JP2006336299A - 雨水貯留構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】定期的に作業員がマンホールより貯水槽内部に入り込むなどの面倒な作業を必要とせず、それでいて雨水貯留構造物内に流入した土砂などを確実に除去可能にする雨水貯留構造物を提供する。
【解決手段】パイプ状縦部材と、これらパイプ状縦部材と組み立て可能な横部材とを接合することにより、内部に空間を形成して雨水を貯留可能にする雨水貯留構造用組立物Ａが地面凹部に形成されていると共に、雨水貯留構造用組立物Ａの表面に被覆層５，６を有する。雨水貯留構造用組立物Ａの内部に貯留された雨水を対流させる対流生成機構１１が設けられると共に、堆積した固形物１４を回収可能な固形物回収装置１３が設けられている雨水貯留構造物。
【選択図】図１

Description

本発明は雨水貯留構造物に関し、詳しくは、パイプ状縦部材と、このパイプ状縦部材と組み立て可能な横部材とを接合することにより、内部に空間を形成して雨水を貯留可能にする三次元構造体が地面凹部に形成されていると共に、前記三次元構造体の表面に被覆層を有する雨水貯留構造物に関する。

近年、特に都市部で異常降雨や出水、あるいはその逆の異常乾燥といった問題が頻繁に生じており、その原因としてヒートアイランド現象が取り上げられている。かかる現象を緩和するため、雨水を利用する施設の構築が提案されており、雨水貯留構造物あるいは雨水貯留用充填材などの開発が進んでいる。

このような雨水貯留構造物として、例えば、地面にピットを堀り、その外表面に遮水シートを敷設して、その上面に複数の容器状部材を縦横および上下に積み上げ、更に最上部に覆土などを施して被覆し、雨水を貯留する構造物の発明がなされている（特許文献１）。

このような雨水貯留構造物を構築した場合、年月を経るに従い内部の雨水貯留空間に土砂などが流入し堆積するのは避けられず、そのため、幾分でも流入土砂の侵入を防ぐべく、雨水取り入れ口の近くに沈砂槽を設けたりしているが、一旦内部の雨水貯留空間に土砂などが流入し堆積すると、これを除去する手段が必要となる。

そのような堆積土砂に対する除去手段を設けた雨水貯留構造物として、貯水槽内に平板状のプラスチック成形体を多数積層すると共に、その下部に洗浄用空間を設け、この洗浄用空間に向けて噴射するジェット洗浄装置を設けた提案がなされている（特許文献２）。

特開昭６３−２６８８２３号公報 特開２００２−２８５５９１号公報

しかしながら、上記従来技術の雨水貯留構造物においては、定期的に作業員がマンホールより貯水槽内部に入り込み、堆積した土砂をくみ出す作業をする必要があり、しかも洗浄空間の洗浄が行えるのみであり、構造上土砂が堆積し易いプラスチック成形体に堆積した土砂を充分に洗浄することができないという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、定期的に作業員がマンホールより貯水槽内部に入り込むなどの面倒な作業を必要とせず、それでいて雨水貯留構造物内に流入した土砂などを確実に除去可能にする雨水貯留構造物を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る雨水貯留構造物の特徴構成は、パイプ状縦部材と、このパイプ状縦部材と組み立て可能な横部材とを接合することにより、内部に空間を形成して雨水を貯留可能にする三次元構造体が地面凹部に形成されていると共に、前記三次元構造体の表面に被覆層を有していて、前記三次元構造体の内部に貯留された前記雨水を対流させる対流生成機構が設けられると共に、堆積した固形物を回収可能な固形物回収装置が設けられていることにある。

この構成によれば、雨水を貯留している三次元構造体の内部の、例えば一端部側に対流生成機構を装着して、定期的にあるいは不定期に作動させて内部の貯水を対流させることにより、三次元構造体自体に付着している土砂などの固形物のみならず、底部に堆積している固形物も他方に移動させることができ、これら固形物を、固形物回収装置を用いて回収することにより、効率よく雨水貯留構造物の内部を常時清浄にでき、長年にわたる使用に対しても、雨水貯留の高い機能を維持できる。しかも、三次元構造体の施工現場に輸送する際に、樹脂製パイプ状縦部材と横部材とを組み立てた状態にすることなく、夫々の部材として効率よく輸送することができ、施工現場においてこれら部材を組み立てることにより、輸送コストを大幅に低減でき、建設コストを低減できる。

なお、本明細書において固形物とは、雨水に混在する土砂、塵芥など各種粉粒状物を広く含む固体状態の物を表す概念として用いる。

その結果、定期的に作業員がマンホールより貯水槽内部に入り込むなどの面倒な作業を必要とせず、それでいて雨水貯留構造物内に流入した土砂などを確実に除去可能にする雨水貯留構造物を提供することができた。

前記パイプ状縦部材が所定長さを有する複数の樹脂製部材からなり、これら樹脂製パイプ状縦部材と前記横部材とによって組み立てられた前記三次元構造体の内部に貯留された前記雨水を爆気させる複数の曝気装置が着脱自在に取り付け可能になっていることが好ましい。

この構成によれば、三次元構造体の施工現場に輸送する際に、一層効率よく輸送することができると共に、樹脂製パイプ状縦部材および横部材の長さ、径など形状を変更することにより、雨水貯留構造物の形状に応じて柔軟に対応でき、設計の自由度が高くなる。しかも、曝気装置を適宜取り付けることにより、貯留している雨水を清浄化でき、水質の悪化を防止できて利用価値の高い雨水貯留ができる。

前記対流生成機構とは対面する側の前記地面凹部に、より低い凹所が形成されていると共に、前記固形物回収装置が前記凹所に貯留された固形物を排出可能な減圧吸引装置であることが好ましい。

この構成によれば、対流させ移動させた固形物を対流生成機構の位置とは反対側の凹所に集めることができ、その後、この凹所に溜まった固形物を減圧吸引装置により雨水貯留構造物外に排出できるので、構造物内部を確実に清浄に保持できる。

前記パイプ状縦部材と前記横部材との接合を、接続治具を介して三次元構造体に組み立てるようになっていて、前記接続治具は、前記パイプ状縦部材に嵌合して装着されると共に前記横部材とは係止して連結されるようになっており、これらパイプ状縦部材と横部材と接続治具とによって形成された前記三次元構造体が、少なくとも１０８ｋＮ／ｍ²以上の圧縮強度を有することが好ましい。

この構成によれば、最上部に覆土２ｍ程度を施工したとしても、土圧の３倍以上となる十分な強度を有することとなり、耐久性の高い雨水貯留構造物とすることができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る雨水貯留構造物の概略正面断面構造を示し、図２，３は接続治具１と横部材２とパイプ状縦部材３とを組み合わせて形成した、内部に雨水貯留可能な三次元構造体であるジャングルジム状の雨水貯留構造用組立物Ａの部分正面断面構造、及び部分平面構造を示す。

雨水貯留構造物を形成するに当たり、まず地面に１〜５ｍ程度の地面凹部（以下、ピットということがある）を掘削・形成すると共に、ピット周囲に側溝７を形成し、ピットの底面に砕石、砂などを敷設・施工し平準化して基礎を形成する。その表面に遮水材である遮水シート４を敷設した後、樹脂製の各パイプ状縦部材３と接続治具１とから、図２，３に示すように、ピットの内容積に応じジャングルジム状の雨水貯留構造用組立物Ａを配置する。ピットの内容積が大きい場合には、ピット内で雨水貯留構造用組立物Ａを組み立ててもよいし、雨水貯留構造用組立物Ａをピット外で組み立てた後、ピット内に配置するようにしてもよい。このようにして組み立てた雨水貯留構造用組立物Ａは、樹脂製あるいは金属製などのベルトで締結・固定されることが好ましい。更に、雨水貯留構造用組立物Ａの側面外周部には、角形のパネルをパイプ間に嵌め込んで側面外周部での平坦性を確保すると共に、強度を高めるようにしてもよい。

ついで、ピット内に配置された雨水貯留構造用組立物Ａの側面部は、図示はしないが、必要に応じて埋め戻しを行うと共に、側溝７よりピット内に雨水を流し込み可能に連通する配管８を敷設し、更に、上面に遮水シート５を被覆し、その上から０．５〜１ｍ程度の土砂を被覆して覆土６とする。これら、上面の遮水シート５、覆土６などは、被覆層を形成する。そして、これら被覆層６の複数箇所には、点検孔１０が設けられている。なお、雨水貯留構造用組立物Ａ上面に遮水シート５を被覆する代わりに、透水性シートを被覆して雨水を浸透させるようにしてもよい。側溝７は、その底部に泥溜９が形成されるように、底部が幾分深くなっている。

そして、雨水貯留構造用組立物Ａの内部に貯留された雨水を対流させる対流生成機構１１が、点検孔１０を介して挿入可能になっており、所定時間の対流が終了すれば、適宜取り外しできるようになっている。対流生成機構１１としては、例えば、軸１１ａ先端にスクリュー装置１１ｂが設けられている構成とすることができ、雨水貯留構造用組立物Ａの内部に挿入されて、図外の電動機などによりスクリュー装置１１ｂを駆動させて貯留されている雨水を撹拌・対流させ、雨水貯留構造用組立物Ａに付着している土砂などを底部に落下させると共に、これらの土砂および底部に堆積している土砂などを他方側に向けて押しやる。雨水貯留構造用組立物Ａの配置されている他方側に、ピットの底部より低い凹所１２が形成されており、対流生成機構１１による貯留雨水の対流により、この凹所１２に土砂などが沈積されることになる。この場合、ピット底部を凹所１２に向けて傾斜状になるように構成してもよい。所定時間の間、対流生成機構１１により対流を発生させた後は、これを取り外してもよい。

凹所１２に沈積された土砂などの堆積物１４は、随時、点検孔１０などを介して、長尺のホース等を有して凹所１２に挿入可能な固形物回収装置である減圧吸引装置１３により、ピット外に排出されるようになっている。減圧吸引装置１３としては、雨水の貯留容量や仕様に応じた市販の各種バキューム装置を選択・採用することができる。

更に、点検孔１０を介して曝気装置１５が雨水貯留構造用組立物Ａの内部に挿入可能になっており、内部に貯留されている雨水に新鮮空気を取り入れて適宜曝気させ、酸化させることにより、雨水の清浄化を図り、水質の悪化を防止できるようになっている。この曝気装置１５も着脱自在であり、使用に際して適宜、ピット内に挿入し作動させることができ、曝気処理が終了すれば、取り外すことができる。

対流生成機構１１、減圧吸引装置１３、曝気装置１５に用いる動力源としては、商用電源の他、可搬式の発電装置や、各種一次電池、二次電池などの電池を使用することができ、更には雨水貯留構造物の地上部に太陽電池発電装置や風力発電装置などを設けて、これから得られた電力を使用するようにしてもよい。特に、対流生成機構１１のスクリュー装置１１ｂと風力発電用プロペラとを直結し、スクリュー装置１１ｂを回転させるようにしてもよい。

次に、雨水貯留構造用組立物Ａ、及びこれを構成する部材について説明する。図２，３に示す接続治具１は樹脂製であり、縦部材３に外嵌可能な筒状部１ａと、外周面の４箇所から突出して横部材２の端部と係合して両者を接続する突出部１ｂを有していて、突出部１ｂには、横部材２の端部突起２ａを受け入れて係合する貫通孔１ｃが４箇形成されている。更に、筒状部１ａ内部にも、やや小径の貫通孔１ｄが形成されて重量軽減が図られていると共に、雨水を下方に移動させて貯留させるようになっている。

横部材２は樹脂製であり、図２に示すように、接続治具１の貫通孔１ｃに挿入されて係合する端部突起２ａを両端部に下向きに形成していると共に、長手方向の途中２箇所に所定間隔を空けて補強用のリブ２ｂが設けられている。もっとも、補強用のリブ２ｂの数、位置、形状などは種々に変更可能である。

パイプ状縦部材３は樹脂製からなり、所定長さを有する円筒形をしており、接続治具１の筒状部１ａに内嵌可能になっている。

そして、立設された各パイプ状縦部材３の上端に接続治具１を嵌合して装着しておき、２本のパイプ状縦部材３に装着された各接続治具１どうしの内、互いに隣接する２個の接続治具１の貫通孔１ｃの夫々に、横部材２の端部突起２ａを挿入させて係合することにより、パイプ状縦部材３と横部材２とを接続し、これを繰り返えして、図２，３にその一部を示すように、ジャングルジム状に三次元構造体を構成する雨水貯留構造用組立物Ａを形成する。

三次元構造体である雨水貯留構造用組立物Ａは、少なくとも１０８ｋＮ／ｍ²以上の圧縮強度を有することが好ましい。このようにすれば、最上部に覆土２ｍ程度（負荷：約３６ｋＮ／ｍ² ）を施工したとしても、土圧の３倍以上となる十分な強度を有する。具体的には、長さ約４０ｃｍのパイプ状部材を使用する場合、４本／ユニットで少なくとも２７ｋＮ／本の圧縮強度を有するものを使用し、長さ約４０ｃｍのパイプ状部材を用いる場合には、６．２５本／ｍ² で少なくとも圧縮強度約１７．２８ｋＮ／本を有するパイプ状部材を用いる。

このようにすることにより、一旦雨水を貯留して、庭園などへの散水、洗浄水、非常用水など各種用途に利用したり、大量の雨水を徐々に放流できるような調整機能を備えさせたりすることができる。しかも、コンクリートで構成する場合に比べて、養生期間などが不要であることから、雨水貯留構造物の構築速度を格段に早くすることができる。

つぎに、本実施形態に係る雨水貯留構造用組立部材を組み立てた雨水貯留構造用組立物Ａを、雨水貯留構造物に用いた施工例について説明する。

外径約６０ｍｍ、肉厚約５．０ｍｍ、長さ約４００ｍｍのポリプロピレン製パイプ（富士化工社製。商品名：フジ・ポリプロピレン−ＰＰ）及び接続治具を用い、図２，３にその一部を示すような、高さ約３ｍ、縦横約３ｍの雨水貯留構造組立物Ａを形成し、深さ約５ｍの所定内容積を有するピット内に配置し、雨水貯留構造物を構築した。このポリエチレン製パイプは、長さ方向の圧縮強度約１７．２８ｋＮ／本を有しており、１ｍ²当たり６．２５本を使用すると、圧縮強度１０８ｋＮ／ｍ²が得られ、覆土を２ｍ（負荷：約３６ｋＮ／ｍ²）とした場合でも、約３倍強の圧縮強度が得られるので、十分に実用的であることがわかる。

実際、１．２ｍ×１．２ｍ×１．２ｍの大きさで雨水貯留構造物を構築し、その上から２ｍの覆土に相当する重錘を載置して１年以上経過したが、使用上問題となる変形その他のトラブルは一切生じなかった。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、対流生成機構１１、固形物回収装置１３、曝気装置１５を、それぞれ着脱自在の構成としたが、雨水貯留構造物に固定してもよい。
（２）上記実施形態の場合、樹脂製パイプ状部材の構成材料としてポリプロピレン製を例示したが、これに限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を使用してもよいし、必要な強度が得られれば、各種の熱可塑性樹脂を使用することができる。
（３）上記実施形態では、パイプ状部材３を接続治具１の筒状部１ａに内嵌可能に構成した例を示したが、接続治具１の筒状部１aの外径を小さくして、パイプ状部材３に内嵌させるようにしてもよい。
（４）パイプ状部材、横部材、接続治具とは、同じ材質の樹脂製としたが、異なる材質の樹脂製であってもよい。
（５）樹脂製パイプ状部材、横部材、接続治具の構成材料に、粉体状の炭酸カルシウム（炭カル）等を混入させるようにしてもよい。このようにすると、構成材料の比重を大きくすることができ、雨水を貯留する際に生じる浮力に抗することができ、浮力対策として特別な施工が不必要となり、小さいスペースでもより大きい貯水量が確保できて好ましい。具体的には、１３％程度の炭カルを樹脂に混入させることにより、比重を１．０以上にすることができる。
（６）上記構成材料に混入させる場合、炭カルに代えて、タルク、硫酸バリウムなどのウィスカーを混入させるようにしてもよい。これらは、炭カルに比べてアスペクト比が大きく、強度を高める効果が大きい。
更に、ガラス繊維を上記構成部材に混入させてもよい。ガラス繊維は、構成部材の比重を高めるだけでなく、強度、寸法安定性をも高めることができて好ましい。例えば、ガラス繊維を４．６ｗｔ％添加（２０ｗｔ％マスターバッチ１００に対して３０部添加）すると、比重は０．０３高くなり、強度は１５％向上し、成型時に収縮率は０．４％改善する。

本発明に係る雨水貯留構造物は、雨水を貯留して利用するタンクとしての用途に止まらず、ビオトープ等として利用することもできる。

本発明の一実施形態に係る雨水貯留構造物の概略正面断面図 パイプ状縦部材と横部材と接続部材とからなる雨水貯留構造用組立物Ａの部分正面断面図 図２の雨水貯留構造用組立物Ａの部分平面図

符号の説明

１ 接続治具
２ 横部材
３ パイプ状縦部材
５，６ 被覆層
１１ 対流生成機構
１２ 凹所
１３ 固形物回収装置
１４ 堆積した固形物
１５ 曝気装置
Ａ 三次元構造体

Claims (4)

1. パイプ状縦部材と、このパイプ状縦部材と組み立て可能な横部材とを接合することにより、内部に空間を形成して雨水を貯留可能にする三次元構造体が地面凹部に形成されていると共に、前記三次元構造体の表面に被覆層を有する雨水貯留構造物において、
   前記三次元構造体の内部に貯留された前記雨水を対流させる対流生成機構が設けられると共に、堆積した固形物を回収可能な固形物回収装置が設けられていることを特徴とする雨水貯留構造物。
2. 前記パイプ状縦部材が所定長さを有する複数の樹脂製部材からなり、これら樹脂製パイプ状縦部材と前記横部材とによって組み立てられた前記三次元構造体の内部に貯留された前記雨水を爆気させる複数の曝気装置が着脱自在に取り付け可能になっている請求項１記載の雨水貯留構造物。
3. 前記対流生成機構とは対面する側の前記地面凹部に、より低い凹所が形成されていると共に、前記固形物回収装置が前記凹所に貯留された固形物を排出可能な減圧吸引装置である請求項１又は２記載の雨水貯留構造物。
4. 前記パイプ状縦部材と前記横部材との接合を、接続治具を介して三次元構造体に組み立てるようになっていて、前記接続治具は、前記パイプ状縦部材に嵌合して装着されると共に前記横部材とは係止して連結されるようになっており、これらパイプ状縦部材と横部材と接続治具とによって形成された前記三次元構造体が、少なくとも１０８ｋＮ／ｍ²以上の圧縮強度を有する請求項１〜３のいずれか１項記載の雨水貯留構造物。

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