JP3103300B2

JP3103300B2 - 貯水設備

Info

Publication number: JP3103300B2
Application number: JP07270038A
Authority: JP
Inventors: 友隆柳田
Original assignee: Createrra Inc
Current assignee: Createrra Inc
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 2000-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JPH09111814A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下に構築されて
雨水を貯留し、水資源確保のための貯水池や洪水防止の
調整池等として機能される貯水設備に係る技術分野に属
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、砕石等を用いる貯水設備として
は、例えば、特公平７ー３０５３２号公報に記載のもの
が知られている。

【０００３】この従来の貯水設備は、人工のコンクリー
ト壁，自然の泥岩を組合せて形成した不透水性の貯水ス
ペースと、貯水スペースの内部に空隙を形成して充填さ
れ充填空隙に雨水を滞留させる砂，砂礫，割石等の滞水
材と、滞水材の貯水スペースへの充填表面を覆う不透水
層と、地表から不透水層を貫通して滞水材にまで配設さ
れ雨水を給水，取水する給水手段，取水手段とを備えて
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の貯水設備
では、雨水の滞水材への給水が限定された流通容積の給
水手段によってのみ行われ、雨水の地表から滞水材への
自然浸透が不透水層あるいは浸透性の悪い土壌によって
阻止されているため、時間あたりの降水量が多くなると
貯留できずに流出してしまう雨水の比率が大きくなって
しまうという問題点がある。この問題点は、調整池とし
ての機能の低下をもたらすことになる。

【０００５】さらに、雨水を滞留させる滞水材の充填空
隙を大きくすると滞水材，不透水層に陥没等が生ずるお
それがあるため、貯水スペースにおける充填間隙の容積
比を低くせざるを得ず、雨水の貯留能力が低いという問
題点がある。この問題点は、構築規模を大型化させて構
築箇所の制約，構築の施工コストの上昇をもたらすこと
になる。

【０００６】さらに、滞水材間の間隙が少ない砂や砂礫
等は滞水材として用いられず、砕石や割石等が滞水材と
して用いられている。しかし、これらは目詰まりし易い
ため、滞水材を舗装材、或いは砂及び土壌で覆わなけれ
ば地表を通常の地盤のような用途に供することができ
ず、構築の施工コストが嵩むという問題点がある。ま
た、これらは植物の生育に利用できる有効水分保持力と
下方の水分を毛管力で上昇させる能力とがほとんどない
ため、植物の生育培地として良好に機能せず、植栽する
ためには土壌を盛土しなければならないという問題点が
ある。

【０００７】さらに、不透水層が不透水性の貯水スペー
スで囲まれ浸透した雨水が不透水層中に滞留してしまう
ため、不透水層からなる地表が泥状化しやすいという問
題点がある。この問題点は、構築箇所の制約をもたらす
ことになる。

【０００８】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたもので、雨水を量，速度，および土地利用面で効
率的に貯留することができるとともに、安価な施工コス
トで構築することができ、しかも雨水で地表が泥状化す
ることのない貯水設備を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明に係る貯水設備は、次のような手段を採用す
る。

【００１０】即ち、請求項１では、地盤に掘設した凹部
または自然窪地からなる貯水スペースと、貯水スペース
の地面の上部に布設され雨水の浸透を許容する透水シー
トと、貯水スペースの地面の下部に布設され雨水の浸透
を阻止する遮水シートと、透水シート，遮水シートで囲
まれた貯水スペースの内部に充填され雨水を吸収貯留す
る貯水材とを備え、貯水材を多数の孔隙を有する多孔質
礫状材として貯水スペースへの充填表面を地表に露出さ
せ、その直上に一体的に植栽してなる。

【００１１】この手段では、貯水材を地表に露出させる
ことで、雨水の貯水材への自然浸透が図られ、地表の泥
状化が防止されている。また、雨水を孔隙に吸収貯留す
る多孔質礫状材を貯水材とすることで、貯水スペースに
おける雨水の貯水容積比を高めている。また、強固で保
水性が高く、目詰まりを防止する能力が高い多孔質礫状
材を貯水材とし、地表部に植栽することで、従来の被覆
層を不要にしている。

【００１２】また、請求項２では、請求項１の貯水設備
において、貯水材は孔隙率の高い溶岩性の軽石を１００
ｍｍ以下の粒度としたものからなり、貯水スペースにお
ける雨水の貯水容積比が７０％以上になるように貯水ス
ペースに貯水材を充填したことを特徴とする。

【００１３】この手段では、貯水材の好適な材料として
孔隙率の高い溶岩性の軽石が選択され、１００ｍｍ以下
の粒度，雨水の貯水容積比７０％以上とすることで貯水
能力が高くなる。

【００１４】また、この貯水材は、有効水分保持量が約
１０％以上と多く、又毛管水の上昇高が約４０ｃｍ以上
であるので、下層に貯えられた水分を植物が利用するこ
とができる。更に、飽和水の排水直後の通気係数が１０
°ｃｍ／ｓｅｃ以上と、高含水の状態においても通気性
が良いので、植物の生育に好適である。

【００１５】また、請求項３では、請求項２の貯水設備
において、透水シートによって囲まれた貯水スペースの
上部に充填される貯水材の粒度を０〜４０ｍｍとして雨
水の貯水容積比を約７４％とし、遮水シートによって囲
まれた貯水スペースの下部に充填される貯水材の粒度を
調整し、最大粒径と最小粒径との比が２以下の均一な粒
径として雨水の貯水容積比を約７７％としたことを特徴
とする。

【００１６】この手段では、貯水材を２層構造（０〜４
０ｍｍの粒度，雨水の貯水容積比７４％以上と、最大粒
径と最小粒径との比が２以下の均一な粒径，雨水の貯水
容積比７７％以上）とすることで、高い貯水能力，調整
能力が得られる。

【００１７】また、請求項４では、請求項１の貯水設備
において、貯水材に多孔質礫状材の粒子間隔である間隙
率を高める間隙増量材を混合したことを特徴とする。

【００１８】この手段では、間隙増量材により間隙率を
高めることで、多孔質礫状材の粒子間隔に滞留され揚水
可能となる雨水の量が増量される。

【００１９】また、請求項５では、地盤に掘設した凹部
または自然窪地からなる貯水スペースと、貯水スペース
の地面の全部に布設されるシートであってシートは雨水
の浸透を許容する透水シート又は雨水の浸透を阻止する
遮水シートのいずれか一方と、いずれか一方のシートで
囲まれた貯水スペースの内部に充填され雨水を吸収貯留
する貯水材とを備え、貯水材を多数の孔隙を有する多孔
質礫状材として貯水スペースへの充填表面を地表に露出
させ、その直上に一体的に植栽してなる。

【００２０】この手段では、透水シートの布設により主
として調整池として機能し、遮水シートの布設により主
として貯水池として機能する。

【００２１】また、請求項６では、地盤に掘設した凹部
または自然窪地からなる貯水スペースと、貯水スペース
の地面の下部に布設され雨水の浸透を阻止する遮水シー
トと、貯水スペースの内部に充填され雨水を吸収貯留す
る貯水材とを備え、貯水材を多数の孔隙を有する多孔質
礫状材として貯水スペースへの充填表面を地表に露出さ
せ、その直上に一体的に植栽してなる。

【００２２】この手段では、透水シートを布設せず、不
透水シートにより地盤への雨水の浸透を阻止すること
で、調整池としてよりも貯水池としての機能が主にな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る貯水設備の実
施の形態を図面に基いて説明する。

【００２４】図１〜図１０は、本発明に係る貯水設備の
実施の形態（１）を示すものである。

【００２５】この実施の形態では、市街地での比較的小
規模の構築に好適なものを示してある。

【００２６】この実施の形態は、図１に示すように、貯
水スペース１，透水シート２，遮水シート３，貯水材４
の各部を基本に構成されている。

【００２７】貯水スペース１は、図２に示すように、雨
水Ｗの浸透面積を広く確保するために地盤Ｅに逆錐台形
の凹部を掘設して形成されている。貯水スペース１の掘
設は、適当な掘削機等で地表から行われる。また、貯水
スペース１の掘設の際には、他所で集合させた雨水Ｗを
貯水スペース１に流入させる給水溝５，給水埋設管６を
配設するための配設溝７，８をも同時に掘設しておく。
なお、貯水スペース１の底面には、捨砂９が布設され
る。

【００２８】透水シート２は、合成樹脂繊維材等の雨水
Ｗの浸透を許容する材質からなるもので、図３に示すよ
うに、貯水スペース１の側面の全面に布設されて側面の
土と貯水材との混合を防止している。透水シート２の布
設は、アンカ止工法等で行われる。また、布設された透
水シート２の給水溝５，給水埋設管６の配設部分は、切
欠口２ａ，切抜孔２ｂとして切除しておく。なお、透水
シート２の内側面の下側２／３程度には、図４に示すよ
うに、合成樹脂繊維材等の雨水Ｗの浸透を許容する材質
からなる透水性マット１０がアンカ止工法等で積層され
る。

【００２９】遮水シート３は、合成樹脂布材等の雨水Ｗ
の浸透を阻止する材質からなるもので、図５に示すよう
に、貯水スペース１の底面（捨砂９の上面）と透水性マ
ット１０の内側面とに布設されている。遮水シート３の
布設は、スポット接着工法等で行われる。また、布設さ
れた遮水シート３の底面には、図６に示すように、多数
の小孔１１ａが開口された集水管１１が配設される。そ
して、集水管１１には、貯水スペース１の上方へ立上げ
突出する揚水パイプ１２が接続されている。

【００３０】貯水材４は、多数の孔隙を有する多孔質礫
状材からなるもので、布設された遮水シート３の内側容
積部分（図６，図７参照）と、布設された透水シート２
の遮水シート３を除く内側容積部分（図８，図９参照）
との２層に充填されている。多孔質礫状材としては、全
体の容積に対する孔隙の容積の比率である孔隙率の高い
北海道の樽前山（標高１０２４ｍ）で産出される溶岩性
の軽石が好適である。遮水シート３で囲まれた下層Ａで
は、前記軽石の粒度を最大粒径と最小粒径との比が２以
下の均一になるよう１０〜２０ｍｍに調整して、雨水Ｗ
の貯水容積比が約７７％になるように充填されている。
なお、雨水Ｗの貯水容積比は、貯水スペース１の容積に
対する貯水材４の孔隙の容積と貯水材４の粒子間隔であ
る充填間隙との和の比率である。また、透水シート２で
囲まれた上層Ｂでは、前記軽石の粒度を０〜４０ｍｍと
して雨水Ｗの貯水容積比が約７４％になるように充填さ
れている。これ等の上下層Ａ，Ｂの間には、図７に示す
ように、Ａ層からＢ層への毛管水の過剰な上昇を防止す
る多数の小孔１３ａが開口された調整シート１３が張設
されている。また、上層の貯水材４の充填の際には、図
８に示すように、給水溝５，給水埋設管６が配設され
る。なお、給水溝５，給水埋設管６は、貯水スペース１
の外部から内部を通ってさらに外部まで配設されてなる
もので、貯水スペース１の内部に配設される部分に多数
の小孔５ａ，６ａが開口されている。

【００３１】構築が完成された状態では、図９に示すよ
うに、上層Ｂの貯水材４の充填表面が地表に露出する。
地表に露出された上層Ｂの貯水材４には、植物１４が植
栽される。なお、上層Ｂの貯水材４から突出した揚水パ
イプ１２には、揚水ポンプ１５，フィルタ１６，蛇口１
７が接続される。

【００３２】この実施の形態によると、貯水材４は植物
の生育に利用できる水分、即ち有効水分が１０％以上と
多く（砕石では約１〜２％）、又毛管水の上昇高も約４
０ｃｍと高い（砕石では約１〜２ｃｍ）。また、飽和水
の排水直後の通気係数が１０°ｃｍ／ｓｅｃ以上と高含
水の状態においても通気性が良い。従って、植物の生育
に適しており、従来の砕石貯留のように、地表にフィル
ター材，砂又は土壌を盛土することなく直接植栽するこ
とができるため、構築の施工コストが安価となる。

【００３３】また、この実施の形態では、貯水スペース
１の上に降下した雨水Ｗは、貯水材４の孔隙に吸収され
つつ貯水材４の充填間隙を自然浸透して上層Ｂから下層
Ａに流下する。下層Ａに流下した雨水Ｗは、遮水シート
３に浸透を阻止されて下層Ａの内部に貯留される。下層
Ａに飽和した雨水Ｗは、上層Ｂへ溢流上昇して、一部が
直接透水シート２から地盤Ｅに浸透し、他の一部が透水
性マット１０を介して透水シート２から地盤Ｅに浸透す
る。なお、透水性マット１０は、雨水Ｗの地盤Ｅへの浸
透面積を拡大するとともに、遮水シート３の外側に水溜
まりが形成されて地盤Ｅや貯水材４の充填が崩壊するの
を防止する。

【００３４】この雨水Ｗの連続的な流通によると、時間
あたりの降水量が多くなっても貯留できずに流出してし
まう雨水Ｗの比率が小さいため、調整池としての機能が
確実に奏される。また、地表付近に雨水Ｗが滞留しない
ことから、貯水材４の材質と相俟って地表が泥状化する
ことがない。

【００３５】また、雨水Ｗの貯水容積比が高いため、貯
留性能が高くなり貯水池としての機能も確実に奏され
る。このため、構築規模を小型化することができて、構
築箇所の選択が自由になり構築の施工コストが低減され
る。また、雨水Ｗの貯水容積比が高いことから、貯水ス
ペース１以外の他所に降下した雨水Ｗをも給水溝５，給
水埋設管６の小孔５ａ，６ａから貯水スペース１に給水
することができる。なお、給水溝５，給水埋設管６が貯
水スペース１の内部からさらに外部へ配設されているた
め、貯水スペース１に雨水Ｗが飽和して浸透能力が喪失
している場合、給水溝５，給水埋設管６を流通する雨水
Ｗが小孔５ａ，６ａから貯水スペース１に給水されずそ
のまま貯水スペース１の外部へ流出する。従って、給水
溝５，給水埋設管６を流通する雨水Ｗは、貯水スペース
１から溢流して貯水スペース１の周囲を水浸しにするこ
とはない。

【００３６】下層Ａに貯留された雨水Ｗは、本発明者の
実験によると、下層の容積の４３％量が揚水ポンプ１５
で揚水可能であった。従って、かなりの量の雨水Ｗを揚
水することができ、蛇口１７から供給して消火水等多方
面の用途に供することができる。特に、下層Ａに貯留さ
れた雨水Ｗは、貯水材４で濾過されさらにフィルタ１６
で濾過されて揚水供給されるため、飲料水にも利用する
ことができる。

【００３７】上層Ｂの貯水材４に植栽された植物１４
は、貯水材４の良好な保水性によって確実に成育する。
本発明者の実験によれば、上層Ｂの貯水材４の毛管水の
上昇高が約４０ｃｍであることが確認された。また、貯
水材４を突固めても物性がほとんど変化せず、上層Ｂの
貯水材４を測定するとＣＢＲ値が５２．４％でコーン指
数が７２．１Ｋｇｆ／ｃｍ²であり、強度的に車両の走
行や道路の構築にも支障ないことが確認された。従っ
て、地表に露出している貯水材４の充填表面を多方面の
用途に供することができる。

【００３８】図１１は、本発明に係る貯水設備の実施の
形態（２）を示すものである。

【００３９】この実施の形態では、前述の実施の形態
（１）よりも構築構造を簡素化したものを示してある。

【００４０】この実施の形態の貯水スペース１は、透水
シート２または遮水シート３のみを布設することにより
形成されている。また、貯水材４は、単層からなってい
て充填表面に歩道を形成する透水性タイル１８が張設さ
れている。

【００４１】この実施の形態によると、透水シート２の
みを布設することで主に調整池として機能させ、遮水シ
ート３のみを布設することで主に貯水池として機能させ
ることができる。なお、透水性タイル１８の張設は、雨
水Ｗの浸透の妨げとはならない。

【００４２】以上、図示した実施の形態の外に、自然窪
地に透水シート２，遮水シート３等を布設して貯水スペ
ース１を形成する構成とすることも可能である。この実
施の形態によると、地盤Ｅの掘設けの手間が省略される
ため、構築の施工コストがより安価になる。

【００４３】さらに、透水シート２，遮水シート３を複
数層に構成することも可能である。この実施の形態によ
ると、透水シート２，遮水シート３の布設強度が高くな
る。

【００４４】さらに、貯水材４に充填間隙の間隙率を高
める間隙増量材を混合する構成とすることも可能であ
る。この実施例によると、充填間隙に滞留する雨水Ｗが
増量されて、雨水Ｗの揚水可能量が増量される。なお、
本発明者の実験によると、前記軽石の粒度を１０〜２０
ｍｍとした貯水材４とカキガラからなる間隙増量材を２
対１の重量比で混合して雨水Ｗの貯水容積比を約７５％
にすると、雨水の揚水可能量が５８％になった。また、
同じく３対１の重量比で混合して雨水Ｗの貯水容積比を
約７５％にすると、雨水の揚水可能量が５３％になっ
た。また、同じく４対１の重量比で混合して雨水Ｗの貯
水容積比を約７６％にすると、雨水の揚水可能量が４９
％になった。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る貯水設備は、
貯留スペースの地表全体の広い面積から雨水が自然浸透
するため、時間あたりの降水量が多くなっても貯留でき
ずに流出してしまう雨水の比率が小さくなるため、調整
池としての機能が確実に奏される効果がある。

【００４６】さらに、雨水の貯水容積比が高く貯水性能
が高いため、全体を小型化することができて構築箇所の
選択が自由になる効果がある。

【００４７】さらに、貯水性能が高く全体を小型化する
ことができること、貯水材の充填表面を不透水層で覆わ
なくても地表を通常の地盤のような用途に供することが
できること、貯水スペースを簡単な透水シート，遮水シ
ート等で形成することから、構築の施工コストが安価に
なる効果がある。

【００４８】さらに、雨水が連続的に貯水材に浸透して
地表付近に滞留することがないため、地表が泥状化しな
い効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る貯水設備の実施の形態（１）を示
す断面図である。

【図２】図１の構築の一工程を示す斜視図である。

【図３】図２に続く工程を示す斜視図である。

【図４】図３に続く工程を示す斜視図である。

【図５】図４に続く工程を示す斜視図である。

【図６】図５に続く工程を示す斜視図である。

【図７】図６に続く工程を示す斜視図である。

【図８】図７に続く工程を示す斜視図である。

【図９】図２〜図８の工程を経た構築完了状態の斜視図
である。

【図１０】図１の雨水の流通経路を示す斜視図である。

【図１１】本発明に係る貯水設備の実施の形態（２）を
示す断面図である。

【符号の説明】

１貯水スペース２透水シート３遮水シート４貯水材Ｅ地盤Ｗ雨水

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤に掘設した凹部または自然窪地から
なる貯水スペースと、貯水スペースの地面の上部に布設
され雨水の浸透を許容する透水シートと、貯水スペース
の地面の下部に布設され雨水の浸透を阻止する遮水シー
トと、透水シート，遮水シートで囲まれた貯水スペース
の内部に充填され雨水を吸収貯留する貯水材とを備え、
貯水材を多数の孔隙を有する多孔質礫状材として貯水ス
ペースへの充填表面を地表に露出させ、その直上に一体
的に植栽してなる貯水設備。
【請求項２】請求項１の貯水設備において、貯水材は
孔隙率の高い溶岩性の軽石を１００ｍｍ以下の粒度とし
たものからなり、貯水スペースにおける雨水の貯水容積
比が７０％以上になるように貯水スペースに貯水材を充
填したことを特徴とする貯水設備。
【請求項３】請求項２の貯水設備において、透水シー
トによって囲まれた貯水スペースの上部に充填される貯
水材の粒度を０〜４０ｍｍとして雨水の貯水容積比を約
７４％とし、遮水シートによって囲まれた貯水スペース
の下部に充填される貯水材の粒度を調整し、最大粒径と
最小粒径との比が２以下の均一な粒径として雨水の貯水
容積比を約７７％としたことを特徴とする貯水設備。
【請求項４】請求項１の貯水設備において、貯水材に
多孔質礫状材の粒子間隔である間隙率を高める間隙増量
材を混合したことを特徴とする貯水設備。
【請求項５】地盤に掘設した凹部または自然窪地から
なる貯水スペースと、貯水スペースの地面の全部に布設
されるシートであってシートは雨水の浸透を許容する透
水シート又は雨水の浸透を阻止する遮水シートのいずれ
か一方と、いずれか一方のシートで囲まれた貯水スペー
スの内部に充填され雨水を吸収貯留する貯水材とを備
え、貯水材を多数の孔隙を有する多孔質礫状材として貯
水スペースへの充填表面を地表に露出させ、その直上に
一体的に植栽してなる貯水設備。
【請求項６】地盤に掘設した凹部または自然窪地から
なる貯水スペースと、貯水スペースの地面の下部に布設
され雨水の浸透を阻止する遮水シートと、貯水スペース
の内部に充填され雨水を吸収貯留する貯水材とを備え、
貯水材を多数の孔隙を有する多孔質礫状材として貯水ス
ペースへの充填表面を地表に露出させ、その直上に一体
的に植栽してなる貯水設備。