JP2013135700A - 地下灌漑システム - Google Patents

Abstract

【構成】 地下灌漑システム１０は、遮水部材１６を含み、耕作地１００の土壌の水分量を植物の生育にとって適切な状態に保つ。遮水部材１６は、上側開口の容器状に形成され、貯水機能を有する。遮水部材１６の内部には、水タンク１２から給水管１４を介して水が供給されることによって、重力水状態の土壌部（２６）が形成される。この遮水部材１６内の重力水の水位（２８）は、給水管１４に設けられる水位管理器１８によって、所望の水位に適切に管理される。所望の水位に管理された遮水部材１６内の重力水は、毛細管現象によって上層の土壌に適宜吸い上げられる。これによって、適切な水分量を有する毛管水状態の土壌部（３０）が耕作地１００に形成される。
【効果】 土壌自体の浸透機能を利用するので、目詰まりによる浸透機能の低下が発生せず、維持管理が容易となる。また、給水側で重力水の水位管理を行うので、無駄な水が供給されることが無く、水資源を効率的に利用できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は地下灌漑システムに関し、特にたとえば、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ、地下灌漑システムに関する。

従来技術の一例が特許文献１に開示される。特許文献１の技術は、種々の植物を家庭内で栽培する際に用いられる植物栽培装置であって、栽培用水を収容する水槽を含む。水槽内の上部には、植生土壌を収容する栽培容器が設けられ、この栽培容器の下部から、水槽内の栽培用水に浸漬される吸水体が垂下している。栽培用水は、吸水体の毛細管現象によって吸い上げられ、植生土壌に供給される。

また、従来技術の他の一例が特許文献２に開示される。特許文献２の技術は、水位調整機能を持つ貯水型土壌システムである。特許文献２の技術では、芝生舗装帯などを遮水シートにより貯水型とし、遮水シートの上に敷設した暗渠管によって、降雨や散水による水を地下浸透させずに集水する。そして、集水した水をブロック毎に水位調整機能を持つ水位調整枡に導入し、地下水位の調整を行うことによって、目的別に土壌水分の調整を行っている。

特開２００２−２７２２７５号公報 [Ａ０１Ｇ ９／０２] 特開平８−３０２８００号公報 [Ｅ０３Ｆ １／００]

特許文献１の技術では、栽培用水中の不純物が吸水体表面に固着し、吸水体に目詰まりが生じるため、時間が経つと吸水体の浸透機能が大幅に低下してしまう。したがって、特許文献１の技術では、吸水体を洗浄したり、交換したりする必要が生じるので、維持管理に手間がかかる。また、特許文献１の技術は、草花などを家庭内で栽培するプランタ等の小規模なものに適用される技術であり、大規模な畑作などへの適用は事実上不可能である。

また、特許文献２の技術では、暗渠管を用いて集水しているため、暗渠管の孔に土粒子などが集積し易く、目詰まりを起こし易い。暗渠管の孔に目詰まりが生じると、集水機能が大幅に低下するため、特許文献２の技術では、定期的に暗渠管を洗浄する必要があり、維持管理に手間がかかる。なお、暗渠管の周囲には、暗渠用フィルタ材が充填されているが、その具体的な構成が何ら記載されていないため、その効果は不明である。たとえば、暗渠用フィルタ材として砕石や砂利などを用いると、土粒子がこれらの間隙を通過して暗渠管の孔が目詰まりしてしまう。また、繊維などで形成される目の細かい暗渠用フィルタ材を用いると、暗渠用フィルタ材自体が目詰まりする可能性もある。

さらに、特許文献２の技術では、自然降雨や散水によって土壌に水を供給し、水位調整枡によって排水側で地下水位を調整している。自然降雨が不足しがちな地域などでは、散水によって土壌に水を供給することになるが、土壌への水の供給が不足すると地下水位を目的の水位に保つことができないので、特許文献２の技術では、余剰に水を供給してしまいがちになる。余剰に供給された水は、排水管に排出されるだけであり、水資源の無駄使いが生じる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、地下灌漑システムを提供することである。

この発明の他の目的は、維持管理が容易な、地下灌漑システムを提供することである。

この発明のさらに他の目的は、水資源を効率的に利用できる、地下灌漑システムを提供することである。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明などは、この発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、この発明を何ら限定するものではない。

第１の発明は、その上側に土壌を有する遮水部材、遮水部材の上側に給水して重力水状態の土壌部を形成する給水手段、および土壌部の重力水の水位が設定値以上のときに給水手段による給水を停止し、土壌部の重力水の水位が設定値未満のときに給水手段による給水を行う水位管理手段を備える、地下灌漑システムである。

第１の発明では、地下灌漑システム（１０）は、遮水部材（１６）を備え、耕作地（１００）などに適用されて、土壌の水分量を植物の生育にとって適切な状態に保つ。給水手段（１２，１４）は、遮水部材の上側に水を供給する。この水は、土壌中を浸透していき、重力水となって重力水状態の土壌部（２６）を形成する。また、水位管理手段（１８）は、給水手段による給水を管理することによって、重力水状態の土壌部の重力水の水位（２８）を所望の水位に保つ。

重力水状態の土壌部の重力水は、その上方の土壌に毛細管現象によって吸い上げられる。この上方の土壌の水分量は、重力水の水位の高低によって変動するため、重力水の水位を適切な位置に保つことによって、適切な水分量を有する毛管水状態の土壌部（３０）が耕作地などに形成される。

第１の発明によれば、土壌自体の浸透機能を利用するので、目詰まりによる浸透機能の低下が発生せず、維持管理が容易となる。また、給水側で重力水の水位管理を行うので、無駄な水が供給されることが無く、水資源を効率的に利用できる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、遮水部材は、上側開口の容器状に形成され、その内部に土壌部が形成される。

第２の発明では、遮水部材（１６）は、上側開口の容器状に形成される。つまり、遮水部材は、貯水機能を有する。給水手段（１２，１４）によって水が供給されると、その水は遮水部材内の土中に浸透していき、重力水となって遮水部材内に留まる。これによって、遮水部材の内部には、重力水状態の土壌部（２６）が形成される。したがって、水位管理手段（１８）を用いて重力水の水位（２８）を適切な位置に保つことにより、適切な水分量を有する毛管水状態の土壌部（３０）を耕作地（１００）などに形成することができる。

なお、遮水部材は、上側開口の容器状に形成されるため、遮水部材の内部とは、遮水部材の上側に含まれる概念となる。

第３の発明は、第２の発明に従属し、遮水部材は、その上面に開口を設けた横管状に形成される。

第３の発明では、遮水部材（１６）は、横管状つまり横長の容器状に形成され、その上面には、開口が形成される。たとえば、遮水部材の全長に亘るような１つの開口を形成することもできるし、所定間隔ごとに複数の開口を形成することもできる。

第４の発明は、第３の発明に従属し、開口は、立ち上がり部を有する。

第４の発明では、遮水部材（１６）の開口は、上方に向かって立ち上がる立ち上がり部を有する。これにより、遮水部材は、その横幅を抑えつつその高さを確保することができる。

第５の発明は、第２ないし第４のいずれかの発明に従属し、給水手段は、遮水部材内を通る水路を形成するための給水部材を含む。

第５の発明では、給水手段（１２，１４）は、給水部材（９０，９４）を含む。給水部材は、遮水部材（１６）内を通る水路（９２）を形成し、水路を流れる水は、給水部材に形成される複数の細孔を介して遮水部材内の土壌に供給されて、重力水状態の土壌部（２６）を形成する。たとえば、横長に形成される遮水部材を用いるような場合には、給水部材は、その内部全長に亘る水路を形成する。また、たとえば、複数の遮水部材を直列的に接続するような場合には、給水部材は、遮水部材および給水管（１４，２２ｂ）の内部を通る水路を形成する。

第５の発明によれば、遮水部材内に適切に水を供給することができるので、重力水状態の土壌部を遮水部材内に適切に形成することができる。

第６の発明は、第１の発明に従属し、遮水部材は、その上端に開口を有する縦管状に形成され、給水手段は、縦管状の遮水部材の下端に接続され、縦管状の遮水部材の下端付近に設けられ、土壌部を当該遮水部材内に保持するための透水部材を備える。

第６の発明では、遮水部材（１６）は、縦管状に形成され、その上端に開口が形成される。遮水部材の下端付近には、その上側に土壌を保持するための透水部材（９４）が設けられる。給水手段（１２，１４）は、遮水部材の下端に接続され、給水手段からの水は、透水部材を介して遮水部材内の土壌に供給される。これにより、遮水部材の内部には、透水部材の上側において重力水状態の土壌部（２６）が形成される。なお、第６の発明においても、遮水部材は、上側開口の容器状に形成されるため、遮水部材の内部とは、遮水部材の上側に含まれる概念となる。

第７の発明は、第２ないし第６のいずれかの発明に従属し、開口は、遮水性を有する鍔状部材を備える。

第７の発明では、遮水性を有する部材によって形成される鍔状部材（９６）を備える。鍔状部材は、たとえば、遮水部材（１６）の側壁から鍔状に延びるように設けられ、重力水状態の土壌部（２６）の水分が、その配置位置の下方の土壌へ浸透していくことを防ぐ。

第７の発明によれば、下方に向かって浸透していく水の量を低減することによって、より効率的に広範囲に広がる毛管水状態の土壌部を形成することができ、使用する水の量を低減することができる。

第８の発明は、第１の発明に従属し、遮水部材は、シート状に形成され、その上側に前記土壌部が形成される。

第８の発明では、遮水部材（１６）は、シート状に形成される。そして、給水手段（１２，１４）による給水によって、その上側に重力水状態の土壌部（２６）が形成される。

第９の発明は、第２ないし第７のいずれかの発明に従属し、複数の遮水部材が地中に分散配置され、給水手段は、複数の遮水部材の内部のそれぞれに給水する給水管を含む。

第９の発明では、複数の遮水部材（１６）が地中に分散配置される。また、給水手段（１２，１４）は、給水管（１４）を含み、給水管を用いて複数の遮水部材のそれぞれに給水することにより、各遮水部材の内部に重力水状態の土壌部（２６）を形成する。

第９の発明によれば、遮水部材を分散配置するため、遮水部材を敷設する際には、その敷設部分のみを掘削するだけでよく、掘削および埋戻しなどの土工費を低減できる。また、降雨などによって余剰に供給された水は、遮水部材の間を通って重力により地下に浸透していくため、余剰水を排出する設備が不要となる。

第１０の発明は、第９の発明に従属し、給水管は、本管、および本管から分岐して遮水部材まで延びる複数の分岐管を含み、水位管理手段は、本管から分岐管への給水を管理する。

第１０の発明では、給水管（１４）は、本管（２０）および複数の分岐管（２２ａ，２２ｂ）を含む。分岐管は、本管から分岐して複数の遮水部材（１６）のそれぞれまで延び、複数の遮水部材のそれぞれに給水することによって、各遮水部材の内部に重力水状態の土壌部（２６）を形成する。また、水位管理手段（１８）は、本管から分岐管への給水を管理する。つまり、水位管理手段は、重力水の水位（２８）が設定値以上のときに本管から分岐管への給水を停止し、重力水の水位が設定値未満のときに本管から分岐管への給水を行うことにより、重力水の水位を所望の水位に保つ。したがって、複数の遮水部材内の重力水の水位を一括管理することができる。

第１１の発明は、第９の発明に従属し、給水管は、本管、および本管から分岐して遮水部材まで延びる複数の分岐管を含み、水位管理手段は、分岐管から遮水部材内への給水を管理する。

第１１の発明では、給水管（１４）は、本管（２０）および複数の分岐管（２２ａ，２２ｂ）を含む。分岐管は、本管から分岐して複数の遮水部材（１６）のそれぞれまで延び、複数の遮水部材のそれぞれに給水することによって、各遮水部材の内部に重力水状態の土壌部（２６）を形成する。また、水位管理手段（１８）は、分岐管から遮水部材内への給水を管理する。つまり、水位管理手段は、遮水部材ごと、或いは複数の遮水部材ごとに、重力水の水位を個別管理する。

第１１の発明によれば、重力水の水位を個別に調節できるので、傾斜地などにも地下灌漑システムが適用可能となる。また、適用する耕作地において、場所ごとに水分量の異なる土壌部を形成することができるので、生育に適する水分量が異なる植物を、同一システム内で同時に栽培できる。

第１２の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の地下灌漑システムにおいて、水位管理手段として用いられる水位管理器であって、給水管から水が供給される縦管、および縦管内に設けられて、縦管内の水位変動と連動するフロートを備え、フロートの動きに応じて、縦管内の水位が設定値以上のときに給水口を閉じ、縦管内の水位が設定値未満のときに給水口を開く、水位管理器である。

第１２の発明では、水位管理器（１８）は、地下灌漑システム（１０）に適用される。水位管理器は、給水管（１４，２０，２２ａ，２２ｂ）から水が供給される縦管（４０，７０）を含み、その縦管内の水位に応じて水の供給を調整するものである。フロート（５４，７４）は、縦管内に設けられ、縦管内の水位に応じて上昇および下降する。そして、フロートが上昇すると、弁体（６０，８０）と弁座（４８，８２）とが当接して給水口（５０，８４）を閉じ、フロートが下降すると、弁体と弁座とが離れて給水口を開くことによって、縦管内の水位を所望の水位に保つ。たとえば、水位管理器を遮水部材（１６）内に配置して、遮水部材内の重力水の水位（２８）と縦管内の水位とを連動させれば、重力水の水位を所望の水位に保つことができ、適切な水分量を有する毛管水状態の土壌部（３０）を耕作地（１００）などに形成することができる。

第１３の発明は、第１２の発明に従属し、フロートは、縦管内の水位が設定値以上のときに給水管の端と当接して給水口を閉じ、縦管内の水位が設定値未満のときに、給水管の端から離れて給水口を開く。

第１３の発明では、フロート（７４）は、たとえば、水位設定具（７２）によって固定された給水管（１４，２２ｂ）の端（８２）より下の位置において、縦管（７０）内に単に入れられた状態で配置される。そして、フロートは、縦管内の水位に応じて上昇および下降し、縦管内の水位が設定値以上のときに、給水管の端（８２）と当接して給水口（８４）を閉じ、縦管内の水位が設定値未満のときに、給水管の端から離れて給水口を開くことによって、縦管内の水位を所望の水位に保つ。このような縦管、フロートおよび水位設定具などには、汎用品を利用することができる。

第１３の発明によれば、汎用品のみを組み合わせて簡単にかつ安価に製作可能な水位管理器を提供できる。

この発明によれば、土壌自体の浸透機能を利用するので、目詰まりによる浸透機能の低下が発生せず、維持管理が容易となる。

また、給水側で重力水の水位管理を行うので、無駄な水が供給されることが無く、水資源を効率的に利用できる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の地下灌漑システムの一実施例を示す図解図である。 図１の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子を示す概略断面図である。 図１の地下灌漑システムの水位管理器周辺の様子を示す概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムの他の実施例を示す図解図である。 図４の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子の一例を示す概略断面図である。 図４の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子の他の一例を示す概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムのさらに他の実施例を示す図解図である。 図７の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子を示す概略断面図である。 図７の水位管理器の動作を示す概略断面図であり、（Ａ）は給水口が開いた状態を示し、（Ｂ）は給水口が閉じた状態を示す。 図７の地下灌漑システムにおいて、各遮水部材ごとに重力水の水位を変えた様子を示す概略断面図である。 図７の地下灌漑システムを、起伏の多い土地に適用した様子を示す概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムに用いる遮水部材に鍔状部材を設けた様子を例示する概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムのさらに他の実施例を示す図解図である。 この発明の地下灌漑システムのさらに他の実施例を示す図解図である。 図１４の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子の一例を示す概略断面図である。 図１４の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子の他の一例を示す概略断面図である。 図１４の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子のさらに他の一例を示す概略断面図である。 図１４の地下灌漑システムの遮水部材周辺の様子のさらに他の一例を示す概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムのさらに他の実施例を示す図解図である。 図１９の地下灌漑システムを示す概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムのさらに他の実施例を示す概略断面図である。 この発明の地下灌漑システムのさらに他の実施例を示す概略断面図である。

図１を参照して、この発明の一実施例である地下灌漑システム１０（以下、単に「システム１０」という。）は、水タンク１２、給水管１４、遮水部材１６および水位管理器１８を備え、耕作地１００などに適用され、地下から水を供給して土壌中の水分を植物の生育にとって適切な状態に保つ。

水タンク１２は、地上に設置されて、耕作地１００に供給するための水を貯留する。水タンク１２は、たとえば、農業用水配管（図示せず）などと接続されて、農業用水配管から送られてくる水をその内部に貯留する。水タンク１２に貯留される水量は、耕作地１００の面積などによって適宜設定され、水タンク１２内には、常に一定量以上の水が貯留される。たとえば、水タンク１２内の水位が一定水位を下回ると、農業用水配管から自動的に水が補給されるようにしてもよいし、手動で栓を開け閉めすること等によって水を適宜補給するようにしてもよい。

給水管１４は、水タンク１２内の水を遮水部材１６の内部まで送る管路であって、水タンク１２と接続される本管２０、および本管２０から分岐する分岐管２２を含む。また、分岐管２２は、本管２０と接続される第１分岐管２２ａ、および第１分岐管２２ａからさらに分岐して遮水部材１６まで延び、遮水部材１６の内部に給水する第２分岐管２２ｂを含む。給水管１４は、塩化ビニル等の合成樹脂およびＳＵＳ等の金属などによって形成され、複数の直管、可撓管および継手などを適宜連結して形成される。

遮水部材１６は、図２に示すように、合成樹脂および金属などの遮水性を有する材質によって、上側開口の容器状に形成され、地中に埋設される。この実施例では、遮水部材１６は、有底円筒状に形成され、複数（たとえば１６個）の遮水部材１６が耕作地１００の地中に分散配置される。遮水部材１６としては、たとえば、汎用の塩化ビニル製のＶＵ管にキャップ等で底をつけたものを用いるとよい。遮水部材１６の内径は、たとえば５０ｍｍ−５００ｍｍであり、その高さは、たとえば５０ｍｍ−３００ｍｍである。また、遮水部材１６の底面１６ａから地表面１０２までの距離は、たとえば１００ｍｍ−５００ｍｍであり、各遮水部材１６の間の間隔は、たとえば０．５ｍ−２．０ｍである。ただし、遮水部材１６の大きさ、配置個数、配置深さおよび配置間隔などは、これらの数値に限定されず、このシステム１０を適用する耕作地１００の面積、土壌成分および気候条件などに応じて、適宜設定される。このことは、後述する他の各実施例においても同様である。たとえば、樹木等の植え付け後に耕起する必要が無い場合には、遮水部材１６を植穴の直近に浅く埋設することもできる。

また、遮水部材１６の側面下部には、接続口２４が形成され、この接続口２４に第２分岐管２２ｂが接続される。さらに、遮水部材１６の内部には、周囲の土壌と同様の成分によって構成される土が充填される。詳細は後述するように、第２分岐管２２ｂから遮水部材１６の内部に水が供給されると、そこに重力水状態の土壌部２６が形成される。

なお、上述のように、遮水部材１６は上側開口の容器状に形成されるため、この場合の遮水部材１６の内部とは、遮水部材１６の上側に含まれる概念となる。また、遮水部材１６は、地中に埋設されることによって、その上側に土壌を有することになるのはもちろんのこと、遮水部材１６の内部に土が充填されることによっても、その上側に土壌を有することになる。

また、給水管１４には、水位管理器１８が設けられる。水位管理器１８は、図３に示すように、貯水機能を有する縦管４０、および縦管４０の内部に収容される管理器本体４２を含み、縦管４０内の水位に応じて水の供給を調整するものである。この実施例では、水位管理器１８は、本管２０（つまり給水側）に設けられ、詳細は後述するように、本管２０から分岐管２２への水の供給を調整することによって、遮水部材１６の内部に形成される重力水状態の土壌部２６の重力水の水位２８を管理する。

縦管４０は、塩化ビニルなどの合成樹脂によって、有底円筒状に形成される。縦管４０の上部は開口しており、その開口から上流側の本管２０が挿入されて、本管２０と管理器本体４２とが接続される。また、縦管４０の側壁下部には管接続部４４が形成され、この管接続部４４に下流側の本管２０が接続される。したがって、本管２０は、水位管理器１８の前後でその敷設高さが変わる。

管理器本体４２としては、本願出願人が先に出願した特願２００７−８３８２５号において提案したものを使用することができる。

具体的には、管理器本体４２は、軸部４６を含み、軸部４６は、金属または合成樹脂などによって直管状に形成される。軸部４６の一端部分は、上流側の本管２０と管理器本体４２とを接続するための接続部分である。また、軸部４６の他端は、後述する弁体６０を受ける弁座４８として用いられ、その他端の開口は、縦管４０内に水を供給する給水口５０として用いられる。

また、管理器本体４２は、軸固定具５２およびフロート５４を備え、これらは軸部４６の周囲に配置される。軸固定具５２は、合成樹脂などによって平板状に形成されて、軸部４６の上部および下部のそれぞれに取り付けられる。２つの軸固定部５２は、互いが直交する方向に延びるように配置され、それらの両端部が縦管４０の内面に沿うように当接することによって、軸部４６が傾くことを防止する。また、上側の軸固定部５２には、その長さを微調整するための長さ調整部５６が設けられる。

フロート５４は、給水口５０の上方に配置されて、縦管４０内の水位変動に応じて上昇および下降する浮標であり、塩化ビニル等の合成樹脂によって中空リング状に形成される。フロート５４の中心部を貫通するように形成される孔には、軸部４６が挿通され、フロート５４は、軸部４６に沿って移動（上昇および下降）する。

また、フロート５４には、リンク機構５８を介して弁体６０が連結される。弁体６０は、給水口５０の下方に配置されて、フロート５４が上昇すると、弁座４８と当接して給水口５０を閉じ、フロート５４が下降すると、弁座４８から離れて給水口５０を開く。弁体６０は、金属および合成樹脂などによって円盤状に形成され、その上面は、弁座４８と隙間無く当接できるように、エチレンプロピレンゴム等の弾性材によって覆われている。

リンク機構５８は、フロート５４の動きを弁体６０に伝え、フロート５４の動きと、弁体６０が給水口５０を開閉する動きとを連動させるものである。リンク機構５８は、金属および合成樹脂などによって平棒状に形成される複数のアーム等を組み合わせて形成され、てこの原理を利用して、フロート５４が移動する力を増幅して弁体６０に伝える。つまり、リンク機構５８を用いることによって、弁体６０と弁座４８とを強い力で押し付けることができ、給水口５０を適切に閉じることができる。

このような水位管理器１８を本管２０に設けるときには、先ず、縦管４０を地中に配置し、縦管４０の管接続部４４に下流側の本管２０を接続する。次に、管理器本体４２を縦管４０内に入れ、管理器本体４２の位置を縦管４０内の所望の位置（高さ）に調整する。つまり、縦管４０内の水位が所定の水位設定値になったときに、フロート５４が上昇して弁体６０が弁座４８に当接し、給水口５０が閉じられるような位置に、管理器本体４２の位置を調整する。そして、その状態で、長さ調整部５６を調整して上側の軸固定部５２の長さを長くし、軸固定部５２を縦管４０の内面に突っ張らせて、軸部４６を縦管４０内に固定することによって、管理器本体４２を縦管４０内の所望の位置に固定する。また、縦管４０の一端部分に上流側の本管２０を接続する。

このようなシステム１０では、水タンク１２内の水は、水タンク１２内の水位と縦管４０内の水位との水位差（たとえば、１ｍ程度の水位差）を利用した自然流下によって、本管２０および軸部４６を介して、縦管４０内に供給される。縦管４０内に供給された水は、さらに本管２０および分岐管２２を介して、遮水部材１６の内部に供給される。遮水部材１６は、上側開口の容器状に形成される、つまり貯水機能を有するので、遮水部材１６の内部に供給された水は、その内部の土中に浸透していき、重力水となって遮水部材１６の内部に留まる。これによって、遮水部材１６の内部には、重力水状態の土壌部２６が形成される。

この土壌部２６の重力水の水位２８、すなわち遮水部材１６内の重力水の水位２８は、縦管４０内の水位と連動しており、重力水の水位２８の上昇に伴い、縦管４０内の水位も上昇する。そして、縦管４０内の水位が所定の水位設定値になると、給水口５０が閉じられて、軸部４６から縦管４０内への給水が停止される。これによって、遮水部材１６内への給水が停止され、重力水の水位２８は、縦管４０内の水位と同じ水位、つまり所定の水位設定値で止まる。また、後述するように、遮水部材１６内の重力水が上側の土壌に吸い上げられて、重力水の水位２８が低下すると、縦管４０内の水位も低下し、給水口５０が開かれて、軸部４６から縦管４０内への給水が行われ、遮水部材１６内への給水が行われる。

言い換えると、水位管理器１８は、遮水部材１６内の重力水の水位２８が設定値以上になると、給水口５０を閉じて本管２０から分岐管２２への給水を停止し、遮水部材１６内の重力水の水位２８が設定値未満になると、給水口５０を開いて本管２０から分岐管２２への給水を行う。これによって、水位管理器１８は、遮水部材１６内への給水を管理し、遮水部材１６内の重力水の水位２８を設定水位に保つ。

遮水部材１６内の重力水、つまり土壌部２６の水分は、その上側の土壌に毛細管現象によって吸い上げられて浸透していき、上側の土壌に毛管水状態の土壌部３０を形成する（図２参照）。毛管水状態の土壌部３０の水分量は、遮水部材１６内の重力水の水位２８の高低によって変動するため、重力水の水位２８を適切な位置に保てば、毛管水状態の土壌部３０の水分量を適切に保つことができる。たとえば、耕作地１００で栽培する植物に合わせて、重力水の水位２８を調整すれば、その植物にとって最適な水分量を有する作土層が耕作地１００に形成される。

なお、遮水部材１６の上端１６ｂと重力水の上面（つまり水位２８の位置）との距離が短いと、重力水がサイフォン現象によって遮水部材１６の外部に流出し続けてしまう可能性がある。本願発明者等による実験によると、毛管水状態の土壌部３０の形成に遮水部材１６内の重力水を有効に利用するためには、遮水部材１６の上端１６ｂと重力水の上面との距離は、３ｃｍ以上であることが望ましく、好ましくは６ｃｍ以上、より好ましくは１６ｃｍ〜２０ｃｍであることが望ましい。したがって、遮水部材１６の形状は、３ｃｍ〜２０ｃｍの間で自由に水位が設定できる構造が望ましい。

この実施例では、吸水体などの浸透材を用いずに、土壌部２６，３０自体の浸透機能を利用して、土壌中の水分を植物の生育にとって適切な状態に保つ。土壌部２６，３０自体は、干ばつ等の水不足によって乾燥状態になったとしても、目詰まりするということは無いので、目詰まりによる浸透機能の低下が発生せず、遮水部材１６内の土を洗浄したり、交換したりする必要が生じない。したがって、この実施例によれば、維持管理が容易となる。

また、スプリンクラー等による一般的な散水、つまり表面灌漑によって耕作地１００に水を供給すると、供給された水は、土壌表面や植物表面も潤すことになるが、これらは植物の生育には関係無く、大気中に蒸発（つまり表面蒸発）してしまうだけであるので、水の無駄遣いが生じる。また、土壌がぬかるんでしまうため作業に支障が出たり、泥跳ねや土壌表面の凝固などの不具合を招いてしまう。さらに、ハウス栽培の場合には、表面蒸発した水分によってハウス内の湿度が過剰に高くなり、植物の病気発生の原因となる場合もある。

これに対して、この実施例のように、地下から浸透させて耕作地１００に水を供給すれば、つまり地下灌漑を行えば、供給した水が表面蒸発することが無いので、水の無駄遣いを低減でき、水資源を効率的に利用できる。その上、上述のような、土壌がぬかるんだり、ハウス内の湿度が過度に上昇したりする等の、表面灌漑に起因する不具合も生じない。

さらに、この実施例では、給水側で遮水部材１６内への給水を管理し、遮水部材１６内の重力水が毛細管現象によってその上層に吸い上げられて減少した分の水のみを供給するので、余剰に水が供給されることは無く、水資源をより効率的に利用できる。また、このように水資源を効率的に利用することによって、温暖化対策としても貢献できる。

また、水位管理器１８によって遮水部材１６内への給水を管理し、毛細管現象によって土壌に水を供給するため、動力が不要である。また、降雨などによって耕作地１００に過剰の水が供給された場合、その余剰水は地下深くに浸透していくので、余剰水を排出する設備を別途設ける必要が無い。したがって、システム１０を簡素化できる。ただし、降雨などによって直ぐに冠水してしまう耕作地１００にシステム１０を適用する場合には、注意が必要であり、別途排水設備を設ける必要がある場合もある。

なお、土壌が非常に乾燥している場合は、毛細管現象が生じにくいので、栽培開始時などは、土壌に十分灌水して、毛細管がつながる状態を予め作ってやるとよい。

また、給水管１４および遮水部材１６を敷設する際には、その敷設部分のみを掘削するだけでよいので、耕作地１００全面を掘削することと比較して、掘削および埋戻しなどの土工費を低減できる。また、耕作地１００全面を掘削する必要が無いので、たとえば、既に樹木の植えられた土地にこのシステム１０を適用する場合には、樹木の間に給水管１４および遮水部材１６を敷設するようにすれば、樹木を植えかえずにそのままシステム１０を導入することができ、樹木を傷つけることがない。

また、植物は、背丈が高くなるに伴い、その根を深く張って安定性を保とうとするが、重力水の水位２８を適宜調整することによって、その植物にとって必要な深さ（厚さ）まで毛管水状態の土壌部３０を耕作地１００に形成することができるので、耕作地１００では様々な植物を好適に栽培することができる。

また、特許文献２の技術のように、遮水シートによって地下全面を覆ってしまうと、大きな木は、根を深く張ることができず、倒木したり、その生育に悪影響を受けたりする等の問題が生じる。しかし、この実施例のように、遮水部材１６を分散配置しておけば、そのような問題が解消され、根を地中深くまで張るような大きな木でも好適に栽培できる。

また、重力水状態の土壌部２６より上側の土壌を毛管水状態に適切に保つことができるので、保水力が弱く、雨水などが直ぐに地下深くに浸透してしまう、所謂ざる田や砂地などにも好適に適用できる。また、田畑の輪換も容易に行うことができる。

また、耕作地１００の面積などに応じて、遮水部材１６の大きさや設置個数などを適宜変更することによって、システム１０は、個人用から大規模なものまで幅広く適用できる。たとえば、庭の花壇に用いることもできるし、ベランダや屋上などの緑化に用いることもできるし、大規模な畑作や稲作などに用いることもできる。

なお、上述の実施例では、遮水部材１６を給水管１４（具体的には第２分岐管２２ｂ）に対して並列的に接続するようにしたが、図４に示すように、遮水部材１６を直列的に接続することもできる。

この場合の遮水部材１６としては、図５に示すように、たとえば、汎用の塩化ビニル製のＶＵ管の下端部にＴ型の管継手（具体的には９０°Ｔや９０°Ｙなど）を接続したものを用いるとよい。これによって、遮水部材１６の側面下部に２つの接続口２４が形成されるので、各接続口２４に第２分岐管２２ｂを接続することにより、簡単に遮水部材１４を直列的に接続することができる。

ただし、この遮水部材１６の内部に土を充填すると、第２分岐管２２ｂ内の水の流れがそこで遮断され、後続する遮水部材１６に対して適切に水を供給できない恐れがある。そこで、図４に示す実施例では、各遮水部材１６を給水管１４で接続することもできるが、図５に示すように、第２分岐管２２ｂおよび遮水部材１６の内部を通る有孔管９０を設けるようにすることもできる。有孔管９０は、遮水部材１６内を通る水路９２を形成し、その内部に流れる水をその管壁に形成される多数の細孔を介して遮水部材１６内に供給し、遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６を形成する。つまり、有孔管９０は、遮水部材１６内を通る水路９２を形成するための給水部材として機能する。この際、重力水の水位２８は、有孔管９０の細孔より高い位置になるように管理される。

なお、重力水の水位２８を有孔管９０より上方になるように適宜管理すれば、有孔管９０は常に満水状態となり、空気に触れないため、酸化鉄などが付着し難い。また、水の流れは有孔管９０の内部から外部へ向かう。したがって、図５に示す実施例においては、特許文献２の技術と比較して、有孔管９０が目詰まりし難い。つまり、有孔管９０を用いても、維持管理の負担はあまり大きくならない。

ただし、有孔管９０の上端まで水がなくても、有孔管９０内に一定の水位があれば、有孔管９０円周面から給水されるので、必ずしも有孔管９０を満水状態にする必要はない。

また、図５に示す実施例では、有孔管９０を用いることによって水路９２を形成したが、これに限定されない。たとえば、図６に示すように、有孔板９４を用いることによって、遮水部材１６の内部を通り、隣り合う第２分岐管２２ｂの内部同士を連通する水路９２を形成することもできる。この場合には、たとえば、ＶＵ管の下端部にＴ型の管継手を接続して遮水部材１６を形成する際に、ＶＵ管と管継手との間に挟み込むようにして有孔板９４を設けるとよい。この遮水部材１６では、有孔板９４の上に土が充填される。そして、水路９２を流れる水が、有孔板９４に形成される多数の細孔を介して遮水部材１６内の土に供給されることにより、遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６が形成される。言い換えると、この場合のＴ型の管継手は、縦管状の遮水部材１６の下端に接続される給水管１４を形成する部材としても機能する。また、有孔板９４は、上述の水路９２を形成するための給水部材として機能する他に、縦管状の遮水部材１６内に土壌部２６を保持するための透水部材としても機能する。

図６に示す実施例においても、重力水の水位２８を有孔板９４より上方になるように適宜管理すれば、つまり遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６が常に形成されている状態を維持すれば、図５に示す実施例と同様に、有孔板９４は目詰まりし難く、維持管理の負担はあまり大きくならない。

また、上述の各実施例では、１つの水位管理器１８を給水管１４の本管２０に設けるようにし、全ての遮水部材１６内の重力水の水位２８を一括して管理するようにしたが、これに限定されない。たとえば、第１分岐管２２ａのそれぞれに水位管理器１８を設けて、複数の遮水部材１６ごとに、重力水の水位２８を管理することもできる。各水位管理器１８と各第１分岐管２２ａとの接続方法は、図３における本管２０を、各第１分岐管２２ａに変えればよいだけであるので、詳しい説明は省略する。この場合には、各第１分岐管２２ａの敷設高さが、各水位管理器１８の前後で変わり、各水位管理器１８によって、それより下流側に設けられる複数の遮水部材１６内の重力水の水位２８が、一括して管理される。

また、図７に示すように、第２分岐管２２ｂごとに、つまり遮水部材１６ごとに水位管理器１８を設け、各遮水部材１６内の重力水の水位２８を個別に管理することもできる。この場合には、図８および図９に示すような簡易型の水位管理器１８を用いるとよい。なお、上述したことと説明が重複する部分については、説明を省略または簡略化して行う。このことは、後述する他の各実施例においても同様である。

簡易型の水位管理器１８は、縦管７０を含み、給水管１４（この実施例では第２分岐管２２ｂ）の端部分に設けられて、縦管７０内の水位に応じて水の供給を調整するものである。縦管７０は、塩化ビニルなどの合成樹脂によって両端開口の円筒状に形成され、その内径は、たとえば４０ｍｍである。縦管７０としては、汎用の塩化ビニル製のＶＵ管などを用いるとよい。また、縦管７０の内部には、水位設定具７２およびフロート７４が設けられる。

水位設定具７２は、縦管７０内に配置されて、その配置高さに基づいて縦管７０内の水位設定値を規定するものである。水位設定具７２は、有底円筒状に形成され、その外径は、縦管７０内の所望の位置（高さ）に配置可能な程度に、縦管７０の内径とほぼ同じに設定される。また、水位設定具７０の底面には、貫通孔７６が形成される。水位設定具７２としては、汎用の塩化ビニル製のキャップを用いることができる。

また、縦管７０の側壁には、水位設定具７２よりも高い位置において、貫通孔７８が形成される。その貫通孔７８から地下を通る第２分岐管２２ｂの端部分が縦管７０内に挿入され、第２分岐管２２ｂの端部分は、さらに水位設定具７２の貫通孔７６に挿通されて、水位設定具７２から下方に向かって突出するように固定される。第２分岐管２２ｂの端は、後述するフロート７４の上面８０と当接する弁座８２として機能し、その開口は、縦管７０内に水を供給する給水口８４となる。

フロート７４は、水位設定具７２の下方に配置されて、縦管７０内の水位変動に応じて上昇および下降し、その上面８０は、弁座８２と当接して給水口８４を閉じる弁体としても機能する。フロート７４は、ゴム等の弾性材および合成樹脂などによって中空円柱状に形成され、その外周面は、縦管７０の内周面と若干の隙間を空けて沿う。つまり、フロート７４は、給水口８４（給水管１４の端）より下の位置において、縦管７０内に単に入れられた状態で配置され、縦管７０にガイドされて動く。ただし、弁体として機能するフロートの上面８０において、少なくとも弁座８２と当接する部位は、ゴム等の弾性材によって形成する必要がある。これは、フロート７４の上昇する力が弱い場合でも、フロート７４の上面８０（弁体）と第２分岐管２２ｂの端（弁座８２）とが隙間無く接触して、給水口８４を適切に閉じることができるようにするためである。フロート７４としては、乳酸菌飲料用のポリスチレン製の容器、或いはペットボトル等を利用することができ、その上部の開口をゴムシート等の弾性材で封止することによって、弁体として機能する上面８０を形成するとよい。

このように、簡易型の水位管理器１８は、汎用品のみを組み合わせて簡単にかつ安価に製作できる。なお、上述のように、水位設定具７２の底面に形成した貫通孔７６から第２分岐管２２ｂの端を突出させて、第２分岐管２２ｂの端自体を弁座８２として機能させる代わりに、水位設定具７２の底面に、その底面を連通して上方および下方に突出する両端開口の円筒状の軸部を形成しておき、その軸部の上部に第２分岐管２２ｂの端を接続するようにしてもよい。この場合には、軸部の下端が給水管１４の端に相当してフロート７４の上面８０と当接する弁座８２として機能し、その下端開口が縦管７０内に水を供給する給水口８４として機能する。また、縦管７０の側壁に貫通孔７８を設け、そこから地下を通る第２分岐管２２ｂを縦管７０内に挿入する代わりに、第２分岐管２２ｂを地表面１０２に沿わせて配置し、縦管７０の上部開口から第２分岐管２２ｂを縦管７０内に挿入するようにしてもよい。さらに、縦管７０の上部開口には、適宜な蓋を装着するようにしてもよい。

このような簡易型の水位管理器１８を遮水部材１６に設ける方法の一例について説明する。先ず、遮水部材１６を地中に配置するときに、遮水部材１６内の所定高さまで土を充填し、その土の上に縦管７０を立て置きする。次に、縦管７０内にフロート７４を入れた後、水位設定具７２を縦管７０内の所望の位置（高さ）に固定する。つまり、縦管７０内の水位が所定の水位設定値になったときに、フロート７４が上昇してその上面８０が弁座８２に当接し、給水口８４が閉じられるような位置に、水位設定具７２を固定する。続いて、縦管７０の貫通孔７８および水位設定具７２の貫通孔７６に第２分岐管２２ｂを挿通し、第２分岐管２２ｂの端を縦管７０の下方に突出させて固定する。最後に、遮水部材１６の内部の残りおよびその周辺に土を充填し、縦管７０を固定する。

なお、設定水位は、縦管７０内における水位設定具７２の配置位置を変えることによって設定する代わりに、遮水部材１６内における縦管７０の埋設深さ（配置高さ）を変えることによって設定することもできる。たとえば、水位設定具７２および給水管１４の端部分（給水口８４）を縦管７０内の所定位置に予め固定しておき、遮水部材１６内に縦管７０を配置するときに、その配置高さを適宜調整することによって、設定水位を所望の位置に設定することができる。この場合には、水位設定具７２を必ずしも設ける必要はなく、縦管７０内の所定位置に給水口８４を固定的に設けるための固定具があればよい。

このように簡易型の水位管理器１８を各遮水部材１６に設けると、図９(Ａ)に示すように、第２分岐管２２ｂを流れる水は、縦管７０内に流入し、遮水部材１６内に供給される。遮水部材１６内に供給された水は、土中を浸透していき、重力水となって遮水部材１６内に留まる。これによって、遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６が形成される。遮水部材１６内の重力水の水位２８と縦管７０内の水位とは同じであり、重力水の水位２８が設定水位に達すると、図９(Ｂ)に示すように、給水口８４が閉じられて、第２分岐管２２ｂから縦管７０内への給水が停止される。また、遮水部材１６内の重力水が上側の土壌に吸い上げられて、重力水の水位２８が設定水位よりも低下すると、図９(Ａ)に示すように、給水口８４が開かれて、第２分岐管２２ｂから縦管７０内への給水が行われる。

上述のように、図７に示す実施例によれば、各遮水部材１６内の重力水の水位２８を個別に調節することができるので、たとえば図１０に示すように、遮水部材１６ごと、或いは近くに配置される複数の遮水部材１６ごとに、重力水の水位２８を変えれば、場所ごとに水分量の異なる毛管水状態の土壌部３０を耕作地１００に形成することができる。したがって、同一のシステム１０内で、生育に適する土壌水分量の異なる植物を、最適な状態で同時に栽培することができる。たとえば、同一システム１０の耕作地１００において、或る範囲ではキャベツを栽培し、他の或る範囲では大豆を栽培し、さらに他の或る範囲では樹木を栽培するというようなことができる。

なお、図１０では、簡易型の水位管理器１８の水位設定具７２を設ける高さを変えることによって、重力水の水位２８を個別に変えてあるが、この際には、遮水部材１６自体の埋設深さも変えるようにしてもよい。

また、重力水の水位２８を個別に調節可能にすることによって、地表面１０２に起伏や傾斜などを有する耕作地１００にも好適にシステム１０を適用できる。たとえば、図１１に示すように、地表面１０２と各遮水部材１６内の重力水の上面との距離を、最適な距離で一定にすれば、そこで栽培する植物にとって最適な水分量を有する土壌部３０を、起伏や傾斜などを有する耕作地１００に形成することができる。

また、上述の各実施例では、複数の遮水部材１６を規則正しく並べて配置してあるが、遮水部材１６は、不規則的な配置位置となっていてもよい。また、耕作地１００全体に万遍なく遮水部材１６を配置することによって、耕作地１００の作土層全体を毛管水状態の土壌部３０とすることもできるし、耕作地１００の一部の範囲に遮水部材１６を配置することによって、耕作地１００の作土層の一部の範囲のみ、つまり耕作者が望む範囲のみを毛管水状態の土壌部３０とすることもできる。

さらに、地表面１０２まで毛管水状態の土壌部３０を形成するだけでなく、地表面１０２は乾燥状態であるが、植物が水分を吸収する土壌深さにおいては、毛管水状態の土壌部３０が形成されているというような状態にすることもできる。また、植物の成長に伴い、重力水の水位２８を適宜調整することによって、その成長段階において必要な土壌深さに、毛管水状態の土壌部３０が形成されているというような状態にすることもできる。

また、必ずしも重力水の水位２８の上下に対応して給水する必要はない。土壌の条件など、場合によっては間欠的に水を供給し、土壌部３０の水分を適宜コントロールしてもよい。

また、遮水部材１６内の土の成分を周囲（外部）の土壌成分と同じにしたが、遮水部材１６内の土壌成分は、特に限定されない。たとえば、遮水部材１６内の土壌成分として、周囲の土壌成分より粒子径の大きい土粒子、或いは小さい土粒子を用いてもよい。また、たとえば、下層から順に、礫層、砂層、およびシルト層を形成するというように、遮水部材１６内の土壌を複層状態にすることもできる。

また、図１２に示すように、遮水部材１６の開口には、鍔状部材９６をさらに設けるようにしてもよい。鍔状部材９６は、合成樹脂および金属などの遮水性を有する材質によって形成され、遮水部材１６の側壁から鍔状に延びるように形成される。たとえば図１２(Ａ)に示すように、鍔状部材９６は、ビニルシート等を利用して、その内側面が遮水部材１６の外側面に沿うリング状に形成され、遮水部材１６の側壁上部に配置される。

上述のように、土壌部２６の水分は、その上側の土壌に毛細管現象によって吸い上げられて、遮水部材１６の上部およびその周辺の土壌へと浸透していき、毛管水状態の土壌部３０を形成する。ここで、遮水部材１６に鍔状部材９６を設けておくと、鍔状部材９６はその下方の土壌への水の浸透を遮断するので、浸透水は横方向に浸透していくことになる。これによって、横方向に広範囲に広がる毛管水状態の土壌部３０を形成することができる。このように、鍔状部材９６を用いて下方に向かって浸透していく水の量を低減することによって、より効率的に広範囲に広がる毛管水状態の土壌部３０を形成することができ、使用する水の量を低減することができる。

なお、鍔状部材９６は、平面視で遮水部材の側壁から鍔状に延びるように設けられて、その下方の土壌への水の浸透を遮断するものであればよく、たとえば図１２(Ｂ)に示すように、その外周部を立ち上げるように形成することもできる。また、たとえば図１２(Ｃ)に示すように、鍔状部材９６を漏斗状に形成して、遮水部材１６の上部開口に差し込むようにしてもよい。また、図１２においてはいずれも、鍔状部材９６を遮水部材１６の側壁上部に設けてあるが、鍔状部材９６の配置位置（深さ）はこれに限定されず、鍔状部材９６を遮水部材１６の側壁中部に配置してもよいし、遮水部材１６の側壁下部に配置してもよい。さらには、鍔状部材９６をたとえば皿状に形成し、遮水部材１６の下に配置してもよい。このように鍔状部材９６の配置位置を調整ことによって、所望の深さまで毛管水状態の土壌部３０を形成することができる。また、遮水部材１６と鍔状部材９６とは一体的に形成されていてもよい。

また、上述の各実施例では、遮水部材１６を有底円筒状に形成したが、遮水部材１６の形状は、これに限定されず、たとえば有底角筒状に形成してもよい。また、たとえば、図１３に示すように、遮水部材１６を横長に形成することもできる。

具体的に説明すると、図１３に示す実施例では、耕作地１００の両端付近まで延びる複数の遮水部材１６が、所定の間隔を隔てて並ぶように分散配置される。遮水部材１６は、その両端が堰によって封止された溝状、つまり上側開口の容器状に形成される。遮水部材１６は、たとえば半円状の断面形状を有する半割り管を利用して形成するとよい。半割り管としては、たとえばその内径が２００−５００ｍｍの汎用の塩化ビニル製のＶＵ管を、軸方向に沿って２つに切断したものを利用することができる。

このように、遮水部材１６を横長に形成しても、その内部の重力水の水位２８を水位管理器１８によって適切に管理することによって、毛管水状態の土壌部３０を適切に形成できる。たとえば、各遮水部材１６の中央付近に水位管理器１８を設け、図７に示す実施例と同様に、水位管理器１８を介して第２分岐管２２ｂから遮水部材１６内に水を供給して、各遮水部材１６内の重力水の水位２８が、所望の水位になるように個別管理するとよい。このように各遮水部材１６内の重力水の水位２８を個別管理すれば、傾斜地に形成される段々畑などにも好適にシステム１０を適用できる。なお、重力水の水位２８は必ずしも個別管理する必要はなく、図１に示す実施例と同様に、本管２０に水位管理器１８を設けて全ての遮水部材１６の重力水の水位２８を一括管理してもよいし、第１分岐管２２ａに水位管理器１８を設けて複数の遮水部材１６ごとに重力水の水位２８を管理してもよい。

ただし、遮水部材１６の形状を横方向に長くしすぎると、第２分岐管２２ｂから供給される水が、遮水部材１６内の端部まで適切に浸透せずにその上部から溢れ出してしまい、重力水状態の土壌部２６を適切に形成できない可能性がある。そこで、横長の遮水部材１６を用いる場合には、図１４および図１５に示すように、遮水部材１６の内部に有孔管９０を設け、遮水部材１６の内部を通る水路９２を形成してもよい。

具体的には、図１４および図１５に示す実施例では、遮水部材１６の内部に、遮水部材１６の底面に沿うように軸方向に延びる有孔管９０が設けられる。有孔管９０は、遮水部材１６の内部において第２分岐管２２ｂと接続されて、第２分岐管２２ｂから送られてくる水を、その管壁に形成される多数の細孔を介して遮水部材１６内に供給する。このような有孔管９０を用いることによって、遮水部材１６を横長に形成した場合であっても、遮水部材１６内の端部まで適切に水を浸透させることができ、遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６を適切に形成することができる。また、この場合には、たとえば第２分岐管２２ｂの途中に水位管理器１８を設けて、遮水部材１６ごとに重力水の水位２８を管理するとよい。

なお、有孔管９０は、遮水部材１６内の底面付近に設けられるので、重力水の水位２８を有孔管９０より上方になるように適宜管理すれば、有孔管９０は常に満水状態となり、空気に触れないため、酸化鉄などが付着し難い。また、水の流れは有孔管９０の内部から外部へ向かう。したがって、図１４および図１５に示す実施例においては、特許文献２の技術と比較して、有孔管９０が目詰まりし難い。つまり、有孔管９０を用いても、維持管理の負担はあまり大きくならない。

また、図１３−図１５に示す実施例では、横長の遮水部材１６として半割り管を利用したが、これに限定されない。たとえば、図１６に示すように、横長の遮水部材１６として、汎用の塩化ビニル製のＶＵ管の管壁上端部をその管軸方向の全長に亘って切り取って開口を形成したものを利用することもできる。また、この場合には、必ずしも管軸方向の全長に亘る開口を形成する必要は無く、ＶＵ管の管壁上端部を所定間隔ごとに切り取り、所定間隔ごとに複数の開口を形成して、上側開口の遮水部材１６としてもよい。

また、図１７に示すように、半割り管の周方向両側縁に、長方形状の側板を垂直方向に接続したものを横長の遮水部材１６として用いてもよい。また、所定間隔ごとに複数の開口を形成する遮水部材１６の場合には、その開口から立設する管を設けるようにしてもよい。

なお、図１６および図１７に示す実施例においても、有孔管９０を遮水部材１６内に設ける場合には、重力水の水位２８は有孔管９０より上方になるように適宜管理される。

また、図１８に示すように、有孔管９０の代わりに、遮水部材１６内の下部に遮水板９４を設けることによって、遮水部材１６の底部に水路９２を形成してもよい。たとえば、半割り管に側板を接続して遮水部材１６を形成する場合には、半割り管と側板との間に挟み込むように長方形状の有孔板９４を設けるとよい。この場合にも、重力水の水位２８は有孔板９４より上方になるように適宜管理される。

なお、重力水の水位２８を有孔管９０より上方に維持したり、遮水部材１６の上端１６ｂと重力水の上面との距離を一定間隔以上に維持したりするためには、遮水部材１６は或る程度の高さを有する必要がある。ここで、図１５に示す実施例のような半割り管のみで形成される遮水部材１６を用いると、遮水部材１６自体の製作が容易であるという利点はあるが、その横幅は大きいものになってしまう。しかし、図１６−図１８に示す実施例の遮水部材１６を用いれば、その横幅を抑えつつその高さを確保できる。

また、図１３−１８に示す実施例においても、図１２に示したような鍔状部材９６を設けるようにしてよい。ただし、この場合の鍔状部材９６は、遮水部材１６の全周に亘るものである必要は無く、たとえば、長方形状のビニルシートを管軸方向に沿って遮水部材１６の両側部に配置するようなものであってよい。

また、他の実施例として、図１９および図２０に示すように、ゴムおよび合成樹脂などによって形成される遮水シートを利用して遮水部材１６を形成することもできる。

具体的には、図１９および図２０に示す実施例では、耕作地１００の全面に広がるように、シート状の遮水部材１６が耕作地１００の地下に敷かれる。シート状の遮水部材１６の端部は立ち上げられ、これによって遮水部材１６は上側開口の容器状に形成される。ただし、耕作地１００の周囲が別途の手段、たとえば粘土等によって不透水層となっている場合や、十分な大きさ（広さ）を有する遮水シートを用いる場合には、シート状の遮水部材１６を水平方向に設けるだけでよい。水平方向の遮水部材１６、つまり遮水部材１６の底面の敷設深さは、たとえば３００−５００ｍｍである。

このような遮水部材１６の内部（或いは上側）に、水タンク１２から給水管１４を介して水を供給しても、そこに重力水状態の土壌部２６を形成できる。そして、水位管理器１８によって重力水の水位２８を適切に管理することで、毛管水状態の土壌部３０を適切に形成できる。図１９および図２０に示す実施例においても、土壌自体の浸透機能を利用するので、目詰まりによる浸透機能の低下が発生せず、維持管理が容易となる。また、給水側で重力水の水位管理を行うので、無駄な水が供給されることが無く、水資源を効率的に利用できる。

なお、シート状の遮水部材１６は、必ずしも耕作地１００の全面に設ける必要は無く、耕作地１００の一部の範囲に形成することもできるし、図１などに示す実施例のように分散配置することもできる。ただし、遮水シートによって遮水部材１６を形成する場合、遮水シートは老朽化し易いので、遮水部材１６内の水が漏水してしまい、土壌部３０の水分量の適切なコントロールが困難になる可能性がある。また、シート状の遮水部材１６を耕作地１００の全面に設ける場合には、降雨などによる余剰水分が地下深くに浸透できないので、別途排水設備を設ける必要があり、さらに、根を地中深くまで張るような大きな木を適切に栽培できない場合もある。

また、上述の各実施例では、水タンク１２は、農業用水配管などと接続されて、そこから送られてくる水を貯留するようにしたが、これに限定されない。たとえば、個人用に使用する小規模なシステム１０の場合には、耕作者（使用者）が、バケツ等を用いて水タンク１２内に適宜水を補充するようにしてもよい。また、たとえば、水タンク１２内に雨水が適宜貯留される構成にすることもできる。さらに、水タンク１２は必ずしも設ける必要は無く、農業用配水管などから直接給水管１４に水が供給されるようにすることもできる。

また、給水管１４の配管構造は、遮水部材１６の配置などに合わせて適宜変更され、たとえば、給水管１４を本管２０のみで形成するようにしてもよいし、第２分岐管２２ｂから分岐する第３分岐管をさらに形成するようにしてもよい。

また、図１に示す実施例では、図３に示すような水位管理器１８を用い、図７に示す実施例では、図８に示すような簡易型の水位管理器１８を用いたが、これに限定されない。図３或いは図８に示す水位管理器１８は、どの実施例にも用いることができるし、図３或いは図８に示す水位管理器１８以外の構成の水位管理器１８を、システム１０に適用することもできる。ただし、図３に示す水位管理器１８と比較して、図８に示す簡易型の水位管理器１８は、給水口８４を閉じる力が弱いので、給水管１４から送られてくる水が低圧水の場合にのみ、図８に示す簡易型の水位管理器１８を用いることができる。

なお、図８に示す簡易型の水位管理器１８は、簡単にかつ安価に製作できるので、小規模な耕作地１００にシステム１０を適用する際に用いると、最適である。たとえば、図２１に示すように、屋外に配置するプランタ１０４にシステム１０を適用する場合には、プランタ１０４内の耕作地１００（つまりプランタ１０４内の土壌）に１つの遮水部材１６を埋設し、その遮水部材１６内に１つの簡易型の水位管理器１８を設けるとよい。この水位管理器１８には、水タンク１２と繋がる給水管１４が接続される。そして、上述の各実施例と同様に、遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６を形成し、その重力水の水位２８を適切に保てば、プランタ１０４内の土壌の上層部に、毛管水状態の土壌部３０を形成でき、適切に草花などの植物を育成できる。なお、この場合には、降雨などによってプランタ１０４内に余剰の水が与えられても、プランタ１０４の底面に予め形成されている孔１０６から水が抜ける。つまり、図１などに示す実施例における、地下深くに余剰水が浸透していくことと同様の作用が働く。

また、上述の各実施例では、遮水部材１６を地中（土壌中）に埋設するようにしたが、遮水部材１６は、必ずしも地中に埋設される必要はない。たとえば、図２２に示すように、プランタ１０４や鉢自体を、遮水部材１６として利用し、遮水部材１６内の土壌の上層部に形成される毛管水状態の土壌部３０で草花などを育成するとよい。

具体的には、屋内に配置するプランタ１０４等にシステム１０を適用するとよく、この場合には、プランタ１０４自体が遮水部材１６として機能する。ただし、プランタ１０４の底面に形成される孔１０６を、キャップ等の適宜な封止具１０８によって封止し、プランタ１０４が貯水機能を有するようにしておく必要がある。このプランタ１０４内、つまり遮水部材１６内には、１つの水位管理器１８が設けられ、図２１に示す実施例と同様に、遮水部材１６内に重力水状態の土壌部２６が形成される。この場合には、重力水の水位２８を、遮水部材１６内の土壌の中程のところに保つとよく、これによって、遮水部材１６内の土壌の上層部に毛管水状態の土壌部３０が形成される。なお、図２２に示す実施例は、屋内に配置するプランタ１０４に適用するものなので、降雨などによって余剰に水が供給される状態を考慮する必要はない。

また、たとえば、屋上緑化にシステム１０を適用する場合には、適宜な大きさの遮水部材１６を屋上に配置し、図２２に示す実施例と同様に、遮水部材１６内の土壌の上層部に毛管水状態の土壌部３０を形成し、その土壌部３０で植物を育成するとよい。ただし、屋外に適用する場合には、適宜な排水設備を別途備える必要がある。

また、各実施例で示した遮水部材１６を組み合わせてシステム１０を構成することもできる。たとえば、図２に示す遮水部材１６と図１５に示す遮水部材１６とを同一システム内で適用してもよい。また、たとえば、シート状の遮水部材１６の上に図２に示す遮水部材１６を配置して、２層の毛管水状態の土壌部３０を形成するようなこともできる。

１０ …地下灌漑システム
１２ …水タンク
１４ …給水管
１６ …遮水部材
１８ …水位管理器
２０ …本管
２２ …分岐管
２６ …重力水状態の土壌部
２８ …重力水の水位
３０ …毛管水状態の土壌部
９０ …有孔管
９２ …水路
９４ …有孔板
９６ …鍔状部材
１００ …耕作地

第１の発明は、所定の第１高さを有しかつ上面に開口を設けた横管状に形成され、その内部に重力水状態の土壌部が形成される遮水部材、所定の第２高さを有しかつ遮水部材内を通る水路を形成する給水部材を含み、遮水部材の上側に給水して土壌部を形成する給水手段、および給水部材に接続され、給水口から水が供給されかつ内部の水位が土壌部の重力水の水位と連動する縦管と、縦管内の水位変動に連動して上下動するフロートとを有し、所定の水位設定値に基づいて土壌部の重力水の水位を管理する水位管理手段を備え、遮水部材の第１高さは、給水部材の第２高さよりも高く設定され、フロートの上下動に応じて給水口が開閉する高さ位置を調整することによって、水位設定値が遮水部材の第１高さの範囲内で設定され、水位管理手段は、フロートの上下動に応じて、縦管内の水位が水位設定値以上のときに給水口を閉じて給水部材への水の供給を停止し、かつ縦管内の水位が水位設定値未満のときに給水口を開いて給水部材への水の供給を行う、地下灌漑システムである。

第２の発明は、所定の第１高さを有しかつ上面に開口を設けた横管状に形成され、その内部に重力水状態の土壌部が形成される遮水部材、遮水部材の上側に給水して土壌部を形成する給水手段、および給水手段に接続され、給水口から水が供給されかつ内部の水位が土壌部の重力水の水位と連動する縦管と、縦管内の水位変動に連動して上下動するフロートとを有し、所定の水位設定値に基づいて土壌部の重力水の水位を管理する水位管理手段を備え、フロートの上下動に応じて給水口が開閉する高さを調整することによって、水位設定値が遮水部材の第１高さの範囲内で設定され、水位管理手段は、フロートの上下動に応じて、縦管内の水位が水位設定値以上のときに給水口を閉じて給水手段への水の供給を停止し、かつ縦管内の水位が水位設定値未満のときに給水口を開いて給水手段への水の供給を行う、地下灌漑システムである。

第３の発明は、所定の第１高さを有しかつ上面に開口を設けた横管状に形成され、その内部に重力水状態の土壌部が形成される遮水部材、所定の第２高さを有しかつ遮水部材内を通る水路を形成する給水部材を含み、遮水部材の上側に給水して土壌部を形成する給水手段、および給水部材に接続され、給水口から水が供給されかつ内部の水位が土壌部の重力水の水位と連動する縦管と、縦管内の水位変動に連動して上下動するフロートとを有し、所定の水位設定値に基づいて土壌部の重力水の水位を管理する水位管理手段を備え、遮水部材の第１高さは、給水部材の第２高さよりも高く設定され、フロートの上下動に応じて給水口が開閉する高さ位置を調整することによって、水位設定値が遮水部材の第１高さの範囲内であってかつ給水部材の第２高さよりも高くなるように設定され、水位管理手段は、フロートの上下動に応じて、縦管内の水位が水位設定値以上のときに給水口を閉じて給水部材への水の供給を停止し、かつ縦管内の水位が水位設定値未満のときに給水口を開いて給水部材への水の供給を行う、地下灌漑システムである。

第４の発明は、傾斜地の地中に分散配置される複数の遮水部材であって、各々が上面に開口を設けた横管状に形成され、各々の内部に重力水状態の土壌部が形成される遮水部材、複数の遮水部材のそれぞれの上側に給水して土壌部を形成する給水手段、および給水手段に接続され、複数の遮水部材をその傾斜高さに応じてグループ分けし、各グループに異なった水位設定値を設定して、その水位設定値に基づいて各グループの遮水部材内の土壌部の重力水の水位を個別に管理する複数の水位管理手段を備え、複数の水位管理手段はそれぞれ、対応するグループの遮水部材内の土壌部の重力水の水位が当該グループに設定された水位設定値以上のときに給水手段への水の供給を停止し、かつ対応するグループの遮水部材の土壌部の重力水の水位が当該グループに設定された水位設定値未満のときに給水手段への水の供給を行う、地下灌漑システムである。

Claims (13)

1. その上側に土壌を有する遮水部材、
   前記遮水部材の上側に給水して、重力水状態の土壌部を形成する給水手段、および
   前記土壌部の重力水の水位が設定値以上のときに前記給水手段による給水を停止し、前記土壌部の重力水の水位が設定値未満のときに前記給水手段による給水を行う水位管理手段を備える、地下灌漑システム。
2. 前記遮水部材は、上側開口の容器状に形成され、その内部に前記土壌部が形成される、請求項１記載の地下灌漑システム。
3. 前記遮水部材は、その上面に開口を設けた横管状に形成される、請求項２記載の地下灌漑システム。
4. 前記開口は、立ち上がり部を有する、請求項３記載の地下灌漑システム。
5. 前記給水手段は、前記遮水部材内を通る水路を形成するための給水部材を含む、請求項２ないし４のいずれかに記載の地下灌漑システム。
6. 前記遮水部材は、その上端に開口を有する縦管状に形成され、
   前記給水手段は、前記縦管状の遮水部材の下端に接続され、
   前記縦管状の遮水部材の下端付近に設けられ、前記土壌部を当該遮水部材内に保持するための透水部材を備える、請求項１記載の地下灌漑システム。
7. 前記開口は、遮水性を有する鍔状部材を備える、請求項２ないし６のいずれかに記載の地下灌漑システム。
8. 前記遮水部材は、シート状に形成され、その上側に前記土壌部が形成される、請求項１記載の地下灌漑システム。
9. 複数の前記遮水部材が地中に分散配置され、
   前記給水手段は、複数の前記遮水部材のそれぞれに給水する給水管を含む、請求項２ないし７のいずれかに記載の地下灌漑システム。
10. 前記給水管は、本管、および前記本管から分岐して前記遮水部材まで延びる複数の分岐管を含み、
    前記水位管理手段は、前記本管から前記分岐管への給水を管理する、請求項９記載の地下灌漑システム。
11. 前記給水管は、本管、および前記本管から分岐して前記遮水部材まで延びる複数の分岐管を含み、
    前記水位管理手段は、前記分岐管から前記遮水部材内への給水を管理する、請求項９記載の地下灌漑システム。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の地下灌漑システムにおいて、水位管理手段として用いられる水位管理器であって、
    給水管から水が供給される縦管、および
    前記縦管内に設けられて、前記縦管内の水位変動と連動するフロートを備え、
    前記フロートの動きに応じて、前記縦管内の水位が設定値以上のときに給水口を閉じ、前記縦管内の水位が設定値未満のときに給水口を開く、水位管理器。
13. 前記フロートは、前記縦管内の水位が設定値以上のときに、前記給水管の端と当接して前記給水口を閉じ、前記縦管内の水位が設定値未満のときに、前記給水管の端から離れて前記給水口を開く、請求項１２記載の水位管理器。

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