JP5374000B1 - 貯水構造 - Google Patents

Abstract

複数の疎水性の粒子で構成されている不透水層（３）と、不透水層の上部に形成されており、所定の容量の液体を保持することができる保水層（２）と、保水層の上部に形成されており、第１の面（１ａ）から第２の面（１ｂ）まで貫通する管（１ｃ）を有する舗装層（１）とを具備する貯水構造（１００）である。

Description

本発明は、その内部に水を貯める貯水構造に関する。

近年、ヒートアイランド現象の抑制を目的に、道路、歩道、又はビルの屋上の地表温度を抑制する機能を有する舗装構造が提案されている。特許文献１（特開２００６−２９１７０６号公報）では、舗装面の高温化を防止可能な透水性ブロック及び透水性舗装を提案している。図１６は特許文献１の透水性ブロックの構造を示す。透水性ブロックは、透水性材料で多孔質な形状で形成された透水体５１の中に、水を貯留する貯留容器５２を埋設されている。雨水などは透水体５１を経て貯留容器５２に保持され、保持された水によりブロック表面を湿潤に保つことで、高温化を防止する。

また、特許文献２には、透水層の周囲が不透水層で囲まれ、不透水層を貫通する水抜きパイプで透水層と不透水層の外部とを連結する造成地盤構造が開示されている。

特許第４１７８５２５号公報 特許第３４５０４８９号公報

特許文献１の構成は、一旦、雨水は貯留容器に保持され、保持された水がブロック内の熱を奪って蒸気となることで、周辺温度を下げることが可能となる。しかしながら、水分の気化は、基本的にはブロック内に埋め込まれた貯留容器内の水表面で行われるため、貯留容器から地表面までの距離が深い場合には、地表面付近での冷却効率が悪い。これを解決するために、ブロックの高さを浅くして貯留容器を表面近くに設定すると、表面が湿潤に保たれるトレードオフとして、排水性が落ちる。このため、大雨が降った際など、過剰な水が供給された場合に、舗装表面から水が溢れ出す問題が生じる。

一方、特許文献２には、透水層内に溜まった水を水抜きパイプで排水することにより、透水層内に溜まった水の貯水量を調整することが開示されている。しかしながら、大雨が降った際など、過剰な水が供給された場合に、舗装表面から水が溢れ出すのを防止すべく、透水層内の貯水量を調整しようとすると、水抜きパイプに配置したゲートバルブを開閉する必要があり、構造が複雑でかつ操作が煩雑であり、コストがかかるといった課題があった。

このように特許文献１及び２は、貯留された限られた水を効率良く利用して表面を冷却し、かつ、供給された水が多い場合に、水を溢れることを低減して、適度に排水を行うことを、両立して行うことが困難な構造になっている。 従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、貯留された限られた水を効率良く利用して表面を冷却し、かつ、供給された水が多い場合に、水を溢れることを低減して、適度に排水を行うことができる貯水構造を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、以下のように構成している。

本発明の１つの態様によれば、複数の疎水性の粒子で構成されている不透水層と、
前記不透水層の上部に形成されており、所定の容量の液体を保持することができる保水層と、
前記保水層の上部に形成されており、第１の面から第２の面まで貫通する管を有する舗装層とを備えるとともに、
前記不透水層は、前記舗装層の厚み及び前記保水層の厚みに対応する水圧よりも小さい水浸入圧を有する、
貯水構造を提供する。

本発明の前記態様は、貯留された限られた水を効率良く利用して表面を冷却し、かつ、供給された水が多い場合に、水が表面に溢れることを低減して、適度に排水を行うことができる。

本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図１は、第１実施形態の貯水構造の縦断面図であり、 図２Ａは、第１実施形態の変形例の貯水構造の縦断面図であり、 図２Ｂは、現地土壌の縦断面図であり、 図２Ｃは、現地土壌の縦断面図であり、 図２Ｄは、第１実施形態の貯水構造の縦断面図であり、 図２Ｅは、第１実施形態の貯水構造の縦断面図であり、 図３は、第１実施形態の砂への撥水処理手順を示す図であり、 図４は、第１実施形態の貯水構造と比較例との冷却効果を示す図であり、 図５Ａは、第１実施例の貯水構造の縦断面図であり、 図５Ｂは、第１実施例の貯水構造の上面図であり、 図５Ｃは、第１比較例の貯水構造の縦断面図であり、 図５Ｄは、第１比較例の貯水構造の上面図であり、 図６は、第１実施形態における撥水砂の粒子径と水浸入圧との関係を調べるための実験仕様を示す図であり、 図７は、第１実施形態における撥水砂の粒子径と水浸入圧との関係を示す図であり、 図８Ａは、第１実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図８Ｂは、第１実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図８Ｃは、第１実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図８Ｄは、第１実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図８Ｅは、第１実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図８Ｆは、第１実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図９は、第１実施形態における撥水砂と通常砂の混合率と水浸入圧との関係を示す図であり、 図１０は、第１実施形態の排水孔部を含む貯水構造の縦断面図であり、 図１１は、第２実施形態の貯水構造の縦断面図であり、 図１２は、現地土壌の一部を除去した部分に、第２実施形態の貯水構造を配置した状態の縦断面図であり、 図１３Ａは、第２実施形態の貯水構造の構築構造を説明するための縦断面図であり、 図１３Ｂは、第２実施形態の貯水構造の構築構造を説明するための縦断面図であり、 図１３Ｃは、第２実施形態の貯水構造の構築構造を説明するための縦断面図であり、 図１３Ｄは、第２実施形態の貯水構造の構築構造を説明するための縦断面図であり、 図１３Ｅは、第２実施形態の貯水構造の構築構造を説明するための縦断面図であり、 図１４Ａは、第２実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図１４Ｂは、第２実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図１４Ｃは、第２実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図１４Ｄは、第２実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図１４Ｅは、第２実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図１４Ｆは、第２実施形態の貯水構造における水の流れを示す縦断面図であり、 図１５は、海砂を撥水処理した撥水砂層に、水浸入圧以上の水を供給して撥水砂層に水を通した後、水の通った箇所が乾くまで乾燥させて、乾燥後の撥水砂層の水浸入圧を測定する試行を何度も繰り返した場合の、水浸入圧の変化の表であり、 図１６は、特許文献１の従来技術を示す図である。

本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。

以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。

本発明の第１態様によれば、複数の疎水性の粒子で構成されている不透水層と、
前記不透水層の上部に形成されており、所定の容量の液体を保持することができる保水層と、
前記保水層の上部に形成されており、第１の面から第２の面まで貫通する管を有する舗装層とを備えるとともに、
前記不透水層は、前記舗装層の厚み及び前記保水層の厚みに対応する水圧よりも小さい水浸入圧を有する、
貯水構造を提供する。

前記態様によれば、貯留された限られた水を効率良く利用して表面を冷却し、かつ、供給された水が多い場合に、水を表面に溢れることを低減して、適度に排水を行うことができる。

本発明の第２態様によれば、前記疎水性の粒子は、クロロシラン系材料、又はアルコキシシラン系材料で表面を撥水処理されている粒子である、
第１の態様に記載の貯水構造を提供する。

前記態様によれば、第１態様の効果に加え、本材料を用いた撥水処理は、少ない材料で大量の疎水性粒子を表面撥水加工できる（例えば、材料１００ｇで１トンの砂を表面撥水加工できる）ため、材料運搬などが手軽にできる効果がある。

本発明の第３態様によれば、前記保水層は、親水性を有する粒子、又は表面を親水性の材料で覆われている粒子の集合体であり、かつ、前記粒子の間に空隙を有する、
第１に貯水構造を提供する。

前記態様によれば、第１態様に加えて、わざわざ保水層のための材料を持ち込まなくても、（一般的に、土又は砂は親水性なので）現地土壌を用いて保水土壌を手軽に構築できる効果がある。

本発明の第４態様によれば、前記不透水層と同じ厚さであって、前記不透水層より水浸入圧の低い撥水砂層で構成された排水孔部を備える、
請求項１の態様に記載の貯水構造を提供する。

前記態様によれば、第１態様の効果に加え、供給する水が一定以上になり、排水が必要になる際に、第１態様のように不透水層の任意の場所から排水されるのではなく、第４態様の構造では、必ず、前記排水孔部に限定して排水されるため、排水後に再度貯水させるためのメンテナンスを、不透水層の全面に行わなくても、排水孔部のみに施すことで、効率良く運用する事が可能となる。

本発明の第５態様によれば、前記舗装層は、内部に連続して繋がった空隙を有し、前記舗装層の底面から表面まで、水を吸い上げる機能を有している、
第１〜４のいずれか１つの態様に記載の貯水構造を提供する。

前記態様によれば、第１態様の効果に加え、貯水量が少量であっても、容易に蒸発できる効果がある。

本発明の第６態様によれば、前記舗装層の前記管は、毛細管現象により液体を移動させる管である、
第１〜４のいずれか１つの態様に記載の貯水構造を提供する。

前記態様によれば、第１態様の効果に加え、特別に吸水するしくみを舗装層に施さなくても、第１態様の効果を保証できる。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態の貯水構造（貯水システム）１００の構成を示す。

貯水構造１００は、舗装層１と、保水層２と、不透水層３とを備える。以下、各構成要素を説明する。貯水構造１００は、液体を貯める。

本明細書において、「液体」とは、水、エアロゾルなどの大気中の浮遊粒子または土壌等を少量含む水等を含む。液体の一例は、雨水である。

＜舗装層１＞
舗装層１は、保水層２の上に形成されている。舗装層１は、外部空間に接する第１の面１ａと、保水層２に接する第２の面１ｂとを有する。

舗装層１は、微細な内径を有し、かつ、第１の面１ａから第２の面１ｂまで貫通する管１ｃを有する。舗装層１の管１ｃは、液体を第１の面１ａに向かって移動させる機能を有する。舗装層１の管１ｃは、いわゆる毛細管現象により液体を移動させる。

舗装層１を構成する舗装材料は、砂又は礫を固めたブロック、コンクリート、レンガ、又は、アスファルトである。

舗装層１の管１ｃの内径は、舗装層１の厚み等に依存して、所定の範囲に含まれる大きさとする。

舗装層１の管１ｃの内径ｒは、ｈ＝２Ｔｃｏｓθ／ρｇｒ・・・・・・（式１）により決まる。ｈは、管１ｃ内の液体の液面上昇の高さ（ｍ）である。Ｔは液面の表面張力（Ｎ／ｍ）である。θは液面の接触角である。ρは液体の密度（ｋｇ／ｍ^３）である。ｇは重力加速度（ｍ／ｓ^２）である。ｒは管１ｃの内径（ｍ）である。舗装層１は、舗装層１の厚みより液面上昇の高さ（ｈ）が大きくなる管１ｃの内径ｒを有する。

つまり、舗装層１の管１ｃの内径ｒは、液面上昇の効果が舗装層１の厚みより大きくなるように、第１の水浸入圧（閾値）よりも小さい。また、舗装層１の管１ｃの内径ｒは、液体が通過できる程度の大きさより小さい第２の水浸入圧（閾値）よりも大きい。前記の所定の範囲は、第２の閾値よりも大きく、第１の閾値よりも小さい範囲を意味する。

舗装層１が液体を第２の面１ｂから第１の面１ａに向かって移動させる機能を有することを確認する方法を説明する。湿潤している物体の上に、乾燥している舗装層１の第２の面１ｂを配置する。所定時間経過後に、舗装層１の第１の面１ａが湿潤していれば、舗装層１が液体を第２の面１ｂから第１の面１ａに向かって移動させる機能を有することが確認できる。

湿潤している物体の例は、後述する液体を含んだ保水層２である。例えば、舗装層１の材料候補となる物質を、後述する液体を含んだ保水層２の上に配置する。３０分経過後に、舗装層１の材料候補となる物質の上に、ティッシュペーパーを置く。ティッシュペーパーが濡れているのを確認できた場合には、舗装層１の材料候補となる物質が液体を第２の面１ｂから第１の面１ａに向かって移動させる機能を有することを確認できる。

舗装層１は、例えば、複数の粒子の集合体で構成される。舗装層１の管１ｃの内径ｒは、粒子の径の大きさに依存すると考えることができる。舗装層１の管１ｃは、粒子と粒子との間の間隙に相当する。舗装層１の管１ｃの内径ｒは、粒子の粒子径と、粒子と粒子との接触の状態等とによって、決まると考えられる。ただし、粒子の集合体である層の中で、十分に多くの粒子数があらゆる接触状態で存在している。よって、粒子と粒子との接触状態は、管１ｃの内径ｒへの影響は小さいと考えられる。したがって、舗装層１の管１ｃの内径ｒは、粒子の径の大きさに依存すると考えることができる。

例えば、舗装層１が、砂又は礫を含む粒子の集合体で構成され、かつ、液体が水の場合、舗装層１内の毛管の径は、粒子の径の大きさに依存する。

例えば、舗装層１は、０．３ｍｍ以下の粒子径を有する粒子の集合体で構成する。また、例えば、舗装層１は、０．００５ｍｍ以上の粒子径を有する粒子の集合体で構成する。

粒子とは、礫、砂、シルト、及び粘土を含む。礫とは、２ｍｍより大きく７５ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。砂とは、０．０７５ｍｍより大きく２ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。シルトとは、０．００５ｍｍより大きく０．０７５ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。粘土とは、０．００５ｍｍ以下の粒子径を有する粒子である。

砂で構成された舗装層１は、シルト又は粘土で形成された舗装層１よりも、透水性が高い。一例として、舗装層１は、砂で構成される。

例えば、６ｃｍの厚みを有する舗装層は、０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の粒子径を有する粒子で構成する。式１からわかるように、舗装層１の厚みが大きいほど、舗装層１を構成する粒子は大きくても良い。

０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の粒子を有する細砂で構成されており、かつ、６ｃｍの厚みを有する舗装層１の候補材料で、実際に、舗装層１の所望の機能を発揮するか否かの確認を行った。０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する粒子で構成された豊浦砂を飽和状態に水で満たし、その上に舗装層１の候補材料を配置した。３０分経過後に、舗装層１の候補材料の上に、ティッシュペーパーを置くと、ティッシュペーパーが濡れているのを確認できた。よって、０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の粒子を有する細砂で構成されており、かつ、６ｃｍの厚みを有する舗装層１の候補材料は、舗装層１に適していると考えられる。

舗装層１は、保水層２に含まれる液体を舗装層１の第２の面１ｂから第１面１ａに移動させることにより、第１の面１ａを湿潤状態に保つ。舗装層１の第１面１ａから液体が蒸発することにより、舗装層１の上部の温度低下、又は、舗装層１の上部の温度上昇を低減することができる。

図２Ａに、貯水構造（貯水システム）１０１として、貯水構造１００の変形例の断面図を示す。図２Ａに示す貯水構造１０１は、図１に示す貯水構造１００とは、舗装層１の形状が異なる。

図１に示す貯水構造１００の舗装層１は、保水層２の上部全面に配置されている。一方、図２に示す貯水構造１０１の舗装層１は、保水層２の上部の一部に配置されている。言い換えれば、舗装層１には、舗装層１が存在しない部分として貫通穴部１ｄが形成されている。図２Ａに示す貯水構造１０１も、図１に示す貯水構造１００と同様の効果を有する。

保水層２の上に舗装層１が存在しない部分である貫通穴部１ｄには、貫通穴部１ｄの内壁面と保水層２との間に、水が貯水される。この水を貯水する部分（貫通穴部１ｄ）を、貯水部分１ｄと表記する。貯水部分１ｄに面した舗装層１は、舗装層１の第２の面１ｂのみではなく、その側面（貫通穴部１ｄの内壁面）からも水が吸い上げられる。また、貯水部分１ｄは、水面が外界と接しているため、より効率良く表面を冷却できる。

次に、再び、貯水構造１００の構造の説明に戻る。

＜保水層２＞
貯水構造１００の保水層２は、舗装層１と不透水層３との間に形成されている。保水層２は、複数の粒子の集合体で構成されている。保水層２の材料は、例えば、親水性を有する粒子、又は、その表面に親水性を有する材料で覆われている粒子である。本明細書において、「親水性」とは、水と結合しやすい又は水と混ざりやすい性質を意味する。

親水性を有する粒子は、例えば、金属、又はセラミックなどである。また、親水性を有する粒子は、自然界にある土又は岩石なども含む。

保水層２を構成する粒子の表面を覆う親水性を有する材料で覆われている粒子は、例えば、テフロン（登録商標）などのポリテトラフルオロエチレン又はキュープラなどの高分子材料で覆われた粒子を意味する。

また、保水層２は、粒子と粒子との間に空隙を有する。保水層２は、粒子と粒子の間の空隙に液体を保持することができる。本明細書において、「液体を保持する」とは、所定の容量の液体を含んだ状態で維持できることを意味する。所定の容量は、例えば、保水層２を構成する材料の親水性、及び保水層２が有する空隙の大きさに依存する。

なお、保水層２の材料は、親水性を有する粒子、又は、その表面に親水性を有する材料で覆われている粒子を少なくとも含んでいれば、後述する疎水性の粒子を含んでいても良い。

一般的に、水を保水する集合体は、体積あたり０．１５ｇの水を保持することが求められる。すなわち、一般的に用いられる水を保水する集合体は、１５％以上の含水率を有する。第１実施形態の保水層２も、例えば、１５％以上の含水率を有する。しかし、０．１５ｇ／ｃｍ^３より小さい保水層２でも、後述する知見に基づく効果を必ず失うわけではない。

＜不透水層３＞
不透水層３は、保水層２の下に形成されている。不透水層３は、疎水性の粒子の集合体で構成されている。

「疎水性の粒子」とは、表面が撥水処理されている粒子、又は、粒子自体が疎水性を有する粒子を含む。本明細書において、撥水処理とは、水を弾く性質を意味する。

本明細書において、「疎水性」とは、水と結合しにくい、又は水に溶けにくい性質を意味する。例えば、粒子の表面において、水滴の接触角が９０°以上である粒子を言う。

疎水性を有する粒子は、例えば、疎水性を有する高分子材料である。

表面が撥水処理されている粒子は、例えば、クロロシラン系材料、又は、アルコキシシラン系材料などで表面を撥水処理されている粒子である。

クロロシラン系材料の例は、ペプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラハイドロデシルトリクロロシラン、又は、ノルマルオクタデシルジメチルクロロシランである。アルコキシシラン系材料の例は、ノルマルオクタデシルトリメトキシシラン、又は、ノナフルオロヘキシルトリエトキシシランである。

撥水処理されている粒子の材料は、例えば、土壌、及び、ガラスビーズである。土壌とは、無機物、コロイド状の無機物、粗大有機物、又は、微生物などの分解作用などによって変質して生じる有機物などを含む。

液体によって不透水層３に加わる圧力が水浸入圧以下の場合、液体は不透水層３を通過しない。貯水構造１００において、不透水層３に加わる水の圧力の最大値は、舗装層１と保水層２の高さに対応する。

舗装層１の第１の面１ａから液体が供給された場合、舗装層１及び保水層２に含まれていた気体が存在していた場所に液体が浸入する。液体が浸入することにより、その場所に存在していた気体の量に応じて、液体の液面の高さが変化する。液体の液面の高さに応じて不透水層３に圧力が加わると考えられる。

液体によって不透水層３に加わる圧力が水浸入圧より大きい場合、液体が不透水層３を通過する。液体が不透水層３を通過することを「決壊」とも表記する。以下、液体によって不透水層３が決壊し始めるときの圧力を「浸入圧」と表記する。

本願発明者らは、不透水層３は、一度決壊した後に、液体の通過を防ぐ水浸入圧が低下することがあるという知見を見出した。図８Ａから図８Ｆを用いて、詳細は後述する。さらに、不透水層３が乾燥することにより、不透水層３の水浸入圧は元に戻るという知見を見出した。つまり、第１実施形態の貯水構造１００は、不透水層３が決壊した後、不透水層３の上部に保水層２を形成していることにより、不透水層３の水浸入圧が元の状態に戻るまで、不透水層３に加わる圧力を低減することができる。よって、貯水構造１００は、不透水層３が乾燥する時間を得ることができる。

貯水構造が保水層２を有さない場合、不透水層３が一度決壊した後、液体が供給されている限り、貯水の効果は低減され、舗装層１に供給された液体は不透水層３を通過していくことになる。

したがって、貯水構造１００は、舗装層１と不透水層３との間に保水層２を有することにより、不透水層３が決壊した後でも、所定の容量の液体を保水層２で保持することができる。

＜貯水構造１００の構成例＞
貯水構造１００は、例えば、貯水構造１００を配置する予定の部分の土壌の一部を除去して、その除去した部分に配置する。

例えば、貯水構造１００を配置する予定の部分の例としての図２Ｂに示す現地土壌４の状態から、図２Ｃに示すように、現地土壌４の一部を除去する。図２Ｄに示すように、現地土壌４の周囲残して現地土壌４の一部を除去した部分に、貯水構造１００を配置する。

よって、貯水構造１００は、例えば、現地土壌４に周囲を囲まれた状態で位置している。又は、図２Ｅに示すように、貯水構造１００の全ての側面を枠５で形成しても良い。

なお、貯水構造１００の下に形成されている現地土壌４は、液体が通過できる材料であれば良い。

枠５は、現地土壌４で構成してもよいし、代わりに、現地土壌４以外の材料で構成してもよい。すなわち、貯水構造１００の側面に形成されている現地土壌４又は枠５は、液体又は気体が通過できる物質でも、液体又は気体が通過できない物質でも良い。少なくとも貯水構造１００の底面及び側面の一部を囲う物質があれば良い。

＜貯水構造１００の構成例＞
貯水構造１００の具体的な例を説明する。歩道の一部の５ｍ×５ｍの区間が、貯水構造１００である場合の例を説明する。５ｍ×５ｍの区間を施行場所とも表記する。以下、貯水構造１００の形成方法を説明する。

＜ステップＳ００１＞
図２Ｃに示すように、施工場所の５ｍ×５ｍの敷地を深さ２０ｃｍまで掘り返す。この深さは、不透水層３の厚さと保水層２の厚さと舗装層１の厚さとを合計した厚さに相当する。

＜ステップＳ００２＞
次に、現地土壌４の上に、疎水性の粒子の集合体で構成されている不透水層３を形成する。

疎水性の粒子は、一例として、０．４２５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲の粒子径を有し、かつ、海砂を撥水処理した撥水砂を使用する。不透水層３は、任意の厚さで良い。ここで、不透水層３は、一例として、５ｃｍ以上７ｃｍ以下の範囲の厚みを有する。

＜ステップＳ００３＞
次いで、不透水層３上に、保水層２を形成する。一例として、７ｃｍの厚みを有する保水層２を形成する。

一般に、市販の保水ブロックは、飽和時に、１５％以上３０％の範囲の体積含水率を有する。一例として、第１実施形態の保水層２は、飽和時に、３８％の体積含水率を有する豊浦砂を用いる。

豊浦砂とは、山口県豊浦海岸で採取した砂である。一例として、豊浦砂は、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の範囲の粒子径を有する。

＜ステップＳ００４＞
次いで、保水層２の上に、吸水性を有する舗装層１を形成する。一例として、６ｃｍの厚みを有する舗装層１を形成する。

舗装層１は、舗装上面（第１の面）１ａから舗装下面（第２の面）１ｂまで貫通する、微細な内径を有する管１ｃを多数有する。一例として、微細な内径の管１ｃに存在する液体が、舗装下面１ｂから舗装上面１ａの方向に、上昇する機能を有する。

舗装層１は、保水層２に含まれる液体、又は、舗装層１の内部に含まれる液体を、舗装上面１ａに吸い上げる。舗装上面１ａに吸い上げられた液体は、蒸発する。

＜不透水層３の製造方法＞
図３に、不透水層３の製造方法を示す。ここでは、不透水層３の材料として、海砂を用いた例を説明する。

＜ステップＳ１０１＞
一例として、０．４２５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲の粒子径を有する海砂を乾燥させる。海砂の乾燥には、乾燥室若しくは乾燥機での強制的な乾燥、又は、太陽熱などを利用した自然乾燥を用いることができる。

海砂を乾燥して、海砂の重量を測定する。この工程を繰り返し、海砂の重量変化が所定値以下になった段階で乾燥を終了する。

乾燥室内又は乾燥機内で海砂を乾燥させる場合、海砂を入れた容器と重量計とを乾燥室内又は乾燥機内に入れる。乾燥室内又は乾燥機内を高温に維持して乾燥している状態で、海砂の重量変化を確認する。

例えば、乾燥室又は乾燥機内を約５０℃に設定した状態で、容器に入れた海砂をかき回しながら乾燥させる。そして、所定の値以上の重量変化が無くなった段階で乾燥を終了する。

自然乾燥の場合は、例えば、太陽光で海砂を乾燥させる。容器の数センチ（例えば３ｃｍ）に高さに相当する量の海砂を容器に入れる。海砂を入れた容器を重量計上に置いて、屋外に放置しておく。

単位時間当たりの重量変化を計測し、所定値以上の重量変化が無くなった段階で、一例として表面近傍周辺の厚さ３ｃｍ分の土の乾燥が完了したとみなす。乾燥した海砂を採取した後、その下層にある海砂を同様に自然乾燥させる。

＜ステップＳ１０２＞
次いで、乾燥させた海砂を表面処理剤溶液に浸す。表面処理剤溶液は、例えば、フッ素系溶媒、又は、炭化水素系溶媒を用いる。撹拌せずに静止して浸ける場合は、一例として約１日浸けたまま放置した後、溶液を濾過する。

＜ステップＳ１０３＞
次いで、濾過後、海砂を表面処理剤の洗浄剤にて洗浄する。例えば、表面処理剤としてフッ素系溶媒を用いた場合は、フロリナート又はノベックなどのフッ素系溶媒を洗浄液として用いる。

また、表面処理剤として炭化水素系溶媒を用いた場合は、ヘキサン又はヘキサデカンとクロロホルムの混合液を洗浄液として用いる。

＜ステップＳ１０４＞
次いで、洗浄した後、海砂の一部を取り出し、海砂の撥水処理が完了しているか否かを確認する。例えば、肉眼などで海砂が洗浄剤を弾いていることが観察できれば、撥水処理が完了していると判断できる。海砂の表面に洗浄剤の濡れが観察された場合は、海砂の撥水処理が完了していないと判断し、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とを再度行う。

＜ステップＳ１０５＞
次いで、海砂の表面が洗浄剤を弾いていることを確認した後に、海砂の乾燥を行う。

前記の不透水層３の製造方法では、海砂の例を説明したが、現地土壌４への撥水処理又はガラスビーズを材料として用いる場合でも、同様な処理が可能である。

図４に、第１実施形態の第１実施例の貯水構造（貯水システム）１０２と比較例の貯水構造（貯水システム）２００との実証実験の結果を示す。図４の太線は貯水構造１０２を示し、一点鎖線は貯水構造２００を示し、細線は気温を示す。

＜第１実施例＞
図５Ａは、第１実施例の貯水構造１０２の断面図である。図５Ｂに、第１実施例の貯水構造１０２の上面図である。

貯水構造１０２の保水層２は、撥水処理の無い豊浦砂で構成されている。貯水構造１０２の不透水層３は、表面を撥水処理されている海砂で構成されている。貯水構造１０２の周囲を木枠５で囲んでいる。

前記の貯水構造１０２の表面温度の冷却効果を確認するために、前記貯水構造１０２に水を供給した際の、表面温度の時間変化を調べた。比較例として、従来、ヒートアイランド現象を緩和するために開発された保水ブロック９による表面温度の時間変化と比較した。

図５Ｃは、第１比較例の貯水構造２００の断面図である。図５Ｄは、第１比較例の貯水構造２００の上面図である。

貯水構造１０２及び貯水構造２００は、一例として、どちらも内寸で５ｍ×５ｍの木枠５内に設置した。すなわち、第１実施例では、貯水構造１０２及び貯水構造２００を木枠５内に設置している。これは、舗装層１及び保水ブロック９の表面にそれぞれ供給される液体が、貯水構造１０２及び貯水構造２００の側面から流れることを木枠５で低減するためである。しかし、貯水構造１０２及び貯水構造２００を木枠５で囲む構成としても、それぞれの機能については大きな影響は受けず、木枠５の代わりにも何らかの構成で、貯水構造１０２及び貯水構造２００が囲まれていれば、同様の結果を得られることは明らかである。

貯水構造１０２としては、１８ｃｍの高さを有する木枠５の中に、６ｃｍの高さを有する不透水層３に対応する撥水砂を敷く。その上に６ｃｍの高さを有する保水層２に対応する豊浦砂層を敷く。その上に深さ６ｃｍを有する舗装層１に対応する赤レンガを敷いている。

貯水構造１０２及び貯水構造２００において、それぞれ、木枠５から液体が漏れないよう、豊浦砂又はレンガと木枠５との隙間に撥水砂を詰めて外枠用不透水層３ａとし、貯水された水が木枠５から外に漏れないようにした。この隙間に撥水砂を詰めて外枠用不透水層３ａを形成する際には、撥水砂を袋に詰め、撥水砂が詰まった袋を隙間に詰めてもよい。このようにすることで、撥水砂がブロックの隙間から漏れず、施工が簡素になる利点がある。ただし、撥水砂を隙間に詰めた場合でも、撥水砂を詰めない場合でも、貯水構造１０２及び貯水構造２００の差異は同様に得られる。

比較例の貯水構造２００は、同じ木枠５に１２ｃｍの高さを有する豊浦砂７を敷く。その上に、６ｃｍの高さを有する保水ブロック９を設置する。この保水ブロック９は、最適含水比１８％のヒートアイランド対策用保水ブロックを用いている。

貯水構造２００の豊浦砂７と保水ブロック９との合計の深さが、貯水構造１０２の舗装層１、保水層２、及び、不透水層３の合計の深さと同じである。

図５Ａ及び図５Ｃに示すように、赤レンガ１及び保水ブロック９は全面に敷き詰めず、図５Ｂ及び図５Ｄに示したように、一例として、赤レンガ１及び保水ブロック９に囲まれた５０ｃｍ×４７０ｃｍの空間を明けて、それぞれ、貯水槽１ａ，８とした。

実験内容を説明する。貯水構造１０２及び貯水構造２００のそれぞれの表面に同量の水を供給する。そして、単位時間ごとに舗装層１の表面及び保水ブロック９の表面の温度を測定する。そして、それぞれの表面温度の時間経過を比較する。

実験は、一例として、実験前日の１８：００に、１時間で６０ｍｍの夕立が降った状況を想定して、水を供給した。

すると、図５Ｃ及び図５Ｄに示した貯水構造２００は、約５０ｍｍの水を与えた段階で、保水ブロック９の表面から水が溢れた。

一方、図５Ａ及び図５Ｂに示した貯水構造１０２は、舗装層１に設けた赤レンガの隙間に貯水され、表面から溢れ出ることはなかった。

これらの状態で、翌日の６時から１８時まで、表面温度を連続的に測定した。気候は晴天であり、気温は図４の細線に示したように日中３０度を越える夏日であった。

結果、保水ブロック９の貯水構造２００が午前中の段階で表面が乾燥し、表面温度が上昇したのに比して、撥水砂の不透水層３を用いた貯水構造１０２は、朝時点での表面温度を一日中保ち、表面が湿潤状態になる状況を一日中保つことを実証できた。

さらに、多量の水を供給した際の貯水構造１０２における水の流れを推定するために、前記で用いる撥水砂の不透水層３の水浸入圧を測定する。

図６に、透水実験に利用した構成を示す。

シリンダー１０に、５ｍｍの直径を有する複数の穴が設けられているアルミニウム板１２が固定されている。シリンダー１０の材料は、ガラスである。アルミニウム板１２の上に、０．０１ｍｍの布目を有する不織布１１が配置されている。不織布１１の上に、不透水層１３を形成する。不透水層１３の上に、水を供給する。

図７に、実験に利用した条件を示す。不透水層１３として、（１）０．０３ｍｍの粒子径を有する撥水ガラス球、（２）０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する撥水豊浦砂、（３）０．４２５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の粒子径を有する撥水海砂、（４）０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する撥水性を有さない豊浦砂をそれぞれ利用して、透水実験を行った。

粒子径は、ふるい分析を用いて測定した。ふるい分析とは、異なる大きさのふるい目を有するふるいを大きい順又は小さい順に試料を通過させ、各ふるいに残った試料の質量を測定する方法である。

例えば、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する撥水豊浦砂の抽出方法を説明する。撥水豊浦砂を０．４ｍｍの目の大きさを有するふるいをかけて、０．４ｍｍより大きい粒子径の撥水豊浦砂と分離する。次に、残りの０．４ｍｍ以下の粒子径を有する撥水豊浦砂に対して、０．１ｍｍの目の大きさを有するふるいをかけ、０．１ｍｍより小さい粒子径を有する撥水豊浦砂と分離する。この結果、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する撥水豊浦砂を抽出した。

次に、実験方法を説明する。

不織布１１の上に、前記（１）〜（４）のいずれかの材料で不透水層１３を形成する。不透水層３の上部に、単位時間に一定量の水１４を供給する。具体的には、５分ごとに１０ｍｍの量の水を供給した。

次に、不透水層１３が決壊して、不透水層１３の下に水が抜け始めた際の水浸入圧を調べた。このような実験を、残りの材料で構成する不透水層１３に対しても、それぞれ、同様に行った。

実験結果を説明する。前記（１）の材料に相当する平均０．０３ｍｍの粒子径を有する撥水ガラスの水浸入圧は、１００ｃｍであった。前記（２）の材料に相当する平均０．１５ｍｍの粒子径を有する撥水豊浦砂の水浸入圧は２１ｃｍであった。前記（３）の材料に相当する平均０．８ｍｍの粒子径を有する撥水砂（海砂）の水浸入圧は１０ｃｍであった。前記（４）の材料に相当する撥水していない平均粒子径０．１５ｍｍの豊浦砂の水浸入圧は２ｃｍであった。

第１実施例の不透水層３に用いる撥水海砂の水浸入圧は１０ｃｍであった。撥水海砂で形成された不透水層３は、保水層２の厚さと舗装層１の厚さとの合計が１０ｃｍ以上のとき、撥水海砂上に貯水された水が舗装層１の表面に達する前に不透水層３は決壊する。

舗装層１及び保水層２に含まれる水の水面が上昇するか低下するかは、供給される水の供給速度と、決壊部分から排出される排出速度との関係に依存する。水浸入圧以上の水圧に耐えることができない状況では、不透水層３はさらに決壊するので、水面の上昇が無い状況で水面は保たれ、水の供給が無くなった段階で、水面は低下する。

したがって各層の厚さを、先に示したように、例えば、第１実施例における保水層２の厚さを７ｃｍとし、その上の舗装層１の厚さが標準頻繁に使用されるブロックの厚さ６ｃｍとして施工した場合、１０ｃｍで不透水層３の撥水砂が決壊するとすれば、水面が舗装層１の表面に達するまでに決壊が生じ、水が舗装層１の表面から溢れ出す可能性は少なく、水の供給が少なくなるか又は止まると、水面が低下し始める。

＜貯水構造１００＞
図８Ａから図８Ｆを用いて、第１実施形態の代表例としての貯水構造１００が液体を貯める動作を説明する。この動作は、貯水構造１０１及び１０２でも同様である。

集中豪雨又はゲリラ豪雨により、貯水構造１００に雨水が供給される例を説明する。ここでは、貯水構造１００が保持可能な容量を超える量の雨水が供給されることにより、不透水層３から雨水を通過（決壊）する例を説明する。図８Ａから図８Ｆは、時系の変化を示している。

＜図８Ａ＞
舗装層１の表面に供給された水は、舗装層１を通過し、保水層２で保持される。

さらに、保水層２が保持できる容量の水を超えて貯水構造１００に水が供給されると、不透水層３が疎水性を有するため、水は不透水層３を通過せず、舗装層１内に水が貯まる。ここで、保水層２と不透水層３とが接する面から水面までの長さを「水深」と表記する。

また、舗装層１は、保水層２の水を舗装層１の表面に吸い上げる。よって、舗装層１の表面は湿潤状態となる。湿潤面に含まれる水が蒸発することにより、湿潤面付近の環境の温度を低下させることができる。

＜図８Ｂ＞
舗装層１及び保水層２に貯まる水の量に対応する圧力が、不透水層３の水浸入圧の圧力を超える場合、不透水層３は決壊する（図８Ｂの参照符号２０を参照）。不透水層３が決壊した後、舗装層１及び保水層２に貯まっていた水は、不透水層３を通過して、現地土壌４に流れる（図８Ｂの参照符号２１で示す水を含む現地土壌４の部分を参照）。不透水層３を水が通過することを「排水」と表記する。不透水層３が決壊することにより水が流れる部分を「決壊部分」と表記する（図８Ｂの参照符号２０の部分を参照）。

不透水層３の水浸入圧の圧力は、水浸入圧に対応する。ここで、不透水層３の水浸入圧の圧力と対応する水深を、図８Ａ〜図８Ｄにおいて点線２２で示している。

現地土壌４に水が流れることにより、舗装層１に供給された水との関係に依存して、舗装層１及び保水層２に水が貯まる速度が低下する。又は、水深が減少して水面が下がり始める。

＜図８Ｃ＞
水深が減少して水浸入圧以下になっても、不透水層３から連続して水が排水される場合、決壊部分２０から下部への排水は止まらない。水面はさらに低下し、保水層２が保水可能な水量比になるまで、排水される。以下、保水可能な水量比を「最適含水比」とも表記する。保水可能な水量比とは、保水層２における間隙の体積と、保水可能な水の体積との比を意味する。また、保水層２を構成する材料と水との比で説明したが、不透水層３を構成する材料と保水可能な水量との比も同様に最適含水比と表記する。

＜図８Ｄ＞
保水層２に含まれる水の量が、最適含水比と同等になった場合に、不透水層３からの排水が止まる。例えば、不透水層３を構成する撥水豊浦砂の最適含水比は約１６％程度である。この最適含水比に至るまで、また、至った状況において、舗装層１は、保水層２に含まれる水をその表面に吸い上げ続けることで、表面を湿潤状態に保つ。

＜図８Ｅ＞
不透水層３を流れる水が一旦止まっても、再度、決壊を起こしやすくなっている。不透水層３の決壊部分２０は、水が流れた経路に相当する。以下、水が流れた経路を「水道」とも表記する。

水道に水が残っている間は、再度、水が不透水層３に供給される水が通過しやすい状態になっている。つまり、舗装層１及び保水層２に含まれる水の量が、水浸入圧以下の水の量でも、再度、決壊する可能性がある。よって、舗装層１に水を供給しても、供給した舗装層１及び保水層２に貯水されず、決壊部分２０より排出される可能性がある。

貯水構造１００は、一定の量の水を保持できる保水層２を有することにより、水道が乾燥するまでの時間を保持することができる。よって、不透水層３の決壊していた部分２０を乾燥させることができる。

＜図８Ｆ＞
決壊部分２０が乾燥されて水が無くなった場合、不透水層３は、水浸入圧より小さい水の量が舗装層１及び保水層２に含まれても、水を貯めることができる。つまり、貯水構造１００は、保水層２の含水量以上の水を貯水することが可能になる。

水浸入圧を調整するため、疎水性の粒子と疎水性の粒子と疎水性を有さない粒子とを混合した粒子を用いても良い。その混合率を変えることで、水浸入圧を調整することできる。

図９に、撥水処理していない海砂と撥水処理している海砂との混合割合（混合率）と、その水浸入圧（限界水位）との関係の実験結果を示す。撥水処理していない海砂と撥水処理している海砂と含む砂を「混合砂」とも表記する。

例えば、撥水処理していない砂と撥水処理している砂とを１：７で混合した砂は、８ｃｍの高さの水浸入圧を有する。不透水層３に混合砂を用いた場合には、保水層２を２ｃｍ薄く設計すれば、前記と同じ効果を得ることができる。

本第１実施形態の貯水構造１００は、一定以下の量の液体が供給された場合、保水層２と舗装層１とに液体を保持する。よって、舗装層１の表面を湿潤状態に保つことが可能となる。一定以上の液体が供給された場合、不透水層３が決壊するため、それ以上の液体は貯水されない。したがって、過多な液体が供給されることにより、舗装層１の表面から他の部分に液体が溢れたり、貯水構造１００の強度が落ちたりする問題を防ぐことができる。

さらに、不透水層３が決壊し、舗装層１の液体が排出されても、保水層２には液体が保持される。保水層２の水が蒸散するまでは、舗装層１の湿潤状態を保持することができる。

さらに、不透水層３は決壊すると、保水層２が保持可能な水量以上の水は排出される。排出後に一端水道が止まり、水道が乾燥すると、再度、空隙が空気で満たされ不透水性が再現する。そのため、特別な修理をしなくても、再び、保水層２及び舗装層１を貯水槽として水を貯水することが可能となる。

貯水構造１００は、単純な層状に材料を積み重ねている構造であり、従来のように、特殊な袋又は複雑な施工の手間をかけずとも過多な水を排出できる利点も有する。

第１実施形態の１つ目の例としては、疎水性の粒子の例として撥水処理を施した砂の集合体で形成された撥水砂層を、不透水層３として地中に配置して貯水する。よって、貯水構造１００は、貯水された水を用いて舗装上面１ａの温度上昇を抑制することを可能とし、かつ、過多な水が供給されても、貯水構造１００の強度を落とすことなく、貯水構造１００の表面すなわち地表面に水が溢れることを低減できる。

第１実施形態の２つ目の例としては、疎水性粒子の集合体でありかつ粒子間の隙間には空気が含まれている状態の層にて、不透水層３を形成する。また、地中に配置された不透水層３の上に、一定の水を保持可能な保水層２の例として保水土壌あるいは保水ブロックを配置する。さらに、その上の舗装層１の例として吸水性ブロックを配置する。このように構成することにより、地中に一定以下の水量を保持しつつ、一定以上の水量になれば、貯水構造１００の強度を保ちながら、水が貯水構造１００の表面に溢れることを低減できる。

第１実施形態の３つ目の例として様態は、１つ目の例において、不透水層３の上部に形成される保水層２の保水土壌又は保水ブロック、及び、舗装層１の吸水性ブロックの層の厚さの合計値が、不透水層３の水浸入圧よりも大きくなるように設定する。これにより、地中に水浸入圧よりも少ない水量を保持しつつ、水浸入圧以上になれば不透水層３が水を通す。そのため、水が貯水構造１００の表面に溢れることを低減できる。

第１実施形態の４つ目の例として、２つ目の例において、吸水性ブロックの間に隙間（貫通穴部）１ｄを空け、この隙間１ｄが貯水空間となるように設計する。２つ目の例と同様の効果を持ち、さらに供給された水により、貯水構造１００の表面温度上昇をより効率良く低減できる。

第１実施形態の貯水構造１００によれば、湿潤に供給された水が少ない場合でも、貯水構造１００の表面すなわち地表表面で水が気化するので、効率良く表面冷却が可能である。さらに、供給された水が多い場合にも、不透水層３が疎水性粒子の集合体で形成することにより、水を表面に溢れさすことなく、適度に排水を行うことが可能となる。水供給の多少にかかわらず、定常的に地表表面を適切な湿潤状態に保つことで、地表表面を効率良く冷却できる。

これに対して、比較例として、保水層が無く、不透水層と舗装層とのみで構成される貯水構造を考えた場合、不透水層を地中全面に設置することで水を貯留することができる。貯留した水を舗装層の毛管により表面近くまで吸い上げ地表を湿潤状態に保つことで、地表表面で効率良く気化冷却を行う。

しかしながら、このような構造の課題は、過剰に水が供給された場合に、全て排水してしまうことである。

これに対して、第１実施形態の不透水層３は疎水性粒子の集合体で構成されており、一定以上の水圧になると不透水層３が決壊する。よって、舗装層１、保水層２、及び、不透水層３の高さを適切に設計することで、水が溢れ出す前に、決壊により水の排水が可能となる。

さらに、前記比較例では、疎水性粒子で構成された不透水層３が一旦決壊して、水道ができてしまうと、水道となる間隙が乾くまでは遮水効果が無くなる。水の供給が無くなると、すぐに地表面が乾き、表面温度を冷却できないという課題が生じる。

この課題を解決するために、第１実施形態の貯水構造１００は、舗装層１と不透水層３との間に保水層２を設けている。そのため、不透水層３の水道が乾くまでは、保水層２の水を舗装層１に供給でき、表面温度を冷却する時間の切れ目を低減することができる。

＜変形例＞
なお、第１実施形態では、不透水層３は、一種類の材料（第１実施例では海砂）を用いているが、変形例として、不透水層３の一部を、他の部分が有する水浸入圧より低い水浸入圧を有する疎水性の粒子で構成してもよい。

図１０は、不透水層３の一部に、海砂よりも大きい粒子径を有する撥水砂を用いた場合の貯水構造１０３を示す。不透水層３の一部に、海砂よりも大きい粒子径を有する撥水砂の部分を、排水孔部６と表記する。

貯水構造１０３は、過多な量の水を供給された場合、排水孔部６が決壊し、液体が流れる。よって、意図的に排水される場所を指定することが可能となる。したがって、貯水構造１０３を構築した後に、貯水量を調整する必要性が生じた場合に、排水孔部６の部分のみを掘り返し、排水孔条件（例えば粒子径、撥水していない砂との混合率）を変更することで、簡易に調整工事を行うことが可能となる。
（第２実施形態）
図１１に、第１実施形態とは異なる別の第２実施形態の貯水構造（貯水システム）２１０の構成を示す。貯水構造２１０は、舗装層２０１と、保水層２０２と、不透水層２０３と、不透水層２０３の一部に排水孔部２０４を有する。

前記の構成による貯水構造２１０について説明する。舗装層２０１又は保水層２０２は第１実施形態に記載のものと同じである。

不透水層２０３は、第１実施形態に記載されている疎水性粒子で構成されていてもよいし、その他の水を通さない材料で構成されていても良い。

その他の水を通さない材料とは、例えば、シルト又は粘土のように極細な粒子で形成されていても良いし、疎水性材料で形成される固形物で形成されていても良いし、親水性材料の表面を疎水性材料にてコーティングしたものでも良い。

排水孔部２０４は、不透水層２０３の一部に不透水層を貫通するように設置されており、不透水層２０３が有する水浸入圧より低い水浸入圧を有する疎水性粒子で構成される。排水孔部２０４を構成する疎水性粒子層の水浸入圧は、疎水性粒子の粒子径の大きさや、粒子径の分散などにより異なる。例えば、不透水層２０３が、直径０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する豊浦砂に撥水処理を行った撥水砂で形成されている場合は、排水孔部２０４は、豊浦砂よりも直径の大きな砂、例えば０．４２５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の粒子径を有する海砂に撥水処理を行った撥水砂で形成しても良い。

液体によって不透水層２０３に加わる圧力が排水孔部２０４の水浸入圧以下の場合、液体は排水孔部２０４を通過しない。実際には、不透水層２０３に加わる水の圧力の最大値が、液体の高さに対応する。舗装層２０１の第１の面２０１ａから液体が供給された場合、舗装層１及び保水層２に含まれていた気体が存在していた場所に液体が浸入する。液体が浸入することにより、不透水層２０３及び排水孔部２０４に圧力が加わると考えられる。ここでは、気体の量に応じて圧力が加わるわけではなく、あくまで水の高さに応じて圧力が加わる。

舗装層２０１の第１の面１ａから供給された水量が一定値を超え、不透水層２０３及び排水孔部２０４にかかる圧力が排水孔部２０４の水浸入圧を越えると、排水孔部２０４に水が浸入し、舗装層２０１又は保水層２０２に貯められた水は、排水孔部２０４から下に排出される。排水孔部２０４内に水分が残存している間は、排水孔部２０４は従来の水浸入圧に至るまでの水圧に対しても遮水効果がなく、水を保水層２０２に蓄える事ができない。しかしながら、排水孔部２０４を乾燥させることにより、排水孔部２０４は、再び、従来の水浸入圧を保つことが可能となる。

第２実施形態の貯水構造２１０は、例えば、土壌の一部を除去して、その除去した部分に配置する。

例えば、図１２に示すように、現地土壌２０５の一部を除去した部分に、貯水構造２１０を配置する。例えば、貯水構造２１０の具体的な例を説明する。歩道の一部の５ｍ×５ｍの区間が、貯水構造２１０である場合、例えば、施工場所の５ｍ×５ｍの敷地を２０ｃｍ掘り返す。この深さは、不透水層２０３の厚さと保水層２０２の厚さと舗装層２０１の厚さとを合計した厚さに相当する。これも第１実施形態と同様である。

現地土壌２０５の上に、疎水性の粒子の集合体で構成されている不透水層２０３と排水孔部２０４とを形成する。例えば、不透水層２０３に用いる疎水性の粒子は、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の粒子径を有する豊浦砂を撥水処理した撥水砂を使用する。排水孔部２０４に用いる疎水性の粒子は、０．４２５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲の粒子径を有する海砂を撥水処理した撥水砂を使用する。不透水層２０３及び排水孔部２０４は、任意の厚さで良い。ここでは、５ｃｍ以上７ｃｍ以下の範囲の厚みとする。不透水層２０３及び排水孔部２０４は、同じ厚さである。排水孔部２０４は不透水層２０３の一部に形成され、排水孔部２０４の周囲が不透水層２０３で囲まれている。

不透水層２０３及び排水孔部２０４の構築構造を説明する。まず、現地土壌２０５を掘り起こして形成した窪み２０５ａの底面（現地土壌２０５の表面）２０５ｂの上に、排水孔部２０４形成用の貫通穴を有する筒状の型２５１を配置する（図１３Ａ参照）。例えば、直径２０ｃｍの排水孔部２０４を配置する場合には、排水孔部型２５１は、直径２０ｃｍでかつ高さ５ｃｍの円筒の筒である。円筒の筒の厚さは、薄ければ薄いほど、型を抜いた後の隙間が薄くなるので好都合であり、例えば、折り曲げて円筒を形成できる薄さとして１ｍｍの厚さでも良い。排水孔部型２５１は、材質は問わないが、例えばプラスチックで製造したものでもよい。掘り起こして形成された窪み２０５ａの底面２０５ｂの上に、排水孔部２０４を形成すべき箇所に、排水孔部型２５１を置き、各排水孔部型２５１内に、先の海砂による撥水砂を入れる（図１３Ｂ参照）。この撥水砂により排水孔部２０４を形成する。

次いで、掘り起こして形成された窪み２０５ａの底面２０５ｂのうちの、排水孔部型２５１を配置した部分以外の部分には、先の豊浦砂による撥水砂を、排水孔部型２５１と同じ高さまで配置して、不透水層２０３を形成する（図１３Ｃ参照）。

不透水層２０３を形成後、排水孔部２０４と不透水層２０３の境界にある排水孔部型２５１を抜きとり（図１３Ｄ参照）、以降、不透水層２０３上に、保水層２０２と舗装層２０１とを形成する部分は、第１実施形態と同様である（図１３Ｅ参照）。

図１４Ａから図１４Ｆを用いて、第２実施形態の貯水構造２１０が液体を貯める動作を説明する。

集中豪雨又はゲリラ豪雨により、貯水構造２１０に雨水が供給される例を説明する。ここでは、貯水構造２１０が保持可能な容量を超える量の雨水が供給されることにより、不透水層２０３から雨水を通過（決壊）する例を説明する。図１４Ａから図１４Ｆは、時系列の変化を示している。

＜図１４Ａ＞
舗装層２０１の表面に供給された水は、舗装層２０１を通過し、保水層２０２で保持される。

さらに、保水層２０２が保持できる容量の水を超えて貯水構造２１０に水が供給されると、不透水層２０３及び排水孔部２０４が共に疎水性を有するため、水は不透水層２０３を通過せず、舗装層２０１内に水が貯まる。ここで、保水層２０２と不透水層２０３とが接する面から水面までの長さを「水深」と表記する。

また、舗装層２０１は、保水層２０２の水を舗装層２０１の表面に吸い上げる。よって、舗装層２０１の表面は湿潤状態となる。湿潤面に含まれる水が蒸発することにより、湿潤面付近の環境の温度を低下させることができる。

＜図１４Ｂ＞
舗装層２０１及び保水層２０２に貯まる水の量に対応する圧力が、排水孔部２０４の水浸入圧の圧力を超える場合、排水孔部２０４は決壊する（図１４Ｂの参照符号２２０を参照）。排水孔部２０４が決壊した後、舗装層２０１及び保水層２０２に貯まっていた水は、排水孔部２０４を通って、現地土壌２０５に流れる（図１４Ｂの参照符号２２１で示す水を含む現地土壌２０５の部分を参照）。排水孔部２０４を水が通過することを「排水」と表記する。排水孔部２０４が決壊することにより水が流れる部分を「決壊部分」と表記する（図１４Ｂの参照符号２２０の部分を参照）。

現地土壌２０５に水が流れることにより、舗装層２０１に供給された水との関係に依存して、舗装層２０１及び保水層２０２に水が貯まる速度が低下する。又は、水深が減少して水面が下がり始める。

＜図１４Ｃ＞
水深が減少して水浸入圧以下になっても、排水孔部２０４から連続して水が排水される場合、決壊部分２２０から下部への排水は止まらない。水面はさらに低下し、保水層２０２が保水可能な水量比になるまで、排水される。以下、保水可能な水量比を「最適含水比」とも表記する。保水可能な水量比とは、保水層２０２における間隙の体積と、保水可能な水の体積との比を意味し、最適含水比と表記する。

＜図１４Ｄ＞
保水層２０２に含まれる水の量が、最適含水比と同等になった場合に、不透水層２０３からの排水が止まる。例えば、不透水層２０３を構成する撥水豊浦砂の最適含水比は約１６％程度である。この最適含水比を下回るまで、舗装層２０１は、保水層２０２に含まれる水をその表面に吸い上げ続けることで、表面を湿潤状態に保つ。

＜図１４Ｅ＞
排水孔部２０４を流れる水が一旦止まっても、再度、決壊を起こしやすくなっている。決壊部分２２０は、水が流れた経路に相当する。以下、水が流れた経路を「水道」とも表記する。

水道に水が残っている間は、再度、水が排水孔部２０４に供給される水が通過しやすい状態になっている。つまり、舗装層２０１及び保水層２０２に含まれる水の量が、水浸入圧以下の水の量でも、再度、決壊する可能性がある。舗装層２０１に水を供給しても、供給した舗装層２０１及び保水層２０２に貯水されず、排水孔部２０４より排出される可能性がある。

しかしながら、撥水砂層２０４の決壊部分２２０が乾燥すれば、再度、舗装層２０１及び保水層２０２に水を貯水する事が可能となる。保水層に蓄えられた水により、表面を湿潤に保ちながら、撥水砂層が乾くのを待って、再び、貯水するしくみである。

排水孔部２０４が乾燥するに費やされる時間と、保水層２０２に表面に水を供給するに足る水量下限値に至る時間との関係で、前者が早ければ、水を再度供給する事で、表面は常に湿潤を保つ事となる。

＜図１４Ｆ＞
決壊部分２２０が乾燥すると、再び、排水孔部２０４は、水浸入圧の高さまで、水が舗装層２０１及び保水層２０２に水を貯めることができる。図１５は、海砂を撥水処理した撥水砂層に、水浸入圧以上の水を供給して撥水砂層に水を通した後、水の通った箇所が乾くまで乾燥させて、乾燥後の撥水砂層の水浸入圧を測定する試行を何度も繰り返した場合の、水浸入圧の変化である。水を通した回数と、乾燥後の水浸入圧とを表にしている。表では、前記の試行を５０回経過した後も１回目後の水浸入圧を保っており、一旦水が通った撥水砂層が乾燥すれば、元の水浸入圧に戻ることがわかる。

第２実施形態の貯水構造２１０は、第１実施形態の貯水構造と同様に、一定以下の量の液体が供給された場合、保水層２０２と舗装層２０１とに液体を保持することにより、舗装層２０１の表面を湿潤状態に保つことが可能となる。一定以上の液体が供給された場合、排水孔部２０４が決壊するため、過多な液体が供給されることにより、舗装層２０１の表面から他の部分に液体が溢れたり、貯水構造２１０の強度が落ちたりする問題を防ぐことができる。

さらに、排水孔部２０４を設置することで、意図的に決壊場所を排水孔部２０４に指定することができる。これにより、決壊場所を乾燥させる場合、又は、雨量が想定よりも多い気候変動などで貯水量を調整する必要性が生じた場合などに、不透水層全体を乾燥させる手間も時間も必要はなく、排水孔部２０４のみを部分的に乾燥させたり、排水孔部２０４を形成している撥水砂条件（例えば粒子径、撥水していない砂との混合率など）のみを変更することで、簡易に計画した量の水を貯水することが可能となる。

なお、本発明を第１〜第２実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第２実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明にかかる貯水構造は、道路、歩道、または屋上緑化システムなどに有用である。

本発明は、添付図面を参照しながら実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (6)

1. 複数の疎水性の粒子で構成されている不透水層と、
   前記不透水層の上部に形成されており、所定の容量の液体を保持することができる保水層と、
   前記保水層の上部に形成されており、第１の面から第２の面まで貫通する管を有する舗装層とを備えるとともに、
   前記不透水層は、前記舗装層の厚み及び前記保水層の厚みに対応する水圧よりも小さい水浸入圧を有する、
   貯水構造。
2. 前記疎水性の粒子は、クロロシラン系材料、又はアルコキシシラン系材料で表面を撥水処理されている粒子である、
   請求項１に記載の貯水構造。
3. 前記保水層は、親水性を有する粒子、又は表面を親水性の材料で覆われている粒子の集合体であり、かつ、前記粒子の間に空隙を有する、
   請求項１に貯水構造。
4. 前記不透水層と同じ厚さであって、前記不透水層より水浸入圧の低い撥水砂層で構成された排水孔部を備える、
   請求項１に記載の貯水構造。
5. 前記舗装層は、内部に連続して繋がった空隙を有し、前記舗装層の底面から表面まで、水を吸い上げる機能を有している、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の貯水構造。
6. 前記舗装層の前記管は、毛細管現象により液体を移動させる管である、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の貯水構造。

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