JPH10331213A

JPH10331213A - 雨水等の貯水システム

Info

Publication number: JPH10331213A
Application number: JP9144972A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Morozumi; 昌幸両角; Tsutomu Nakamura; 務中村
Original assignee: MOROZUMI KK; SEIBUTSU KANKYO SYST KOGAKU KENKYUSHO KK
Current assignee: MOROZUMI KK; SEIBUTSU KANKYO SYST KOGAKU KENKYUSHO KK
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】劣悪化した表土の透水性などの物理性を改良
すると共に、その改良された表土を通過した水を効率良
く集めること。【解決手段】グランド等の地面の露出した土地におい
て、土に、水溶性の高分子化合物と粘土鉱物との複合体
を主成分とするバインダーが混合されることで造粒され
て成る造粒土を、表面から所定の深さまで敷き均して形
成された造粒土層１２と、造粒土層１２より下方に設け
られ、造粒土層１２を通過した水を集水する集水槽１４
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雨水等の貯水シス
テムに関し、さらに詳細には、環境、土木、教育、防災
等の分野に関与する問題を解消するための雨水等の貯水
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、学校、公園、各種競技場のグラン
ド等の表土が老朽化した場合、好天で風が吹けば埃がた
ち、水はけが悪く、雨が降れば直ぐに水溜りができるよ
うになる。これに対して、従来は、グランド等の表土
を、表面から１０ｃｍ乃至２５ｃｍの深さまで堀り取っ
て捨て、その替わりに新しく山から堀りだした真砂土を
入れることで、その表土の改良を行っていた。従って、
その場合は、大量の土をダンプカーで運ぶことが必要と
なる。

【０００３】また、雨水や雪解け水を集めて溜める貯水
場であるが、従来は野池と大規模なダムがあるぐらい
で、天然の水が豊富であるわが国では、他の形態の貯水
場は余り発達しなかったと考えられる。ところで、近年
都市部を中心に水の需要が増加し、反対に野池などの貯
水場が埋められ、住宅地に変えられている。そして、特
に夏季においては、各地で水不足の状態が発生するよう
になったが、雨水や雪解け水を集めて利用する新しいシ
ステムの出現が見られないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】老朽化し、透水性など
の物理性が劣悪化した学校、公園、各種競技場のグラン
ド等の表土に関し、従来の改良方法では、新しい真砂土
の採取、及び劣悪化した表土の廃棄処分のどちらによっ
ても、自然環境を破壊する恐れがある。また、前述した
ように、都市部では水不足が問題となっているが、従来
は雨水等を効率良く適所に集め、それを活用するシステ
ムがなかった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、学校、公園、各
種競技場など広い場所に降り注いだ雨や降り積もった雪
が溶けた水を好適に活用できるよう、新しい真砂土を用
いず、劣悪化した表土の透水性などの物理性を改良する
と共に、その改良された表土を通過した水を効率良く集
めることのできる雨水等の貯水システムを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を備える。すなわち、本発明は、
グランド等の地面の露出した土地において、土に、水溶
性の高分子化合物と粘土鉱物との複合体を主成分とする
バインダーが混合されることで造粒されて成る造粒土
を、表面から所定の深さまで敷き均して形成された造粒
土層と、該造粒土層より下方に設けられ、造粒土層を通
過した水を集水する集水槽とを具備する。

【０００７】また、前記造粒土は、グランド等の土地の
表土が造粒されて成ること、すなわち、その現場の土を
利用し、その土を造粒して改良するのであり、従来のよ
うな真砂土の採取及び劣悪化した表土の廃棄処分によっ
て生じる自然破壊の心配がない。また、新しい真砂土を
用いる場合のような土の搬出入を要しない。

【０００８】また、前記造粒土層の下に、上部に多数の
穴を有する暗渠集水路を、該暗渠集水路を通って雨水等
が前記集水槽に集められるように傾斜させて配設し、集
水槽に連通したことで、広い範囲の雨水等を効率良く集
めることができる。

【０００９】また、前記水溶性の高分子化合物は、ポリ
ビニールアルコールとそのシラノール誘導体の１種、ま
たは２種以上を混合したものであること、また、前記粘
土鉱物は、モンモリロナイト、カオリナイト、ハロイサ
イト、ベントナイトの１種または２種以上を混合したも
のであることで、土を好適に造粒することができる。さ
らに、前記水溶性の高分子化合物と粘土鉱物との複合体
が、処理される土に対して乾燥物重換算で０．１％から
５．５％であることで、効率のよい造粒ができ、コスト
効率のよい造粒土層を得ることができる。

【００１０】また、グランド等の地面を、表面から１０
ｃｍ乃至２５ｃｍの深さまで造粒土層としたことで、好
適な性質とコスト効率のよい雨水等の貯水システムを得
ることができる。

【００１１】また、集めらた前記雨水等を浄化する浄水
装置を備えることで、貯水された水を多目的に利用でき
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
例を添付図面と共に詳細に説明する。図１は本発明によ
る雨水等の貯水システムにかかる一実施例の平面図であ
り、図２は図１の実施例の側断面図である。また、図３
は本発明にかかる暗渠集水路の詳細を説明する断面図で
あり、図４は本発明にかかる集水槽の詳細を説明する断
面図である。先ず、本発明者は、老朽化し、透水性など
の物理性が劣悪化した学校、公園、各種競技場のグラン
ド等の土を改良するための解決手段として、水溶性の高
分子化合物と粘土鉱物との複合体を主成分とするバイン
ダーを用いて、その老朽化したグランド等の土を耐水性
のある粒状物に造粒する技術を開発した。次に、その手
段について詳しく説明する。

【００１３】老朽化したグランド等の土を耐水性のある
粒状物に造粒するためには、水溶性高分子化合物である
ポリビニールアルコール系化合物（ポリビニールアルコ
ールとそのシラノール誘導体等）と、粘土鉱物であるモ
ンモリロナイト、カオリナイト、ハロイサイト、ベント
ナイト等とが反応してできた複合体を主成分とするバイ
ンダーを用いるのが有効である。その造粒のシステムに
関して説明をすると、トラクターショベルまたはバック
ホウを用いて掘り返されたグランドの土は、例えば、ス
クリュータイプの土の細分化、搬送装置により所定速度
で回転するドラムタイプの造粒機に送られる。ここで
は、送り込まれた土に対して、所定量の水溶性高分子化
合物と粘土鉱物との複合体を含んだ水溶性高分子化合物
の水溶液が噴霧状に供給される。この複合体と水溶性高
分子化合物との添加量は、乾物重換算で、土に対して
０．１％から５．５％の間が良い。被処理土の表面積が
大きいほど添加割合が大きくなる。造粒土はドラムの後
半部分で主として熱風により乾燥されてドラムからフル
イの中に排出される。フルイは目の大きさが異なる３段
からなり、粒径の大きいものから順に、暗渠システムの
上に敷き詰められる。

【００１４】そして、本発明者は、以上のように改良さ
れた透水性などの物理性が向上した地面を利用し、学
校、公園、各種競技場などのグランドに降った雨や積も
った雪の雪解け水を有効利用するための貯水システムを
開発した。その雨水等の貯水システムは、前述のように
して改良したグランドの造粒土層の下に集水のための暗
渠集水システムを設ける手段によって解決した。次に、
その手段について、図面に基づいて詳しく説明する。１
０は暗渠集水路であり、支管１０ａとその支管１０ａを
束ねる本管１０ｂとが碁盤目状に平面的に連通されて、
造粒土層１２の下に設けられている。暗渠集水路１０
は、上部に多数の穴１１を有する管（例えば塩ビ管）に
よって形成されており、その多数の穴１１を通して、造
粒土層１２を通過した水を集める。また、暗渠集水路１
０は、その暗渠集水路１０を通って雨水等が、造粒土層
１２より下方に設けられている集水槽１４へ、自然に集
められるように傾斜させて配設され、集水槽１４に連通
されている。

【００１５】また、暗渠集水路１０の上面は、造粒土が
入り込んだり、多数の穴１１が閉塞しないように、透水
マット１６によって覆われている。また、本実施例で
は、集水槽１４は、底面１４ａが傾斜して形成されてお
り、暗渠集水路１０は集水槽１４の下部へ連通され、集
水槽１４が一杯になった際にはオーバーフローさせて上
方に設けられた排水口（図示せず）から排出するように
してある。これにより、集水された雨水等に混入した粒
子を重力沈降させる。１４ｂはピットであり、集水槽１
４を洗浄する際に沈殿されたもの（泥等の堆積物）を集
める際に利用する。さらに、防災上からは、図２に示す
ように柱１４を設けて補強したり、図４に示すように集
水槽１４を耐震製基礎コンクリートで形成して強度のあ
るものとすればよい。また、１５は基礎砕石、１７は保
守用の蓋である。なお、造粒土層１２の上には、一般的
に、川砂２０で薄い層を形成して外観を整えるようにし
ている。

【００１６】また、集水のための暗渠集水システムに集
められた水、すなわち、暗渠集水路１０を通過してその
下方に設けられた集水槽１４に集水された水は、例え
ば、０．２５ミクロン以下の径の微細孔のフォローファ
イバータイプの濾過膜を通した後、地下または地上に設
置されたタンクまたはプール等に貯水すればよい。濾過
膜を通過した水は、微細孔を通過することで除菌される
ため、注水としてトイレの洗浄水としても利用できる。
また、夏期などには、水泳のプール用にも使用できる。
濾過膜を通さずに、タンクまたはプール等の集水槽に溜
められた水は、防火用や農園芸用灌水にも使用でき、水
道水の節約になり、災害時（防災）にも役立つ。なお、
本実施例のように暗渠集水路１０を通過させることに限
定されることはなく、雨水等を造粒土層１２を通過さ
せ、その造粒土層１２の真下に設けられた集水槽１４へ
直接的に流れ込ませる部分があってもよいし、全面的に
そのような構造とすることも可能である。

【００１７】次に、本発明の実施の形態の作用について
説明する。先ず、学校、公園、各種競技場のグランド等
の老朽化した土の再生についてであるが、老朽化したグ
ランドなどの土は、構造的には、土壌学で言う単粒構造
になっている。単粒構造の土では、三相構造のうち、固
相の割合が大きく、８０％以上を占めることがある。そ
して、気相、液相などの透水性を大きくする相の割合が
小さい。また、単粒構造では、土の粒子が小さくて粘土
の粒径に入るものが多くなり、少し強い風が吹くと空中
に舞い上がることになる。これに対して、前述した水溶
性の高分子化合物（例えば、ポリビニールアルコール
系）と、粘土鉱物との複合体は、単粒化した土の粒子同
士の接点に集まり、土粒子を連結し、土壌学でいう団粒
構造を持った粒状物を作るのに特に有効である。この
際、複合体を含む高分子化合物水溶液を用いることによ
り、造粒物の粒度分布のコントロールが容易になり、で
きた造粒物の物理的強度を大きくできると共に造粒物の
耐水性が高い。これにより、土木工事で使う埋め戻し用
の資材の評価に用いるＪＩＳＡ１２１１法によるＣ
ＢＲ試験で、水分調合後のＣＢＲ値を３．０％以上にす
ることができ、造粒土層の透水性も安定して良くなる。
また、造粒土層の三相成分比も改良されて、固相の割合
が６０％前後を占めるようになる。このように改良され
た物理性を得るためには、被改良土に対して、複合体と
水溶性高分子化合物とを合計した添加量が、乾物重換算
で土の０．１から５．５重量％の範囲に入る必要があ
る。勿論、更に添加量が増すと耐水性、物理強度とも大
きくなるが、コストの面を考えると実用的ではない。改
良した造粒土層の透水係数はローラーを掛ける前で０．
０３０（ｃｍ／ｓ）から０．０６２の間の値を示した。
改良以前のグランドの土の透水係数は０．０００３（ｃ
ｍ／ｓ）以下が多い。

【００１８】次に、雨水や雪解け水の集水・貯水システ
ムの作用について説明する。本発明の暗渠集水システム
によれば、暗渠集水路１０が造粒土層１２の下に配され
ているため、透水性の向上した造粒土層１２を通過した
雨水等は、その暗渠集水路１０に集められる。そして、
その集められた雨水等は、暗渠集水路１０によって、造
粒土層１２および暗渠集水路１０よりも下方に設けられ
ている集水槽１４へ流れ込んで効率よく集水される。暗
渠集水路１０を形成する管としては、上部に多数の穴１
１を有する、例えば径が１０〜１５ｃｍの無機物製また
は有機物製のパイプを利用でき、その穴１１の部分を荒
目の不織布（透水マット１６）で覆い、造粒土が入り込
まないようにすればよい。また、水を好適に集めるため
に、集水用のパイプは貯水タンクまたはプールの前に配
された地下の集水槽１４に近付くにしたがって次第にそ
の径を大きくすればよい。例えば、前記１０〜１５ｃｍ
の管を支管１０ａの先端部とすれば、本管１０ｂの最大
のパイプの径を５０ｃｍ程度（或いはそれ以上）にして
もよい。そして、当然の事ながら、暗渠集水路１０の各
箇所から集水槽１４までは勾配をつけておき、暗渠集水
路１０に入った水は全て自然に重力で集水槽１４まで流
れて行くようにする。また、集水槽１４から貯水タンク
またはプールへは、直接ポンプで送るか、精密濾過器を
通して送るようにすればよい。なお、貯水タンクまたは
プールの容量は、立地条件、用途によって決められるも
のであり、適宜、ポンプ等の仕様を設定するなど、所望
の条件に見合う設計をすればよい。

【００１９】

【実施例】本発明の効果を以下の具体的な実施例によっ
て説明する。（第１実施例）雨が降ると直ぐに水溜りができるグラン
ドの土を本発明による方法で改良した。すなわち、グラ
ンドの表面から約２０ｃｍの深さまで土を造粒加工し
た。造粒土層の下に図３に示したような塩ビ製パイプの
暗渠集水システムを設置し、不織布の濾過器を通して地
下の集水槽に、自然に入るようにした。グランドの土の
造粒には、バインダーとして、重合度１７００、鹸化度
が９８．８ｍｏｌ％のポリビニールアルコールの５％水
溶液に、モンモリロナイトを５重量％添加して十分反応
させて複合体を作り、その系を用い、乾燥重換算で、被
処理土に対して０．５重量％添加した。造粒は１００ｃ
ｍ、長さが４００ｃｍのドラムタイプの造粒機で行っ
た。造粒物の乾燥はドラムの出口約１ｍの間で、熱風を
用いて行った。造粒土の平均重量直径は５．３１ｍｍで
あった。また、ＪＩＳＡ１２１１法によるＣＢＲ試
験の結果、水分調合後のＣＢＲ値は４．７％であった。
ローラーを掛けた後直ぐにグランドの使用を開始し、１
０箇月経過した時点のグランドの透水係数は０．０１１
（ｃｍ／ｓ）であった。このグランドに、１時間に５０
ｍｍの雨量の人工雨を１５分間降らせたところ、降り初
めから４分後には、集水槽に水が溜まり始め、２５分後
に全雨量の約６０％の水量を回収できた。グランドの表
面に水溜りはできなかった。集水槽の水は、種々の用途
に利用できる。なお、改良前のグランドの土の透水係数
は０．０００２（ｃｍ／ｓ）であった。

【００２０】（第２実施例）第１実施例と同様に、雨が
降ると直ぐに水溜りができるほど土が劣化していたグラ
ンドの一部（約１５ｍ²）を改良した。土の造粒加工は
次の方法で行った。重合度１７００、鹸化度９８．８ｍ
ｏｌ％、シラノールによる変性度が０．３ｍｏｌ％のポ
リビニールアルコールの３％水溶液に、カオリナイトを
３重量％添加し、十分反応させた系を用いて掘り上げた
グランドの土を造粒した。造粒に際して、バインダーの
土に対する添加量は乾物重換算で１．０％にした。造粒
機は第１実施例に示したものを用いた。乾燥も同様に行
った。暗渠集水システムは、径１０ｃｍの塩ビパイプを
使用、総延長は２０ｍだった。集水槽としては、１ｍ³
のものを地下に設置した。また、集水槽の水はポンプア
ップし、ホローファイバー製の精密濾過器を通して除菌
した後、地上に設置した２ｍ³のタンクに導き、貯水し
た。造粒、乾燥直後において測定を行った造粒土につい
ての各種物性値を示すと、平均重量直径４．８３ｍｍ、
ＪＩＳＡ１２１１法によるＣＢＲ試験の結果、水分
調合後のＣＢＲ値は６．０％であった。ローラーを掛け
た後直ぐに使用に供した。使用開始から１年後に、この
改良部分の土の透水係数を測定したところ、０．０１２
（ｃｍ／ｓ）であった。また、改良部分での人工降雨実
験の結果、１時間に１５０ｍｍの降雨量でも水溜りがで
きず、集水できることが分かった。なお、このグランド
の非改良部分の土の透水係数は０．０００３（ｃｍ／
ｓ）であった。

【００２１】以上の実施例で示したように、透水係数が
０．０００３（ｃｍ／ｓ）以下という、劣化したグラン
ドの土は、本発明による改良法、即ち、造粒加工によ
り、捨てる事無く再利用できることが分かった。また、
グランドに降った雨は、効率よく集水、貯水できること
が分かった。即ち、本発明の効果としては、次のことが
挙げられる。老朽化し、物理性が劣悪化した、学校、幼
稚園、各種競技場などのグランドの土を捨てること無く
再利用できる。これにより、自然を破壊して新しいグラ
ンド用の真砂土を取る必要が無くなるという効果があ
る。勿論、劣化した土を破棄したり、新しい土を搬入す
るため必要なダンプカーの通行が無くなり、環境、交通
安全面での効果が大きく、経済的効果も大きいものがあ
る。更に、本発明による貯水システムは災害時、渇水時
に備えて有効である。以上、本発明につき好適な実施例
を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限
定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内
で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

【００２２】

【発明の効果】本発明にかかる雨水等の貯水システムに
よれば、土に、水溶性の高分子化合物と粘土鉱物との複
合体を主成分とするバインダーが混合されることで造粒
されて成る造粒土によって設けられた造粒土層と、造粒
土層を通過した水を集水する集水槽とを具備する。従っ
て、本発明によれば、新しい真砂土を用いず、劣悪化し
た表土の透水性などの物理性を改良できると共に、その
改良された表土を通過した水を効率良く集めることがで
きるため、学校、公園、各種競技場などの地面に降り注
いだ雨や降り積もった雪が溶けた水（雨水等）を好適に
活用できるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる雨水等の貯水システムの一実施
例を示す平面図である。

【図２】図１の実施例の側断面図である。

【図３】本発明にかかる暗渠集水路の詳細を説明する断
面図である。

【図４】本発明にかかる集水槽の詳細を説明する断面図
である。

【符号の説明】

１０暗渠集水路１０ａ支管１０ｂ本管１１穴１２造粒土層１４集水槽１６透水マット２０川砂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グランド等の地面の露出した土地におい
て、土に、水溶性の高分子化合物と粘土鉱物との複合体
を主成分とするバインダーが混合されることで造粒され
て成る造粒土を、表面から所定の深さまで敷き均して形
成された造粒土層と、該造粒土層より下方に設けられ、造粒土層を通過した水
を集水する集水槽とを具備することを特徴とする雨水等
の貯水システム。
【請求項２】前記造粒土は、グランド等の土地の表土
が造粒されて成ることを特徴とする請求項１記載の雨水
等の貯水システム。
【請求項３】前記造粒土層の下に、上部に多数の穴を
有する暗渠集水路を、該暗渠集水路を通って雨水等が前
記集水槽に集められるように傾斜させて配設し、集水槽
に連通したことを特徴とする請求項１または２記載の雨
水等の貯水システム。
【請求項４】前記水溶性の高分子化合物は、ポリビニ
ールアルコールとそのシラノール誘導体の１種、または
２種以上を混合したものであることを特徴とする請求項
１、２または３記載の雨水等の貯水システム。
【請求項５】前記粘土鉱物は、モンモリロナイト、カ
オリナイト、ハロイサイト、ベントナイトの１種または
２種以上を混合したものであることを特徴とする請求項
１、２、３または４記載の雨水等の貯水システム。
【請求項６】前記水溶性の高分子化合物と粘土鉱物と
の複合体が、処理される土に対して乾燥物重換算で０．
１％から５．５％であることを特徴とする請求項１、
２、３、４または５記載の雨水等の貯水システム。
【請求項７】グランド等の地面を、表面から１０ｃｍ
乃至２５ｃｍの深さまで造粒土層としたことを特徴とす
る請求項１、２、３、４、５または６記載の改良グラン
ド等の貯水システム。
【請求項８】集めらた前記雨水等を浄化する浄水装置
を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６または７記載の雨水等の貯水システム。