(57)【要約】【課題】敷地の地形、土質に合わせて過大にならず、かつあふれることのない貯留浸透槽の寸法を決定する。【解決手段】貯留浸透槽１の浸透面総面積ｘを、周囲の地層の持つ飽和透水係数ＫＳ  と浸透速度Ｑとの比、すなわちｘ  ＝  ＫＳ  ／Ｑから決定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削して生じた空間の底面および側面に透水シートを敷き、空間内に礫状体（１２）を充填してなる貯留浸透槽（１）を有する土壌内雨水貯留浸透施設であって、この貯留浸透槽（１）の浸透面総面積ｘを、周囲の地層の持つ飽和透水係数Ｋｓ  と浸透速度Ｑとの比、すなわち
ｘ  ＝  Ｋｓ  ／Ｑ
から決定することを特徴とする土壌内雨水貯留浸透施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雨水を土壌内に貯留して下水道への一時的な大量流出を抑制し、徐々に土壌内に浸透させるようにした土壌内雨水貯留浸透施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雨水の下水道への一時的な大量流出を抑制するため、一定規模以上の宅地の造成に関しては所定容量の調整池を設け、ここから下水道へ放流することが法令により義務づけられている。しかし宅地を造成しても一定面積を調整池に当てなければならないということは国土の有効利用の面からも好ましくない上、開発業者にとっても販売面積が減少し、また設置後も住人、特に幼児、児童等にとって事故の危険があるなどの問題点がある。また都市化の進展とともに道路や学校のグラウンド等の公共用地を始めとして街は構造物やアスファルトで覆われ、雨は雨水本管から直接下水処理場や河川へ流されることによって土壌の保水力が極端に低下し、自然のサイクルが変化して気候変動による集中豪雨の多発や小雨傾向が顕著になり、都市型水害やヒートアイランド現象、湧き水の枯渇、地盤沈下等の原因となっている。
【０００３】
こうした事態を改善し、少なくとも住宅等の屋根に降った雨水を下水道に流入させることなく敷地内に一時貯溜し、徐々に地中に浸透させることを目的として住宅毎に小規模の貯溜浸透槽を設置することが一部で行われている。しかし従来の貯留浸透槽はその底部から地中に浸透させる構造であるため、単に浸透するのみで土壌の自然浄化力を利用した水質の浄化は行われない上、目詰まりによる浸透量の減少等の問題点がある。
【０００４】
一方、特許文献１（特開２００１−１７３０３２号公報）には、水質浄化を行いながら、目詰まりによる能力の低下なしに側面から浸透させる浸透槽が記載されている。この文献によれば、地表から７００  ｍｍよりも上の位置から土中に透過することにより、酸素が豊富でバクテリアが繁殖している中を水が通過し、水の浄化を図ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１７３０３２号公報（第１─３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような貯留浸透槽の設置に際し、その大きさを適切に定めることが重要である。なぜならば、必要以上に大きな貯留浸透槽を設置することは経済的に無駄であるし、また浸透槽が小さすぎる場合はわずかの降雨でも槽があふれ、雨水が下水道へ流入することになって貯留浸透槽の効果を発揮できないからである。
【０００７】
本発明は、設置しようとする地層、地質に対応した貯留浸透槽の設計法を確立し、適切な寸法の土壌内雨水貯留浸透施設を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地盤を掘削して生じた空間の底面および側面に透水シートを敷き、空間内に礫状体（１２）を充填してなる貯留浸透槽（１）を有する土壌内雨水貯留浸透施設であって、この貯留浸透槽（１）の浸透面総面積ｘを、周囲の地層の持つ飽和透水係数Ｋｓ  と浸透速度Ｑとの比、すなわち
ｘ  ＝  Ｋｓ  ／Ｑ
から決定することを特徴とする土壌内雨水貯留浸透施設である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、土壌への浸透能力が貯溜浸透槽を設置する地点の土壌の飽和透水係数によって変化することに着目して浸透能力の予測式を確立し、適切な貯溜浸透槽の寸法を決定するという本発明を完成するに至った。
飽和透水係数Ｋｓ  （ｃｍ／ｓ）は土壌特性のひとつである。試料を採取して室内実験で実測することもできる。この係数は数値が大きければ透水性が高く、小さければ透水性が低い。砂質土壌では１０−２ｃｍ／ｓ程度であるが、粘土では１０−６ｃｍ／ｓ以下であり、これらの値のちがいは１万倍にも達する。したがって、貯溜浸透槽を設置する地点の土壌によって浸透能力には大きな差が生じる。
【００１０】
図１に示す底面積Ｓの円筒形の貯溜浸透槽において、水位がＨ（ｃｍ）であるときの浸透速度Ｑ（ｃｍ３  ／ｓ）は、以下のようにして算出する。
まず、貯留浸透槽の半径ａは、
ａ  ＝  （Ｓ／π）１／２                        ・・・・・（１）
である。
【００１１】
ところで、飽和透水係数をＫｓ  とすると、定常浸潤に関するレイノルズらの式は、
２πＨ２  Ｋｓ  ＋Ｃπａ２  Ｋｓ  ＋２πＨΦｍ  ＝  ＣＱ  ・・・（２）
である。ここに、Φｍ  はマトリックフラックスポテンシャル（不飽和流、ｃｍ２  ｓ−１）、Ｑは定常浸潤流量（ｃｍ３  ｓ−１）、Ｃは無次元の定数である。
【００１２】
Ｃには理論式も与えられているが、通常はつぎの実験式によって求める。
Ｃ  ＝  ｂ１  ＋ｂ２  （Ｈ／ａ）１／２              ・・・・・（３）
ここにｂ１  、ｂ２  は係数で、一般に砂、ローム、粘土に対して、
砂      ｂ１  ＝  −０．１９３  、ｂ２  ＝  −０．７７２
ローム  ｂ１  ＝  −０．１８５  、ｂ２  ＝  −０．７７７
粘土    ｂ１  ＝  −０．２２５  、ｂ２  ＝  −０．８５３
の数値が使用される。
【００１３】
そこで貯溜浸透槽の側面からの浸透を貯溜浸透槽最高水位Ｈと（３）式によるＣから推定し、これに底面積Ｓを加えると、浸透面総面積ｘは、
ｘ  ＝  ２πＨ２  ／Ｃ  ＋  Ｓ                ・・・・・（４）
となり、貯溜浸透槽が最高水位Ｈであるときの浸透速度Ｑ〔ｃｍ３  ／ｓ〕は、ｘと飽和透水係数Ｋｓ  との積として求めることができる。すなわち
Ｑ  ＝  ｘＫｓ                                ・・・・・（５）
ｘ  ＝  Ｋｓ  ／Ｑ                            ・・・・・（６）
である。
【００１４】
このようにして飽和透水係数Ｋｓ  を知ることにより浸透速度Ｑを定めれば貯溜浸透槽の寸法を決定することができる。
【００１５】
【実施例】
実施例として、宅地造成における貯溜浸透槽の設計例を説明する。
図２はこの住宅に設置した雨水を循環使用する集水槽と、これに併設された貯留浸透槽とからなる土壌内雨水貯留浸透施設を示す断面図で、１は貯留浸透槽、１１はその中央の浸透枡、１２は貯留浸透槽内に充填された礫状体、１３は貯留浸透槽の上面に敷きつめられた砕石、２は集水槽で２１は雨樋に接続されて雨水が流入する流入管、２２は集水槽２内の水を利用するための取水管、２３は集水槽２内の水位が低下した場合に水を補給する補給水配管、２４は水位計、２５は集水槽下部のレベルモルタル、３は集水槽２内の水位が上がった場合に水が貯留浸透槽１に向けて流出するためのオーバーフロー管、４は貯留浸透槽１と集水槽２内を水面下で連絡する逆止弁付きオリフィス管、５は貯留浸透槽１および集水槽２の上面に設けたコンクリート版で、この上は適宜芝生、花壇、駐車場などとして有効利用できる。なお礫状体１２としては例えば割栗石、破砕コンクリート、陶磁器、ガラスカレットなど、水に悪影響を与えず、かつ均一に隙間を確保できるさまざまなものが考えられる。
【００１６】
この住宅においては、通常の降雨であれば雨水は集水槽２内に集められ、汲み上げて植木や草花への撒き水や水洗トイレの洗浄水等に利用するが、集中豪雨などの大量の雨水の流入があった場合はオーバーフロー分は貯留浸透槽１に流入し、ここで徐々に地盤内に浸透し、下水道への流入をなくしている。
図３は図２に示した区画のうち貯留浸透槽１の部分を示す斜視図で、各符号はこれまでに説明したものの他、１４は貯留浸透槽１の外周に打設される松杭、１５は松杭１４の内側に形成される木製の矢板壁、６はＵ字溝である。Ｕ字溝６の側面からも貯留浸透槽１内へ水が進入する。なお、特に図示しないが、貯留浸透槽１の底部や、矢板壁１５の内面などには適宜透水性のシートを張りつけ、その中に割栗石１２を投入するとよい。なお隣地との境界側は浸透をさせない方がよいので、必要に応じて遮水性のシートを張りつけることが好ましい。
【００１７】
図４はこの実施例の宅地における地質と貯留浸透槽１、集水槽２との関係を示す断面図である。客土の下に薄い黒ボク土層と遷移層があり、地下１３００ｍｍから３２００ｍｍの間はローム層、その下は砂質である。
いま貯留浸透槽の底面積をＳ＝４７，０００ｃｍ２  、最高水位をＨ＝９４ｃｍとする。周囲の土壌がローム層なので、
飽和透水係数Ｋｓ  ＝  ５．０  ×１０−４ｃｍ／ｓ、
ｂ１  ＝    −０．１８５  、ｂ２  ＝  ０．７７７
という数値を上の各式に代入すると、
ａ  ＝（４７０００  ／３．１４）１／２  ＝  １２２
Ｃ  ＝  −０．１８５  ＋０．７７７  （９４／１２２  ）１／２  ＝  ０．４９６
ｘ  ＝  （２×３．１４×９４２  ）／０．４９６  ＋４７０００  ＝  １．５９×１０５  
Ｑ  ＝  １．５９×１０５  ×５．０  ×１０−４  ＝  ８０  ｃｍ３  
となり、毎秒８０ｃｍ３  の水を浸透させる能力があることがわかる。１時間当たりにすれば  ２９０リットルで、１６リットルのポリタンクで１６杯分である。
【００１８】
集水面積として、実施例の住宅の屋根面積が  ８２ｍ２  なので、
８０×３６００／８２×１００００  ＝  ０．３５  （ｃｍ）
となり、毎時０．３５ｃｍ、すなわち時間当たり３．５  ｍｍの降雨を地下へ浸透させる能力がある。
この地点における地下水水位を−５ｍ、貯留浸透槽の底面深さを−２ｍとすると、地下水位まであと３ｍの土壌間隙が浸透水貯溜能力を有することになる。ただしこの３ｍのうち８０％は土壌と水が占有していると考えると、残り２０％、深さとして  ０．６ｍ分が貯溜空間である。
【００１９】
宅地の面積を  ２００ｍ２  とすると、
２００  ×  ０．６    ＝  １２０    ｍ３  
が貯留能力であり、貯留浸透槽の容積  ４．４ｍ３  に対して２７倍程の雨水を貯留できることになる。したがってこの例では貯留能力は十分である。
なお、上記の貯留浸透槽において、飽和透水係数Ｋｓ  を５．０  ×１０−４ｃｍ／ｓとして計算したが、例えば砂層であれば飽和透水係数Ｋｓ  は２桁高い５．０  ×１０−２ｃｍ／ｓ、立川ロームの深層であれば５．０  ×１０−３ｃｍ／ｓとなり、これらの地層では雨水の浸透量はそれぞれ毎時  ３５０ｍｍ、３５ｍｍとなり、前記の例よりもはるかに大量の雨水を処理できる。
【００２０】
なお、貯留浸透槽の寸法を同じとして、周囲の土質のみが変わった場合の雨水浸透量の試算を表１に示す。同一寸法の貯留浸透槽を同一深さに設置しても、周囲の土質が違えば浸透量に大幅な変化がある。
一方、飽和透水係数、すなわち周囲の土質が同じとして、浸透槽の寸法、例えば底面積あるいは最高水位を変化させた場合の雨水浸透量の試算を表２に示す。Ａはこれまで示した設計例である。Ｂでは底面積を２倍に、Ｃ、Ｄでは４倍にし、Ｄでは最高水位を２倍にしている。底面積を４倍に、最高水位を２倍にしたＤのケースではＡの場合の４倍の浸透量になることがわかる。
【００２１】
実際の設計に当たってこれらのいずれのケースを採用するかは任意であるが、設置スペース、掘削費用、地層条件等を勘案して決定すればよい。底部の位置を決めるに際しては、土質の他に前記の浄化作用も考慮することが望ましい。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
2004162411.tif 000004
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、敷地の形状、地質に合わせて、過大になることなく、かつ所定の浸透能力を有する貯留浸透槽を設置することができ、下水道への流入を抑制して地盤内を潤すことができるという、すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の説明において使用する貯留浸透槽のモデルを示す説明図である。
【図２】本発明の実施例における土壌内雨水貯留浸透施設を示す断面図である。
【図３】図２における貯留浸透槽付近を示す斜視図である。
【図４】実施例の土壌内雨水貯留浸透施設と地質との関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１    貯留浸透槽
２    集水槽
３    オーバーフロー管
４    （逆止弁付き）  オリフィス管
５    コンクリート版
６      Ｕ字溝
１１    浸透枡
１２        礫状体
１３        砕石
１４    松杭
１５    矢板壁
２１    流入管
２２    取水管
２３    補給水配管
２４    水位計
２５    レベルモルタル
【図１】
2004162411.tif 000005
【図２】
2004162411.tif 000006
【図３】
2004162411.tif 000007
【図４】
2004162411.tif 000008