JP2001115507A - 地下貯水システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水を貯留するための帯水層が乏しい場合にも十
分な貯水量を確保する。 【構成】本発明に係る地下貯水システムは、地下水を貯
水するために難透水層２に構築された貯水槽３と、該貯
水槽の上に設置された沈殿槽４と、該沈殿槽に隣接配置
された地下水導入部５とから概ね構成してある。地下水
導入部５は、地下水上流側において砂礫層１に連通する
ように導入口６を設けてあるとともに、下流側には、沈
殿槽４に連通するように流出口７を設けてある。沈殿槽
４は、地下水導入部５からの地下水が自然流入するよう
に該地下水導入部の地下水下流側に隣接配置してある。
沈殿層４の床１１にはオーバーフロー管１０を貫通配置
してあり、地下水導入部５から流れ込んだ地下水のう
ち、上澄み水だけをオーバーフロー管１０から下方の貯
水槽３に流入させるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、十分な帯水層が確
保できない場合に適した地下貯水システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】地下ダムは、地盤中に人工的な止水壁を
設けることによって、その上流側に地下水を貯留するも
のであり、海岸付近においては、揚水時の海水逆流によ
る地下水の塩水化も同時に防止することができる。

【０００３】また、通常のダムとは違って地上の建物が
水没したりすることもないため、四国北部や北九州とい
った年間降雨量が少ない地域では特に、その渇水対策と
して地下ダムが非常に有用視されている。

【０００４】かかる地下ダムを構築するにあたっては、
不透水性の基盤が地下に分布しており、なおかつその上
に間隙率の大きい多孔性の帯水層が厚く拡がっているこ
とが貯水効果を高める上では望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地下ダ
ムを必要としている場所が必ずしも地下ダム建設に適し
た地下構造になっているとは限らず、例えば、帯水層の
厚みが薄いために、地下ダムを建設したとしても十分な
貯水量を確保することが難しく、建設コストあたりの貯
水量という点ではどうしても不経済になるという問題を
生じていた。

【０００６】したがって、かかる地域では、通常の井戸
や地上の雨水貯留施設に頼るしかないが、これらの方法
では十分な量の水を供給することができず、需要の多い
夏期には、節水等の対策を強いられているのが現状であ
る。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、水を貯留するための帯水層が乏しい場合にも
十分な貯水量を確保することが可能な地下貯水システム
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る地下貯水システムは請求項１に記載し
たように、地下水流層に連通する導入口が形成され該導
入口から前記地下水流層を流れる地下水が自然流入する
ように地中に構築された地下水導入部と、該地下水導入
部からの地下水が自然流入するように前記地下水導入部
に連通接続された貯水槽と、該貯水槽内の地下水を地上
に揚水する揚水手段とを備えたものである。

【０００９】また、本発明に係る地下貯水システムは、
前記地下水導入部に濾過材を充填したものである。

【００１０】また、本発明に係る地下貯水システムは、
前記地下水導入部からの地下水が自然流入するように所
定の沈殿槽を該地下水導入部に隣接配置するとともに、
該沈殿槽と前記貯水槽との間にそれらが連通接続される
ように所定の連通手段を設けて前記沈殿槽内の上澄み水
が前記貯水槽に流入するように構成し、前記沈殿槽と地
上との間に管理用縦坑を設置したものである。

【００１１】また、本発明に係る地下貯水システムは、
前記地下水流層を流れる地下水を堰き止めてこれを所定
の方向に導水する導水手段を該地下水流層の地下水流の
流れ方向に対して横断方向に平面敷設し、該導水手段の
吐出口を前記地下水導入部の導入口に連通接続したもの
である。

【００１２】本発明に係る地下貯水システムにおいて
は、地下水流層を流れる地下水が地下水導入部の導入口
から該地下水導入部に流れ込み、さらに貯水槽へと流れ
込んで貯水されるので、該貯水槽に貯水された水を揚水
手段を用いて随時地上に揚水し、所定の用途に供する。

【００１３】このように、本発明では、地下ダムのよう
に地下水流層自体に貯水機能を担わせるものではないた
め、地下水流層さえあれば、該地下水流層が薄くて本来
であれば貯水機能が不足するような地下構造であって
も、貯水槽の大きさに応じた容量の貯水機能を確保する
ことが可能となる。なお、本発明の地下水流層は、文字
通り、地下水が流れる層であり、帯水可能であるという
意味で帯水層と同義であるが、帯水状態にあることを必
要としないという意味で、通常使用されている帯水層と
は区別して用いる。

【００１４】地下水導入部及びその導入口は、地下水流
層を流れる地下水が自然に流れ込むようになっているの
であれば、どのような構造、形状でもよいが、地下水導
入部に濾過材を充填した場合には、さまざまな不純物が
除去された地下水を貯水することが可能となる。

【００１５】また、地下水導入部に導入された地下水を
貯水槽に直接流し込むようにしてもかまわないが、地下
水導入部からの地下水が自然流入するように所定の沈殿
槽を該地下水導入部に隣接配置するとともに、該沈殿槽
と前記貯水槽との間にそれらが連通接続されるように所
定の連通手段を設けて前記沈殿槽内の上澄み水が前記貯
水槽に流入するように構成し、前記沈殿槽と地上との間
に管理用縦坑を設置した場合においては、地下水導入部
からの地下水は、沈殿槽内にいったん貯水された後、そ
の上澄み水だけが連通手段を介して貯水槽へと流れ込
む。

【００１６】したがって、貯水槽に土砂が流れ込むのを
防止することが可能となる。なお、地下水に含まれてい
た土砂は沈殿槽の底に徐々に沈殿するが、かかる土砂
は、管理用縦坑から作業員が降りて搬出することによっ
て、随時メンテナンスを行うことができる。

【００１７】また、地下水導入部の導入口を地下水流層
に直接連通させてもかまわないが、地下水流層を流れる
地下水を堰き止めてこれを所定の方向に導水する導水手
段を該地下水流層の地下水流の流れ方向に対して横断方
向に平面敷設し、該導水手段の吐出口を前記地下水導入
部の導入口に連通接続するようにしてもよい。

【００１８】かかる構成においては、地下水流層を平面
的に広く集水することができるので、貯水速度を向上さ
せることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る地下貯水シス
テムの実施の形態について、添付図面を参照して説明す
る。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２０】図１は、本実施形態に係る地下貯水システ
ムを示した鉛直断面図である。同図でわかるように、本
実施形態に係る地下貯水システムは、地下水流層として
の砂礫層１が地表面から数ｍ程度に薄く分布し、その下
に粘性土、マサ土、花崗岩質砂層等からなる難透水層２
が数十ｍの厚さで分布した地質構造に設置してあり、地
下水を貯水するために難透水層２に構築された貯水槽３
と、該貯水槽の上に設置された沈殿槽４と、該沈殿槽に
隣接配置された地下水導入部５とから概ね構成してあ
る。

【００２１】地下水導入部５は、地下水上流側において
砂礫層１に連通するように導入口６を設けてあるととも
に、下流側には、沈殿槽４に連通するように流出口７を
設けてあり、砂礫層１を流れる地下水が同図矢印で示す
ように導入口６から自然流入するとともに、導入された
地下水が沈殿槽４に自然流入するようになっている。

【００２２】導入口６や流出口７は、例えばスリットが
形成されたプレキャストコンクリート板で構成すること
が可能であり、導入口６の地下水流入側には不織布等の
土砂流入防止材８を配置してある。

【００２３】地下水導入部５の中空内部空間には、地下
水に含まれる不純物を除去するための濾過材９を充填し
てあり、該濾過材を例えば活性炭で構成すれば、さまざ
まな有害物質を吸着除去することができる。なお、流出
口７を沈殿槽４の側から取り外し自在に構成しておけ
ば、濾過材９を随時交換することができる。

【００２４】沈殿槽４は、地下水導入部５からの地下水
が自然流入するように該地下水導入部の地下水下流側に
隣接配置してあり、地下水導入部５から流れ込んだ地下
水に含まれる土砂を床１１に沈殿させるようになってい
る。

【００２５】ここで、沈殿層４の床１１は貯水槽３の天
井も兼ねているが、該床には連通手段としてのオーバー
フロー管１０を貫通配置してあり、地下水導入部５から
流れ込んだ地下水のうち、上澄み水だけをオーバーフロ
ー管１０から下方の貯水槽３に流入させるようになって
いる。なお、かかる構成により、地下水導入部５と貯水
槽３とが沈殿層４を介して連続的に連通接続されること
となり、貯水槽３には、地下水導入部５からの地下水を
自然流入させることができる。

【００２６】沈殿槽４と地上との間には管理用縦坑とし
てのマンホール１２を設置してあり、該マンホールに付
設された梯子１３で作業員が出入りすることにより、床
１１に堆積した土砂を地上に搬出したり、上述したよう
に流出口７を取り外して濾過材９を交換したりするため
のメンテナンス用昇降手段として利用することができ
る。なお、堆積土砂が多い場合には、バケット型ベルト
コンベヤ等の鉛直搬出手段を用いて地上に搬出してもよ
いことは言うまでもない。

【００２７】一方、貯水槽３内には揚水ポンプ１４を設
置してあるとともに該揚水ポンプに揚水管１５を接続
し、これをマンホール１２に通して地上まで延ばしてあ
り、揚水ポンプ１４を駆動することによって貯水槽３内
に貯水された地下水を地上にて随時所定の用途に供する
ことができるようになっている。すなわち、揚水ポンプ
１４及び揚水管１５は、貯水槽３内の地下水を地上に揚
水する揚水手段としての役目を果たす。

【００２８】貯水槽３は、水密性を確保すべく、例えば
プレストレストコンクリートで形成するのがよい。な
お、かかる貯水槽３は、必ずしも一体型にする必要はな
く、例えば既製のプレストレストコンクリートタンクを
複数配置してそれらを連通管を介して互いに連通接続す
るようにしてもよい。

【００２９】本実施形態に係る地下貯水システムにおい
ては、砂礫槽１を流れる地下水が地下水導入部５の導入
口６から該地下水導入部に流れ込む。そして、地下水導
入部５の流出口７から沈殿槽４に流れ込んだ地下水は、
該沈殿槽にて土砂が沈殿除去された後、その上澄み水だ
けがオーバーフロー管１０から下方に落下し、貯水槽３
へと流れ込んで貯水される。貯水槽３に貯水された地下
水は、上述したように揚水ポンプ１４を駆動することに
よって随時所定の用途に供される。

【００３０】以上説明したように、本実施形態に係る地
下貯水システムによれば、地下水流層である砂礫槽１を
流れる地下水を地下水導入部５の導入口６から該地下水
導入部に流入させるとともに、沈殿槽４を介してさらに
貯水槽３へと流れ込ませて貯水することができる。

【００３１】したがって、地下水流層が薄くて該地下水
流層自体に貯水機能を担わせることができない地下構
造、言い換えれば地下ダムに適さない地下構造であって
も、地下水が流れる砂礫層１のような地下水流層さえあ
れば、貯水槽３の大きさに応じた容量の貯水機能を確保
することが可能となる。

【００３２】特に、本実施形態に係る地下貯水システム
によれば、貯水容量についてはそれに応じた大きさの貯
水槽３を地下に構築すればよいのに対し、地上設備とし
ては、揚水管１５を通したり作業員が昇降するためのマ
ンホール１２の出入り口だけであるので、地上の環境を
従前通り保全することができるとともに、その副次的効
果として、山間部のみならず、市街地でも構築できるこ
ととなり、従来、渇水対策に悩まされてきた地方ではき
わめて有効な貯水手段となり得る。

【００３３】また、本実施形態に係る地下貯水システム
によれば、地下水導入部５に濾過材９を充填するように
したので、さまざまな不純物が除去された良質の地下水
を貯水することが可能となる。

【００３４】また、本実施形態に係る地下貯水システム
によれば、地下水導入部５からの地下水が自然流入する
ように沈殿槽４を該地下水導入部に隣接配置するととも
に、該沈殿槽と貯水槽３との間にそれらが連通接続され
るように連通手段であるオーバーフロー管１０を設けて
沈殿槽４内の上澄み水が貯水槽３に流入するように構成
し、さらに沈殿槽４と地上との間にマンホール１２を設
置したので、貯水槽３に土砂が流れ込むのを防止するこ
とが可能となるとともに、沈殿槽４の底に沈殿堆積する
土砂についてはマンホール１２を利用することで随時搬
出することが可能となる。

【００３５】本実施形態では、地下水導入部５の導入口
６を地下水流層である砂礫層１に直接連通させるように
したが、これに代えて図２及び図３に示すように、砂礫
層１内に導水手段としての導水路２１を該砂礫層の地下
水流の流れ方向に対して横断方向に平面敷設し、該導水
路の吐出口２３を地下水導入部５の導入口６に連通接続
するようにしてもよい。ここで、導水路２１は矩形中空
断面を有し、地下水流の上流側の側壁にのみスリット状
の導入口２２を形成してある。

【００３６】かかる構成においては、導水路２１は、砂
礫層１を流れる地下水を導入口２２から導入して地下水
導入部５の方向に導きつつ、対向する側壁にて地下水を
堰き止めるので、砂礫層１を流れる地下水を平面的に広
く集水することが可能となり、貯水速度を向上させるこ
とができる。

【００３７】なお、このような変形例は、導水路２１を
設置することによって地下水の流れを地下ダムのように
堰き止めることができる地形、例えば両側を難透水性地
盤からなる山で挟まれた河川沿いの場所などに適する。

【００３８】また、本実施形態では、地下水中の土砂を
分別除去すべく、地下水導入部５と貯水槽３との間に沈
殿槽４を介在させるようにしたが、含有土砂が少ないか
若しくは貯水槽３内に土砂が堆積しても貯水機能に支障
がないのであれば、沈殿槽４を省略し、地下水導入部５
から貯水槽３に地下水を直接流入させるようにしてもよ
い。管理用縦坑であるマンホール１２については、必要
に応じて設置するようにすればよい。

【００３９】また、本実施形態では、より良質の地下水
を貯水できるよう、地下水導入部５に濾過材９を充填す
るようにしたが、地下水流層の本来の濾過作用を期待す
ることができるのであれば、かかる濾過材９を省略して
もよい。この場合についても、管理用縦坑であるマンホ
ール１２は、必要に応じて設置するようにすればよい。

【００４０】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、本発明は、地下水流層が薄いために地下ダムでは十
分な貯水容量を確保できない場合に適したシステムでは
あるけれども、地下ダムの構築に適した場所であっても
該地下ダムに代えて本発明に係る地下貯水システムを構
築することができることは言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に係る本発
明の地下貯水システムによれば、地下水流層が薄くて該
地下水流層自体に貯水機能を担わせることができない地
下構造、言い換えれば地下ダムに適さない地下構造であ
っても、地下水が流れる地下水流層さえあれば、貯水槽
の大きさに応じた容量の貯水機能を確保することが可能
となる。

【００４２】また、請求項２に係る本発明の地下貯水シ
ステムによれば、さまざまな不純物が除去された良質の
地下水を貯水することが可能となるという効果も奏す
る。

【００４３】また、請求項３に係る本発明の地下貯水シ
ステムによれば、貯水槽に土砂が流れ込むのを防止する
とともに、沈殿槽の底に沈殿堆積する土砂については管
理用縦坑を利用することで随時搬出することが可能とな
るという効果も奏する。

【００４４】また、請求項４に係る本発明の地下貯水シ
ステムによれば、地下水流層を流れる地下水を平面的に
広く集水することが可能となり、貯水速度を向上させる
ことができるという効果も奏する。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る地下貯水システムの鉛直断面
図。

【図２】変形例に係る地下貯水システムの鉛直断面図。

【図３】Ａ―Ａ線方向から見た平面図。

【符号の説明】

１ 砂礫層（地下水流層） ３ 貯水槽 ４ 沈殿槽 ５ 地下水導入部 ６ 導入口 ７ 流出口 ９ 濾過材 １０ オーバーフロー管（連通
手段） １２ マンホール（管理用縦
坑） １４ 揚水ポンプ（揚水手段） １５ 揚水管（揚水手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下水流層に連通する導入口が形成され
   該導入口から前記地下水流層を流れる地下水が自然流入
   するように地中に構築された地下水導入部と、該地下水
   導入部からの地下水が自然流入するように前記地下水導
   入部に連通接続された貯水槽と、該貯水槽内の地下水を
   地上に揚水する揚水手段とを備えたことを特徴とする地
   下貯水システム。
2. 【請求項２】 前記地下水導入部に濾過材を充填した請
   求項１記載の地下貯水システム。
3. 【請求項３】 前記地下水導入部からの地下水が自然流
   入するように所定の沈殿槽を該地下水導入部に隣接配置
   するとともに、該沈殿槽と前記貯水槽との間にそれらが
   連通接続されるように所定の連通手段を設けて前記沈殿
   槽内の上澄み水が前記貯水槽に流入するように構成し、
   前記沈殿槽と地上との間に管理用縦坑を設置した請求項
   １記載の地下貯水システム。
4. 【請求項４】 前記地下水流層を流れる地下水を堰き止
   めてこれを所定の方向に導水する導水手段を該地下水流
   層の地下水流の流れ方向に対して横断方向に平面敷設
   し、該導水手段の吐出口を前記地下水導入部の導入口に
   連通接続した請求項１記載の地下貯水システム。