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第九章暴雨水管理StormWaterManagement暴雨逕流STORMRUNOFF暴雨逕流(stormrunoff)，或稱地表逕流(surfacerunoff)，指的是藉著重力在地面漫流，最後流入河川、池塘、湖泊及海洋的暴雨水(stormwater)。不透水的表面，如鋪面、屋面與道路，逕流幾乎是立即發生；而透水的地面，要在降雨強度超過滲透速率時才會發生逕流，也就是說要到地面含水達到飽和時才產生逕流。地下逕流(subsurfacerunoff)則是指滲入地下，在土壤中沿水平方向及垂直往下流動的暴雨水。其流動的速率受土壤透水性的影響，通常地下逕流的速率要比地表逕流小得多。本書第四章曾強調：整地(grading)的操作與暴雨逕流的控制及管理，是相互關聯而無法分開的。幾乎所有的基地開發案，都會造成地表的重塑與切劃，因此必然地改變了地表的性質。這些改變可能劇烈地改變暴雨逕流的模式(pattern)──逕流之速率(rate)、流量(volumes)與方向(direction)的改變。地景建築師及基地規劃師必須能深切地了解這些變動所造成的影響，才能在安全、適切及敏銳的生態感之下掌握其結果。本章提出了暴雨水管理的基本原則與技術，同時也討論暴雨逕流相關的潛在問題。適切的暴雨水管理系統的設計，需要跨領域的專業合作才可能達成，這些專業包括：生態專家、工程師、水文專家及地景建築師。在此要再強調的是：所有暴雨水管理的施行方略，需依據基地、區域、及氣候的特性做個案的處理。此外，各級政府單位對於逕流(runoff)、沖蝕(erosion)、淤積(sedimentation)及水質(waterquality)之法令控制愈來愈普遍。因此，任何基地開發不可避免地需遵循這些法令與規章的基本要求。水文循環HYDROLOGICCYCLE水文循環是一種自然且動態的循環過程，圖9.1概要地描繪了這歷程。在自然的循環系統當中，變動──如河谷的形成、河道的改變、沖蝕或淤積──是緩慢且要經過長時間才造成的。而一般的基地開發擾亂了自然的水文循環，加劇了逕流、減低了滲透入地下或被植物吸收的水份。因此，基地規劃師的職責是運用適切的暴雨水管理措施，與健全的土地使用方針，以減低(minimize)、緩和(mitigate)或改善(ameliorate)開發對自然循環過程的干擾。圖9.1水文循環。暴雨水問題的本質NATURALOFTHEPROBLEM都市化對既有自然的及人為建造的排水系統都造成重大的衝擊。土地的開發會導致不透水表面的增加，如屋面、街道、人行道與停車場等。這些地表的改變所引發的問題不盡其數；但歸根究底，不外乎是因為已開發的基地喪失了許多它先天所具有的儲存暴雨水的蓄含力。植被與有機物的減少，加上地表特性的改變，如粗糙度(roughness)及透水性(perviousness)的改變，使得降雨急速地轉變為逕流水。經常，劇增的逕流速率(runoffrate)與逕流量(runoffvolume)變得過大，超出了原有排水系統的負荷。為了容納這些增加的逕流水，新開發的地區建構路緣石(curbs)、邊溝(gutters)、渠道(channels)及地下排水管(stormsewerpipes)來疏導逕流。這種暴雨水排水模式的改變，可能造成多項的環境衝擊。包括：河川尖峰流量(peakflowrates)的增加，使得氾濫的可能性增大；透水性的地表面積減少，相對地也減少了地下水的供應；較大的逕流量及流速，造成土壤的沖蝕與淤積；街道與路面上的逕流，增加了石化製品的污染。在設計與施行階段處理這些議題，將能產生與環境相呼應的管理系統。水文的改變（HydrologicChange）開發所導致的河川水文之改變是多方面的。開發後，基地內逕流水的尖峰排放率﹝peakdischarge﹞可達開發前的2至5倍，這使得河川氾濫的頻率及其嚴重性都增加；並使得原本認為在洪水線以上的已開發地區，變成可能的受災區。除了逕流速率(ratesofrunoff)增加以外，由於土地的透水性與蓄洪力的降低，逕流量﹝volumeofrunoff﹞也增大了。開發後，鋪面等較平滑的地表其摩擦力較小，因此它減緩逕流速度(runoffvelocities)的作用也較小。較大的逕流速度縮短了排水渠道或河川達到尖峰排放速率(peakdischarge)的時間。流速快，加上較短的漫地流時間(overlandtraveltimes)，使的滲透的機會更小，這又使得河川在枯水期的流量變小；其原因是，原本在雨季時蓄積的地下水將會在旱季時慢慢地釋放出來，然而這些水都變成地表逕流(surfacerunoff)而流失了(圖9.2)。河川的幾何構形也因土地開發而改變。流量及流速的增大使得河道變寬、河岸沖蝕。河岸被切割，植被不穩，這又加劇了沖蝕的問題。被沖蝕掉的物質沉積在河道中，減低河川水流的容量，使得洪水水位上升。這些現象，都擴大了水患的危險區域。暴雨水的水質也會因開發而變差。污染質在鋪面上聚積，暴雨時也很容易就被沖刷至河川與湖泊當中。但開發或都市化不僅使得污染質容易聚積，更主要的是它們增加了污染源。污染物可能來自於腐蝕、腐敗的釋出，原油或燃料的滲漏；以及構材、面飾材﹝coating﹞、煞車來令、輪胎、觸媒轉化劑等的磨蝕或溶解。已開發區或農業區所使用的除草劑、殺蟲劑及肥料等，刺激藻類的生長，降低了水中的含氧量。在未開發區或低密度地區，落葉及動物排泄物會在地面上就地分解；但在開發地區的鋪面上，他們很容易就被沖至河川或湖泊之中，升高了水中養份及菌類的含量。河川水文及其幾何構形的改變，加上水質的惡化，破壞了水中的(aquatic)、溪岸的(streambank)與灘地的(floodplain)動植物棲地。棲地的破壞，不只因為水道及水流的改變與污染程度的上升，夏季的低水位與高水溫尤其加劇了棲地的破壞。圖9.2水的相對平衡。(a)未開發的基地，(b)已開發的基地。暴雨水管理的根本哲理MANAGEMENTPHILOSOPHY過去，對暴雨水處理的根本態度是，盡快地將雨水從已開發的基地上排除，以使該地獲得最大的便利與保護。為達此目的，傳統上都用暴雨水管、草溝、邊溝與水渠來引導逕流，將之引入最近的溪流或河川，對基地外的潛在影響卻甚少考慮。這樣的處理方式，長期下來對環境與水質都造成衝擊。較新進的暴雨水管理作業，已體認到不斷增加的逕流量與尖峰排放率之場外（off-site）影響，也注意到控制這種影響的必要性。這種修訂過的管理作業之目標，著重在兩個方面：第一，啟用滯流設施（detentionfacilities），在監控的速率下儲存與釋出逕流水，以減少河川下游的氾濫；第二，限制洪氾平原的開發以減少洪水災害。絕大多數的州或地方層級的立法都要求，開發後的尖峰逕流速率不得超過開發之前的尖峰速率；有些，甚至要求開發後的尖峰值必須小於開發前的尖峰值。然而，這樣的處理作業，如果是以個別的基地為基礎一個接一個地執行，實際上仍然不能解決區域性的洪水問題，也無法顧及水質與棲地的相關議題。最為先進的暴雨水管理理念，關切的是發展一種全面性與整合性的管理途徑，不僅考慮逕流速率與逕流量的問題，更著重於水質的處理。其首要目標，是就地（on-site）處理逕流，而非將這問題轉移至他處（off-site）。任何基地設計的基本目標，應儘可能地維護與保持開發前的排水模式，以將水文問題減少至最低限度。結合幾種適當的管理技術，如滯流（detention）、儲存（storage）與滲透（infiltration），當能減少管路與排水構造物的需求，從而降低排水系統的建造成本。基於種種原因，重度依賴結構性措施的「以個別基地為基礎」的暴雨水管理方法，並未如預期的具有效果。這種方法，甚至助長了某種大有問題的觀念，即產生較大的逕流量與逕流速率是基地開發不可避免的結果；這樣的觀念就好比求醫而不求治癒。當前的暴雨水管理和相關的侵蝕與沉積控制理念，傾向於透過創新的規劃與基地設計來預防（prevention）超量的暴雨逕流。暴雨水管理策略STORMWATERMANAGEMENTSTRATEGIES雖然，本書的重點在於探討基地尺度開發案的基地工程；但我們仍應體認，個別案件的累積終會造成環境上、社會上與區域性的影響，例如水質、能源消耗與交通等方面的影響。暴雨水管理，正是需要從區域性與較大的土地規劃尺度來考慮的議題之一。以集水區為基礎的暴雨水管理（Watershed-BasedStormWaterManagement）較先進的暴雨水管理趨勢，是施行以集水區為基礎的規劃方法。這種方法被認為較具成本效益與環境利益，尤其在控制逕流與保護水質這兩面。在集水區或次集水區的層次上，透過土地規劃政策、管理與設計控制暴雨逕流，為非結構性與預防性的解決方案以及較具成本效益的結構性方法提供了發展良機。而較為傳統、以個別基地為基礎的暴雨水管哩，根本上產生較為昂貴、需密集維護的結構性解決方案。基地尺度暴雨水管理系統之目標，儘管立意良好，它們並不能完善地處理河川下游的氾濫或非點源污染（non-point-sourcepollution）所造成的水質問題。以個別基地為基礎建造的滯流池（detentionbasins），實際上會導致河川洪水量的增加；因為，眾多的滯流池其尖峰排放率有可能發在同一時段。另外，在設計與施行階段，絕少考慮到系統的管理需求與相關費用的增加；結果是，許多個別基地的系統未能適當地維護，其運作效能也大為降低。以集水區為基礎之管理計畫，其發展與施行需有一個明確界定的計畫流程。流程的第一個步驟，是從洪水、水質、表面覆蓋與土地使用等觀點確定集水區的特性。第二個步驟，是鑑別、評估與訂定問題的優先順序。第三個步驟，是擬定集水區的管理目標，並識別達成此目標的非結構性與結構性議題；非結構性議題，如土地取得、不透水覆蓋面的限制和公眾教育；結構性的議題，如區域性的滯洪設施。最後一個步驟，則是施行長期的監控與強制執行計畫。以集水區為基礎之分區管制（watershed-basedzoning），是從集水區管理策略中發展出來的一種土地規劃工具。這方法限定了集水區內土地開發的強度，其依據則是與特定的水質和溪流保護目標有關的不透水覆蓋面之容許百分比。基地計劃與水質（SitePlanningandWaterQuality）保護水源的特定策略也有可能在基地開發的尺度上施行。在某些情況下，這些策略的施行需要法令的變更來配合。例如，土地細分規則、停車需求、設計標準或其他控制機制的變更；因為，既有的法令規範有可能實際上加重了暴雨水問題的嚴重性。土地開發，就其本質而言，必然伴隨著建築與鋪面等不透水土地覆蓋的增加。透水表面轉變為不透水表面，暴雨水入滲的機會自然降低。這種轉變的結果，包括逕流速率、逕流量與速度的增大，以及暴雨逕流匯集時間的縮短。研究指出，當某排水區的不透水覆蓋面的增加率接近20%左右，即開始造成水質惡化。超過這程度，可能發生河岸侵蝕、汙染加重、野生動物棲地喪失與生物多樣性降低等情況。此外，透水表面（如草地）與不透水表面（如人行道與街道）緊鄰同樣會影響水質；這種情況，肥料、殺蟲劑與有機質很容易就流到不透水面層上，也很容易就被沖進暴雨水排水系統。降低不透水性（ReducingImperviousness）前面已提過，不透水表面主要是建築物以及道路、步道、停車場等鋪面造成的。建築物的覆蓋範圍亦稱之為建築跡印（buildingfootprint），其覆蓋率（建蔽率）通常被分區使用條例（zoningordinances）限定；故，對某特定的使用來說，其覆蓋面積大致上是固定的。而基地的整個覆蓋率，包括所有的不透水表面，其控制程度比較寬鬆；因此，與鋪面有關的基地元素，尤其是街道與停車場，成了降低不透水覆蓋率的主要標的與契機。停車場（ParkingLots）縮小停車場的大小，也就減少了停車場的鋪面需求與範圍。有幾種策略可用來降低停車場的大小。策略之一，是針對某些特定的土地使用或開發類型，採用較為務實的停車位比率來訂定停車數量。雖然，這些比率通常是分區使用條例中的規範事項，但其用來訂定這些