(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下水流層に連通する導入口が形成され該導入口から前記地下水流層を流れる地下水を上流側に貯水することなく当該地下水が自然流入するように地中に構築された地下水導入部と、該地下水導入部からの地下水が自然流入するように前記地下水導入部に連通接続され、前記地下水流層の下の難透水層に構築された貯水槽と、該貯水槽内の地下水を地上に揚水する揚水手段とを備えた地下貯水システムであって、
前記地下水導入部からの地下水が自然流入するように所定の沈殿槽を該地下水導入部に隣接配置するとともに、該沈殿槽と前記貯水槽との間にそれらが連通接続されるように所定の連通手段を設けて前記沈殿槽内の上澄み水が前記貯水槽に流入するように構成し、前記沈殿槽と地上との間に管理用縦坑を設置したことを特徴とする地下貯水システム。
【請求項２】
前記地下水導入部及び前記沈殿槽を前記地下水流層における前記貯水槽の上に構築したことを特徴とする請求項１記載の地下貯水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、十分な帯水層が確保できない場合に適した地下貯水システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下ダムは、地盤中に人工的な止水壁を設けることによって、その上流側に地下水を貯留するものであり、海岸付近においては、揚水時の海水逆流による地下水の塩水化も同時に防止することができる。
【０００３】
また、通常のダムとは違って地上の建物が水没したりすることもないため、四国北部や北九州といった年間降雨量が少ない地域では特に、その渇水対策として地下ダムが非常に有用視されている。
【０００４】
かかる地下ダムを構築するにあたっては、不透水性の基盤が地下に分布しており、なおかつその上に間隙率の大きい多孔性の帯水層が厚く拡がっていることが貯水効果を高める上では望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地下ダムを必要としている場所が必ずしも地下ダム建設に適した地下構造になっているとは限らず、例えば、帯水層の厚みが薄いために、地下ダムを建設したとしても十分な貯水量を確保することが難しく、建設コストあたりの貯水量という点ではどうしても不経済になるという問題を生じていた。
【０００６】
したがって、かかる地域では、通常の井戸や地上の雨水貯留施設に頼るしかないが、これらの方法では十分な量の水を供給することができず、需要の多い夏期には、節水等の対策を強いられているのが現状である。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、水を貯留するための帯水層が乏しい場合にも十分な貯水量を確保することが可能な地下貯水システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る地下貯水システムは請求項１に記載したように、地下水流層に連通する導入口が形成され該導入口から前記地下水流層を流れる地下水を上流側に貯水することなく当該地下水が自然流入するように地中に構築された地下水導入部と、該地下水導入部からの地下水が自然流入するように前記地下水導入部に連通接続され、前記地下水流層の下の難透水層に構築された貯水槽と、該貯水槽内の地下水を地上に揚水する揚水手段とを備えた地下貯水システムであって、
前記地下水導入部からの地下水が自然流入するように所定の沈殿槽を該地下水導入部に隣接配置するとともに、該沈殿槽と前記貯水槽との間にそれらが連通接続されるように所定の連通手段を設けて前記沈殿槽内の上澄み水が前記貯水槽に流入するように構成し、前記沈殿槽と地上との間に管理用縦坑を設置したものである。
【００１０】
また、本発明に係る地下貯水システムは、更に、前記地下水導入部及び前記沈殿槽を前記地下水流層における前記貯水槽の上に構築したものである。
【００１２】
本発明に係る地下貯水システムにおいては、地下水流層を流れる地下水が地下水導入部の導入口から該地下水導入部に流れ込み、さらに貯水槽へと流れ込んで貯水されるので、該貯水槽に貯水された水を揚水手段を用いて随時地上に揚水し、所定の用途に供する。
【００１３】
このように、本発明では、地下ダムのように地下水流層自体に貯水機能を担わせるものではないため、地下水流層さえあれば、該地下水流層が薄くて本来であれば貯水機能が不足するような地下構造であっても、貯水槽の大きさに応じた容量の貯水機能を確保することが可能となる。なお、本発明の地下水流層は、文字通り、地下水が流れる層であり、帯水可能であるという意味で帯水層と同義であるが、帯水状態にあることを必要としないという意味で、通常使用されている帯水層とは区別して用いる。
【００１４】
地下水導入部及びその導入口は、地下水流層を流れる地下水が自然に流れ込むようになっているのであれば、どのような構造、形状でもよいが、地下水導入部に濾過材を充填した場合には、さまざまな不純物が除去された地下水を貯水することが可能となる。
【００１５】
また、地下水導入部からの地下水が自然流入するように所定の沈殿槽を該地下水導入部に隣接配置するとともに、該沈殿槽と前記貯水槽との間にそれらが連通接続されるように所定の連通手段を設けて前記沈殿槽内の上澄み水が前記貯水槽に流入するように構成し、前記沈殿槽と地上との間に管理用縦坑を設置することにより、地下水導入部からの地下水は、沈殿槽内にいったん貯水された後、その上澄み水だけが連通手段を介して貯水槽へと流れ込む。
【００１６】
したがって、貯水槽に土砂が流れ込むのを防止することが可能となる。なお、地下水に含まれていた土砂は沈殿槽の底に徐々に沈殿するが、かかる土砂は、管理用縦坑から作業員が降りて搬出することによって、随時メンテナンスを行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る地下貯水システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る地下貯水システムを示した鉛直断面図である。同図でわかるように、本実施形態に係る地下貯水システムは、地下水流層としての砂礫層１が地表面から数ｍ程度に薄く分布し、その下に粘性土、マサ土、花崗岩質砂層等からなる難透水層２が数十ｍの厚さで分布した地質構造に設置してあり、地下水を貯水するために難透水層２に構築された貯水槽３と、該貯水槽の上に設置された沈殿槽４と、該沈殿槽に隣接配置された地下水導入部５とから概ね構成してある。
【００２１】
地下水導入部５は、地下水上流側において砂礫層１に連通するように導入口６を設けてあるとともに、下流側には、沈殿槽４に連通するように流出口７を設けてあり、砂礫層１を流れる地下水が同図矢印で示すように導入口６から自然流入するとともに、導入された地下水が沈殿槽４に自然流入するようになっている。
【００２２】
導入口６や流出口７は、例えばスリットが形成されたプレキャストコンクリート板で構成することが可能であり、導入口６の地下水流入側には不織布等の土砂流入防止材８を配置してある。
【００２３】
地下水導入部５の中空内部空間には、地下水に含まれる不純物を除去するための濾過材９を充填してあり、該濾過材を例えば活性炭で構成すれば、さまざまな有害物質を吸着除去することができる。なお、流出口７を沈殿槽４の側から取り外し自在に構成しておけば、濾過材９を随時交換することができる。
【００２４】
沈殿槽４は、地下水導入部５からの地下水が自然流入するように該地下水導入部の地下水下流側に隣接配置してあり、地下水導入部５から流れ込んだ地下水に含まれる土砂を床１１に沈殿させるようになっている。
【００２５】
ここで、沈殿層４の床１１は貯水槽３の天井も兼ねているが、該床には連通手段としてのオーバーフロー管１０を貫通配置してあり、地下水導入部５から流れ込んだ地下水のうち、上澄み水だけをオーバーフロー管１０から下方の貯水槽３に流入させるようになっている。なお、かかる構成により、地下水導入部５と貯水槽３とが沈殿層４を介して連続的に連通接続されることとなり、貯水槽３には、地下水導入部５からの地下水を自然流入させることができる。
【００２６】
沈殿槽４と地上との間には管理用縦坑としてのマンホール１２を設置してあり、該マンホールに付設された梯子１３で作業員が出入りすることにより、床１１に堆積した土砂を地上に搬出したり、上述したように流出口７を取り外して濾過材９を交換したりするためのメンテナンス用昇降手段として利用することができる。なお、堆積土砂が多い場合には、バケット型ベルトコンベヤ等の鉛直搬出手段を用いて地上に搬出してもよいことは言うまでもない。
【００２７】
一方、貯水槽３内には揚水ポンプ１４を設置してあるとともに該揚水ポンプに揚水管１５を接続し、これをマンホール１２に通して地上まで延ばしてあり、揚水ポンプ１４を駆動することによって貯水槽３内に貯水された地下水を地上にて随時所定の用途に供することができるようになっている。すなわち、揚水ポンプ１４及び揚水管１５は、貯水槽３内の地下水を地上に揚水する揚水手段としての役目を果たす。
【００２８】
貯水槽３は、水密性を確保すべく、例えばプレストレストコンクリートで形成するのがよい。なお、かかる貯水槽３は、必ずしも一体型にする必要はなく、例えば既製のプレストレストコンクリートタンクを複数配置してそれらを連通管を介して互いに連通接続するようにしてもよい。
【００２９】
本実施形態に係る地下貯水システムにおいては、砂礫槽１を流れる地下水が地下水導入部５の導入口６から該地下水導入部に流れ込む。そして、地下水導入部５の流出口７から沈殿槽４に流れ込んだ地下水は、該沈殿槽にて土砂が沈殿除去された後、その上澄み水だけがオーバーフロー管１０から下方に落下し、貯水槽３へと流れ込んで貯水される。貯水槽３に貯水された地下水は、上述したように揚水ポンプ１４を駆動することによって随時所定の用途に供される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る地下貯水システムによれば、地下水流層である砂礫槽１を流れる地下水を地下水導入部５の導入口６から該地下水導入部に流入させるとともに、沈殿槽４を介してさらに貯水槽３へと流れ込ませて貯水することができる。
【００３１】
したがって、地下水流層が薄くて該地下水流層自体に貯水機能を担わせることができない地下構造、言い換えれば地下ダムに適さない地下構造であっても、地下水が流れる砂礫層１のような地下水流層さえあれば、貯水槽３の大きさに応じた容量の貯水機能を確保することが可能となる。
【００３２】
特に、本実施形態に係る地下貯水システムによれば、貯水容量についてはそれに応じた大きさの貯水槽３を地下に構築すればよいのに対し、地上設備としては、揚水管１５を通したり作業員が昇降するためのマンホール１２の出入り口だけであるので、地上の環境を従前通り保全することができるとともに、その副次的効果として、山間部のみならず、市街地でも構築できることとなり、従来、渇水対策に悩まされてきた地方ではきわめて有効な貯水手段となり得る。
【００３３】
また、本実施形態に係る地下貯水システムによれば、地下水導入部５に濾過材９を充填するようにしたので、さまざまな不純物が除去された良質の地下水を貯水することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態に係る地下貯水システムによれば、地下水導入部５からの地下水が自然流入するように沈殿槽４を該地下水導入部に隣接配置するとともに、該沈殿槽と貯水槽３との間にそれらが連通接続されるように連通手段であるオーバーフロー管１０を設けて沈殿槽４内の上澄み水が貯水槽３に流入するように構成し、さらに沈殿槽４と地上との間にマンホール１２を設置したので、貯水槽３に土砂が流れ込むのを防止することが可能となるとともに、沈殿槽４の底に沈殿堆積する土砂についてはマンホール１２を利用することで随時搬出することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態では、より良質の地下水を貯水できるよう、地下水導入部５に濾過材９を充填するようにしたが、地下水流層の本来の濾過作用を期待することができるのであれば、かかる濾過材９を省略してもよい。この場合についても、管理用縦坑であるマンホール１２は、必要に応じて設置するようにすればよい。
【００４０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、本発明は、地下水流層が薄いために地下ダムでは十分な貯水容量を確保できない場合に適したシステムではあるけれども、地下ダムの構築に適した場所であっても該地下ダムに代えて本発明に係る地下貯水システムを構築することができることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の地下貯水システムによれば、地下水流層が薄くて該地下水流層自体に貯水機能を担わせることができない地下構造、言い換えれば地下ダムに適さない地下構造であっても、地下水が流れる地下水流層さえあれば、貯水槽の大きさに応じた容量の貯水機能を確保することが可能となる。また、貯水槽に土砂が流れ込むのを防止するとともに、沈殿槽の底に沈殿堆積する土砂については管理用縦坑を利用することで随時搬出することが可能となるという効果も奏する。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る地下貯水システムの鉛直断面図。
【符号の説明】
１  砂礫層（地下水流層）
３  貯水槽
４  沈殿槽
５  地下水導入部
６  導入口
７  流出口
９  濾過材
１０  オーバーフロー管（連通手段）
１２  マンホール（管理用縦坑）
１４  揚水ポンプ（揚水手段）
１５  揚水管（揚水手段）
【図１】
0004560857.tif 000002