
雨水排水路(ストームドレイン) 、雨水下水道(イギリス、アメリカ、カナダ)、高速道路排水路、[ 1 ]地表水排水路/下水道(イギリス)、または雨水排水路(オーストラリア、ニュージーランド)は、舗装道路、駐車場、駐輪場、歩道、歩道、屋根などの不浸透性表面から過剰な雨水や地下水を排水するために設計されたインフラです。雨水排水路の設計は、小規模な住宅用ドライウェルから大規模な自治体システムまで 多岐にわたります。
排水溝は、ほとんどの高速道路、フリーウェイ、その他の交通量の多い道路の側溝から水を受け取ります。また、洪水を引き起こすような豪雨地域や、定期的に嵐が発生する沿岸部の町からも水を受け取ります。住宅や建物の雨樋も雨水排水溝に接続されることがあります。多くの雨水排水システムは重力式下水道であり、未処理の雨水を河川や小川に排水するため、排水溝に流入する有害物質は、排水先の水域を汚染します。
雨水管は、大雨や暴風雨の際に降る雨量を処理できない場合があります。浸水した排水管は、地下室や道路の冠水を引き起こす可能性があります。多くの地域では、大雨の際に一時的に流出水を貯留し、公共下水道への流出を制限するための貯留槽を敷地内に設置することが義務付けられています。これにより、公共下水道の氾濫リスクを軽減できます。一部の雨水管は、合流式下水道の場合は意図的に、また場合によっては意図せずに、雨水(雨水)と下水を混合します。
いくつかの関連用語は、アメリカ英語とイギリス英語で異なる意味に使用されます。
| 学期 | アメリカ人 | イギリス | コメント |
|---|---|---|---|
| 合流式下水道 | 衛生下水道と雨水下水道、または産業下水道と雨水下水道として機能するように設計された下水道[ 2 ]:121 | アメリカ英語と同じ | 雨水と下水が混ざる |
| 雨水下水道、地表水下水道、または表面下水道 | 雨水、表面流出水、道路洗浄水、排水のみを流すために設計された下水道[ 2 ]:668 | 雨水流出のみを流すように設計された下水道 | 雨水のみ |
| 雨水バイパス | イギリス英語と同じ | 流出ピーク時に下水処理場を迂回することを目的とした合流式下水管 | 雨水と下水が混ざる |
| 道路水路 | 道路脇の溝を参照 | 道路表面に沿った制御不能な流出を防ぐための道路脇の水路 | 雨水のみ |
| 道路の溝 | 道路脇の溝を参照 | 表面水下水道/排水溝、溝、または水路に接続するチャンバー上の溝格子で構成されています | 雨水のみ |
| 道路脇の溝 | 道路表面に沿った制御不能な流出を防ぐための道路脇の水路[ 3 ] | 道路の溝を見る | 雨水のみ |
雨水排水路(英国では高速道路排水路、または道路側溝)の取水口には、主に2つの種類があります。側溝式取水口と格子式取水口です。側溝式取水口は縁石に隣接して設置され、後石またはまぐさの下の開口部を利用して流水を捕捉します。通常、捕捉能力を高めるため、水路の底部で窪みを設けています。[ 4 ]
多くの流入口には、人、車両、大きな物体、またはがれきが雨水管に落ちるのを防ぐため、格子またはグリッドが設置されています。格子のバー間の間隔は、水の流れが妨げられないように配置されていますが、堆積物や多くの小さな物体も落ちてしまう可能性があります。ただし、格子のバー間の間隔が広すぎると、開口部が歩行者、自転車、および付近の他の人々に危険をもたらす可能性があります。交通の流れと平行に細長い溝がある格子は、自転車に乗る人にとって特に懸念されます。自転車の前輪がスタックし、自転車に乗る人がハンドルバーから落ちたり、制御を失って転倒したりする可能性があるためです。道路や駐車場の雨水管は、車両の重量を支えるのに十分な強度が必要であり、鋳鉄または鉄筋コンクリートで作られることがよくあります。

重い沈殿物や小さな物体の一部は、排水口のすぐ下にある集水桝(またはサンプ)に沈殿することがあります。集水桝の上部から水が下水管に溢れ出る場所です。集水桝は、物体を捕らえるという点で、家庭排水配管の「トラップ」とほぼ同じ役割を果たします。
アメリカ合衆国では、配管トラップとは異なり、集水桝は必ずしも硫化水素やメタンなどの下水ガスの流出を防ぐわけではありません。しかし、英国では「ガリーポット」と呼ばれ、[ 5 ]真の水充填式トラップとして設計されており、ガスやネズミの侵入を遮断します。
ほとんどの集水桝は、年間を通して乾燥する時期には水が滞留し、温暖な国では蚊の繁殖地となることがあります。集水桝における蚊の繁殖を抑制するために、幼虫駆除剤や幼虫増殖抑制ホルモン(「蚊取りビスケット」から放出されることもあります)が使用されてきました。「逆円錐形フィルター」を用いることで、蚊が滞留水に到達したり、下水管に侵入したりするのを物理的に防ぐことができます。また、滞留水の表面に薄い油層を塗布し、蚊の幼虫の呼吸管を阻害する方法もあります。
集水桝の堆積物やその他の汚染物質の除去性能は、集水桝の設計(例えば、集水桝の大きさ)と、集水桝内の堆積物を捕捉するための貯水量を維持するための定期的なメンテナンスに左右されます。自治体は通常、この作業を行う 大型のバキュームトラックを保有しています。
集水桝は、雨水排水管に入る前に 都市流出水から大きな堆積物や路上ゴミを捕捉することにより、調整桝などの他の処理方法の第一線の前処理として機能します。
パイプの断面形状は多種多様です(長方形、正方形、パン型、楕円形、逆梨型、卵型、そして最も一般的な円形)。排水システムには、滝、階段、バルコニー、ゴミを捕集するためのピット(総汚染物質トラップ(GPT)と呼ばれることもある)など、様々な特徴があります。レンガ、コンクリート、高密度ポリエチレン、亜鉛メッキ鋼など、様々な材質のパイプも使用できます。排水管や継手には、繊維強化プラスチックがますます一般的に使用されています。[ 6 ]
ほとんどの排水管は、排水口に単一の大きな出口(多くの場合、格子で覆われている)を持ち、運河、河川、湖、貯水池、海などに流れ込みます。集水桝を除き、配管システムには一般的に処理施設はありません。小規模な雨水管は、個々のドライウェルに排水する場合もあります。また、複数の雨水管をスロットパイプで相互接続し、より大きなドライウェルシステムを形成する場合もあります。さらに、雨水管は、涵養桝または調整池と呼ばれる人工の掘削溝に排水する場合もあります。
排水溝、パイプ、土手といったシンプルなインフラは今でも一般的です。近代では、大規模な土木工事や新たな技術を伴う、より複雑な構造物も一般的になっています。
新しい雨水排水システムには、細かい土粒子を保持して排水管に流れ込んで詰まるのを防ぐジオテキスタイル フィルターが組み込まれています。ジオテキスタイルは、土木および環境工学用途向けに特別に製造された合成繊維です。ジオテキスタイルは、水を通過させながら細かい土粒子を保持するように設計されています。一般的な排水システムでは、ジオテキスタイルを溝に沿って敷設し、溝を砂利、貝殻、石、岩などの粗い粒状材料で埋めます。次に、ジオテキスタイルを石の上に折り重ね、溝を土で覆います。地下水はジオテキスタイルを浸透し、石を伝って流出口に流れます。地下水位が高い場合は、排水管の底に穴あきプラスチック ( PVCまたはPE ) パイプを敷設して、排水管で輸送される水の量を増やします。
あるいは、 HDPE製のプレハブプラスチック排水システム(ジオテキスタイル、ココファイバー、またはぼろ布フィルターを組み込んだものが多い)も検討できます。これらの材料は、合成排水管とコンクリートライナーよりも必ずコストがかかる排水用骨材の輸送と敷設が不要になるため、その使いやすさからますます普及しています。
過去30年間で、ジオテキスタイル、PVCフィルター、HDPEフィルターは、土壌ろ材として最も広く使用されるようになりました。これらは製造コストが安く、敷設も容易で、工場で管理された特性により、細粒シルト質土壌においても長期的なろ過性能を保証します。
シアトル公共事業局は、「ストリートエッジ代替プロジェクト」と呼ばれるパイロットプログラムを立ち上げました。このプロジェクトは、「従来のパイプシステムよりも開発前の自然景観に近い排水システム」の設計に重点を置いています。[ 7 ] 道路は車道脇に溝が設けられ、周辺には植栽が随所に施されています。縁石のない歩道に重点を置くことで、水が道路脇の透水性の領域に自由に流れ込むようになります。植栽のおかげで、市街地からの流出水はすべて直接地面に流れ込むのではなく、周囲の環境に吸収されるようになります。シアトル公共事業局が実施したモニタリングでは、排水プロジェクトから流出する雨水が99%削減されたことが報告されています。[ 7 ]
英国では近年、排水システムに関する大規模な環境レビューが実施されました。持続可能な都市排水システム(SUDS)は、自然界における自然な水の流れをより忠実に模倣した排水システムの設置を請負業者に促すことを目的としています。2010年以降、英国の地方計画および近隣計画では、担当するすべての開発プロジェクトにおいてSUDSを考慮することが法律で義務付けられています。
スロット排水は、排水路に並行して配管システムを設置する必要がなくなるように設計された溝型排水システムです。これにより、生産による環境への影響を軽減し、集水率を向上させることができます。スロット排水には、ステンレス鋼、コンクリート溝、PVC、HDPEなどの材料が使用可能で、建設プロジェクトにおける業界標準となっています。
土木技師は建設プロジェクトにおける排水の責任を負います。建設プロセスにおいて、建設作業に関わる道路、側溝、排水路、暗渠、下水道など、必要なすべてのレベルを設定します。
土木技師と建設マネージャーは、建築家や監督者、プランナー、積算士、一般労働者、そして下請業者と連携して業務を行います。通常、ほとんどの管轄区域では、土地所有者が自らの土地からの排水をどの程度変更できるかを規定する 排水法が制定されています。
建設業界向けの排水オプションには次のものがあります。
排水溝の表面開口部は、通常、格子(ポリマー、プラスチック、鋼鉄、または鉄)の形、または地表に沿って走る単一のスロット(スロット排水)の形(通常は鋼鉄または鉄製)になっています。
擁壁などの土留め構造物も、建設中に地下水の排水を考慮する必要があります。一般的な擁壁は不浸透性材料で構築されており、地下水の流れを遮断する可能性があります。地下水の流れが妨げられると、壁に対して静水圧が蓄積し、重大な損害を引き起こす可能性があります。水圧が適切に排水されない場合、擁壁は湾曲、移動、破損し、継ぎ目が分離する可能性があります。また、水圧は土壌粒子を浸食し、壁の背後に空洞や上部の土壌に陥没穴を引き起こす可能性があります。従来の擁壁排水システムには、フレンチドレーン、排水管、ウィープホールが含まれます。土壌浸食を防ぐため、排水システムにはジオテキスタイルフィルターファブリックが設置されています。
プランターの排水とは、植物の容器や鉢向けに特別に設計された効果的な排水システムを導入することを指します。プランターでは、適切な排水が水浸しを防ぎ、植物の健全な成長を促進するために不可欠です。プランターの排水には、排水穴、排水層、または専用の排水システムを組み込むことで、プランターから余分な水を排出することが含まれます。これは、根腐れ、水の蓄積、その他植物の健康に悪影響を与える可能性のある問題を防ぐのに役立ちます。プランターに適切な排水を提供することで、植物の最適な成長をサポートし、ガーデニングや造園プロジェクト全体の成功に貢献します。[ 8 ]
プランターの排水オプションには次のものがあります:

湿地土壌は、農業利用のために排水が必要となる場合があります。アメリカ合衆国北部とヨーロッパでは、氷河作用によって多数の小さな湖が形成され、徐々に腐植土で満たされて湿地が形成されました。これらの一部は、開渠や溝を用いて排水され、主に野菜などの高付加価値作物の栽培に利用される泥地となりました。
この種のものとしては世界最大規模のプロジェクトが、数世紀にわたりオランダで進められてきました。アムステルダム、ハールレム、ライデン間の地域は、先史時代、湿地と小さな湖が広がっていました。芝刈り(泥炭採掘)、地盤沈下、海岸線の浸食により、徐々に大きな湖、ハールレム湖( Haarlemmermeer )が形成されました。15世紀に風力揚水エンジンが発明されたことで、限られた土地の排水が可能になりました。しかし、湖の最終的な排水は、大型の蒸気動力ポンプの設計と地方自治体間の合意を待たなければなりませんでした。1849年から1852年の間に湖は消滅し、数千平方キロメートルの新しい土地が生まれました。
沿岸平野や河川デルタは、季節的あるいは恒常的に地下水位が高くなる場合があり、農業に利用するには排水改善が必要です。一例として、アメリカ合衆国フロリダ州の柑橘類栽培地域であるフラット ウッズが挙げられます。多雨期の後には、土壌の過湿による柑橘類畑への被害を防ぐため、排水ポンプが設置されます。米作では、作物サイクルの様々な段階で田んぼに水を張ったり排水したりする必要があるため、徹底した水管理が求められます。オランダもまた、海岸沿いの低地を排水し、海を押し戻して国土を大きく拡大することで、この種の排水の先駆者となりました。
湿潤な気候では、雪解け水や大雨によって毎年短期間、土壌が湛水することを除けば、土壌は作物の生育に適している場合があります。粘土質が主成分の土壌は、水が下方へと非常にゆっくりと浸透します。一方、植物の根は、根の周りに過剰な水分が溜まることで土壌中の空気の流れが阻害され、窒息してしまいます。
土壌によっては、硬盤と呼ばれる不透水性の鉱化層がある場合や、比較的透水性の低い岩石層が浅い土壌の下にある場合もあります。果樹の生産においては、排水が特に重要です。本来は良好な土壌であっても、年間1週間ほど水浸しになることがあります。これは果樹を枯死させ、代替地が確保されるまで土地の生産性を低下させるのに十分な条件です。いずれの場合も、適切な排水によって一時的な浸水を排出し、一年生作物や多年生作物への被害を防ぎます。
乾燥した地域では灌漑農業が盛んに行われており、排水は不要と考えられることが多い。しかし、灌漑用水には常にミネラルや塩分が含まれており、蒸発散によって毒性レベルまで濃縮される可能性がある。灌漑地では、土壌の塩分濃度を制御するために、過剰な灌漑水と排水を定期的に流す必要がある場合がある。

雨水管は、大雨や嵐の際に降る雨量を処理できないことがよくあります。雨水管が浸水すると、地下室や道路が浸水する可能性があります。壊滅的な洪水とは異なり、この種の都市型洪水は、人工の排水システムが整備されている市街地で発生します。都市型洪水は、下水道の逆流や地下室の浸水の主な原因であり、繰り返し住宅に影響を及ぼす可能性があります。[ 9 ]
排水溝の詰まりも、雨水排水管の閉塞によって浸水の一因となります。地域社会や市町村は、雨水排水管に溜まった落ち葉を清掃することで、庭への浸水や水害を防ぐことができます。 [ 10 ] 冬季に異常な降雨量が発生し、雨水排水管の上に雪が積もると、排水管が詰まることもあります。[ 11 ]
雨水下水道への流出は、持続可能な都市排水システム(英国用語)や低影響開発、あるいはグリーンインフラ実践(米国用語)を自治体計画に組み込むことで最小限に抑えることができます。屋根からの雨水を減らすために、軒樋(雨どいと縦樋)からの流れを雨水下水道に排出するのではなく、隣接する土壌に浸透させることもできます。舗装面からの雨水流出は、雨水下水道に流入する前に、ライニングのない側溝(スウェールまたはバイオスウェールと呼ばれることもあります)に導くことができ、再び流出水が地面に浸透できるようにします。透水性舗装材は、歩道、車道、場合によっては駐車場の建設に使用して、雨水量の一部を浸透させることができます。[ 12 ]
多くの地域では、雨水を一時的に貯留し、公共下水道への流出を制限するための貯留槽の設置が義務付けられています。これにより、大雨の際に公共下水道への過負荷のリスクを軽減できます。また、オーバーフロー排水口は、貯留槽の出口側の上部に設置することもできます。このオーバーフローにより、貯留槽が完全に満水になるのを防ぎます。このように水の流れを制限し、一時的に貯留槽に貯留することで、雨水が下水道に氾濫する可能性が大幅に低減します。[ 13 ]

都市部の雨水の最初の流入水は非常に汚染されている可能性があります。雨水は、道路やその他の不浸透性表面を流れている間に、あるいは芝生用化学薬品の流出によって、排水溝に入る前に汚染される可能性があります。
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これらの不浸透性表面から流れる水は、道路や駐車場からのガソリン、エンジンオイル、重金属、ゴミ、その他の汚染物質、芝生からの肥料や農薬を吸収する傾向があります。道路と駐車場は、ガソリンやその他の化石燃料の燃焼副産物として生成されるニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、鉛、多環芳香族炭化水素(PAH)の主な発生源です。屋根からの流水は、高濃度の合成有機化合物と亜鉛(亜鉛メッキの雨どいから)をもたらします。住宅の芝生、公園、ゴルフコースでの使用肥料は、硝酸塩とリンの重要な発生源です。[ 14 ] [ 15 ]
不要な流出水の分離は、雨水下水道システム内に装置を設置することで実現できます。これらの装置は比較的新しいため、新規開発時または大規模な改修時にのみ設置できます。これらは油砂分離装置(OGS)または油沈殿物分離装置(OSS)と呼ばれています。専用のマンホールチャンバーで構成され、水流または重力を利用して油と砂を分離します。[ 16 ]

集水桝は、排水管より下に集水桝を設けた設計が一般的です。これは、水とゴミを溜め、管の詰まりを防ぐ役割を果たします。この地下桝は、水が地中深くまで浸透する透水性の底部を備えていない限り、冷たく暗いため、長期間にわたって水が滞留し、蚊の繁殖地となる可能性があります。さらに、蚊が出入りできるほど大きな穴が開いている標準的な格子と組み合わせると、蚊の駆除において大きな問題となります。[ 18 ]
集水桝は、パイプの高さまでコンクリートで満たすことで、この溜まり場の形成を防ぐことができます。しかし、適切なメンテナンスが行われていないと、集水桝の機能が損なわれます。なぜなら、これらの集水桝は、設計通りの性能を発揮するために必要な年1回の清掃がほとんど行われていないからです。ゴミを捕集する仕組みは、一度満水になると、まるで集水桝が存在しないかのように機能し、蚊の繁殖地となる浅い水たまりを形成し続けるため、何の意味も持ちません。さらに、清掃とメンテナンスを行っても、集水桝は水で満たされたままであり、蚊の繁殖を助長します。


雨水管は衛生下水道システムとは別個の独立したシステムです。雨水管と衛生下水道を分離することで、豪雨時に下水処理場が浸入・流入による負荷にさらされ、未処理の下水が環境に排出されるのを防ぐことができます。
多くの雨水排水システムは、未処理の雨水を河川や小川に排出しています。米国では、多くの地方自治体が、人々が雨水排水システムに廃棄物を投棄しないよう、啓発キャンペーンを実施しています。[ 19 ]例えば、オハイオ州クリーブランドでは、新たに設置されるすべての集水桝に廃棄物を投棄しないよう銘板が貼られており、通常は魚のマークも描かれています。トラウト・アンリミテッド・カナダは、既存の雨水排水管の横に黄色の魚のマークを描くことを推奨しています。[ 20 ]
1930年代以前に下水道システムを導入した都市では、通常、都市排水と下水の両方を単一の配管システムで輸送していました。このタイプの収集システムは、合流式下水道( CSS)と呼ばれます。合流式下水道が建設された際の都市の論理的根拠は、単一のシステムを構築する方が費用対効果が高いというものでした。[ 21 ]これらのシステムでは、下水処理能力を超える突発的な大雨は、合流式下水道越流管と呼ばれる構造物を介して雨水管から直接受水域に越流します。[ 22 ]
雨水管は通常、合流式下水道よりも浅い深さに設置されます。これは、合流式下水道が道路からの表面流出水に加えて、地下室のある建物からの下水を受け入れるように設計されているためです。[ 23 ]
米国では約 860 の自治体で合流式下水道が整備されており、約 4,000 万人に水を供給している。[ 24 ]ニューヨーク市、ワシントン DC、シアトルなど合流式下水道を導入している都市では、大雨のたびに大量の雨水が流入するため、この問題を抱えている。一部の都市では、処理できるまで水を貯めておくための大型貯水タンクや池を増設することで、この問題に対処している。シカゴには、雨水を貯めるため、市内の地下にディープ トンネルと呼ばれるトンネル システムがある。 [ 25 ]多くの地域では、大雨のときに一時的に流出水を貯め、公共下水道への流出を制限する貯留タンクまたは屋上貯留システムが必要である。これにより、大雨で公共下水道が氾濫するリスクが軽減される。オーバーフロー出口が貯留タンクの出口側の高い位置に接続されることもある。このオーバーフローにより、貯留タンクが完全に満水になるのを防ぐことができる。このように水の流れを制限し、一時的に貯留槽や貯水槽、屋上貯留槽に水を貯めておくことで、公共下水道の氾濫の可能性が低くなります。[ 26 ]
建築基準法や地方自治体の条例によって、雨水排水の処理方法は大きく異なります。新規開発においては、雨水排水処理施設の建設が義務付けられ、雨水を地下水位に戻すことが求められる場合があります。また、生態系に敏感な地域では、流域を保護するためにバイオスウェール(排水溝)の設置が求められる場合もあります。
アメリカ合衆国では、人口10万人以上の都市、郊外のコミュニティ、町、市街地内の小規模コミュニティの排水システム、および州政府機関によって具体的に指定された追加の自治体のシステムは、水質浄化法に基づき、雨水下水道システムの排出許可を取得することが義務付けられている。[ 27 ]環境保護庁(EPA)は、1990年に大都市向けの雨水規制、1999年にその他のコミュニティ向けの雨水規制を公布した。[ 28 ]この許可により、地方自治体は、新しい建物や施設の建設と既存の自治体排水ネットワークの維持管理の両方を含む雨水管理プログラムを運用することが義務付けられている。新しい建設プロジェクトの場合、多くの自治体は建設業者に現場の排水システムと構造計画の承認を得ることを義務付けている。道路や高速道路などの州政府の施設も雨水管理規制の対象である。[ 29 ]
ロサンゼルス郡南東部では、 2011年に道路の側溝に数千台のステンレス製の完全捕集ゴミ処理装置を設置した。[ 30 ]
雨水排水路の探索をめぐる国際的なサブカルチャーが生まれています。洞窟族のような団体は、都市の地下にある排水路を定期的に探索しています。これは一般的に「都市探検」として知られていますが、雨水排水路に関しては「排水」とも呼ばれます。 [ 31 ]
アメリカのいくつかの大都市では、ホームレスの人々が雨水溝で暮らしています。ラスベガスでは、200マイルに及ぶ地下雨水溝に少なくとも300人が暮らしており、その多くはギャンブルマシンで未請求の勝ち金を見つけて生計を立てています。[ 32 ] 2009年には、20人以上の溺死者が出た雨水溝の住民を支援するために「シャイン・ア・ライト」という団体が設立されました。[ 32 ] [ 33 ] 1986年、サンディエゴのある男性が9ヶ月間雨水溝に住んでいた後、立ち退きを命じられました。[ 34 ]
考古学的研究により、古代文化においてかなり高度な雨水流出システムが存在していたことが明らかになっています。例えば、紀元前2000年頃のミノア文明のクレタ島では、ファイストスなどの都市に雨水排水路や水路が設けられ、降雨流出水を集水する計画が立てられました。クレタ島のクノッソスでは、人が這って通れるほどの大きさの石で覆われた構造物を含む雨水排水路が建設されていました。[ 35 ]雨水排水システムの要素を持つ初期文明の他の例としては、スコットランドのガーネスやブラフ・オブ・バーセイといったオークニー諸島本土の初期の人々などが挙げられます。

インダス文明には下水道と排水システムがありました。ハラッパーとモヘンジョダロといった主要都市のすべての住宅には水道と排水設備が整備されていました。汚水は主要道路沿いに敷設された蓋付きの重力下水道に流されました。 [ 36 ]

中空パイプ排水の発明は、1753年に亡くなったヒュー・ダルリンプル卿によるものとされています。[ 37 ]