(57)【要約】【課題】貯留槽がより効率よくかつ正確に利水槽として機能するとともに治水槽としても機能する雨水貯留設備を提供する。【解決手段】貯留水量制御手段が、気象データに基づいて得られた予想降雨量と、実降雨時の実流入量を、実降雨量から演算された総雨水量で除して求められた実流入係数のうちの、直近の複数回分の実流入係数を予め設定された演算式に代入して求められた補正流入係数と、を用いて予想流入量を演算し、この演算された予想流入量分の雨水を貯留可能な貯留空間以上の空間が貯留槽内に確保されるまで、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出させるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から流れ込んだ雨水を貯留する１つの貯留槽と、気象データを収集する気象データ収集手段と、この収集した気象データに基づいて貯留槽の貯留水量を制御する貯留水量制御手段と、を有し、
前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて降雨が予想されるときには、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出することで貯留槽を治水槽として機能させる一方、前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて予想される降雨のおそれのない期間は貯留槽内に残存する雨水を貯留し続けることで貯留槽を利水槽として機能させる雨水貯留設備であって、
前記貯留水量制御手段が、前記気象データに基づいて得られた予想降雨量と、
実降雨時の実流入量を、実降雨量から演算された総雨水量で除して求められた実流入係数のうちの、直近の複数回分の実流入係数を予め設定された演算式に代入して求められた補正流入係数と、
を用いて予想流入量を演算し、
この演算された予想流入量分の雨水を貯留可能な貯留空間以上の空間が貯留槽内に確保されるまで、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出させるようにしたことを特徴とする雨水貯留設備。
【請求項２】
補正流入係数が、複数回分の実流入係数の平均値である請求項１に記載の雨水貯留設備。
【請求項３】
補正流入係数が、複数回分の実流入係数の重み付け平均値である請求項１に記載の雨水貯留設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水の利水および治水に供する雨水貯留設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、雨水貯留設備は、主として治水を目的として設置されており、豪雨などが発生した場合に、貯留槽内に雨水を貯留して、雨水を調整するために使用されていた。
【０００３】
しかし、近年、貯留槽内に貯留した雨水を、公園や学校、ショッピングセンターなどにおけるトイレや緑化施設へ利用できるように、雨水貯留設備を利水の目的に使用する要求が高まってきている。
【０００４】
しかしながら、利水を目的とする雨水貯留設備では、貯留した雨水を所定期間で消費するため、雨水貯留設備の貯留槽の内部には、常に所定量の雨水が保有されていなければならない。ところが、貯留槽内部に雨水を保有している状態で、豪雨などが発生した場合には、貯留槽が短時間で満水になるために、雨水貯留設備の治水の機能を果たすことができなくなってしまうといった問題が生じる。
【０００５】
そこで、雨水貯留設備に治水槽と利水槽とを別々に施工する方法が、従来から採用されている。
【０００６】
このような雨水貯留設備では、降雨時に治水槽に雨水を貯留し、その後利水槽に雨水を移して利用するように構成されている。したがって、治水槽は降雨時以外には空になるので、次の降雨に備えることができる。また、利水槽、治水槽の双方に雨水が貯留されている場合は、降雨のない間に治水槽の雨水を河川や下水道に放流することによって、治水槽を空けるようにして、治水機能を確保している。
【０００７】
また、例えば特許文献１に記載された雨水調整および利用システムでは、中水用貯水槽、雨水調整槽、および浸透槽を設け、これらの槽をパイプで接続することにより、中水の利用、雨水の調整、雨水の地中への浸透を効率良く行うことが提案されている。
【０００８】
しかしながら、利水槽と治水槽とを別々に有する雨水貯留設備では、同程度の貯留槽を２つ作り、そのうちの一方を空にする必要があるため、土地の利用効率が著しく悪化するといった問題や、同程度の貯留槽を２つ施工するために、施工費用がかかるといった問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載された雨水調整および利用システムにおいても、中水用貯水槽、雨水調整槽、および浸透槽の３つの槽を施工するために、施工費用がかかるといった問題は、依然として生じてしまう。
【００１０】
そこで、本発明の発明者らは、１つの貯留槽と、この貯留槽内に雨水を導く雨水導入手段と、貯留槽内の水を排出する排出手段と、各種計測器により得られた気象データを収集する気象データ収集手段と、この収集した気象データに基づいて貯留槽の貯留水量を制御する貯留水量制御手段と、を有し、前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて降雨が予想されるときには貯留槽内に残存する雨水を排出することで貯留槽を治水槽として機能させる一方、前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて予想される降雨のおそれのない期間は貯留槽内に残存する雨水を貯留し続けることで貯留槽を利水槽として機能させることを特徴とする雨水貯留設備を先に提案している（特許文献２参照）。
すなわち、この雨水貯留設備は、１つの貯留槽が利水槽として機能するとともに治水槽としても機能するので、貯留槽を１つ施工するだけで利水と治水の双方の目的に雨水貯留設備を使用することができる。したがって、土地の利用効率を大幅に上げることができるとともに、施工費用を大幅に削減することができるという優れた効果を備えている。
ところで、上記のような雨水貯留設備の集水領域に降った雨は、地面に浸み込んだり、途中で蒸発したりと、全て貯留槽に流入することがない。したがって、通常、気象データから得られた予想降水量と、集水領域面積との積から求めた総雨水量に、経験的に求めた流入係数（例えば屋根の場合0.9など）を乗じて予想流入量を算出し、この予想流入量から排水量を決定している。
しかしながら、雨水貯留設備へ流入する雨水は、途中の配管の破損、集水面のひび割れによる地中への浸透、季節による蒸発量の増減、落ち葉・ゴミ等の詰まり、また落ち葉・ゴミ等の清掃による除去などの影響から経時変化するものであったため、一定の流入係数を用いたのでは流入量の正確な予想ができなかった。
その結果、予測した予想降雨量から導き出される予想流入量と、実際の貯留槽への流入量とが違うため、雨水をあらかじめ排出する際の排出用バルブ開閉のタイミングが合わなくなり、正確な量の排出できず、場合によってはオーバーフローしてしまう恐れがあった。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３５５９５９号公報
【特許文献２】特開２００７−１２６９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑み創案されたもので、貯留槽がより効率よくかつ正確に利水槽として機能するとともに治水槽としても機能する雨水貯留設備を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明にかかる雨水貯留設備は、流入口から流れ込んだ雨水を貯留する１つの貯留槽と、気象データを収集する気象データ収集手段と、この収集した気象データに基づいて貯留槽の貯留水量を制御する貯留水量制御手段と、を有し、
前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて降雨が予想されるときには、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出することで貯留槽を治水槽として機能させる一方、前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて予想される降雨のおそれのない期間は貯留槽内に残存する雨水を貯留し続けることで貯留槽を利水槽として機能させる雨水貯留設備であって、
前記貯留水量制御手段が、前記気象データに基づいて得られた予想降雨量と、
実降雨時の実流入量を、実降雨量から演算された総雨水量で除して求められた実流入係数のうちの、直近の複数回分の実流入係数を予め設定された演算式に代入して求められた補正流入係数と、
を用いて予想流入量を演算し、
この演算された予想流入量分の雨水を貯留可能な貯留空間以上の空間が貯留槽内に確保されるまで、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出させるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
本発明において、実流入係数は、降雨がある毎に求めるようにしても構わないし、月に一度等、一定期間に一度求めるようにして構わない。
【００１５】
補正流入係数の演算方法としては、特に限定されないが、たとえば、直近の実流入係数から複数回後までの各回の実流入係数の平均値を求める方法、実流入係数のそれぞれについて重み付けを行い、それぞれの回の実流入係数に経験的に求められた重み付け係数を乗じたものを合計する方法、すなわち、以下の演算式（１）であらわされる所謂重み付き平均値を求める方法が挙げられる。
補正流入係数（λ0）＝αn＊λn＋・・・+α1＊λ1     （１）
ただし、λ1はもっとも直近の実流入係数、λnはｎ回前に求められた実流入係数
α1は直近の実流入係数の重み付け係数、αnはｎ回前に求められた実流入係数の重み付け係数であって、αn＋・・・+α1＝１である。
【００１６】
そして、予想流入量は、上記のようにして演算された補正流入係数を用いて以下の式で求めることができる。
予想流入量＝予想降水量×集水領域面積×補正流入係数（λ0）
【００１７】
なお、集水面積は、降雨があったときに、貯留槽に流れ込む流路を備えた部分の水平面積の総計で、たとえば、建物の屋上に降った雨水のみが貯留槽に流れ込むのであれば、屋上の面積のみ、建物の屋上に降った雨水および貯留槽上部に設けられた駐車場に降った雨水が貯留槽に流れ込むのであれば、屋上の面積と、駐車場の面積との合計を意味する。
【００１８】
気象データは、特に限定されないが、インターネットを介して気象業務支援センターから送信される降雨データを活用あるいは、各種インターネット上の各種サイトから提供される降雨情報を利用することができる。好ましくは気象業務支援センターから送信される対象区域を１ｋｍメッシュとし６時間後までの降雨予報が可能なデータを活用するのが好ましい。
【００１９】
貯留槽は、通常、地下に埋設され、プラスチック製であっても、コンクリート製であっても良いが、好ましくは安価であるためプラスチック製が好ましく、さらに好ましくは耐荷重性能がＴ２５（２５トントラック通過可能耐荷重性能）を保有しており、内部に砂等の堆積物を１箇所に集約しメンテナンス性を向上させたもの（例えば、積水化学工業社製の商品名レインステーション等）が良い。
【００２０】
実降雨量としては、降雨計がついている場合には、降雨計による計測値が、降雨計がない場合は、実降雨時の気象データを解析して求めた解析降雨量が用いられる。
【００２１】
実流入量としては、貯留槽の流入口に流量計がついている場合には、流量計による計測値が、流量計がない場合には、貯留槽に設置されている水位計の上昇量より算出した量が用いられる。
【００２２】
排水によって確保される貯留空間は、安全率をかけて予想流入量より多くなるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかる雨水貯留設備は、流入口から流れ込んだ雨水を貯留する１つの貯留槽と、気象データを収集する気象データ収集手段と、この収集した気象データに基づいて貯留槽の貯留水量を制御する貯留水量制御手段と、を有し、前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて降雨が予想されるときには、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出することで貯留槽を治水槽として機能させる一方、前記貯留水量制御手段により、前記気象データに基づいて予想される降雨のおそれのない期間は貯留槽内に残存する雨水を貯留し続けることで貯留槽を利水槽として機能させる雨水貯留設備であって、前記貯留水量制御手段が、前記気象データに基づいて得られた予想降雨量と、実降雨時の実流入量を、実降雨量から演算された総雨水量で除して求められた実流入係数のうちの、直近の複数回分の実流入係数を予め設定された演算式に代入して求められた補正流入係数と、を用いて予想流入量を演算し、この演算された予想流入量分の雨水を貯留可能な貯留空間以上の空間が貯留槽内に確保されるまで、貯留槽内の貯留水を降雨前に排出させるようにしたので、予想流入量がより正確なものとなり、貯留槽がより効率よくかつ正確に利水槽として機能するとともに治水槽としても機能するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明にかかる雨水貯留設備の１つの実施の形態をあらわしている。
【００２５】
図１に示すように、この雨水貯留設備１は、１つの貯留槽２と、この貯留槽２内に雨水を導く雨水導入部３と、貯留槽２内の水を排出する排出部４と、気象データを収集する気象データ収集部５と、この収集した気象データに基づいて貯留槽２の貯留水量を制御する貯留水量制御部６と、を有している。
【００２６】
貯留槽２は、図２に示すように、駐車場等の地面をまず掘削し、防水シート等を掘削穴の壁面に沿って配置させた状態でポリプロピレン等の合成樹脂製板材や脚部材等の多数の単位部材を掘削穴内に上下左右に組み合わせることによって雨水を貯留し得るように貯留空間が形成されていて、耐荷重性能がＴ２５（２５トントラック通過可能耐荷重性能）を保有しており、内部に流入した砂等が最下端に設けられた溝２ａ部分に集約されるようになっている。
また、貯留槽２には、貯留水量を検知する水位計２１が設けられているとともに、図示していないが、利水用のポンプと、利水用の配管、この利水用の配管を流れる利水の流量を計測する流量計およびオーバーフロー配管が設けられている。
【００２７】
雨水導入部３は、貯留槽２の上部に設けられており、集水部である建物の屋上Ｒから樋３２およびマンホール等の集合マス３３を経て流入してくる雨水を貯留槽２に導くように構成されている。また、雨水導入部３の貯留槽２への流入口には、図３に示すように、流入水量を検知する流量計３１が設けられている。
【００２８】
排出部４は、貯留槽２の下部に設けられた排水管４１と、貯留水量制御部６により出力される開閉信号に応じて開閉される電磁弁４２とを備え、電磁弁４２を開放状態で満水状態の貯留槽２を１時間で排水できる排水能力を備えている。
【００２９】
気象データ収集部５は、例えば、図３に示すように、気象業務支援センターから送信される対象区域を１ｋｍメッシュとし６時間後までの降雨予報が可能な気象データを、インターネット回線５０を介して収集できるように図られているとともに、たとえば、気圧計５１、湿度計５２、露点計５３、温度計５４、風向計５５、風力計５６、雨量計５７の計測器を備えている。
【００３０】
貯留水量制御部６は、プログラムおよびプログラム制御コンピューターのほか、降雨予報データ取得のための通信機器、バルブ制御のためのリレー、およびA/D変換のためのアダプター等を備え、気象データ収集部５で収集した気象データならびに水位計２１により計測した貯留水量および流量計３１により計測した流入水量を自動分析し、この分析結果に基づいて電磁弁４２の開閉信号を出力し、排水部４からの排水時期を制御するように構成されている。
【００３１】
詳しく説明すると、貯留水量制御部６は、以下のようにして、排水部４の排水制御を行うようになっている。
（１）気象データ収集部５で収集した気象データを解析して現在から６時間以内に降雨の可能性がないと判断されたとき、排水部４から排水がなされないように、電磁弁４２が閉状態になるように制御する。
（２）気象データ収集部５で収集した気象データを解析して現在から６時間以内に降雨があると判断されたとき、気象データから求めた６時間以内の予想総降水量と後で詳述する補正流入係数（λ0）とから予想流入量を求める。
そして、予想流入量が、水位計２１によって計測された現在の貯留槽２内の貯水量から求められた貯水可能容積より少ない場合、電磁弁４２が閉状態になるように制御する。
一方、予想流入量が、上記貯水可能容積より多い場合、不足容積（最大は貯留槽が空になる量）、この不足容積分を確保するのに要する排水時間ｔ１を求め、現在から予想降雨開始時までの時間ｔ２とを比較し、ｔ１≧ｔ２であれば、排水管４１から不足容積分（最大は貯留槽２が空になる量）の貯留空間が確保されるまで電磁弁４２を開状態として貯留槽２内の貯留水を排水するように制御する。なお、排水と同時に利水が行われる場合は、利水分も貯留槽２から排出されたものと見なされるため、利水用配管に設けた流量計によって計測される利水量も排水量に加算されるようになっている。
【００３２】
上記補正流入係数（λ0）は、以下のようにして求められる。
すなわち、貯留水量制御部６では、実際に降雨があったときに、流量計３１により計測された実流入量と、雨量計５７によって計測された実降水量と、集水領域面積とから実流入係数を求め、記録しておき、この記録された直近から複数回前までの実流入係数（λ1、・・・、λn）の平均値を演算して補正流入係数（λ0）とする。
【００３３】
この雨水貯留設備１は、以上のように、インターネット回線を介して送られてくる気象データから降雨が予測された場合は、予想降水量から求めた予想流入量を確保できるように、貯留槽２内の貯留水を排水部４から予め排水するようにしたので、貯留槽２を治水槽として機能させる一方、気象データに基づいて予想される降雨のおそれのない期間は電磁弁４２を閉鎖して貯留槽２内に残存する雨水を貯留し続けることで貯留槽２を利水槽として効率よく機能させることができる。
【００３４】
しかも、降雨があるごとに、自動修正された新しい補正流入係数を用いて予想流入量が求められるので、流入量の経時変化に対しても十分に対応できるようになる。
【００３５】
（参考例１）
約20m2の家屋屋上に降った雨水を、排水パイプによって貯留槽（積水化学社製プラスチック地下貯留槽「レインステーション」、貯水量2トン、水深2m、占有面積1m2）に導入するようにした試験設備を構築し、9ヶ月間、各月１回ごと実降雨時に実降水量と、実流入量とを計測し、得られた実降水量と、実流入量とから求めた実流入係数がどのように変化するかを調べ、その結果を表１に示した。
また、この得られた実流入係数の３ヶ月平均を計算し、その結果を補正流入係数として
表１に合わせて示した。
【００３６】
【表１】
2009108533.tif 000003
【００３７】
表１に示すように、この例では、実流入係数が経時変化で０．８から少しずつ小さくなっていっている。実際の変化のほうが大きく変化しているが、過去３ヶ月平均を取っているため補正した流入係数は緩やかに変化していることがわかる。そして７ヶ月目からは、ほぼ同じ値に落ち着いている。これはイレギュラーな変化に対し過敏に反応させたくない場合に適している。もっと頻繁に係数を変化させたい場合は、プログラム上でサンプリング周期を短くすることにより対応可能である。
【００３８】
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記の実施の形態では、電磁弁４２を開閉することで貯留槽２内の貯留水量を制御しているが、電磁弁４２に限らず、例えば、エアー弁や油圧弁など貯留水量制御可能な開閉弁であってもよい。
上記の実施の形態では、排水管が１本であったが、通常、排水に用いられる管径が細いオリフィス管と緊急排水のための大口径の緊急排水管の２本の排水管を設けるようにしてもよい。このようにすれば、渇水期などのように河川の水が少なくて少し多量に排水しても問題が無い場合などは、緊急排水管を使用して貯留槽内の貯留水を素早く排水して、突発的な豪雨にも迅速に対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る雨水貯留設備を模式的に示す概略図である。
【図２】図１の雨水貯留設備の貯留槽部分を断面で模式的に示す概略図である。
【図３】図１の雨水貯留設備の制御系統を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 雨水貯留設備
２ 貯留槽
２１ 水位計
３ 雨水導入部
３１ 流量計
４ 排出部
４１  排水管
４２ 電磁弁
５ 気象データ収集部
６ 貯留水量制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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