來依據發展需求情境，經由不同階段排水計畫擬定，將土地使用計畫與排水計畫共同納入雨洪管理之理念，透過以下A、B、C、D等四個不同階段(如圖2所示)說明，如何建立都市化地區完整具系統的排水計畫：

1. A階段：都市水文環境原始概況。沒有足夠的排水基礎設施，只透過重力流將地表逕流排放。
2. B階段：洪水排放的安全議題佔有主導地位。都市排水設施藉由街道、下水道與溝渠作為基礎排水網絡。
3. C階段：確保上游開發所造成的逕流不會造成下游的負擔。都市雨洪管理相關法規擬定配合都市智慧成長管理思潮的衝擊，所有新開發區須對自己產生的逕流與污染負責，由整體開發區建立共同的滯洪設施，最後再交由政府管理，因此有流量管制的概念。
4. D階段：強調低衝擊開發概念。由基地建立入滲與蓄洪設施，並將降雨後道路的首沖汙水匯流到基地內的低衝擊開發設施。雨洪管理計畫訂定低衝擊開發設施需處理頻繁的降雨事件以3到6個月重現期降雨為主，著重於水質與環境健康議題；而2年到100年重現期由土地使用計畫做先期水文調查保留未來大型滯洪池區位，則作為預防洪水所造成的公共安全議題做規劃。

圖2 都市地區排水計畫發展階段圖(本研究繪製)

以美國而言，每個集水區均有其排水計畫擬定，而集水區內的土地開發區須依照排水計畫的管制內容，作為未來逕流分擔與出流管制之參考。且排水計畫會依據不同空間層級進行分類，包含河川為主排水計畫（River-MDP）、都市為主排水計畫（City-MDP）與基地為主的排水計畫（Site-MDP）等。一個有系統的集水區排水計畫，乃基於各空間層級排水計畫相互配合，以及作為未來土地使用計畫之參考，而強調在大規模開發區逕流排水口處，應設置滯洪池作為減緩洪峰流量的功能，且於基地規劃上須具有淨化水質與強化入滲設計，以達低衝擊開發之理念。

有鑑於此，都市發展隨著空間於時間軸上之演變，未來將需要土地使用計畫與排水計畫相互的配合，依據不同發展階段配置與保留合理的滯洪空間，因此土地使用計畫佔有重要的決定腳色。

四、排水主要計畫層級

當河水泛濫，造成破堤或溢堤，是由於上游放洪太多、太急而導致水災。當海潮太高、河水暴漲；沿岸內水無法外排，這是下游排洪不利、不順而導致的水災。因此流域內的各都市化地區必需深刻暸解治水先治河；治河乃上游及下游一併考量完整的排水計畫。

排水主要計畫(Master Drainage plan)應該以流域為單位擬訂不同層級排水計畫，包含河川為主排水計畫（River-MDP）、都市為主排水計畫（City-MDP）與基地為主排水計畫（Site-MDP），如圖3。排水主要計畫對於流域的主要目的主要針對洪峰的?、收、排、放，解決尖峰流量超載問題; 進一步要考慮徑流體積(Runoff Volume)的聚、蓄、透、滲，解決體積容量超載問題。

圖3 不同層次排水示意圖 資料來源:Guo,2015

同樣，各層級排水計畫必須配合都市發展，針對現況與未來土地使用發展所預期會產生的逕流衝擊進行處置。簡易來說可將排水計畫看成原始自然的河流，一切的土地開發都盡可能恢復原始自然河流的水文過程，包含三種排水計畫說明如下:

•以河川為主排水計畫（River-MDP）

針對河川的承載能力依其寬度、深度、河道粗糙度及下游海口潮位而定。河川流量沿岸的發展區不可任意排放逕流入河，需要依水利署河川局規劃保持定量放水。

•都市為主的排水計畫（City-MDP）

依據河川排水計畫所允許排水設計標準，分析都市的承載能力(發展強度、時程、區位、雨污下水道排水能力與保護標準等)

都市與非都市土地開發所產生之逕流衝擊，針對洪水預防與洪患區管理，擬定配合土地使用管制與都市設計準則。目前臺灣經濟部水利署配合法規訂定土地開發出流管制5原則：

1. 土地開發不得任意變更集水區範圍、妨礙原有水路功能、阻礙上游逕流通過
2. 土地開發不得增加下游水路負荷
3. 延遲排洪與逕流抑制方式設置減洪設施
4. 以100年重現期距24小時暴雨之標準計算減洪量
5. 開發基地位於高淹水潛勢之低窪地區，應提供與原有天然滯蓄洪空間相同功能之補償設施。

•基地為主的排水計畫（Site-MDP）

主要用於提升水環境品質與汙染，將降雨所產生的逕流配合低衝擊開發設施（Low Impact Development）如滯留池、雨水花園、透水性鋪面、入滲溝等進行快速雨水淨化與再利用，避免蚊蟲孳生，提高都市環境生活品質。

五、土地使用與排水計畫策略

各層級主要排水計劃（MDP）需配合土地使用計畫策略，在土地使用開發前後將各種排水方案包含I-，Q-，和V-設計分別納入土地使用計畫與土地使用管制策略。V型設計主要功用是用於解決體積(runoff volume)容量超載問題，如圖4。就土地使用計畫而言，就是設置於各排水區下游地區利用溼地、滯洪池與蓄洪池做為流量管制工具。以土使用開發針對都市計畫區可參考台灣都市計畫通盤檢討辦法第六條，規劃單位應該依據過去都市災害發生的歷史、特性以及災害潛勢的情形，規劃及檢討流域型都市蓄洪及滯洪設施，並調整土地使用分區或使用管制。另外，針對台灣非都市計畫區依據總編第17點規定，透過得計入保育區並同意得酌予調整其原始地形地貌比例之方式，鼓勵申請開發基地在不影響其滯洪功能情形下設置兼具滯洪、生物棲息與景觀等多功能的滯洪設施以及設置以輔助污水處理設施改善水質為目的之人工濕地。

圖4 V型設計-滯洪池 資料來源:Guo,2015

Q型設計主要功用是用於解決尖?(peak flow)流量超載問題，利用街道、下水道、溝渠有效收集和傳達徑流流向匯集至小型蓄洪池，蓄洪池通常為水泥蓋用於蓄水並沒有減少水體積，只是改變了排水在時間上的分佈也就是說只為了減少Q。都市計畫土地使用細部計畫內配合道路設計時，需參考台灣「公路排水設計規範」給予排水設施設計重現期研選範圍，設計者可就排水設施規模、風險性及經濟性適當決定，且須特別注意集水區未來土地利用情況，以符未來流量改變之需求，如圖5。

圖5 台灣路面排水系統示意 資料來源: 公路排水設計規範

I型設計主要功用是用於改善水環境品質，配合低衝擊開發設施（LID）設法增加逕流入滲地表的能力，拉長其集流的時間，以減少汙染物藉由暴雨逕流汙染水源，如圖6。以基地來說，明確訂定建築基地之雨水貯留量或逕流流出量之法令，例如：臺北市基地開發排入下水道逕流量標準、新北市都市計畫規定設置雨水貯留及涵養水分再利用相關設施申請作業規範或中央法規-建築技術規則第 4-3 條，該類法令多屬以減災防洪為主要目的，訂定建築基地應設計之基準量以達到減災防洪功效，目前可參考內政部營建署「水環境低衝擊開發設施操作手冊編製與案例評估計畫」做為未來土地使用管制之參考。

圖6 I Design低衝擊開發社區Denver

圖7 排水計畫與土地使用計畫策略示意圖 資料來源:Guo,2015

有鑑於此，參考美國經驗以台灣現行排水計畫與土地使用計畫策略，除了包含河川為主排水計畫、都市為主排水計畫與基地為主排水計畫，將I-，Q-，和V-設計分別納入土地使用計畫與土地使用管制策略，如圖7。主要河川排水計畫需要能承受50至100年的洪水事件作為沿岸各集水區排洪流量的管制標準進行V-設計；都市排水計畫目的是能承受5年至10年的洪峰流量，藉由道路、地下水道與邊溝溝渠作為疏導基地保水的輔助排放系統進行Q設計。基地保水系統主要藉由低衝擊開發措施的入滲設計(Low impact design, I design)，包括雨水花園、保水鋪面與小型蓄洪池等措施，作為基地入滲與水環境保護的基礎空間單元。

六、結論

隨著全球氣候變遷影響下，產生極端暴雨的災害特性，如何以過去美國都市智慧成長管理及雨洪管理案例為借鑒，啟迪台灣新型態土地利用與排水計畫可能是解決水環境災害與污染問題最有效的方法。未來水土部門如何擬訂（1）河川排水計畫，（2）都市排水計畫和（3）基地排水計畫三類排水計畫結合土地使用的設計方法，檢討土地使用分區配置輔以I-，Q-，和V-設計。經由土地使用變更增加滯洪空間，結合排水管理計畫之實施，配合都市排水系統妥善規劃滯洪空間系統，以釐清逕流分擔與出流管制之權責。希冀將水與土跨領域所面對共同挑戰性的問題，建構具體規劃機制，進而引導台灣土地使用計畫與排水計畫規範之指導之參考。

參考文獻

Davis, A. P., & McCuen, R. H. (2005). Stormwater management for smart growth. Springer Science & Business Media.

Scott, R. W., & Miner, D. D. (Eds.). (1975). Management and control of growth (Vol. 1). Washington, DC: Urban Land Institute.

Elliott, A. H., & Trowsdale, S. A. (2007). A review of models for low impact urban stormwater drainage. Environmental modelling & software, 22(3), 394-405.

內政部營建署，「市區道路及附屬工程設計規範」(2009)。

Guo, James C.Y.，(2015). Urban Storm Water Management and Modeling, Lecture Notes‏.