(57)【要約】【課題】一般的な降雨時に、実降雨量が予想降雨量とずれた場合にも十分に治水能力を発現することができるとともに、貯留槽中の貯留水を無駄に放流することなく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。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、【解決手段】得られた気象データから導かれた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、降雨終了後の貯留水の水位が、前記貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位以下まで貯留水を放流した状態で利水を行うようにした。【選択図】      図１
2009235864.tif 000002
【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、
降雨終了後の貯留水の水位が、前記貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位以下まで貯留水を放流した状態で利水を行うことを特徴とする治水・利水方法。
【請求項２】
予め特定の日時毎に異なる利水安全水位を設定し、現在日時に対応する利水安全水位を選択し、この選択された利水安全水位以下まで貯留水を放流する請求項１に記載の治水・利水方法。
【請求項３】
流入口から流れ込んだ雨水を貯留する１つの貯留槽と、貯留槽の貯留水水位を測定する水位測定手段と、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及び前記水位測定手段によって測定された貯留水水位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のメモリ部に貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利利水安全水位データが記憶されていて、貯留水量制御手段がこのメモリ部に記憶された利水安全水位データと貯留水の実水位とを比較し、実水位が前記利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位データの利水安全水位以下まで貯留水を放流するように制御することを特徴とする雨水貯留設備。
【請求項４】
メモリ部に特定の日時毎に対応した複数の利水安全水位データが記憶されていて、貯留水量制御手段がメモリ部に記憶された複数の利水安全水位データから現在日時に対応する利水安全水位データを選択し、この選択された利水安全水位データと、実水位とを比較し、実水位が前記利水安全水位データの水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位データの水位以下まで貯留水を放流するように制御する請求項３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、雨水貯留設備が設置され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いという問題がある。
【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、一般的な降雨時に、実降雨量が予想降雨量とずれた場合にも十分に治水能力を発現することができるとともに、貯留槽中の貯留水を無駄に放流することなく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、降雨終了後の貯留水の水位が、前記貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位以下まで貯留水を放流した状態で利水を行う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、貯留槽の貯留水水位を測定する水位測定手段と、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及び前記水位測定手段によって測定された貯留水水位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のメモリー部に貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利利水安全水位データが記憶されていて、貯留水量制御手段がこのメモリー部に記憶された利水安全水位データと貯留水の実水位とを比較し、実水位が前記利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位データの利水安全水位以下まで貯留水を放流するように制御することを特徴としている。
【０００７】
本発明において、利水安全水位とは、特に限定されないが、貯留槽内の貯留水を、突発的な豪雨時や台風時などを除き、一般的な降雨時の数年間の最大降雨量の平均値を求め、最大降雨量の平均値の降雨があった場合でも、降雨予想があってから排水を開始すれば、降雨までに、貯留槽内に降雨開始から降雨完了までに貯留槽内に流入する雨水を全て貯留できる貯留空間を貯留槽内に確保できる水位を意味する。
なお、台風などのように、大量の雨水流入量、例えば貯留槽全容量以上もしくは全容量に近い流入量が予測される場合には貯留水を全て排水するようにすればよい。
【０００８】
また、利水安全水位は、予め特定の日時毎に異なる利水安全水位を設定し、現在日時に対応する利水安全水位を選択することが好ましい。
上記特定の日時とは、特に限定されないが、例えば、時間毎（朝夕など）、日毎、月毎、季節毎など一定期間や統計的に最大降雨量が異なる他と異なる特異日等が挙げられる。
【０００９】
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。
【００１０】
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１ｋｍ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気象業務センター提供の気象データや、各管区気象台のホームページから発表される１０分毎の全国の１ｋｍメッシュの１時間後まで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】
【００１１】
上記のように、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、降雨終了後の貯留水の水位が、前記貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位以下まで貯留水を放流した状態で利水を行うようにしたので、一般的な降雨時に降雨予想があって、実降雨量が、一般的な降雨時に統計的に求めた最大降雨であっても、気象情報により降雨が予想され、直ちに貯留水の排水を開始すれば、大部分の降雨時において、確実に降雨時に流入する雨水を貯留槽からオーバーフローさせることなく貯留することができる。したがって、治水性がより高くなる。
しかも、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。
【００１２】
さらに、予め特定の日時毎に異なる利水安全水位を設定し、現在日時に対応する利水安全水位を選択し、この選択された利水安全水位以下まで貯留水を放流すれば、より治水性及び利水性が高くなる。
【００１３】
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、貯留槽の貯留水水位を測定する水位測定手段と、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及び前記水位測定手段によって測定された貯留水水位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のメモリー部に貯留槽の満水位より低い位置に予め設定された利利水安全水位データが記憶されていて、貯留水量制御手段がこのメモリー部に記憶された利水安全水位データと貯留水の実水位とを比較し、実水位が前記利水安全水位より高い位置にあるとき、前記利水安全水位データの利水安全水位以下まで貯留水を放流するように制御するので、上記本発明の治水・利水方法を自動的に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
そして、貯留水量制御部６は、プログラム制御コンピューターが、メモリー部を有し、このメモリー部に、例えば、季節毎に経験的に求められた異なる利水安全水位データが記憶されている。
なお、利水安全水位データの水位は、例えば、春夏秋冬の各季節における突発性豪雨時や台風時などの特異な降雨条件以外の一般的な降雨時における降水量データの最大値の数年分の平均値の降水量があった場合でも、降雨予想がなされた時刻から貯留槽２内の貯留水を規制範囲内の排水量で排水すれば、貯留槽２に流れ込む流入量の雨水分の貯留空間を貯留槽２内に確保できる水位である。
【００２２】
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）非降雨時
プログラム制御コンピューターが、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ともに、水位計２１によって計測された貯留槽２の貯留水の水位を、計測日時が含まれる利水安全水位データと比較し、利水安全水位データの水位以下であると判断したとき、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。
【００２３】
一方、プログラム制御コンピューターが、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ともに、水位計２１によって計測された貯留槽２の貯留水の水位を、メモリー部に記憶された計測日時が含まれる季節に対応する利水安全水位データと比較し、貯留槽２の貯留水の水位が利水安全水位データの水位より高いと判断したとき、貯留槽２の貯留水の水位が利水安全水位データの水位になるまで電磁弁４２を開状態にして、排水部４から排水するように制御する。
【００２４】
（２）降雨予想時
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、この予想降水量から貯留槽への雨水の予想流入量を演算する。
なお、予想流入量（Ｒ）は、以下の式で求めることができる。
予想流入量（Ｒ）=集水面積（Ａｍ2）×予想降水量（ａｍｍ）×流出係数×１０-3
上記式中、式中流出係数は、雨水貯留設備が設けられた場所に応じて経験的に求められる。
次に、上記予想流入量が、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利水安全水位までの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、上記利水安全水位までの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】
この雨水貯留設備１は、以上のように、非降雨時に貯留槽２の貯留水の水位を常に利水安全水位以下に保つようにしたので、突発性豪雨や台風などの特異な気象条件でない限り、降雨時に確実に治水を図ることができる。そして、利水も図ることができる。
なお、最適利水容量（利水安全水位の水量）は、図４に示す計算フローで求めることができる。すなわち、最適利水容量は、図４の計算フローで、利水容量を変数として算出された雨水代替率の変化（差分）が一定値以下になった利水容量であって、特定しないが、雨水代替率の変化（差分）が５％以下となることが好ましい。
【００２６】
なお、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、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、貯留槽の排水ポンプを制御してさせても良い。また、雨水貯留設備の管理者等が降雨の気象データに基づき排水口の弁を手動で開放するようにしても構わない。
【００２７】
（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。
【００２８】
【表１】
2009235864.tif 000003
【００２９】
【表２】
2009235864.tif 000004
【００３０】
【表３】
2009235864.tif 000005
【００３１】
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。
【００３２】
(実験１)
利水はせず、降雨時以外は、非降雨時に常に貯留水が空になるまで排水を行った。
（実験２)
１１月〜５月については、利水安全水位を貯留水の貯留水量が７９８ｍ3となる水位、６〜１０月については、利水安全水位を貯留水の貯留水量が６３８ｍ3となる水位にそれぞれ設定し、予想降雨（０ｍｍ/ｈ以上）を受信した場合、直ちに貯留水を降雨が始まるまで排水を行うようにして検証を行った。
なお、上記利水安全水位の設定根拠は、以下のとおりである。すなわち、１１月〜５月については、排水設定時間を５時間とした。従って、利水上限容量は、０．０２４ ｍ3/(ｓｅｃ・ｈａ)×３６００ｓｅｃ×１．８４７ｈａ×５ｈｒ＝７９８ｍ3となる。  一方、６〜１０月については、突発豪雨発生の可能性の高いため、安全を見て排水設定時間を４時間とした。従って、６〜１０月の利水上限容量が０．０２４ ｍ3/(ｓｅｃ・ｈａ)×３６００ｓｅｃ×１．８４７ｈａ×４ｈｒ＝６３８ｍ3となる。
（実験３)
利水安全水位を設けず、予想降雨（０ｍｍ/ｈ以上）を受信した場合、直ちに予想流入量分の貯留水を降雨が始まるまで排水を行うようにして検証を行った。
【００３３】
【表４】
2009235864.tif 000006
【００３４】
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実験１（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３０〜５０％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（従来の治水、利水共用の雨水貯留設備）では、利水量は多いが、ほとんどの地域でオーバーフローしており、治水能力は治水専用槽に及ばないため、防災設備としては不完全なものと考えられる。
【００３５】
（実施例２）
利水安全水位が、０ｍｍ（貯水量０）、貯水量１００ｍ3の水位、貯水量２００ｍ3の水位、貯水量３００ｍ3の水位、貯水量４００ｍ3の水位、貯水量５００ｍ3の水位、貯水量６００ｍ3の水位、貯水量７００ｍ3の水位、貯水量８００ｍ3の水位、貯水量９００ｍ3の水位、貯水量１０００ｍ3の水位に設定した上記表１〜表３に示す条件の雨水貯留設備を、新潟市においてそれぞれ設置し、１年間データを取り、各利水安全水位設定時の上水代替率を図４の計算フローに従って求め、その結果を図５に示した。
【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。
【図４】最適利水容量（利水安全水位の水量）を求める計算フローである。
【図５】実施例２で測定した利水安全水位を変化させたときの、上水代替率の変化を示すグラフである。
【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】
2009235864.tif 000007
【図２】
2009235864.tif 000008
【図３】
2009235864.tif 000009
【図４】
2009235864.tif 000010
【図５】
2009235864.tif 000011