JP4268922B2 - 排水システムにおける浸透管付き取水桝及び排水システム - Google Patents

Description

本発明は、排水システムにおける浸透管付き取水桝及び排水システムに関するものである。

生活の基盤整備のため、或いは環境保全の見地から下水道の整備が全国規模で行われている。
図９は下水道による排水システムの１例として、雨水と汚水を共に下水管に流すいわゆる合流式の排水システムを道路に設けた場合の構造を概略的に示した平面図であり、図１０は、同排水システムの断面図である。
この合流式の排水システムは、家庭などからの汚水を集める汚水桝１０と、道路Ｒ面などに降った雨水を集める集水桝１２と、地中に配置した汚水管（下水管）２０とからなり、汚水桝１０と集水桝１２はそれぞれ連結管１４によって汚水管２０に連結されている。ここで、集水桝１２は、例えば、道路の歩道際に設けられた側溝１５に流入した雨水を集め、取付管１４を介して汚水管２０に流しこむ。

図１１は、家庭等から排出される汚水を流す汚水管（下水管）２０と、雨水を流す排水管２２とをそれぞれ独立に設けて別々に排水する、いわゆる分流式の排水システムを概略的に示した平面図であり、道路に設けた場合の構造を概略的に示し、図１２は、同排水システムの断面図である。
この分流式の排水システムでは、家庭などからの汚水を集める汚水桝１０は汚水管２０に接続されており、他方、道路Ｒ面などに降った雨水は、集水桝１２に集水され地中に配置した排水管２２に連結されている。

図１３は集水桝１２上に被せた集水蓋（グレーチング）１６を示す。なお、集水蓋１６は側溝１５上に配置してもよい。集水蓋１６は、図示によに多数の雨水流入口１６ａを備え、この流入口１６ａからも雨水が直接集水桝１２中に流入する。

図１４は、排水システムで使用される集水桝１２の拡大断面図であり、図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、図１４におけるそれぞれそのＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿った断面図である。
集水桝１２は箱状をなし、その一側壁には取付管１４を取り付ける穴１４ａが、その底に堆積する泥Ｗが取付管１４に流入して詰まらせないように、底から所定の高さで配置されており、かつ、その側方端部は、側溝１５の側方端部と例えば連結ボルト１８（図１４）で連結される構成となっている。

側溝１５は、図１５Ａに示すように、不透水性のコンクリートでできた上部構造１５ａと透水性を備えたポーラスコンクリートでできた下部構造１５ｂとから成り、側溝１５から集水桝１２に雨水が流動する際に、その一部がポーラスコンクリートを通して地中に浸透するようになっている。これに対し集水桝１２は全て不透水性のコンクリート製で形成されており、集水桝１２自体からは地中に雨水が浸透しない構造である。

従来の排水システムは以上のような構成であるため、これが普及するに従って降雨時の雨水の地中への浸透量は大幅に減少する。また、これに加え、都市化の進展により樹林、山地、畑等が減少し、代わりに流出係数が大きい路面(市街地道路、高架道路、高速道路)構造物の屋根、スラブ構造による高架鉄道等が増加するに伴って、降雨時の雨水の地中への浸透量は一層減少し、雨水が一気に河川に流れ込み、都市型の洪水が起るだけではなく、普段は河川の流量が少なく水質が悪化し、地下水も枯れるという問題が生じる。

また、地下水の涵養減に伴い、街路樹の根幹部分が未成長かつ弱体化し、強風または台風時に倒れる現象が頻繁に起こり、倒木事故及び交通障害を引き起こすことになる。
街路樹を成長させかつ頑丈なものとするためには、地下水の涵養が是非必要であり、特に都市部を緑化してヒートアイランド現象を抑制し、生活環境に癒しを与え、快適な生活ができるようにするという観点からも、地下水の涵養は喫緊の課題である。

この様な理由から、都市部における治水計画の一環として、都市型水害の防止と地下水涵養を目的に、いわゆる浸透型流出抑制施設が採用されている。
しかしながら、降雨時における初期の段階では、雨水に路面及び駐車場等の鉛などの重金属や油分等の有害物質が含まれているため、とくに雨水による地下水を上水道に利用している地域等では、雨水をそのまま地下に浸透させることは危険であり、水質保全の観点から降雨による初期流出分の雨水を直接、地中に浸透させない方法を採っている。

図１６は、初期流出分の雨水を地中に浸透させない方法による排水システムの一例（第１の排水システムという）を示す。図１６Ａは、排水システムの平面図、同１６Ｂはその断面図である。
図１６Ａに示すように、この排水システムは、排水路１００と、排水路１００から分岐した分岐路１１０と、分岐路１１０に接続された雨水の一時貯留槽１２０と、排水路１００に接続された浸透施設１３０とから成っている。

この排水システムにおいて、駐車場や道路等に降り注いだ雨水は、排水路１００を地下に設けた浸透施設１３０に向かって流れるが、その途中で排水路１００の両側壁１００ａ間に所定の高さにも設けられた邪魔板１０２により、雨水はその流れを変えて分岐路１１０に流入する。分岐路１１０に流入した雨水は一時貯留層１２０に流入し、ここで、その底に敷き詰められた砂、砕石、炭等の敷設物１２２により濾過されて地下に浸透する。つまり、雨水の初期流出分はこのようにして処理されるが、雨が降り続くうちに、排水路中を流れる雨量が増し、やがて邪魔板１０２を越える量に達すると、邪魔板１０２を越えた分はそのまま排水路を通って地中に設けた浸透施設１３０に流入しここで地中に浸透する。

他方、分岐路１１０に流入した雨水が一時貯留槽１２０に流入し続け、その水位が、一時貯留槽１２０と排水路１００を結ぶ分岐路１１０の両側壁１１０間に、前記邪魔板１０２と同じ高さに設けられた別の邪魔板１１２を越えると、分岐路１１０に流入した雨水も分岐路１１０を通って再び排水路１００に合流し、前記浸透施設１３０に流入する。
図１２Ｂは、前記排水システムの断面構造を示している。また、Ｘ，Ｙはそれぞれ分岐路１１０の排水路１００からの流入口及び落口の拡大斜視図である。

また、初期流出分の雨水を直接、地中に浸透させない方法による別の排水システム（第２の排水システムという）として、非特許文献１に示すものが知られている。
この排水システムは、車道の側部に設けた側溝桝に集まった排水を、その側壁にごみ除去フィルターＦを設置した浸透連結管を連結して分水し、これを歩道に対して垂直に設けた有孔浸透管（たて型）或いは縦管を通してその下端に連結された横方向の有孔浸透管（よこ型）に導き、特殊フィルターで水質保全を行って路床以深の地中に浸透させるものである。

しかしながら、前記第１の排水システムでは、地下水汚染に関係する範囲(路面及び駐車場等)の初期降雨については、一時貯留させ貯留水をろ過して浸透させる等の対策を採っているが、このシステムは、一次貯留槽１２０の設置にあたって、その用地を確保するための用地買収が必要でありそれ自体困難である上、その分工事費も増額を余儀なくされ、かつ一時貯留槽の上部の有効利用、貯留槽の維持管理等についても大きな問題がある。

また、前記第２の排水システムでは、道路の側溝に設けた集水桝（側溝桝）とは別体の浸透管を集水桝の側方、つまり車道横の歩道側に設置しており、この浸透管の設置工事では工事面積が広く必要であり、歩道側を利用しているため、工事中、歩道側では人の通行もあって危険性が生じる。そのため、通行人の少ない夜間工事も実施されているが、工事中の騒音等の苦情があって工事効率の低下を招く等の問題がある。

そこで、極力工事面積も少なく、工事中通行人に危害を与えず、工事期問の減少等を考慮して貯留浸透の能力を高めることが切に望まれている。
昭和６２年６月社団法人 日本道路協会発行、 「道路土工 排水工指針」６８頁２−２−７ 地下浸透施設 透水性舗装の項及び図２−３４（ａ）、図２−３４（ｂ）

本発明は、以上のような従来の問題を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、従来のように広い工事面積を必要とせず、また、道路の排水を行う場合でも、歩道側での工事をなくし、工事量も少なく騒音も発生せずにしかも汚染物質を含む初期雨水は地中に浸透させず、初期雨水に続く雨水のみを貯留浸透させることができる雨水の排水システムを実現することである。

請求項１の発明は、雨水の流出抑制施設を備えた排水システムで用いる浸透管付き集水桝であって、複数の開口を設けた集水蓋を上部に備え、集水用桝の底から所定距離隔てた雨水を取り入れるための開口をその一端部に有すると共に、他端側の前記集水桝の底の下方に配置される部分の周面に、雨水浸透孔を複数備えた浸透管を挿通するための孔を底部に有し、前記集水蓋は、浸透管上に降り注ぐ雨水が該浸透管に直接流入するのを阻止するために浸透管直上部に覆いを備え、前記覆いの周縁部に水切り手段を備えていることを特徴とする浸透管付き集水桝である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された集水桝を備えたことを特徴とする排水システムである。

（作用）
本発明は、浸透管を伴い集水桝の底部を貫通して設置し、降雨による重金属や有害物質が含まれた初期流出分を一時貯留させ、かつ、一時貯留した雨水のうち、集水桝中で所定の高さ以上の雨水のみを浸透管中に取り入れることで、地下水の水質を保全する。さらに、集水桝及び浸透施設に炭を混入または吹付けて雨水を浄化して水質を保全する。
また、浸透管による浸透水の浸透領域に方向性を与えることで例えば街路樹等、必要な領域に効率的に雨水を浸透させ、地下水の涵養を図ることができる。
具体的には、（ａ）有害物質を含んだ初期降雨の雨水を貯留して、その後の雨水を浸透施設で地中に浸透させ地下水の水質保全を図る。（ｂ）雨水を地中に浸透させ、都市型水害を防ぐと共に、地下水涵養により、ヒートアイランド現象を抑制する。（ｃ）浸透施設製品に炭（例えば竹炭、木炭）を混入、または吹き付けて雨水を浄化する。（ｄ）集水桝は雨水の一時貯留と泥を溜める。（ｅ）集水桝の底部に井戸型浸透管を設けることで、雨水を地中に容易に浸透させ、街路樹の緑化を行い、都市部での快適な生活環境を作る。

本発明によれば、浸透管を集水桝の底部を貫通して設置する構成としたことにより、従来の一時貯留槽を設ける場合のように広い工事面積を必要とせずまた、道路の排水を行う場合にも、浸透管設置のための工事量を減らすことができるとともに、従来行われていた歩道における工事をなくすことができる。また、土木工事としては浸透管を地中に設置するのみであるから、騒音も発生せず工事を行うことができる。
また、集水桝の底部の浸透管によって雨水の地下浸透が促進されるため、都市型水害及びヒートアイランド現象を抑え、緑地の再生及び保全を行うことができる。

本発明の１実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の排水システムにおける集水桝１２の部分を拡大して示した、図１４と同様の断面図であり、道路に沿って設けた集水桝１２を示している。この集水桝１２の部分以外の構成は既に図１４について説明した分流式排水システムと同様である。

従来の分流式排水システムとの違いは、取付管１４を備えず、集水桝１２に集めた雨水を、集水桝１２自体に設置した浸透管３０を通して浸透させることである。

集水桝１２は、コンクリートでできた略矩形の桝状をなし、側溝１５と例えばボルト１８で連結されるとともに、そのほぼ中央部分には、浸透管３０がその底面から所定の高さＨだけ残して地中に埋設されて配置されており、かつその上部は集水蓋（グレーチング）１６で覆い、雨水が前記側溝１５と共に集水蓋１６に設けた複数の開口１６ａからも流入するよう構成されている。

次に、浸透管３０について説明する。
浸透管３０は、図示のように、その上端部は、雨水と一緒に集水桝１２に流入するゴミを除去するためのフィルター３２ａを取り付けた開口３２、開口３２に続く不透水性構造部分、不透水性構造に続く周縁に多数の孔３４を有する地下浸透部分と、閉じた他端部とを有し、集水桝１２の底部に設けた開口１２ａを通して集水桝１２中に不透水性構造部分の所定の長さＨを残して下部は地中に配置され、集水桝１２中の深さＨまでのところに溜まった雨水は取り入れないような構造になっている。

この排水システムにおいて、集水蓋１６の開口１６ａ或いは側溝１５から流入した雨水は、集水桝１２に集められてその中に溜まる。雨水が集水桝１２中でその底から所定の深さＨに達すると、その位置に設置された浸透管３０のフィルター３２ａを通って開口３２から同管内に流入し始める。つまり、集水桝１２に集められた雨水のうち、初期雨水出分は集水桝１２にそのまま貯留し、その後に集水桝１２中に流入した部分のみを浸透管３０を介して地中に浸透させる。

ここで、集水桝１２での初期貯留量は、Ｖsを初期貯留量（ｍ^３）、Ａsを地下水汚染に関係する対象面積（路面及び駐車場等の面積）（ｍ^２）とし、初期降雨量を10mm（＝０．０１m）相当として、次式で算出する。
Ｖs＝Ａs×０．０１
つまり、前記Ｖsを算出して集水桝１２の貯留容量を決めることができる。
なお、雨が断続的に降る場合や、頻繁に降る場合には、集水桝１２の底に溜まった初期雨水が蒸発する前に、次の初期雨水が溜まることになるが、降雨間隔が短いときは、通常の状態では、初期雨水中に含まれる有害物質の量はその分少なくなると考えられるため、集水桝１２にそれ以前の雨水が溜まっていてもとくに問題となることはない。

図２Ａ、図２Ｂは、それぞれ以上で説明した浸透管３０の異なる実施形態を示す。
即ち、図２Ａに示す浸透管３０では、地中に埋設される浸透管部分の全周に亘って排水孔３４が設けられており、かつ図２Ｂの浸透管３０では、地中に埋設される部分の略半周のみに排水孔３４を設けている。なお、浸透管３０の埋設部分の排水孔３４の配置は、これらに限ることはなく任意であり、適宜方向性を持たせて目的とする区域に排水することができる。

図３は、浸透管３０の配置例を示す斜視図であり、異なる排水孔３４の配置構造を備えた浸透管３０を任意に組み合わせることで、必要な区域において地下水の涵養を行うことができる。

図４は、以上で説明した浸透管３０を実際に街路樹の側に設置して、街路樹の根元の地下水の涵養を図る場合の雨水の浸透方向を示す図である。道路面を流れて側溝１５に流れ込んだ雨水或いは直接集水桝１２に流入した雨水を集水桝１２に集め、浸透管３０を通して街路樹の根元に確実に給水できるよう、雨水の浸透に方向性を持たせた例である。

図５は、図４の実施形態における集水桝１２に取付管１４を設けたものであり、他の構成は図４のものと同様である。この実施形態では、取付管１４を設けたことにより、大量の雨水が流れ込んで集水桝が溢れることが防止出来ると共に、汚染度の高い初期雨水を下水管等に流すことで集水桝１２に汚染された雨水を溜込むことがなくなるという利点がある。また、その反面、雨量が少量である場合には、そのまま排出されてしまうことになり、地下への雨水の浸透は行われないことが生じる。なお、集水桝１２中の雨水が所定量に達したときに作動する弁を設けて、雨量が所定水位に達したときに始めて取付管１４からの排出を開始するような構成を採ることも可能であり、その場合には上記のような問題は生じない。

以上の実施形態では、集水桝１２中の浸透管３０は、降り注ぐ雨水が直接流入することに対してとくに対策は施しておらず、従って、僅かな量ではあるが初期雨水が浸透管３０に流入する。従って、このシステムは地下水の汚染が深刻な問題とはならない場合に適している。
しかしながら、地下水を飲料水として利用する地域などでは、その僅かな量の初期雨量でも地下に浸透させないようにする必要がある。

次に、このような流入防止手段を備えた実施形態について説明する。
図６、図７は、それぞれ図１、図４に対応する図であり、図１及び図４との相違は、浸透管３０上に降り注ぐ雨水が該浸透管に直接流入するのを防止するため、集水蓋（グレーチング）１６の浸透管３０直上部を閉鎖して流入防止手段を構成している点である。また、図６に示す集水蓋１６の覆いの縁部分には、雨水が覆いの縁から内側に移動してそこから浸透管３０上に落下することがないように、水切りのための突条部１６ｃが設けられている。
なお、集水蓋１６に設ける水切り部は、図７中に拡大してＡ及びＢで示すように、突条１６ｃ以外に、縁の近傍に溝１６ｂを形成したものでも同様の効果がある。
このように雨水流入防止手段を設けることにより、浸透管３０には雨が当たらず、従って、初期雨水が浸透管３０に流入することがない。

図８は、図６及び図７に示す集水蓋１６の平面図であり、図示のように浸透管３０直上部分には雨水の流入孔１６ａが設けられていない。その他の構成は、図１及び図２に示したものと同様であるので詳細な説明は省略する。このように浸透管３０には降り注ぐ雨水が直接流入することが完全に防止されるから、汚染度の高い初期雨水が地下に浸透される恐れはなくなる。
なお、流入防止手段は、要は、浸透管３０に降り注ぐ雨水が浸透管３０から直接流入することを防止できればよいから、上記の構成に限定するものではなく、浸透管３０自体に任意の構成のカバーを被せても同様の効果が得られる。

なお、上記取水桝１２を構成するコンクリートに炭を混入しておくか、又はその内壁に炭の粉末を吹き付けておくことで、流入する雨水を浄化することもできる。
また、下水道法施行令では、流出側管底下に１５ｃｍ以上の深さの泥溜めを設置することが規定されているが、本実施形態で浸透管３０の開口端の高さＨをそれよりも高くすることで、この規定にも適合させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明を行ったが、従来の地下浸透施設に比べ、本発明に係る排水システムを構築する場合は、工事量、工事面積、或いは近隣に与える工事の影響、更にコストも低くすることができ、しかも雨水を地下へ効率よく浸透させることができる。

本発明の排水システムに用いる集水桝の拡大断面図である。 浸透管を示す斜視図である。 浸透管の配置例を示す斜視図である。 集水桝の断面図である。 更に他の実施形態に係る集水桝の断面図である。 他の実施形態に係る排水システムに用いる集水桝の拡大断面図である。 他の実施形態に係る集水桝の配置例を示す断面図である。 他の実施形態に係る集水桝の平面図である。 従来の合流式排水システムを道路に配置した平面図である。 図９に示す排水排水システムの断面図である。 従来の分流式排水システムを道路に配置した平面図である。 図１０に示す排水排水システムの断面図である。 従来の排水システムに用いられる側溝、集水桝及び集水蓋の平面図である。 従来の排水システムにおける集水桝及びその近傍を拡大して示した断面図である。 図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃはそれぞれ図１４におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図１６Ａは、従来の地下浸透施設を備えた排水システムを示す平面図及び一部拡大斜視図、図１６Ｂはその断面図を示す。

符号の説明

１０・・・汚水桝、１２・・・集水桝、１４・・・取付管、１５・・・側溝、２０・・・汚水管（下水管）、２２・・・排水管、３０・・・浸透管。

Claims (2)

1. 雨水の流出抑制施設を備えた排水システムで用いる浸透管付き集水桝であって、
   複数の開口を設けた集水蓋を上部に備え、
   集水用桝の底から所定距離隔てた雨水を取り入れるための開口をその一端部に有すると共に、他端側の前記集水桝の底の下方に配置される部分の周面に、雨水浸透孔を複数備えた浸透管を挿通するための孔を底部に有し、
   前記集水蓋は、浸透管上に降り注ぐ雨水が該浸透管に直接流入するのを阻止するために浸透管直上部に覆いを備え、前記覆いの周縁部に水切り手段を備えていることを特徴とする浸透管付き集水桝。
2. 請求項１に記載された集水桝を備えたことを特徴とする排水システム。

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