(57)【要約】【課題】地上に降り注いだ雨水などを清浄な状態で地下に貯留したり、下層地盤中へ浸透させたりすることが可能であり、土砂除去作業が不要であって、耐久性にも優れた地下貯水構造を提供する。【解決手段】地下貯水構造１は、周囲の地面２０より低位置にある地盤２上に敷設された遮水性シート材３と、遮水性シート材３の上面に形成された貯水層４と、貯水層４の上面に敷設された透水性スペーサ材５及び透水性シート材９と、透水性シート材９の上面に形成された透水性濾過層６と、透水性濾過層６の上面に形成された透水性保水層７と、を備えている。貯水層４は、地盤２上に設けられたプール状の凹部１０の底面１０ｂ及び周面１０ａにシート材３を敷設して形成された貯水空間Ｓの内部に、複数の空間支持体８を積層状態に積み重ねた支持構造体１８を収容することによって形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の地面より低位置にある地盤上に敷設された遮水性または透水性のシート材と、前記シート材の上面に形成された貯水層と、前記貯水層の上面に形成された透水性濾過層と、前記透水性濾過層の上面に形成された透水性保水層と、を備えたことを特徴とする地下貯水構造。
【請求項２】
前記透水性濾過層が、水中の懸濁物質を吸着する機能を有する多孔質材料を含むことを特徴とする請求項１記載の地下貯水構造。
【請求項３】
前記多孔質材料として、木炭、竹炭、ゼオライトのうちのいずれか１以上を用いたことを特徴とする請求項２記載の地下貯水構造。
【請求項４】
前記透水性保水層を、土材、セメント系固化剤及び団粒化剤を含む混合物を固化させて形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地下貯水構造。
【請求項５】
前記貯水層が、前記シート材上に設けられた貯水空間と、前記透水性保水層及び前記透水性濾過層を支えるため前記貯水空間内に配置された支持構造体と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地下貯水構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面に降った雨水などを地下の特定領域内へ流入させて貯留するための地下貯水構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
雨天などの際に地面に降り注いだ雨水を地下の特定領域に貯留しておき、必要に応じて様々な用途に利用することを目的とする地下貯水構造に関しては、従来、様々な技術が提案されている。しかしながら、従来の地下貯水構造は、土砂を含んだ雨水などがそのまま貯水領域内に流入するものが多いので、流入した土砂が貯水領域内に堆積していくことを避けられない。このため、堆積した土砂を定期的に除去しない限り、短期間のうちに貯水機能が低下する。そこで、雨水中の土砂が自然に一定場所に集積される機能を備えた地下貯水構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１記載の地下貯水構造（雨水貯留浸透施設）においては、雨水中の土砂がその雨水の流れによって自然に集まる土砂集積点を形成するようにプラスチックス製の複数の充填部材が貯留部内に積層されるとともに、この土砂集積点から排出落下する土砂を収集する沈砂部が貯留部に設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９１８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の地下貯水構造（雨水貯留浸透施設）の場合、多数の充填部材を、土砂集積点を形成するように積層配置しなければならないので施工に多くの労力と時間を必要とする。また、土砂集積点に集まった後、回収ユニットに落下して堆積した土砂は、地上部分に開設されたマンホールから貯留部内にバキューム管などを挿入して除去しなければならないため、土砂除去作業そのものを無くすことはできない。
【０００６】
さらに、特許文献１記載の地下貯水構造（雨水貯留浸透施設）の場合、回収ユニットに堆積した土砂は除去可能であるが、貯留水中に浮遊、分散している微細な泥土など、沈殿し難い懸濁物質は除去することができない。従って、貯留水は常に汚濁した状態にあり、そのままの状態で再利用することができない。即ち、汚濁した貯留水をそのまま汲み上げるとポンプや配管などが損傷することが多く、汚濁水を農業用水などの用途に再利用すると新たな環境汚染を引き起こすおそれもある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、地上に降り注いだ雨水などを清浄な状態で地下に貯留したり、下層地盤中へ浸透させたりすることが可能であり、土砂除去作業が不要であって、耐久性にも優れた地下貯水構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の地下貯水構造は、周囲の地面より低位置にある地盤上に敷設された遮水性または透水性のシート材と、前記シート材の上面に形成された貯水層と、前記貯水層の上面に形成された透水性濾過層と、前記透水性濾過層の上面に形成された透水性保水層と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、地下貯水構造の表層部分を構成する透水性保水層表面に降り注いだ雨水などは、当該透水性保水層へ浸透した後、その下方の透水性濾過層を通過して貯水層へ流入するが、透水性濾過層を通過する際に雨水中に含まれる土砂や泥土などが除去されるため、清浄化された雨水が貯水層へ流入する。従って、貯水層の下方に遮水性シートを敷設した場合は雨水を清浄な状態で地下に貯留することができ、透水性シートを敷設した場合は貯水層の下方地盤中へ清浄な雨水を浸透させることができる。また、雨水に伴って土砂などが貯水層へ流入することがないので、土砂が堆積せず、除去作業も不要である。また、土砂堆積に起因する貯水機能の低下も発生しないので、耐久性にも優れている。
【００１０】
ここで、前記透水性濾過層が、水中の懸濁物質を吸着する機能を有する多孔質材料を含むことが望ましい。このような構成とすれば、雨水などに含まれる微細な物質が、透水性濾過層の通過中に除去されるため、貯水層に流入する水の清浄度を高めることができる。
【００１１】
この場合、前記多孔質材料として、木炭、竹炭、ゼオライトのうちのいずれか１以上を用いれば、雨水などに含まれる微細な物質を効率よく吸着、除去することができる。また、これらの多孔質材料は天然由来の物質であるため、新たな環境汚染を生じるおそれもない。
【００１２】
一方、前記透水性保水層を、土材、セメント系固化剤及び団粒化剤を含む混合物を固化させて形成すれば、これらの混合物を透水性濾過層上に打設して、固化させるだけで透水性保水層を形成することができるため、施工を容易化することができる。この場合、土材とセメント系固化剤とを混合した後、団粒化剤を加えると、イオンの作用により、土材とセメント系固化剤の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、連続した空隙が発生する。従って、これらの混合物を固化させることにより、降り注いだ雨水を保水する機能と、保水しきれない雨水を流下させる機能と、を兼備した、透水性と保水性とのバランスの良い透水性保水層を形成することができる。
【００１３】
さらに、前記貯水層が、前記シート材上に設けられた貯水空間と、前記透水性保水層及び前記透水性濾過層を支えるため前記貯水空間内に配置された支持構造体と、を備えることが望ましい。このような構成とすれば、比較的小さな占有スペースでありながら、大量の水を貯留可能な貯水層を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、地上に降り注いだ雨水などを清浄な状態で地下に貯留したり、下層地盤中へ浸透させたりすることが可能であり、土砂除去作業が不要であって、耐久性にも優れた地下貯水構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である地下貯水構造を示す垂直断面図、図２は図１に示す地下貯水構造の貯水層の構成部材を示す斜視図、図３は図１の一部拡大図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の地下貯水構造１は、周囲の地面２０より低位置にある地盤２上に敷設された遮水性シート材３と、遮水性シート材３の上面に形成された貯水層４と、貯水層４の上面に敷設された透水性スペーサ材５及び透水性シート材９と、透水性シート材９の上面に形成された透水性濾過層６と、透水性濾過層６の上面に形成された透水性保水層７と、を備えている。貯水層４は、地盤２上に設けられたプール状の凹部１０の底面１０ｂ及び周面１０ａにシート材３を敷設して形成された貯水空間Ｓの内部に、支持構造体１８を収容することによって形成されている。この支持構造体１８は、後述するように、複数の空間支持体８を積層状態に積み重ねることによって構築されている。
【００１７】
貯水層４に貯留された水Ｗを汲み上げるため、地上と貯水層４内とを連通する取水管２１が配管され、この取水管２１の地上側の端部に開閉弁２２が設けられている。また、貯水層４の貯留容量を越える雨水などが流入したときに排水するためのドレイン管２３が、貯水層４上部から所定の排水施設（図示せず）に向かって配管されている。
【００１８】
貯水層４内の支持構造体１８は、図２に示すように、硬質合成樹脂製の複数の空間支持体８を水平方向及び垂直方向に三次元的に配列することによって構築されている。空間支持体８は内部に貯水可能な空洞を備えており、図２に示すように、上下方向に隣接する空間支持体８同士が互いに９０度異なる方向を向くように積み重ねていくことによって支持構造体１８が形成されている。
【００１９】
図２に示すように、空間支持体８は、平面視が略正方形状の枠状部８ｂの上面に、４つの山形突条８ａが等間隔で平行に配列された形状であり、それぞれの山形突条８ａの上面には複数の貫通孔８ｃが開設されている。図示していないが、枠状部８ｂ及び山形突条８ａの下面は開口した形状となっており、これらの枠状部８ｂ及び山形突条８ａの下面側に空洞部が形成され、貫通孔８ｃは前記空洞部へ連通している。したがって、貯水層４に流入した雨水等は空間支持体８の貫通孔８ｃや下面の開口部分（図示せず）を通過して流動可能である。
【００２０】
このように、貯水層４内の支持構造体１８は、複数の空間支持体８を三次元的に配列することによって形成されているため、貯水層４に広い内部空間が形成され、比較的大量の水を貯留することができる。本実施形態では、空間支持体８として、積水化学工業株式会社のプラスチック貯留材「（商品名）クロスウェーブ」を使用したところ、貯水層４内に空間容積比９０％程度の広い内部空間を形成することができた。なお、空間支持体８は、図２に示すものに限定しないので、ブロック体、板状体、柱状体などを三次元的に組み合わせて支持構造体１８を形成することもできる。
【００２１】
支持構造体１８の上面の最上部に位置する空間支持体８の上面を覆うように透水性スペーサ材５が敷設され、この透水性スペーサ材５の上面に透水性シート材９が敷設され、この透水性シート材９の上面に透水性濾過層６が形成されている。本実施形態では、透水性濾過層６は、水中の懸濁物質を吸着する機能を有する多孔質材料として木炭を含んでおり、具体的には、木炭と砕石との混合物を透水性シート材９上に打設することによって形成されている。なお、多孔質材料として、木炭の他に、竹炭やゼオライトなどを用いることもできる。
【００２２】
地下貯水構造１の表層部分を構成する透水性保水層７は、図３に示すように、土材１１、セメント系固化剤及び団粒化剤を混合したものに、粒調砕石１２、発泡ガラス材１３及び繊維材１４を添加した混合物を、透水性濾過層６上に打設して固化させることによって形成している。
【００２３】
本実施形態の場合、透水性保水層７を形成する原料となる前記混合物は以下のような組成としている。即ち、土材１ｍ3に対し、セメント系固化剤１０ｋｇ〜８０ｋｇ及び団粒化剤２．０リットル〜４．０リットルを混合したものに、粒径５ｍｍ〜４０ｍｍの粒調砕石２００ｋｇ〜１０００ｋｇと、粒径２０ｍｍ〜４０ｍｍの発泡ガラス材８０ｋｇ〜２４０ｋｇと、繊維材１０ｋｇ〜２０ｋｇと、を混入させて前記混合物を形成している。
【００２４】
このような混合物を形成する工程において、土材１１とセメント系固化剤とを混合したものに団粒化剤を加えると、イオンの作用で土材１１とセメント系固化剤の粒子とが立体的な団粒構造を形成して連続した空隙が発生する。したがって、この混合物を固化させることにより、降雨時は雨水を保水する機能と、保水しきれない雨水は下方へ浸透させる機能とを兼備した、透水性と保水性のバランスの良い透水性保水層７を形成することができる。
【００２５】
この場合、土材１１は透水性保水層７を形成する主材料となり、団粒化剤は土材１１とセメント系固化剤の粒子を立体的な団粒構造へと変化させ、セメント系固化剤は、団粒化剤によって形成された団粒構造を外力で破壊されない程度まで固める機能を果たす。本実施形態では、団粒化剤として、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物である、有限会社グローバル研究所製の商品名「ＧＢ−２０００」を用いたところ、強固な団粒構造を形成することができた。また、セメント系固化剤として、住友大阪セメント株式会社製の商品名「タフロック３Ｅ（ＴＬ−３Ｅ）」を用いたところ、前記団粒構造を強固に固化させることができた。
【００２６】
また、透水性保水層７の原料となる混合物には、粒調砕石１２、発泡ガラス材１３及び繊維材１４を混入させているため、透水性保水層７は優れた強度及び耐久性を発揮する。具体的には、粒調砕石１２を混入させることで透水性保水層７の圧縮強度が高まり、発泡ガラス材１３を混入させることで透水性保水層７の圧縮強度及び保水性が高まり、繊維材１４を混入させることで透水性保水層７の曲げ強度及び引っ張り強度が高まり、ひび割れを防止することができる。そのほか、高炉スラグを混入させれば、土材１１と同様の機能を発揮し、廃棄物の有効利用を図ることができる。
【００２７】
本実施形態において、土材１１として砂質土を用いたところ、透水性と保水性のバランスが良好な透水性保水層７を形成することができた。また、繊維材１４として、植物繊維である椰子の繊維を用いたところ、自然素材である植物繊維は同じく天然素材である土材１１との馴染みが良好で、耐クラック性に優れた透水性保水層７を形成することができ、自然環境を汚染するおそれもない。なお、土材１１として、施工現場で発生した土材や産廃土などを用いれば、廃棄物の有効利用を図ることができる。
【００２８】
このような構成を備えた地下貯水構造１において、透水性保水層７の表面７ａに降り注いだ雨水等は透水性保水層７へ浸透した後、その下方の透水性濾過層６を通過した後、透水性シート材９及び透水性スペーサ材５を通過して速やかに貯水層４へ導かれる。このため、雨水などを効率良く貯水層４内へ貯留することができる。
【００２９】
また、雨水が透水性濾過層６を通過する際に、雨水中に含まれる土砂や泥土などが除去されるため、清浄化された雨水が貯水層４へ流入する。従って、貯水層４に貯留されている水Ｗは清浄な状態に保たれる。従って、必要に応じて、取水管２１を通じて、清浄な水Ｗを汲み上げることができる。さらに、雨水に伴って土砂などが貯水層４へ流入しないので、貯水層４の底部への土砂堆積がなくなり、従来の土砂除去作業が不要となる。また、土砂堆積に起因する貯水機能の低下も発生しないので、耐久性にも優れている。
【００３０】
また、透水性濾過層６は、水中の懸濁物質を吸着する機能を有する多孔質材料として木炭を含んでいるため、雨水などに含まれる微細な物質は透水性濾過層６の通過中に吸着、除去され、貯水層４に流入する水Ｗの清浄度を高めることができる。多孔質材料である木炭は天然由来の物質であるため、新たな環境汚染を生じることもない。
【００３１】
さらに、貯水層４は、地盤２上に設けられたプール状の凹部１０の底面１０ｂ及び周面１０ａに遮水性シート材３を敷設して形成された貯水空間Ｓと、透水性保水層７及び透水性濾過層６を支えるため貯水空間Ｓ内に配置された支持構造体１８と、で構成されているため、施工が容易であり、比較的小さな占有スペースでありながら、大量の水を貯留可能な貯水層４を形成することができる。
【００３２】
また、透水性保水層７は、土材１１、セメント系固化剤及び団粒化剤を含む混合物を固化させて形成したものであるため、雨水等の水分が通過する際に溶解したり、水中へ溶出したりすることがない。このため、雨天時などの際に表面７ａに泥濘が発生したり、濁水化した雨水が保水層４へ流入したりせず、土砂堆積による貯水機能の低下を防止することができる。
【００３３】
また、夏場などの高温時季に、日照によって透水性保水層７が温められると、この透水性保水層７中に貯留されていた水分が徐々に表面７ａから蒸発し、そのときに気化熱を奪うので、夏場における表層温度の上昇を抑制することもできる。
【００３４】
一方、本実施形態においては、貯水空間として地盤２上に設けられたプール状の凹部１０の底面１０ｂ及び周面１０ａに遮水性シート材３を敷設しているため、貯水層４内の貯留水Ｗが周囲の地盤中へ浸透することがなく、長期間に渡って安定した貯水機能を発揮する。なお、遮水性シート材３の代わりに、透水性シート材を敷設した場合は貯水層４に貯留された水を徐々に地盤２中へ浸透させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る地下貯水構造は、調整池、防火用水槽、工業・農業用水池あるいはアメニティー用水池などを地中に構築する産業分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態である地下貯水構造を示す垂直断面図である。
【図２】図１に示す地下貯水構造の貯水層の構成部材を示す斜視図である。
【図３】図１の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  地下貯水構造
２  地盤
３  遮水性シート材
４  貯水層
５  透水性スペーサ材
６  透水性濾過層
７  透水性保水層
７ａ  表面
８  空間支持体
８ａ  山形突条
８ｂ  枠状部
８ｃ  貫通孔
９  透水性シート材
１０  凹部
１０ａ  周面
１０ｂ  底面
１１  土材
１２  粒調砕石
１３  発泡ガラス材
１４  繊維材
１８  支持構造体
２０  周囲の地面
２１  取水管
２２  開閉弁
２３  ドレイン管
Ｓ  貯水空間
Ｗ  水
【図１】
2009197486.tif 000003
【図２】
2009197486.tif 000004
【図３】
2009197486.tif 000005