(57)【要約】【課題】災害を引き起こすような台風、突発的な集中豪雨に対しても十分に治水能力を発現することができるとともに、貯留槽が設置された場所の気象特徴に応じて効率よく排水して、効率よく利水することができる治水・利水方法及びこの方法に用いる雨水貯留設備を提供する。【解決手段】予想流入量を、前記貯留槽の設置場所に応じて予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を気象予報データから得られて予想降雨量に乗じて求めた補正降雨量を用いて予測し、この予測された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】
降雨時に雨水を貯留槽に一旦貯留する一方、気象データに基づき降雨が予想されたとき、得られた気象データから導かれた予想降雨量時に貯留槽に流入する予想流入量分の貯留空間を少なくとも貯留槽内に確保するように降雨前に貯留槽内の貯留水を放流し治水を図るとともに、貯留槽内の貯留水を利水用水として使用するようにした治水・利水方法であって、
前記予想流入量を、前記貯留槽の設置場所に応じて予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を前記予想降雨量に乗じて求めた補正降雨量を用いて予測し、この予測された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治水・利水方法。
【請求項２】
降雨の予想気象データが得られた日時に応じて予め設定された降雨補正係数を選択し、この選択された降雨補正係数を予想降雨量に乗じて予想流入量を決定する請求項１に記載の治水・利水方法。
【請求項３】
降雨の予想気象データが得られた日時が、予め設定された豪雨多発期にあたるとき、予想降雨開始時刻までに貯留水を全量排水する請求項１または請求項２に記載の治水・利水方法。
【請求項４】
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に、予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を乗じて補正降雨量から貯留槽内に流入する雨水の流入量を予測し、この予測された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５】
貯留水量制御手段が、降雨の予想気象データが得られた日時により、測定日時に応じて予め設定された降雨補正係数を選択し、この選択された降雨補正係数を予想降雨量に乗じて予想流入量を決定する請求項４に記載の雨水貯留設備。
【請求項６】
貯留水量制御手段が、降雨の予想気象データが得られた日時が、予め設定された豪雨多発期にあたるとき、予想降雨開始時刻までに貯留水を全量排水するように制御を行う請求項４または請求項５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、治水・利水方法及びこの方法に用いる雨水貯留設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
治水槽、利水槽として機能する気象連動型の雨水貯留設備として、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、気象情報を収集するとともに、この収集した気象データに基づいて貯留槽の貯水量を制御する貯水量制御装置を有し、前記貯水量制御手段により、前記気象情報に基づいて得られた予想降雨からその情報を入手した時刻以降の該貯留槽内への雨水流入量を予測・算出し、一方で該貯留槽の残空間容量と比較することで、該貯留槽内への流入雨水がオーバーフローする可能性がある場合にはオーバーフローと同等量の該貯留槽内の貯水を、事前に設定した降雨基準以上の降雨が観測される前までに排出し、オーバーフローの可能性がない場合あるいはオーバーフローしても下流流域に影響を及ぼさない場合には排出停止状態を保持することで、治水機能を保持しつつ利水槽として活用することができる雨水貯留設備が提案されている（特許文献１，２参照）。
しかしながら、放流河川の能力、下流の下水排水能力等により、各地域でそれぞれ最大排水流量が規制されており、降雨前に貯留水を一定の流量以上で排水できない。また、時間当たりの降雨量などの詳細かつ定量的な気象情報は数時間後までのデータしか現状では得られない。
このため、上記のように、１つの貯留槽全容量分を利水用として使用する場合などのように、貯留槽内に多量の貯留水が残っている場合、降雨までに排水が完了せず、貯留槽が治水能力を十分に発揮できないという問題がある。
さらに、予想降雨量及び降雨開始時刻は、必ずしも実際の降雨量及び降雨時刻と一致するものではなく、気象情報により降雨が予想され、直ちに貯留水を排水したとしても、気象情報のずれにより、降雨開始時刻までに十分な量を排水することができず、治水能力を十分に発揮できないという問題がある。また、場所によって実際の降雨量が一般的な予測降雨量と大きくずれて十分な量を排水することができなかったり、台風などの豪雨時には流入量が非常に多く、降雨開始時刻までに十分な量を排水することができなかったりするという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６６３８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】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みて、災害を引き起こすような台風、突発的な集中豪雨に対しても十分に治水能力を発現することができるとともに、貯留槽が設置された場所の気象特徴に応じて効率よく排水して、効率よく利水することができる治水・利水方法及びこの方法に用い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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明にかかる治水・利水方法は、降雨時に雨水を貯留槽に一旦貯留する一方、気象データに基づき降雨が予想されたとき、得られた気象データから導かれた予想降雨量時に貯留槽に流入する予想流入量分の貯留空間を少なくとも貯留槽内に確保するように降雨前に貯留槽内の貯留水を放流し治水を図るとともに、貯留槽内の貯留水を利水用水として使用するようにした治水・利水方法であって、前記予想流入量を、前記貯留槽の設置場所に応じて予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を前記予想降雨量に乗じて求めた補正降雨量を用いて予測し、この予測された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。
【０００６】
また、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に、予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を乗じて補正降雨量から貯留槽内に流入する雨水の流入量を予測し、この予測された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。
【０００７】
本発明において、降雨補正係数は、１．０より大きければ任意に設定できるが、貯留槽が設置される場所（地域）によって、特徴的に突発性豪雨などが発生する場合があるため、貯留槽が設置される場所（地域）に応じて適宜決定され、大きすぎると利水用水が少なくなってしまうため、１．５〜８とすることが好ましい。さらに好ましくは２．０〜４．０と設定することで治水、利水能力を高めることができる。
また、降雨補正係数は、常に一定値でも構わないが、時間、日、月及び季節などの指定期間毎に異なる変数とし、降雨の予想気象データが得られた日時に応じて予め設定された降雨補正係数を選択し、この選択された降雨補正係数を予想降雨量に乗じて予想流入量を決定することが好ましい。
【０００８】
さらに、気象情報の予想降雨データが得られた場合、必要に応じて予想降雨開始時刻までに貯留水を全量排水するように制御を行うようにしても構わない。すなわち、気象情報の予想降雨データが得られた日時が、予め設定された豪雨多発期にあたるとき、予想降雨開始時刻までに貯留水を全量排水するように制御を行うようにしてもよい。
例えば、台風、突発性豪雨等が発生する可能性が高い時期は夏季、秋季であり特に６月〜１０月の期間である。以上のことから、６月〜１０月の期間は、予想降雨開始時刻までに貯留水を全量排水するように制御し、上記のように降雨補正係数を用いた制御を行うのは１１月〜５月の期間としてもよい。
【０００９】
なお、トリガーとなる貯留槽への雨水の設定流入量は、設定流入量を大きくすると、結果的に利水性能は向上するが、治水性能は低下する。一方、小さいとその逆となる。この点については地域的な特性も含まれているため、各地域の特性に合わせて経験的に設定することが好ましく、特に限定されるものではないが、１mm/hr以上10mm/hr未満の降雨が予測される場合の流入量とすることが好ましい。
【００１０】
単位時間当たりの最大排水量は、上記したように地域や自治体単位で決められているため、排水可能時間（どれだけの時間排水できるか）によって最大貯水量も決定される。
また、最大貯水量は、どの位先の予想降雨を活用するかで変化する。例えば、２時間後までのデータ（排水時間を１時間確保できる）よりも、６時間後までのデータ（排水時間を５時間確保できる）を活用する方が貯水量については有利であるが、先の予想降雨データになるほど精度は悪くなる。したがって、治水・利水の両方の機能を持たせるためには適切な予想降雨データを活用することが求められる。検討した結果、全国共通で治利水性能を発現するためには５〜６時間後予想降雨データを活用することが好ましい。
【００１１】
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。
【００１２】
気象データとしては、特に限定されないが、例えば、各管区気象台の管区内を５ｋｍ四方に区分けし、その各区画内の予想降雨データが３０分毎に更新され、６時間後までのデータが得られる各管区気象台のホームページから発表される降雨短期予想や１０分毎の全国の１ｋｍメッシュの降水予測を行う降水ナウキャストなどのインターネットを介して気象庁のホームページなどから得られる種々の気象予想に関する情報を用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、治水・利水方法は、降雨時に雨水を貯留槽に一旦貯留する一方、気象データに基づき降雨が予想されたとき、得られた気象データから導かれた予想降雨量時に貯留槽に流入する予想流入量分の貯留空間を少なくとも貯留槽内に確保するように降雨前に貯留槽内の貯留水を放流し治水を図るとともに、貯留槽内の貯留水を利水用水として使用するようにした治水・利水方法であって、前記予想流入量を、前記貯留槽の設置場所に応じて予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を前記予想降雨量に乗じて求めた補正降雨量を用いて予測し、この予測された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、貯留槽の貯留水を利水用水として用いることができるとともに、実降雨量が予想降雨量より多くなっても、貯留槽内に貯水することができ、治水性が向上する。しかも、補正降雨係数が貯留槽の設置場所に応じて、それぞれ決定されるので、余分に排水されることがなく、できるだけ多くの貯留水を利水用水として用いることができる。
【００１４】
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に、予め経験的に求められた１．０より大きい降雨補正係数を乗じて補正降雨量から貯留槽内に流入する雨水の流入量を予測し、この予測された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、貯留槽の貯留水を利水用水として用いることができるとともに、実降雨量が予想降雨量より多くなっても、貯留槽内に貯水することができ、治水性が向上する。しかも、補正降雨係数が貯留槽の設置場所に応じて、それぞれ決定されるので、余分に排水されることがなく、できるだけ多くの貯留水を利水用水として用いることができる。
【００１５】
また、降雨の予想気象データが得られた日時に応じて予め設定された降雨補正係数を選択し、この選択された降雨補正係数を予想降雨量に乗じて予想流入量を決定するようにすれば、より利水性が向上する。
さらに、降雨の予想気象データが得られた日時が、予め設定された豪雨多発期にあたるとき、予想降雨開始時刻までに貯留水を全量排水するようにすれば、治水の安全率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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装置の１つの実施の形態をあらわしている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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８や道路（図示せず）から樋３２や側溝（図示せず）などを経て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。
【００２０】
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を開放状態にすることによって各地域で定められた最大排水流量で排水できる排水能力を備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（２）１１月〜５月の間は、貯留水量制御部６で、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、プログラム制御コンピューターが予想降水量を演算するとともに、プログラム制御コンピューターのメモリーに予め記憶された現在の日時に対応する貯留槽２が設置された場所に応じて予め設定された１．０より大きい降雨補正係数を選択し、この選択された降雨補正係数を予想降水量に乗じて補正降水量を求め、この補正降水量に経験的に求めた流入係数を乗じて６時間以内の貯留槽２に流れ込む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、この排水時間ｔ１と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。
【００２５】
（３）６月〜１０月の台風や突発性豪雨の発生しやすい時期には、貯留水量制御部６で、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、貯留槽２が空になるまで電磁弁４２を開状態とする。
【００２６】
この雨水貯留設備１は、以上のように、１１月〜５月の間は、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、補正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。また、６月〜１０月の台風や突発性豪雨の発生しやすい時期には、降雨が予想されると、貯留槽２の貯留水が空になるまで排水するようにしたので、突発性豪雨時にも治水を図ることができる。
【００２７】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、６月〜１０月は、降雨が予想される場合、貯留槽内の貯留水を全て排水するようにしていたが、地域によっては、期間が短くなったり、ずれたりすることもある。
また、上記の実施の形態では、貯留水量制御部が電磁弁を自動的に開閉させて、貯留槽の貯留水を排水するようになっていたが、雨水貯留設備の管理者等が降雨の気象データに基づき貯留槽の排水ポンプを作動させて排水を行う、あるいは、排水口の弁を手動で開放するようにしても構わない。
【００２８】
（実施例１）
２００７年度に年間降水量の多い上位３都市、あるいは、時間降水量の多い上位３都市にランクされた、新潟市、長崎市、宮崎市、鹿児島市、那覇市の計５都市にそれぞれ表１に示す流入条件、表２に示す規制値、表３に示す設置・使用条件でそれぞれ図１に示す雨水貯留設備を３基ずつ設置した。
【００２９】
【表１】
2009235872.tif 000003
【００３０】
【表２】
2009235872.tif 000004
【００３１】
【表３】
2009235872.tif 000005
【００３２】
そして、各都市において３つの雨水貯留設備のうち、第１の雨水貯留設備については、以下の実験１を、第２の雨水貯留設備については、以下の実験２を、第３の雨水貯留設備については、以下の実験３をそれぞれ行い、その結果を表４に示した。
【００３３】
(実験１)
利水はせず、降雨時以外は、常に貯留水の排水を行った。
（実験２)
６〜１０月について予想降雨（０ｍｍ/ｈ以上）を受信した場合全排水を行い、その他の時期では降雨補正係数２として検証を行った。
（実験３)
１年間降雨補正係数１として検証を行った。
【００３４】
【表４】
2009235872.tif 000006
【００３５】
上記表４に示すように、実験２（本発明）では鹿児島市でオーバーフローしているが治水専用槽も同量オーバーフローしており治水専用槽同等の結果となった。また、その他の地域ではオーバーフローも無く、本発明の雨水貯留設備が治水専用槽同等の治水能力を発揮できることがわかる。また、利水においても必要な量の４０〜６０％程度はカバーできており利水能力も有していると考えられる。
一方、実験３では、新潟県の場合、治利水性能を満たしているが、その他の地方では治水能力を満足していない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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】
【００３７】
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】
2009235872.tif 000007
【図２】
2009235872.tif 000008
【図３】
2009235872.tif 000009