土木技術資料 54-9(2012)

報文

雨水・再生水による利水量の定量的評価
豊田忠宏 ＊ 川﨑将生 ＊＊ 鳥居謙一 ＊ ＊＊量を推計した。

1．はじめに 1
近年、利用が促進されている雨水貯留利用や下水再生水は、河川水や地下水とともに陸水の水循

3．一戸建てにおける雨水利用
3.1 雨水利用のモデル環を構成する貴重な水源として注目されている。

雨水利用は、降雨量によりその利用量が制限さこれらを新たな水源として活用し、渇水時の代替れることから、渇水時に降雨量が減少し効果が十水源等への利用を行うなどにより、利水の安全度分に発揮できないことが予想される。そのため、を向上させるほか、雨水の貯留による洪水被害の本研究では平水年と渇水年を対象にシミュレー低減や、河川水量の回復による生態系の保全、水ションを行った。雨水貯留施設のモデル及び諸元質の改善効果など、利水以外の治水、環境においは図-1に示すとおりである。屋根に降った雨が集ても多面的な効果が期待される。

水され、雨水タンクに貯留、利用される。集水量

しかし雨水・再生水利用については、水源を雨がタンク容量を超えると、オーバーフローとなる水や生活雑排水に依存するため、渇水時において、簡易なモデルを設定している。これらの諸元の設降雨の減少や節水の実施に付随する排水量の減少定にあたっては、福岡市の統計値を参考にした。

から、供給能力が低下することが予想される。

雨水の利用目的は、福岡市での指導の実態を踏

本研究では、雨水・再生水利用の利水面の効果

ま え 、「 庭 へ の散 水 」 のみ と し た 。 散水 量 は 「雨について、雨水・再生水の利用が推進されている

水 利 用 ハ ン ド ブ ッ ク 」 2) の 値 を 基 に 、 1日 あ た り

福岡市を対象としてモデル化を行い、渇水時を含3L/m 2 に設定した。本シミュレーションでは、降めた、利水効果の定量的な評価を行うとともに、雨時には雨水の貯留を行い、無降雨時には必ず雨将来利用量の推定を行った 1) 。

水利用を行う計算としている。実際には、降雨後に湿潤状況であれば散水をしない等、個々の判断

2．雨水・再生水利用モデル要素が入り得るが、判断基準を明確に設定するこ本研究では、福岡市における雨水・再生水利用とが難しく、定量的な評価ができないため、今回の導入状況及び、将来の施設整備の見通しと、雨は、無降雨時には必ず散水を行う設定としている。

水・再生水利用水量について、既存データに基づ

このモデルにより、雨水貯留による利水効果を算き分析を行った。分析は渇水時において、雨水貯出した。

留量の減少が想定される「一戸建て住宅の雨水利

3.2 雨水貯留による利水効果用 」、 及 び 再 生可 能 水 量（ 排 水 量 ） の減 少 等 が想シミュレーションの対象降雨は、平水年である定される「ビルにおける循環利用」を対象とした。

H21年 の ほか、 過去に大きな 渇水が発 生した S53、一戸建て住宅の雨水利用については、福岡市の住H6、H14年とした。いずれのケースも1戸当たり宅に関するデータを参考にモデル化を行い、ビル
降雨：R(m3/日)

における循環利用については、個別循環、広域循【雨水貯留タンク】
雨水流入量：
Q=R･A･1/4 （m3/日）
オーバー
散水は無降雨時のフローみ考慮。タンク残↓↓↓↓↓↓↓↓↓

屋根面積A：132m2

環の両方式について、統計データを参考に利用モデルを設定した。シミュレーションでは、渇水年、集水面積：
屋根面積A×1/4

平水年について利用可能量の推計を行った。将来
散水量
U

利用量については、雨水・再生水利用の現在までの施設整備状況等から、将来の施設整備数と利用────────────────────────The effect to a water supply of rainwater and reproductionwater

敷地面積：241m2
散水面積ａ：36m2（非建ぺい面積×1/3）

図-1－ 30 －

雨水貯留
施設容量
敷地外へ
：0.2m３

地下浸透

雨水貯留モデル概要

量が散水量を下回った場合は、上水により補給。

散水量U：0.108m3/日

土木技術資料 54-9(2012)

表-1の利用水量はH20年度の値に固定して、試算した。
表-1に試算結果を示す。
年間での試算結果を比較すると、敷地内降水量に対する雨水散水量の比率（敷地内降雨利用率）は2.3～3.4％となった。また、総散水量に対する雨水散水量の比率（雨水散水利用率）を見ると、渇水年では総散水量の24.3～34.1％が雨水利用で賄える結果となった。平水年であるH21年のケースでは35.3％となっており、特に降雨の少なかった H6年 で 11%低 い 以 外 は 、 大 き な 差 が 見 ら れ ない。また、年間での一戸当たりの総利用水量に対する雨水散水量の比率（一戸当たり雨水利用率）
では、3.4％～4.4％と年間降雨の寡多によらず一定の水準を保っている。
一方、月毎の試算結果を比較すると、雨水散水利用率の比較では、同じ7月でもH6年とH21年で、月 の 利 用 率 が H6 年 は 6.9% 、 H21 年 は 71.5% となっており、大幅な差が見られる。図-2に特徴的な降雨パターンの月における日降雨量と雨水散水
利 用 の 状 況 を 示 す 。 H21年 7月 は 降 雨 量 が 多 く 、降雨日数も多いため、タンクへの雨水貯留と利用が効率良く行われていることが分かる。反対に、平 成 6年 7月 の 様 に 降 雨 量 、 降 雨 日 数 と も 少 な い
月では、ほとんど雨水貯留が行えないため、利用率が低下することが分かる。

対象降雨

一戸建て雨水利用量の推計
雨水総利用量/全体上水給水量※2(%)①②③④⑤⑥

敷地内
降雨量

総散水量

雨水散水量

敷地内降雨利用率（③/①）

雨水散水利用率
（③/②）

一戸当り
雨水利用率
（③/総利用水量※1 ）

現況施設

将来施設

(%)

(%)

(%)

（695戸)(1,975戸) (133,800戸)(m3/年) (m3/年) (m3/年)

全家屋設置

昭和53年 274.3

27.3

8.78

3.2

32.1

4.2

0.004

0.012

0.810

214.7

29.6

7.20

3.4

24.3

3.4

0.003

0.010

0.663

平成 6年

平成14年 330.5

26.0

8.87

2.7

34.1

4.2

0.004

0.012

0.818

平成21年 407.8

26.5

9.33

2.3

35.3

4.4

0.004

0.0130.860※1 ： 1戸当たりの総利用水量は、H20年の推計値（211.1m3/年）※2 ： 全体上水給水量は、H20年の福岡市の全体給水量（145,162,000m3/年）

また、月降雨量が同等であっても、利用効率に差が生じる場合がある。降雨量の近いH6年4月と9 月 で は 、 月 降 雨 量 と し て は 41.3mm/ 月 、38.9mm/月 と 両 月 と も 大 き な 差 は な い が 、 4月 の利 用 率 は 50.8%で あ る の に 対 し 、 9月 は 19.4%と半分以下にまで低下する。これは、降雨が特定の日に集中すると、ほとんどが貯留されない無効分となるためと考えられる。
以上から、雨水利用については短期的には降雨への依存性が非常に高いことが分かる。月毎で見た 場 合 の 一 戸 当 た り 雨 水 利 用 率 は 最 大 で H21年 7月の7.8%であった。本検討の対象とした4箇年の推計では、このような月毎の変動を含めても各年ともほぼ一定の利用水準を保つ結果となっているが 、 対象 とし た 4箇年 以外 で 同様 の算 定を 行っ た場合、利用水準に差が生じることも考えられる。
次に、将来の設置予測に対する効果を推定する。
雨水貯留施設は、平成21年時点で695戸に導入されている。これまでの導入数量の推移傾向を基にし た 回 帰 式 に よ り 、 10年 後 の 平 成 31年 に お け る
導 入 家 屋 数 は 1,975戸 と 推 計 さ れ る 。 雨 水 散 水 量と推計家屋数より、福岡市全体の雨水散水量を求めると表-1のとおりとなる。10年後の設置数量に
お い て も 、 福 岡 市 の 全 体 上 水 給 水 量 約 145 百 万m 3 /年 （平 成 20年度）に対 する雨水 利用量 の割合は、0.01％程度に留まることが分かる。さらに、雨水を効率的に利用している例

雨水が極端に少ない例（ 雨 水 利 用 率 71.5%）（ 雨 水 利 用 率 6.9%）

現 在 の 一 戸 建 て 家 屋 約 13万 戸 全 て に 導 入 し た 場合についても試算を行ったが、上水道需要量に対す る 雨 水 利 用 量 の 割 合 は 0.66%～ 0.86%で あ っ た 。
今回の試算では、一戸建て家屋における雨水利

降 雨 が 1日 に 集 中 し て い る 例（ 雨 水 利 用 率 19.4%）用による上水給水量への削減効果は、将来においても小さいことが推定された。現在の家屋に設置されている雨水貯留施設では、最大貯留でも散水
2日 分 程 度の 容量 であ り、 降 雨量 に対 して 少な いこと、及び利用目的を家庭内水利用の中でも数％図-2

降雨による利用状況の比較の需要量である散水のみに制限されていること等－ 31 －土木技術資料 54-9(2012)

施設内利用総量（m3/日）
1600.0が、利用率が延びない理由と考えられる。

1400.04．ビルにおける循環利用

1200.01352.31352.31352.3274.0

1000.0閉鎖系循環方式の大部分は、ビルにおける雨再生水量
上水供給量

1078.2

100%

600.0

100%

574.9

754.8

405.7

70%

400.0

循環、広域循環の方式に区分される。本研究では、

274.0

946.6

800.0

水・再生水利用であり、詳細には個別循環、地区

1028.8

946.6

76%

200.0

251.4

405.7

323.5

30%

43%0.0

個別循環方式と広域循環方式を対象に、現況及び再生無再生有上水給水率100%

将来の、雨水・再生水利用量の推計を行った。

図-44.1 個別循環方式

再生無再生有上水給水率70%

再生無再生有上水給水率30%

個別循環利用の推計（民間ビル）

生利用率に差はあるものの、平均で20%程度上水

4.1.1 平常時の雨水・再生水利用量
個別循環施設では、排水を再生利用する再生水利用量が減少する。そのため通常時においても、利用と、雨水貯留による雨水利用があり、本研究

個別循環利用のない施設と比べて、常に20%程度

では併せて評価を行う。福岡市全体で個別循環施節水した状況になる。渇水時に上水供給量が低下

設と して 290施設が存 在して いるが、雨水 ・再生した場合においても、再生利用は再生処理施設能水利用量等のデータが無い施設もあるため、ビル力の範囲内で安定的に行われる。現在の統計資料の利用用途毎に分類し、施設内利用水量と延べ床からは、上水道の全量が再生利用されている状態

面積の相関から使用水量を推計した。

ではないため、上水道の給水率が低下しても、あ4.1.2 渇水時の再生水利用量る程度までは安定的に再生水が供給される状況に

渇水時には、ビル内の給水量が減少するため、あると推測される。具体的には、民間ビルを例に再生水の水源となる排水が減少し、再生水の利用した場合、上水道給水率で平均37%までは、再生量も減少すると考えられる。渇水時の日単位での水が安定的に供給されると試算される。そのため、再生水利用量は、統計値として把握されていない。

施設内での利用水量の低下は上水給水量の低下率

ここでは、施設内の再生処理施設能力は安定的によりも緩やかな低下となり、個別循環の無い施設維持されるものと考え、水源となる再生可能排水と比較した場合、渇水耐力は高いものと考えられ量が再生処理施設能力を下回った場合に再生水利る。今回の試算においては、S53年の渇水時の給用量が減少するものと仮定し、利用量を算出した。

水 制 限 の状 況 でも 平 常時の 約 98～ 100%の 供 給 が個別循環の利用形態のモデル化の概念図を図-3に、可能であると試算された。
実際の運用では、再生水を利用可能な用途は、算出結果の一例を図-4に示す。
個別循環を利用する場合、通常時においても排トイレ、修景用水、冷却水等であり、厨房用水や水の一部が再生利用されることから、上水給水量手洗い水等、直接人体に摂取される可能性のあるは個別循環を利用しない場合に比して削減される。

用途には利用できない。しかし、再生可能な排水民間の事務所ビルを例に取った場合、施設毎に再は、厨房用水や手洗い水等が対象となる。そのため、再生可能な排水の比率が大きいビルやホテル等施設と、再生不可能な排水の比率が大きいホー

降雨
上水水槽

集水

上水系利用

厨房ル等施設では、再生利用可能な排水量の比率が異再生水水槽なるため、再生水による供給の安定性も異なるものと推定される。今回収集した統計値の範囲内で雑用系利用は 明確に 確認でき ないが、 過去の 調査事例 3) によトイレ

ると、ビルやホテルにおける再生利用可能排水量

冷却水

は 施 設 内 利 用 総 量 の 70～ 75%程 度 で あ る の に 対

手洗い

貯留

修景利用

ｵｰﾊﾞｰ 雨水ﾌﾛｰ 貯留槽

お風呂

上水補給分

再生水利用分

上水受水

上水道

外部へ
再生利用へ

再生処理施設図-3

し、コンベンションセンターのような施設では洗車利用外部へ
下水道へ

個別循環利用概念図

29%となっている。このような施設では、再生処
理施設能力にもよるが、再生可能な全排水が再生利用されることとなり、渇水時に給水制限が実施－ 32 －

土木技術資料 54-9(2012)

表-2

雑用水利用量評価
対象

個別循環対象年
再生水（千m 3 /年）

く、安定的に供給が可能であると考えられる。

循環型利用による利用量の推計

雨水

合計（千m 3 /年） （千m3/年）

4.3 現況及び将来の利用量推計

雑用水利用量/上水給水量

広域循環

合計

合計

4.1、 4.2の 結 果を 合計する と現況施 設による 雨（千m3/年）（千m3/年）

（％）

（％）

（％）

水 ・ 再 生 水 利 用 量 は 表 -2に 示 す と お り 、 約 3,349

個別循環 広域循環

昭和53年

1,481

120

1,601

1,759

3,360

1.10

1.21

2.31①
平成 6年
現況
施設
平成14年
(H20)

1,485

105

1,590

1,759

3,349

1.10

1.21

2.31

千～3,366千m 3 /年であり、上水給水量の 2.3％程

1,485

120

1,605

1,759

3,364

1.11

1.212.32

度に相当する。次に、将来における利用量を推計

平成20年

1,485

122

1,607

1,759

3,366

1.11

1.212.32

昭和53年

1,741

141

1,883

2,929

4,812

1.30

2.02

3.31

す る た め 、 平 成 20年 ま で の 施 設 整 備 数 の 推 移 か②
平成 6年
将来
施設
平成14年
(H31)

1,746

123

1,870

2,929

4,799

1.29

2.02

3.31

ら 平 成 31年 に お け る 利 用 施 設 数 を 推 計 し た 。 雨

1,746

141

1,887

2,929

4,816

1.30

2.02

3.32

水・再生水利用量は施設数に比例して増大すると

平成20年

1,746

143

1,890

2,9294,819

1.30

2.023.32

想 定 し 平 成 31年 に お け る 利 用 量 を 推 計 し た 。 平

されれば、再生水量も低下すると推定される。し成21年からの増量は1,450千m 3 程度であり、上水かし、今回収集した統計値からは、各施設におい給水量の1％程度に相当するものと試算された。て再生可能排水量には余裕があることが推定され、施設整備や維持に係る費用とのバランスを考慮す

5．まとめ
今回の試算結果においては、上水給水量に対する必要はあるが、将来的に再生水量を増加する余地がある。

る 雨 水 ・ 再 生 水 利 用 に よ る 代 替 効 果 は 数 %に 止

4.1.3 渇水時の雨水・再生水利用量まった。しかし、本研究では普及及び利用が将来個別循環施設における渇水時の雨水・再生水利的に同様であると仮定しており、水量的にはまだ用量の集計を表-2に示す。雨水利用量は降雨量に増加する余地が残っている。また雨水貯留の効果応じて変化するため、 104～121千m 3 /年と年毎には、利水面だけでなく、治水、環境等も考慮し、

変 動 が 発 生 し て い る 。 再 生 水 利 用 は 、 S53年 の総合的に評価を行う必要がある。既存の水供給形

ケ ー ス で 一 部 の 施 設 に お い て 50日 程 度 、 再 生 可態における河川以外の水源による利水効果を明ら

能排水量が再生施設能力を下回るため、再生水利かにし、それらを含めた統合的な水資源管理によ用量が低下するが、減少量としては少量に止まる。

り、さらなる水利用の適正化を進める必要がある。

4.2 広域循環方式
参考文献

福岡市では、中部再生水処理施設、東部再生水処 理 施設 の 2施設 にお いて 広 域循 環方 式に よる 再生 水 が 供 給 さ れ て い る 。 そ れ ぞ れ 、 4,700m 3 / 日 、120m 3 /日 の 利 用 が あ る が 、 こ の 水 量 は 当 該 施 設の下水処理水量の1/10以下の水量であり、仮に渇水時に大幅に処理水量が低下しても現況の利用量

1)

鳥居謙一：雨水・再生水等による利水効果-福岡市
における雨水・再生水利用をモデルとして-、ベース設計資料 152土木編、pp.7～20、2012.
2） 社 団 法 人 雨 水貯 留 浸 透 技術協 会 ： 雨 水 利用 ハ ン ド
ブック、66p、1998.
3) 国 土交 通 省土 地・ 水資源 局 水資 源部 ：雨 水 ・再生
水利用施設実態調査 事例集、pp.6～29、2010.

であれば再生水の水源量として不足することはな

豊田忠宏 *

国土交通省国土技術政策総合研究所河川研究部水資源研究室 研究員
Tadahiro TOYODA

川﨑将生 **

国土交通省国土技術政策総合研究所河川研究部水資源研究室長
Masaki KAWASAKI－ 33 －鳥居謙一 ***

国土交通省国土技術政策総合研究所河川研究部水防災シス
テム研究官（前 国土技術政策総合研究所河川研究部水資源研究室長）、工博
Dr. Keniti TORII