JP2009257005A - 高架道路の雨水利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】これまで利用されずに下水道等に無効放流していた高架道路に降り注いだ雨水を、建物の雑用水等として有効利用できる高架道路の雨水利用システムを提供する。
【解決手段】高架道路２に降った雨水６を利用する雨水利用システムであって、高架道路２に降った雨水６を集水する集水手段１０と、集水手段１０により集水された雨水を建物８に導く導水手段１２と、導水手段１２からの雨水を貯留する貯留手段１４とを備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高架道路や高架鉄道等（以下、「高架道路」という。）に降った雨水や雪による融雪水等（以下、「雨水」という。）を雑用水等の水源として利用するための高架道路の雨水利用システムに関する。

従来、建築物の新増築において、雨水を雑用水として利用し、上水使用量の節約を図ることができる環境に配慮した建築物とすることが社会的に要請されている。例えば、平成１４年６月より施行された東京都の建築物環境計画書制度では、一定規模の大規模建築主や開発事業主に対し、水洗トイレの洗浄用水や修景用水、散水などの雑用水として雨水を有効利用することが要請されている。

こうした雨水を有効利用するシステムとして、オフィスビルの雨水利用システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。雨水利用システムでは、敷地内の雨水は集水され、中水処理されて、建物の水洗トイレの洗浄用水や雑用水として使用される。

一方、オフィスビルの雨水利用システムにおいて、敷地内の降雨だけで効率的な雨水利用ができるのは５階建て程度までであり、それより高い建物では効率が低下することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

他方、高架道路に降った雨水の排水システム（例えば、特許文献２参照）、雨水利用による高架道路下の緑化方法（例えば、特許文献３参照）、貯水機能を有した造成地盤構造が知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００６−２２５０２号公報 特開２００２−３４８９２６号公報 特開２００３−２７４７７２号公報 特開平８−２３２２７５号公報 「水を活かす循環環境都市づくり 都市再生を目指して」、和田安彦・三浦浩之共著、技報堂出版、２００２年、ｐ．４５

ところで、首都高速道路などの高架道路に降った雨水は、建物の雑用水等の水源としてはこれまで利用されることなく下水道や河川に無効放流されていた。

また、大雨時には、高架道路に降った雨のうち、合流式下水道における未処理下水の一部がそのまま河川に流出することがあり、河川水質を悪化させる一因となっていた。とくに、降り始めの初期雨水には路面上の油分やアスファルト由来の環境有害性のある化学物質、塵埃などの汚濁物質が含まれるため水質が悪く、河川に直接流入して河川水質を悪化させるおそれがあった。

また、上記の従来のオフィスビルの雨水利用システムでは、敷地内の降雨だけで効率的な雨水利用ができるのは５階建て程度までであり、それより高い建物では効率が低下していたことから、高層ビルなど５階建て以上の建物における雨水利用効率を高めるための対策が求められていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、これまで利用されずに下水道等に無効放流していた高架道路に降り注いだ雨水を、建物の雑用水等として有効利用できる高架道路の雨水利用システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る高架道路の雨水利用システムは、高架道路に降った雨水を利用する雨水利用システムであって、前記高架道路に降った雨水を集水する集水手段と、前記集水手段により集水された雨水を建物に導く導水手段と、前記導水手段からの雨水を貯留する貯留手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る高架道路の雨水利用システムは、上述した請求項１において、前記貯留手段は、建物の地下に設けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る高架道路の雨水利用システムは、上述した請求項１において、前記高架道路は、堤防を有する河川近傍に設置され、前記貯留手段は、前記堤内側に設けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る高架道路の雨水利用システムは、上述した請求項１から請求項３のいずれか一つにおいて、前記集水手段により集水された初期雨水に含まれる汚濁物質を分離除去処理する汚濁除去手段をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る高架道路の雨水利用システムは、上述した請求項４において、前記貯留手段は、前記汚濁除去手段により処理された雨水を貯留し、前記導水手段に接続された利水槽と、前記利水槽に貯留された雨水をろ過するろ過手段と、前記ろ過手段によりろ過された雨水を貯留する防災用水槽とを含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る高架道路の雨水利用システムは、上述した請求項１から請求項５のいずれか一つにおいて、前記貯留手段の貯留容量を超過して流入する雨水をオーバーフローさせるオーバーフロー手段をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る高架道路の雨水利用システムは、上述した請求項１から請求項６のいずれか一つにおいて、前記高架道路から前記貯留手段までの落差と前記集水手段により集水した雨水量とを利用して水力発電を行う水力発電手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、高架道路に降った雨水を集水および貯留することができ、貯留した雨水を建物の雑用水等として利用することができる。この場合、貯留手段としての貯水槽を、例えば高架道路近くの建物の地下に配置することができる。そして、この雨水を通常時には雑用水、震災時には防災用水として利用することで、建物の上水使用量を削減できる。とくに、高架道路は、雨水を受ける降雨面積が高層ビルの降雨面積（敷地面積）よりも大きいことから多量の集水量を見込める。このため、高層ビル地下の既設の貯水槽を貯留手段として利用すれば、貯水槽の貯留率が上昇するので、既設の貯水槽の設備利用効率を高めることができる。

また、高架道路に降った雨水は利用され、直接河川に排出されないので、汚濁した初期雨水が河川に流入することを防止できる。このため、河川水質の悪化防止に有効である。また、大雨時の合流式下水道における未処理水の一部が河川へ流出する量を減らすことができる。このため、河川水質の悪化防止に有効である。

さらに、高架道路が河川内を含む河川沿いに設置されている場合には、河川堤防護岸裏側（堤内地側）の河川管理用地を貯水槽の設置場所として利用することで、雨水貯留機能を備えた護岸を提供することができる。この場合、貯水槽を建物の地下に配置する場合に比べ地盤掘削量を減らすことができ、低コストでシステムを導入することができる。とくに、スーパー堤防のように河川堤防裏法面が緩勾配となる態様に貯水槽を配置すれば、洪水時の堤防安定性を高める一方で、河川周辺に快適な水辺環境の創出可能性を高めることができる。

さらに、高架道路のような高所に降った雨水は、貯水槽に自然落下により送水できる。また、集水した雨水と高架道路からの落差とを利用した小水力発電を行うことで、雑用水等の水源を得ると同時に、本システムの制御用電源、送水ポンプまたは高架道路の夜間照明等の補助電源を得ることもできる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る高架道路の雨水利用システムの好適な実施の形態（実施例１、２および３）を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１に係る高架道路の雨水利用システムの一例を示す概略正面図である。

（実施例１）
図１に示すように、本発明に係る実施例１の高架道路の雨水利用システム１００は、高架道路２の路面４等に降った雨水６を集水する集水手段としての道路側溝１０と、導水手段としての導水管１２と、建物８の地下に設けられる貯留手段としての貯水槽１４と、汚濁除去手段としての初期汚濁水槽１６とを備える。

道路側溝１０は、道路延長に沿って高架道路２の幅方向両側に設けられるＵ字状断面の溝であり、路面４に降り注いだ雨水６が路面４を伝って流れ込むようにされている。道路側溝１０は、既設の道路側溝を利用することができる。道路側溝１０には、塵埃防止用の蓋、フィルター、スクリーン、グレーチングなどを設けてもよく、路面４上の塵埃等が雨水６に連行されて導水管１２に入り込まないようにしてもよい。なお、路盤材として透水性舗装材が使用されている場合には、この側溝１０の代わりに集水管および集水枡を埋設して路盤に浸透した雨水を集水してもよい。

導水管１２は、道路側溝１０に流入した雨水６を貯水槽１４に導くために用いられ、両側の上端を道路側溝１０の下側に接続して、高架道路２の橋脚３に沿って略鉛直下方に延び、下端は地中に設置された集合管１８に接続しており、正面視で略Ｙ字状に配管されている。導水管１２の材質はステンレス、ＦＲＰ、塩化ビニル等を用いることができる。

導水管１２は、道路延長方向の所定距離毎に複数箇所配置されており、高架道路２に降った雨水６を流下させ集合管１８に導く。導水管１２の配置間隔は、高架道路２地点の降雨確率、降雨面積または集水面積（路面面積）、道路側溝１０の容量、導水距離、導水管１２の通水能力などに基づいて設計することができる。集合管１８は、流入する各導水管１２の雨水を建物８へ導くために用いられ、橋脚３基礎近傍の地下に配置される。集合管１８は、地表に沿って設けてもよい。また、集合管１８を介しないで各導水管１２から建物８へ直接導水してもよい。

初期汚濁水槽１６は、初期雨水に含まれる油分やアスファルト由来の環境有害性のある化学物質、塵埃などの汚濁物質を分離除去するために用いられ、集合管１８と接続され、建物８の地下に設けられる。初期汚濁水槽１６は、集合管１８からの雨水を貯めて雨水の汚濁物質を沈降させる一方、水面近傍の比較的良好な水質の雨水を隣接する貯水槽１４に流入させるための越流堰２０ａを境界壁２０に有している。また、水槽１６底部の比較的水質の悪い雨水はポンプ２２によって必要に応じて下水道９に排水される。なお、上記において、初期雨水に含まれる油分やアスファルト由来の環境有害性のある化学物質をより確実に除去・分解するために、初期汚濁水槽１６にオゾン処理装置（不図示）を設け、オゾン処理を行ってもよい。

貯水槽１４は、初期汚濁水槽１６を越流した雨水を一時的に貯留するために用いられ、建物８の地下に設けられる。貯水槽１４は、建物８の既設の貯水槽を用いてもよい。貯水槽１４内の雨水は、ポンプ２４により必要に応じて地上７階の各階に汲み上げられ、給排水設備２６を介して建物８内の雑用水または中水として使用される。使用後は下水道９に排水される。また、貯水槽１４の貯水容量を超える雨水が貯水槽１４に流入する場合には、オーバーフロー手段としての堰２８ａから余剰水をオーバーフローさせることで下水道９に排水する。

上記構成の動作および作用について説明する。
高架道路２に降り注いだ雨水６は、路面４に沿って道路側溝１０に流入し、導水管１２を流下して集合管１８に入り、集合管１８に導かれて、建物８地下の初期汚濁水槽１６に流入する。初期汚濁水槽１６では初期雨水に含まれる汚濁物質や化学物質等が分離除去され、比較的良好な水質の上澄みの雨水が越流して貯水槽１４に流入し貯留される。貯水槽１４の雨水は、建物８の雑用水または中水として必要に応じて使用される。貯水容量を超える雨水はオーバーフローして下水道９に排水される。

このように、本発明では、これまで利用されずに下水道９等に無効放流していた高架道路２に降り注いだ雨水６を、建物８の雑用水等として有効利用することができる。これにより、建物８の上水使用量を削減できる。とくに、高架道路２は、雨水６を受ける降雨面積が比較的大きく多量の集水量を見込めることから、建物８の地下の既設の貯水槽を貯留手段として利用すれば、貯水槽の貯留率を上昇させ設備利用効率を高めることができる。このため、５階以上の高層ビルなどこれまで雨水利用の効率が低いとされてきたオフィスビルの雨水利用システムの効率を向上することができる。

また、高架道路２に降った雨水６は建物８の地下の貯水槽１４に導かれて雑用水として利用されるので、高架道路２に降った雨水６は直接河川に排出されない。このため、汚濁した初期雨水が河川に流入することを防止でき、河川水質の悪化防止に有効である。また、大雨時の合流式下水道における未処理水の一部が河川へ流出する量が減り、河川水質の悪化防止に有効である。さらに、高架道路２のような高所に降った雨水６は、貯水槽１４に自然落下により送水でき、特別な送水エネルギを要しない。

（実施例２）
次に実施例２を説明する。なお、実施例１と同じ部材には同一符号を付して説明を省略する。図２に示すように、本発明に係る実施例２の高架道路の雨水利用システム２００は、河川１内に設置された高架道路２の路面４等に降った雨水６を集水する集水手段としての道路側溝１０と、導水管１２と、河川堤防７の護岸７ａの裏側（堤内地側）に設けられた貯水槽１４および初期汚濁水槽１６とを備える。このように、高架道路２が河川堤防７を有する河川１近傍に位置する場合には、河川堤防７に雨水貯留機能を付加することができる。

初期汚濁水槽１６と貯水槽１４は、遊歩道や植栽が設置された河川堤防天端５の地下に形成した空洞に設置されており、外部から視認することはできず、水辺の景観を損ねることもない。貯水槽１４には、高架道路２に降った雨水６だけでなく河川堤防７上に降った雨水も貯留することができる。この場合、天端５を透水性舗装材で構成して用いてもよいし、側溝を設けて天端５の雨水を集水してもよい。また、天端５の地下に透水性を有する砂層を敷き詰めて貯水可能な地盤層とし、この砂層に高架道路２からの雨水を浸透、貯留させる構成とすることもできる。

導水管１２は、橋脚３下部の集合管１８に接続し、集合管１８は河床面および河川護岸７ａの法面および天端を沿うように延び、護岸７ａ裏側の初期汚濁水槽１６に接続している。初期汚濁水槽１６と貯水槽１４とは実施例１と同様に越流堰２０ａ（図１を参照）を介して接続している。貯水槽１４の雨水は配管３０により建物８の地下の専用貯水槽３２に供給される。専用貯水槽３２に貯留された雨水は必要に応じて建物８の雑用水または中水として利用される。

このように、高架道路２が河川１内を含む河川１沿いに設置されている場合には、河川護岸７ａ裏側（堤内地側）の河川管理用地を貯水槽１４等の設置場所として利用することで、貯水槽１４等を建物８の地下に配置する場合に比べ地盤掘削量を減らすことができ、低コストでシステムを導入することができる。この場合、スーパー堤防のように河川堤防７裏法面が緩勾配となる態様に貯水槽１４等を配置すれば、洪水時の堤防安定性を高める一方で、河川１周辺に快適な水辺環境の創出可能性を高めることができる。

（実施例３）
次に実施例３を説明する。なお、実施例１または２と同じ部材には同一符号を付して説明を省略する。図３は概略斜視図であり、図４は概略ブロック構成図である。図３および図４に示すように、本発明に係る実施例３の高架道路の雨水利用システム３００は、河川１内に設置された高架道路２の路面４等に降った雨水６を集水する集水手段としての道路側溝１０と、導水管１２と、河川堤防７の護岸７ａの裏側（堤内地側）に設けられた初期汚濁水槽１６と、利水槽１４（貯水槽）と、ろ過池３４と、防災用水槽３６と、洪水調整槽３８とを備える。

利水槽１４は、常時満水状態とされており、貯留される雨水は、配管３０（図２参照）を通じて建物８の地下の専用貯水槽３２に導かれ、水洗トイレなどの洗浄用水として使用される。

ろ過池３４は、利水槽１４からの雨水をろ過処理する。その処理水は防災用水槽３６に貯留される。ろ過池３４には、周知のろ過剤やフィルタなどが充填されている。

防災用水槽３６は、常時満水状態とされており、ろ過池３４で処理された飲用可能な水質の水が貯留されている。防災用水槽３６の水は、災害などの非常時に不図示の手動ポンプ等により汲み出せるようにされている。

洪水調整槽３８は、通常時は空状態とされており、利水槽１４からオーバーフローした雨水を貯留する一方、降雨状態に併せて下水道９等に排水することで洪水に対応する水槽である。例えば、河川１の計画洪水量を超える出水が予想される場合には、雨水を一時的に貯留し、降雨終了後、徐々に下水道９等に排水するバッファとして機能する。なお、洪水調整槽１４にはポンプ４０が設けられ、貯留水は利水槽１４に汲み上げ可能とされてある。また、洪水調整槽３８の容量を超える流入水は下水道９等にオーバーフロー可能とされてある。

上記の実施形態において、図３の概略斜視図に示すように、高架道路２の橋脚３下側に小型の水車発電機４２を設けて、高架道路２から利水槽１４までの落差と雨水量とを利用して、小水力発電を行ってもよい。そして、この発生電力を、本発明の雨水利用システムの制御用電源として用いたり、高架道路２の夜間照明灯や雨水６を送る送水ポンプ用の補助電源として用いることができる。

以上説明したように、本発明によれば、高架道路に降った雨水を建物の雑用水等として利用することができ、建物の上水使用量を削減できる。とくに、高層ビル地下の既設の貯水槽を利用すれば、設備効率を高めることができる。また、高架道路の雨水が直接河川に排出されないので、汚濁雨水の河川流入を防止でき、水質の悪化防止に有効である。河川沿いに設置された高架道路の場合には、河川堤防護岸裏側に貯水槽を設置することで、河川堤防に雨水貯留機能を低コストで付加でき、洪水時の堤防安定性を高めることもできる。

本発明に係る高架道路の雨水利用システムの一例を示す概略正面図である。 本発明の他の高架道路の雨水利用システムの一例を示す概略正面図である。 本発明の他の高架道路の雨水利用システムの一例を示す概略斜視図である。 本発明の高架道路の雨水利用システムの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 河川
２ 高架道路
３ 橋脚
４ 路面
５ 天端
６ 雨水
７ 河川堤防
７ａ 河川護岸
８ 建物
９ 下水道
１０ 道路側溝
１２ 導水管
１４ 貯水槽（利水槽）
１６ 初期汚濁水槽
１８ 集合管
２０ 境界壁
２０ａ 越流堰
２２，２４，４０ ポンプ
２６ 給排水設備
２８ａ 堰
３０ 配管
３２ 専用貯水槽
３４ ろ過池
３６ 防災用水槽
３８ 洪水調整槽
４２ 水車発電機
１００ 高架道路の雨水利用システム

Claims (7)

1. 高架道路に降った雨水を利用する雨水利用システムであって、
   前記高架道路に降った雨水を集水する集水手段と、
   前記集水手段により集水された雨水を建物に導く導水手段と、
   前記導水手段からの雨水を貯留する貯留手段とを備えることを特徴とする高架道路の雨水利用システム。
2. 前記貯留手段は、建物の地下に設けられることを特徴とする請求項１に記載の高架道路の雨水利用システム。
3. 前記高架道路は、堤防を有する河川近傍に設置され、前記貯留手段は、前記堤内側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の高架道路の雨水利用システム。
4. 前記集水手段により集水された初期雨水に含まれる汚濁物質を分離除去処理する汚濁除去手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の高架道路の雨水利用システム。
5. 前記貯留手段は、前記汚濁除去手段により処理された雨水を貯留し、前記導水手段に接続された利水槽と、前記利水槽に貯留された雨水をろ過するろ過手段と、前記ろ過手段によりろ過された雨水を貯留する防災用水槽とを含むことを特徴とする請求項４に記載の高架道路の雨水利用システム。
6. 前記貯留手段の貯留容量を超過して流入する雨水をオーバーフローさせるオーバーフロー手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の高架道路の雨水利用システム。
7. 前記高架道路から前記貯留手段までの落差と前記集水手段により集水した雨水量とを利用して水力発電を行う水力発電手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の高架道路の雨水利用システム。

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