(57)【要約】【課題】気象情報を活用してより精度よく、かつ、効率よく、利水および治水を行うことができる雨水貯留設備を提供することを目的としている。【解決手段】気象データ収集手段が気象予報システムから供給される６時間後までの１時間毎の予想気象データを収集するとともに、満水状態の貯留水を前記貯留槽から最大排水可能量で排水したときの排水時間がｎ時間であるとき、前記貯留水量制御手段が、（ｎ+１）時間後から６時間後までの１時間毎の予想気象データを解析して得られる予想降雨量から演算された予想流入量に応じて貯留槽からの貯留水の排水タイミング、排水量を決定するようにした。【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、
前記気象データ収集手段が気象予報システムから供給される６時間後までの１時間毎の予想気象データを収集するとともに、
満水状態の貯留水を前記貯留槽から最大排水可能量で排水したときの排水時間がｎ時間であるとき、
前記貯留水量制御手段が、（ｎ+１）時間後から６時間後までの１時間毎の予想気象データを解析して得られる予想降雨量から演算された予想流入量に応じて貯留槽からの貯留水の排水タイミング、排水量を決定するようにしたことを特徴とする雨水貯留設備。
【請求項２】
貯留槽が、通常排水に用いられるオリフィス排水口と緊急排水のための緊急排水口とを備えている請求項１に記載の雨水貯留設備。
【請求項３】
貯留槽が、オリフィス排水口および緊急排水口から同時排水可能になっている請求項２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。
しかしながら、利用する降雨予報が短時間予報であれば精度は良いが、短時間で貯留槽内の貯留水を排水することになり降雨までに排水しきれない場合がある。また、長時間予報であれば、降雨までの時間は長いため十分に排水可能であるが、予報自体の精度が悪いためシステムが無駄に動作して貯留水を排水して利水に利用できなくなったり、あるいは降雨があるにも関わらず動作せずオーバーフローが発生し治水の目的が達成できなくなってしまうおそれがある。特に突発的な豪雨については予測降雨量と実際の降雨量の差が大きいため、このような予報に基づいて制御をしても貯留設備から雨水が溢れ出る危険性があった。
【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、上記事情に鑑みて、気象情報を活用してより精度よく、かつ、効率よく、利水および治水を行うことができる雨水貯留設備を提供することを目的としている。
【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、前記気象データ収集手段が気象予報システムから供給される６時間後までの１時間毎の予想気象データを収集するとともに、満水状態の貯留水を前記貯留槽から最大排水可能量で排水したときの排水時間がｎ時間であるとき、前記貯留水量制御手段が、（ｎ＋１）時間後から６時間後までの１時間毎の予想気象データを解析して得られる予想降雨量から演算された予想流入量に応じて貯留槽からの貯留水の排水タイミング、排水量を決定するようにしたことを特徴としている。
また、本発明において、貯留槽は、通常排水に用いられるオリフィス排水口と緊急排水のための緊急排水口とを備えていることが好ましい。そして、オリフィス排水口と緊急排水口とは、同時排水可能になっていても構わない。
なお、オリフィス排水口の口径は、通常排水許容量によって適宜決定され、特に限定されないが、たとえば、貯留槽が１５００ｍ3程度のもので口径６０ｃｍ程度が好ましい。
また、オリフィス排水口と緊急排水口が放流先よりも低い位置にある場合は、オリフィス排水口と緊急排水口との下流側に一次貯留槽を設けてポンプアップしても構わない。このときポンプはバルブの開閉と連動して作動させるのが好ましい。
【００１４】
さらに、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。
【００１５】
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３０分毎に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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる雨水貯留設備は、以上のように、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、前記気象データ収集手段が気象予報システムから供給される６時間後までの１時間毎の予想気象データを収集するとともに、満水状態の貯留水を前記貯留槽から最大排水可能量で排水したときの排水時間がｎ時間であるとき、前記貯留水量制御手段が、（ｎ＋１）時間後から６時間後までの１時間毎の予想気象データを解析して得られる予想降雨量から演算された予想流入量に応じて貯留槽からの貯留水の排水タイミング、排水量を決定するようにしたので、気象情報を活用してより精度よく、かつ、効率よく、利水および治水を行うことができる。
また、貯留槽に、通常排水に用いられるオリフィス排水口と緊急排水のための緊急排水口とを設けるようにすれば、突発性豪雨が発生する時期の排水を迅速に行うことができる。さらに緊急排水を行う条件を設けることで、その条件を上回った場合に緊急排水を行い、降雨までに貯留槽内に所定の空き容量を確保することができる。
なお、緊急排出条件は、各地域特性等を考慮して設定するが、例えば突発的な豪雨（３０ｍｍ／時間以上の降雨）が起こりやすい５月〜９月などは、たとえば、1時間あたり１ｍｍ／時間以上かつ3時間の総降雨量予測が２ｍｍ／時間であれば、突発的な豪雨が発生する確率が高いため、予想降雨量が１ｍｍ/時間以上かつ3時間の総降雨量予測が２ｍｍ/３時間になった時点で緊急排水を行うようにするとよい。また、この場合の緊急排水は、貯留槽内の貯留水を全排水することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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、通常排水に用いられるオリフィス排水口４ａと緊急排水のための緊急排水口４ｂとを備えているとともに、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。
【００２０】
雨水導入部３は、地上に配置されることもあるが、通常貯留槽２に併設されて地中に埋設されており、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。
【００２１】
オリフィス排水口４ａは、貯留槽２の下部に設けられたオリフィス管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３時間で排水できる排水能力（雨水貯留設備１が設けられた地域の条例等で通常排水量として認められている量に一致する）を備えている。
緊急排水口４ｂは、緊急排水管４３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４４とを備え、電磁弁４４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（雨水貯留設備１が設けられた地域の条例等で渇水期等において緊急排水許容量として認められている量に一致する）を備えている。
【００２２】
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。
【００２３】
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および電磁弁４４の開閉信号を出力し、オリフィス排水口４ａおよび緊急排水口４ｂからの貯留水の排水時期および排水量を制御するように構成されている。
【００２４】
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、オリフィス排水口４ａおよび緊急排水口４ｂの排水制御を自動的に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、オリフィス排水口４ａおよび緊急排水口４ｂから排水がなされないように、電磁弁４２および電磁弁４４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るとともに、降出し時刻が４時間後（３時間（満水時の最大排水可能量で排水したときの排水時間）＋1時間）以内であるか否かを判断し、５時間後以降であると判断されたとき、オリフィス排水口４ａおよび緊急排水口４ｂから排水がなされないように、電磁弁４２および電磁弁４４が閉状態になるように制御する。
【００２５】
（３）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るとともに、降出し時刻が４時間後（３時間（満水時の最大排水可能量で排水したときの排水時間）＋1時間）以内であるか否かを判断し、４時間後以内であると判断されたとき、気象データから求めた４時間後から６時間後までの予想総降雨量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内の貯留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および電磁弁４４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。また、電磁弁４４は閉状態が保持される。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。
【００２６】
（４）気象データ収集部５で収集した気象データを解析して３時間以内に突発的な豪雨が予想された場合、渇水期等で排水許容量が緩和されていれば、降雨までの間に電磁弁４４を開状態として貯留槽２内の貯留水を緊急排水口４ｂから排水するように制御する。
【００２７】
以上のように、この雨水貯留設備１は、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、予想降雨量から求めた予想流入量を確保できるように、貯留槽２内の貯留水をオリフィス排水口４ａ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。
【００２８】
しかも、予想降雨量を４時間後から６時間後までの１時間毎の予想気象データを解析して得られるようにしたので、予想降雨量が実降雨量により近いものとなる。
したがって、気象情報を活用してより精度よく、かつ、効率よく、利水および治水を行うことができる。
【００２９】
また、特に突発的な豪雨については予測降雨量と実際の降雨量の差が大きいため、このような予報に基づいて制御をしても雨水貯留設備から雨水が溢れ出る危険性があったが、この雨水貯留設備１は、緊急排水口４ｂを備え、気象データを解析して３時間以内に突発的な豪雨が予想された場合、渇水期等で排水許容量が緩和されていれば、降雨までの間に電磁弁４４を開状態として貯留槽２内の貯留水を緊急排水口４ｂから排水するように制御するようにしたので、豪雨時にも貯留槽２から貯留水があふれ出たりすることを極力押えることができ、より良好な治水を図ることができる。
【００３０】
（参考例１）
気象業務支援センターから送信される、対象場所の周辺１ｋｍメッシュ情報のうち現時点降雨量および1時間毎６時間先までの予想降雨量を算出することができる気象データを活用して、測定日Ａの３０分毎に送られてくる６時間後までの１時間毎の予想降雨量データの、１時間後〜６時間後までの予想降雨量データを加算して補正予想降雨量データを求めた結果と、雨量計を用いて求めた実降雨量のデータとを合わせて図４に示した。
【００３１】
（参考例２）
気象業務支援センターから送信される、対象場所の周辺１ｋｍメッシュ情報のうち現時点降雨量および1時間毎６時間先までの予想降雨量を算出することができる気象データを活用して、測定日Ｂの３０分毎に送られてくる６時間後までの１時間毎の予想降雨量データのうち、４時間後〜６時間後までの予想降雨量データを加算して補正予想降雨量データを求めた結果と、雨量計を用いて求めた実降雨量のデータとを合わせて図５に示した。
【００３２】
（参考例３）
気象業務支援センターから送信される、対象場所の周辺１ｋｍメッシュ情報のうち現時点降雨量および1時間毎６時間先までの予想降雨量を算出することができる気象データを活用して、測定日Ｃの３０分毎に送られてくる６時間後までの１時間毎の予想降雨量データのうち、６時間後予想降雨量データと、雨量計を用いて求めた実降雨量のデータとを合わせて図６に示した。
【００３３】
また、上記参考例１〜３で求めた予想降雨データと、実降雨データとからピーク位置の差と、ピーク量の差を以下の式でそれぞれ求め、その結果を表１に示した。
・ピーク位置の差＝1次のピーク（実降雨の時間−予想降雨の時間）
＋２次のピーク（実降雨の時間−予想降雨の時間）
＋３次のピーク（実降雨の時間−予想降雨の時間）
・ピーク量の差＝1次のピーク（実降雨量−予想降雨量）
＋２次のピーク（実降雨量−予想降雨量）
＋３次のピーク（実降雨量−予想降雨量）
【００３４】
【表１】
2009102820.tif 000003
【００３５】
上記表１から、６時間後の１時間のみの予想降雨量で判断したのでは、精度が悪いが、４時間後から６時間後の３時間分の予想降雨量で判断すれば予想降雨量は実降雨量にかなり近づきより効率よく利水、治水を行えることがわかる。
【００３６】
（参考例４）
気象業務支援センターから送信される、対象場所の周辺１ｋｍメッシュ情報のうち現時点降雨量および1時間毎６時間先までの予想降雨量を算出することができる気象データを活用して、７月の測定日Ｄの３０分毎に送られてくる６時間後までの１時間毎の予想降雨量データのうち、３時間後予想降雨量データと、３時間後から５時間後までの予想降雨量データを加算して求めた補正予想降雨量データと、雨量計を用いて求めた実降雨量のデータとを合わせて図７に示した。
また、３時間後の１時間データで得られた１時間の予想降雨量、３時間後〜５時間後の加算の補正予想降雨量データで得られた３時間の予想降雨量と、実降雨開始から１時間の実降雨量とを調べその結果を表２に示した。
【００３７】
【表２】
2009102820.tif 000004
【００３８】
図７に示すように、９時３０分に３時間後に降雨があることが予想され、実際には３時間後の１２時３０分に降雨があったことがわかる。
また、上記表２から、５月〜９月などは、たとえば、1時間あたり１mm/h以上かつ3時間の総降雨量予測が2mm/3hであれば、突発的な豪雨が発生する確率が高いことが裏づけられた。
【００３９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、オリフィス排水口からの排水および緊急排水口からの排水を貯留水量制御部が自動制御していたが、緊急排水は、手動作業で行うようにしても構わない。
上記の実施の形態では、電磁弁を開閉することで貯留槽内の貯留水量を制御しているが、電磁弁に限らず、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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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。
【図４】参考例１で求めた予想降雨量と実降雨量とを比較するグラフである。
【図５】参考例２で求めた予想降雨量と実降雨量とを比較するグラフである。
【図６】参考例３で求めた予想降雨量と実降雨量とを比較するグラフである。
【図７】参考例４で求めた予想降雨量と実降雨量とを比較するグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
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
４ａ オリフィス排水口
４１  オリフィス排水管
４２ 電磁弁
４ａ 緊急排水口
４３  緊急排水管
４４ 電磁弁
５ 気象データ収集部
６ 貯留水量制御部
【図１】
2009102820.tif 000005
【図２】
2009102820.tif 000006
【図３】
2009102820.tif 000007
【図４】
2009102820.tif 000008
【図５】
2009102820.tif 000009
【図６】
2009102820.tif 000010
【図７】
2009102820.tif 000011