防災資源
結合生態與防災的都市洪水因應手法—雨水園的探討
王价巨
銘傳大學建築系 副教授
2011年11月28日
文章來源:https://reurl.cc/qNrqn
原文發表於:農委會特有生物保育中心,生態與工程入口網
http://ecoeng.tesri.gov.tw/index.php?option=com_content&view=article&id=4672:2011-09-21-13-13-46&catid=45:2009-11-19-08-45-16&Itemid=200194

一、前言

        近年來,颱風與豪雨所帶來的驚人雨量,已經變成每年都必須面對的挑戰。以前,數年才會有一個特別嚴重的颱風因傷害過大而被除名;現在,幾乎每年都有颱風豪雨造成毀滅性的衝擊。對於都市而言,土地的超限利用、傳統不透水硬鋪面的作法,都讓都市地表逕流大量增加,一旦遭逢大雨,街道成了河道,地表逕流若無法即時透過區域排水排除,必然造成市區淹水;相反的,雨水若很快透過區域排水流入河川,進入大海,不僅造成洪峰集中,藉由雨水補足地下水的機會也喪失了。很可惜的是,以往的防洪流於工程治理的思維,投入大量資金所興建的大規模構造物很顯然的並未能完全解決這些問題。這也顯示,我們面對災害的思考方式應該要改變:除了應該摒除以往「人定勝天」的觀念之外,重新思考「還地於河」、「與水共存」進而「與災害風險共存」是必要的。面對洪災與旱災並存的現代環境趨勢,規劃做為非結構式減災的一種手法也越來越形重要。

二、規劃思維的納入

        要降低洪災的衝擊,納入防災思維的國土規劃必然是重點。然而,在目前的狀況下,要等待國土規劃及其成效早已緩不濟急。在區域性層級的補充性作為,例如:埤塘和水圳的系統性保存、以機場做為區域性大型滯洪空間進行水資源再利用的基地等也都有其功效,然因幅員或事權,似乎也有其困難。因此,現行有效的尺度與作法只能從創造各個都市與水共生的環境著手,才能有效降低開發行為和水環境的衝突。從都市規劃的角度,在運用非結構式減災的方法處理都市洪水時,面對新開發的土地,應依據淹水潛勢及暴雨逕流的特性來進行規劃配置;面對建成區域,都市內各個可以使用的開放空間、閒置土地甚至是住宅空地都應該重新考量做為調洪、滯洪、納洪的重要基地,保持或恢復自然環境的既有功能。面對氣候變遷的挑戰,如何處理水的議題已變成各國共通的課題:荷蘭運用小區滯洪的觀念,並發展「兩棲屋(Amphibious Houses)」;日本在建築上調整,運用東京新地標「天空樹(Tokyo Sky Tree)」的龐大地基創造可以貯存高達2635噸雨水的地下空間;加拿大多倫多也開始在公園設計上正視暴雨處理設施,進而運用做為設計元素(例如:Sherbourne Common)等,可見各國都已在空間規劃設計上思考出路。

        水患有兩個主要的形成主體:水的路徑和水的總量。考量這兩個因素,在開發行為之下,也有兩個重要的對應動作:「貯留」(storage)和「下滲」(infiltration) ,透過這兩種機能的結合,就能有效的降低地表逕流及洪峰集中。「貯留」就是讓水能暫時停留在適合停留的地方。所以,各個不同尺度的空間都可以扮演起貯存的功能。建築物、廣場、公園、學校等,若能適時提供貯存空間,就能有效的減少都市洪災。「下滲」就是讓水的路徑以垂直取代水平,不僅涵養地下水,也避免洪峰集中。「滯洪池」的規劃即能同時符合上述兩項要求。但若要更進一步考量生態的引入和長期效益,雨水園(bioretention area/ rain garden)的作法透過植物與土壤來吸納雨水,並引入生態物種,更是許多國家近年來與水共存的重要手法方向之一。

三、雨水園的規劃與作法

        雨水園的觀念源自於人為過度開發的反省,嘗試藉由規劃的手段和生態工法,模擬及運用自然界運作原理,模仿天然的自然保水區狀況,減少雨水的地表逕流,也避免雨水快速流失、土壤流失、洪水及地下水持續減少的問題。

        首先,雨水園提供滯洪池的基本機能,以具備植被的窪地,提供雨水滯留的空間。利用地表植被及各類植生帶入多餘的水份,讓水透過土壤,下滲進而過濾、涵養地下水。植物的根部能強化滲透的作用,也能因此增強土壤透氣性,再進而重新分配水分。此外,貯留的水也能同時透過自然蒸發或植物的蒸散作用,再將水氣回歸到大氣層之中。若是以砂石鋪設,則以柔性構造的方式鋪設砂石材料,創造易於下滲環境,並且充分利用砂石層吸水性佳的特性,吸收部分雨水,再運用碎石和土壤的過濾功能,防止道路等的污染物直接排入河川,也因此能夠降低河溪污染量。若是能夠進一步引入植生系統,因為是模擬自然運作的狀況,所以雨水園的設計應該具體反應在地性格,深入考量各地方的土壤、氣候、環境狀況、原生生物物種。原生植物的特性就是大多不需要特別照顧處理,肥料的需求幾近於零,也更能適應在地氣候、土壤及水源條件,在植生狀況良好之後將能夠進而吸引在地動物物種,促成地方生態在地物種的穩定發展。 美國的低衝擊發展中心(Low Impact Development Center)已彙整出相關的規劃設計原則提供參考,詳見參考資料表1。

四、雨水園實踐案例

        住宅區雨水園的實踐起源於1990年,馬里蘭州喬治王子郡(Prince George’s County, Maryland)開發商Dick Brinker在新建郊區住宅時採用了以生物滯留區(bioretention area)取代傳統水塘的做法。他尋求該郡環境資源部規劃副主任Larry Coffman的幫忙,結合數個城市共同推動。以Somerset為例,每戶都設置了28-37平方公尺的雨水園。這個個案的流量監控數據顯示,設置雨水園的成本是鋪設下水道及各種管線費用的1/4,但是卻能有效降低75-80%的雨水徑流量,也被稱為是低衝擊發展(LID, low impact development)的作法。美國環境保護署在其網站的暴雨案例研究(Stormwater Case Studies)中還特別標註為成功案例。

        美國其他的州和城市也積極的跟進:明尼蘇達州的楓林市(Maplewood)透過與大學及公部門的合作,經由焦點群體座談的方式,讓民眾瞭解雨水園的意義和重要性,並鼓勵民眾配置雨水園;2000年,西雅圖公共設施局(Seattle Public Utilities)、交通局(Seattle Transportation)和居民合作完成一項名為”Street Edge Alternative Project(SEA Street)”的實驗性計畫。該計畫打破一直以來以車輛為思考主體的街道空間,大量縮減車道,加設人行道,並藉由彎曲的道路設計減低車速,進而利用產生的剩餘空間,以自然排水的作法設計成窪地,種植耐水植栽以容納並淨化柏油路街道所產生的逕流。這樣的作法從思維的改變、觀念溝通、規劃、施作到持續監測,明顯降低了地表逕流,達成了淨化水質的成效。更重要的是,民眾的環境意識也因生活品質的提昇而被喚醒,原先未被納入的區域也開始主動要求參與;密蘇里州堪薩斯市計畫推動「一萬個雨水園計畫(10,000 Rain Gardens)」,希望藉此降低雨水處理設施的需求;喬治亞州亞特蘭大市在2001年發起了靜水運動(CWC, Clean Water Campaign),透過社區工作坊及網站的公共教育,鼓勵居民深入了解雨水管理及在住家的雨水園設置;西密西根州環境行動議會(WMEAC)於2002年成立西密西根雨水園水質推廣計畫;奧勒岡州的波特蘭市發起乾淨河川獎勵計畫(Clean River Rewards),以獎金鼓勵民眾自行設置雨水園管理住家雨水,而不連結市府的下水道系統;德州的奧斯汀市推動以雨水園做為「創新水質控管」的方式。類似的作法在美國的各個城市陸續推動,並獲得極佳之成果。

        澳洲的墨爾本是雨水園設計的另一個重要基地。由維吉尼亞州政府所擁有的墨爾本水務公司(Melbourne Water)推動了「10000個雨水園計畫(10,000 Rain Gardens Program)」,希望到2013年,全墨爾本市可以設立至少一萬個雨水園。該計畫希望透過簡單有效的雨水處理方式,鼓勵民眾在住家設置雨水園,也提高大眾對優良雨水管理與健康水道的認知。截至目前為主,共完成了1557個雨水園,且數字還在持續上升;墨爾本大學(University of Melbourne)及莫納許大學(Monash University)也持續在進行雨水園技術的相關計畫,希望研究更創新的雨水管理手法來支援雨水園的設計技術,以改善河川及溪流的健康;墨爾本水務公司也同時藉由水敏感都市設計(Water Sensitive Urban Design, WSUD)計畫建立墨爾本水資料庫,收集了57個與雨水園/生物滯留系統相關的個案,提供參考。除此之外,昆士蘭也在2005年提出Water By Design計畫,在健康水道計畫中納入雨水園的設計。

五、結論

         面對氣候變遷的趨勢,如何有效的管理水資源乃是當務之急。面對「下雨淹水,無雨缺水」的困境,我們必須從與水共存的角度考量思考雨水的角色和運用方式,轉換致災(水災)的成因做為避災(旱災)的資源。同時,都市治理和規劃都應更嚴肅的面對水的多重角色,更廣泛的發展有效的工具。滯洪池、雨水園的作法只是一個從概念轉換成實際執行的開始,如何更廣泛的採用結構式與非結構式減災工具併用搭配,以創造安全的生活環境,也更有效的確保生命財產安全,將是持續應該關注的重要課題。

六、延伸閱讀與網路連結

1. Dunnett, N. and A. Clayden (2007) Rain Gardens: Sustainable Rainwater Management for the Garden and Designed Landscape. Timber Press: Portland.

2. Kraus, H., and A. Spafford (2009) Rain Gardening in the South: Ecologically Designed Gardens for Drought, Deluge & Everything in Between. Eno Publishers: Hillsborough, NC.

3. Prince George’s County (1993) Design Manual for Use of Bioretention in Stormwater Management. Prince George’s County, MD Department of Environmental Protection. Watershed Protection Branch, Landover, MD.

4. Prince George’s County (2002) Bioretention Manual. Department of Environmental Resources, Landover, MD.

5. 德州的奧斯汀市「創新水質控管」方式 http://www.ci.austin.tx.us/water/conservation/rainwaterfaq.htm

6. 奧勒岡州波特蘭市乾淨河川獎勵(Clean River Rewards) 計畫 http://www.portlandonline.com/bes/index.cfm?c=41976

7. 喬治亞州亞特蘭大市靜水運動(CWC, Clean Water Campaign) http://www.cleanwatercampaign.com/html/758.htm

8. 西密西根州環境行動議會(WMEAC)西密西根雨水園水質推廣計畫 http://wmeac.org/

9. 密蘇里州堪薩斯市一萬個雨水園計畫 http://www.ens-newswire.com/ens/jun2006/2006-06-27-01.asp

10. 華盛頓州西雅圖市Street Edge Alternative Project http://www.seattle.gov/util/About_SPU/Drainage_&_Sewer_System/GreenStormwaterInfrastructure/NaturalDrainageProjects/StreetEdgeAlternatives/

(另詳參:廖桂賢,街道排水設計的另一種可能:向西雅圖的「SEA Street」學習,http://www.gcaa.org.tw/modules/tadnews/index.php?nsn=68

11. 明尼蘇達州楓林市(Maplewood) 雨水園計畫 http://rwmwd.org/index.asp?Type=B_BASIC&SEC={11F6E619-1C1D-47A6-AC9A-BF5E2BFF943E}

12. 墨爾本「健康水道雨水園計畫(Healthy Waterways Rain gardens Program)」http://raingardens.melbournewater.com.au/

13. 墨爾本水資料庫「水敏感都市設計計畫(Water Sensitive Urban Design)」 http://wsud.melbournewater.com.au/

14. 昆士蘭「Water By Design」 http://waterbydesign.com.au/

15. 加拿大多倫多「Sherbourne Common」 http://www.waterfrontoronto.ca/sherbourne_common

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