KR100644356B1 - 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로는 저수조에서 제방의 마루까지 상향경사되는 경사유입부와 경사유입부에서 연장되어 제방을 타고 넘는 연장부와 연장부에서 제방의 비탈면을 따라 하향연장되는 경사유출부를 갖는 사이펀본체와, 상기 사이펀본체의 경사유입부에서 제방을 관통하여 경사유출부로 관통되게 연장되며 경사유입부측의 단부에 개폐밸브가 설치된 수위조절관과, 상기 수위조절관의 경사유입부측의 단부에 설치되며 다른 높이의 수위를 조절하며 일단에 개폐밸브가 설치된 분기관과, 상기 경사유출부의 만수조에 근접하게 일단부가 위치되며 상방으로 연장되어 타단부가 연장부상에 배치되게 절곡형성되고 중간에 개폐밸브가 설치된 만수위배출유발부를 포함하여, 갈수기에는 수자원확보방안으로 기존 저수지의 저수용량을 최대한으로 증대시킬 수 있으며, 호우기에는 홍수와 집중호우에 대비하여 저류능력 및 방류능력을 최대한으로 증대시킬 수 있게 되어 홍수에 의한 제방붕괴의 위험이 없게 되고 저수량을 획기적으로 증대시키는 것이 가능하게 되어 물부족으로 인한 농촌용수의 공급능력 부족을 해결하는 것이 가능하고, 구동장치가 없어 전력이 필요하지 않게 되어 사용인력이 필요없어 유지비용이 저렴하게 되는 것이 가능하다는 우수한 효과가 있다.

Description

다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로{ siphon spillway }

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수도

도2는 저수지의 저수량을 비교한 일반적인 저수지의 개략적인 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 사이펀본체 2. 수위조절관

3. 분기관 4. 만수위배출유발부

11. 경사유입부 12. 연장부

13. 경사유출부 15. 디플렉터

21,31,41. 개폐밸브

본 발명은 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 제방이나 저수지의 수위를 최고만수위와 정상만 수위 및 최저만수위의 여러단계로 조절가능하게 저수지의 물을 배수시킬 수 있게 되어 물의 효과적인 이용을 할 수 있으며 충분한 용수의 공급 및 홍수의 조절을 원활하게 하는 것이 가능한 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로에 관한 것이다.

일반적으로, 국내의 관계용수용 저수지는 약 17,000개소로서 농경지에 대한 관계용수의 50%이상을 저수지에 의존하고 있으며, 이러한 저수지의 약 50%이상이 50년전에 설치된 노후시설로서 고정 물넘이를 이용하기 때문에 홍수조절기능이 없어 돌발적인 집중호우와 같은 자연재해에 무방비로 거의 노출되어 있는 실정이다. 또한, 최근에는화석연료에 의한 이산화탄소의 증가로 인한 이상기후가 발생되어 국부적인 집중호우나 장기적인 가뭄이나 태풍이 과거에 비하여 기하급수적으로 증가되고 있으며 향후에는 이러한 자연재해가 더욱 빈번하게 발생될 것으로 예측되고 있는 실정이다. 우리나라에서는 이러한 이상기후의 변화에 적합하도록 관계용수의 대부분을 공급하는 저수지나 댐의 구조가 변경이 되어야 하지만 그 구조의 변경에는 과다한 비용 및 오랜기간이 소요되게 되어 구조를 변경할 수 없어 옛날 그대로의 구조로서 이상기후에 맞게 변화되지 못하고 있는 실정으로 갈수기에는 용수의 공급부족이 만성적으로 발생되고 강우시에는 그대로 방류하게 되는 일이 반복적으로 발생되고 집중호우시에는 저수지의 붕괴나 하류에 홍수와 범람이 반복적으로 발생되고 있다. 따라서, 홍수와 집중호우시에는 방류능력이 증대되고 갈수기에는 저수용량의 증대가 필요로 하게 되나 이러한 기능을 하는 저수지는 거의 없는 실정이며, 특히 홍수시에는 저수지의 수문에 낙뢰가 빈번하게 발생되어 수문작동의 전원 을 고장나게 하여 수문을 개방시킬 수 없게 되므로서 저수지가 무너지게 되는 재앙도 초래되게 되는 위험이 있고 이러한 수문관리인력이 각 저수지마다 필요하게 되므로 저수지의 유지비용이 비싸지게 된다는 문제점이 있었다. 이러한 원활한 배수구조와 사용인력이 없기 때문에 기존의 저수지는 만수위까지 용수를 저수할 수 없어서 만수위보다 훨씬 더 못한 위치에서 저수하게 되어 원래의 저수지가 갖는 제용량의 저수용량을 제대로 활용하고 있지 못하는 실정이다. 최근에는 온난화에 따른 기온의 상승으로 지구의 기온이 올라감에 따라 강물의 증발량이 증대되어 가뭄이 필수적으로 발생되며 물의 부족이 갈수록 심해지고 있어 가능한 한 많은 양의 물을 저수하는 것이 요망되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 갈수기에는 수자원확보방안으로 기존 저수지의 저수용량을 최대한으로 증대시킬 수 있으며, 호우기에는 홍수와 집중호우에 대비하여 저류능력 및 방류능력을 최대한으로 증대시킬 수 있게 되어 홍수에 의한 제방붕괴의 위험이 없게 되고 저수량을 획기적으로 증대시키는 것이 가능하게 되어 물부족으로 인한 농촌용수의 공급능력 부족을 해결하는 것이 가능한 사이펀유수로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구동장치가 없어 전력이 필요하지 않게 되어 사용인력이 필요없어 유지비용이 저렴하게 되는 것이 가능한 사이펀유수로를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 항상 저수지의 물이 최소한도의 양으로 흐르게 하 므로서 하류의 흐름이 계속되게 되므로서 하천의 부패를 방지하고 살아숨쉬는 하천으로 할 수 있게 되어 친환경적인 사이펀유수로를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은 저수조에서 제방의 마루까지 상향경사되는 경사유입부와 경사유입부에서 연장되어 제방을 타고 넘는 연장부와 연장부에서 제방의 비탈면을 따라 하향연장되는 경사유출부를 갖는 사이펀본체와, 상기 사이펀본체의 경사유입부에서 제방을 관통하여 경사유출부로 관통되게 연장되며 경사유입부측의 단부에 개폐밸브가 설치된 수위조절관과, 상기 수위조절관의 경사유입부측의 단부에 설치되며 다른 높이의 수위를 조절하며 일단에 개폐밸브가 설치된 분기관과, 상기 경사유출부의 만수조에 근접하게 일단부가 위치되며 상방으로 연장되어 타단부가 연장부상에 배치되게 절곡형성되고 중간에 개폐밸브가 설치된 만수위배출유발부를 포함하는 본 발명에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로는 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로(A)는, 도1에 도시된 바와 같이, 저수조(W)에서 제방(D)의 마루(D1)까지 상향경사되는 경사유입부(11)와 상기 경사유입부(11)에서 연장되어 제방(D)을 타고 넘는 연장부(12)와 상기 연장부(12)에서 제방(D)의 비탈면(D2)을 따라 하향연장되 는 경사유출부(13)를 갖는 사이펀본체(1)와, 상기 사이펀본체(1)의 경사유입부(11)에서 제방(D)을 관통하여 경사유출부(13)로 관통되게 연장되며 경사유입부(11)측의 단부에 개폐밸브(21)가 설치된 수위조절관(2)과, 상기 수위조절관(2)의 경사유입부(11)측의 단부에 설치되며 다른 높이의 수위를 조절하며 일단에 개폐밸브(31)가 설치된 분기관(3)과, 상기 경사유입부(11)의 만수조의 상방에 근접하게 일단부가 위치되며 상방으로 연장되어 타단부가 연장부상에 배치되게 절곡형성되고 중간에 개폐밸브(41)가 설치된 만수위배출유발부(4)를 포함한다.

상기 수위조절관(2)에 설치된 분기관(3)은 본 실시예에서는 1개만 설치되어 있으나, 필요에 따라서는 미세하게 수위를 조절하기 위하여 다른 높이로 다수개가 더 설치될 수도 있다. 사이펀본체(1)의 경사유출부(13)내에 일정간격으로 이격설치된 디플렉터(15)는 초기에 흐르는 물이 수충되어 하부로 흐르면서 폭포작용이 일어나고 폭포효과에 의해 사이펀본체(1)내의 공기를 배제하여 사이펀본체(1)내는 진공상태로 되면서 완전한 사이펀효과가 나타나게 되는 것이다.

상기 만수위배출유발부(4)의 동절기 최고만수위에 근접한 하단부(42)는 동절기 최고만수위보다 약 2cm 정도 상방으로 이격되고 상단부(43)는 사이펀본체(1)의 연장부(12)의 상부에 연통되게 연결되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로(A)는 집중호우나 장마와 같은 많은 양의 강우량이 예상되어 저수지내의 물을 사전에 배출할 필요가 있을 때, 집중호우나 장마에 의한 홍수를 방지하기 위하여 충분히 저수지의 저장수를 배수하는 것이 필요한 비상배수기의 경우 에는 수위조절관(2)상에 설치된 개폐밸브(21)를 열고 다른 개폐밸브(31)(41)를 닫으면, 저수조(W)상의 물은 수위조절관(2)내로 유입되어 사이펀본체(1)의 경사유출부(13)로 흐르게 되므로 사이펀본체(1)내의 경사유출부(13)로 유입된 물은 디플렉터(15)에 수충되어 하부로 흐르면서 폭포작용이 일어나게 되며 이러한 폭포효과에 의하여 사이펀본체(1)내의 공기가 유출되는 물과 함께 배제되므로 사이펀본체(1)내가 진공상태로 되면서 수초 내지는 수십초 사이에 저수조(W)내의 물은 진공상태의 사이펀본체(1), 즉, 경사유입부(11)를 통하여 유출되면서 연장부(12)를 지나 경사유출부(13)를 통하여 배출되게 되므로서 용이하게 비상배수기의 수면으로 저수지의 수위를 유지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 봄에 농사용 관계용수를 공급하며 강우량이 충분하지 못한 11월 내지 2월의 동절기와 농번기의 경우에는 제방의 높이에 근접하는 높이까지 저수를 하게 되어도 가능하게 된다. 그 이유는 동절기와 농번기에는 강우가 적으므로 급격하게 저수지의 수위가 높아지게 되는 우려가 없으며 농업용수가 많이 필요하게 된다. 이와 같은 본 발명의 최고 수위인 동절기 최고만수위는 동절기 최고만수위를 넘어서 물이 사이펀본체(1)를 넘어서 배출될 경우 개폐밸브(41)가 폐쇄된 상태에서 사이펀본체(1)를 통과하는 물은 만수위배출유발부(4)의 하단부(42)를 통과하면서 하단부(42)가 만수위물의 높이보다도 낮게 되어 만수위물에 의하여 하단부(42)가 폐쇄되므로 공기의 유입이 없게 되면서 만수위물은 사이펀본체(1)의 경사유출부(13)로 흐르게 되므로 사이펀본체(1)내의 경사유출부(13)로 유입된 물은 디플렉터(15)에 수충되어 하부로 흐르면서 폭포작용이 일어나게 되며 이러한 폭포효과에 의하여 사이펀본체(1)내의 공기가 유출되는 물과 함께 배제되므로 사이펀본체(1)는 진공상태로 되어 자동으로 전술한 사이펀효과를 발생시키게 되므로 용이하게 물을 배출하는 것이 가능하게 되어 저수지의 수위가 종래의 만수위보다 높아진다고 하더라도 동절기 최고만수위를 초과하게 되면 자동적으로 사이펀효과가 유발되어 저수지의 물이 효과적으로 배출되게 되므로서 저수지의 붕괴나 홍수의 우려는 없게 되면서도 종래의 만수위의 저수량보다는 많게는 260%이상의 저수가 가능하게 되는 것이다.

또한, 비가 많이 오는 시기인 6월 ~ 8월에는 많은 물을 저수할 필요가 없으므로 종래의 만수위에 위치되는 분기관(3)의 수위를 유지하도록 조절한다. 즉, 평상시의 수위에서 분기관(3)의 개폐밸브(31)를 개방하고 개폐밸브(21,41)을 폐쇄할 경우, 강우시에 정상만수위를 초과할 경우에는 물은 분기관(3)을 통하여 수위조절관(2)을 지나 경사유출부(13)의 사이펀본체(1)로 낙하되면서 디플렉터(15)에 수충되어 하부로 흐르면서 폭포작용이 일어나게 되며 이러한 폭포효과에 의하여 사이펀본체(1)내의 공기가 유출되는 물과 함께 배제되므로 사이펀본체(1)내가 진공상태로 되면서 수초 내지는 수십초 사이에 저수조(W)내의 물은 진공상태의 사이펀본체(1), 즉, 경사유입부(11)를 통하여 유출되면서 연장부(12)를 지나 경사유출부(13)를 통하여 배출되게 되므로서 하절기 정상만수위를 초과하는 물은 용이하게 배출되게 되므로서 정상만수위의 수면으로 저수지의 수위를 유지할 수 있게 되는 것이다.

특히, 본 발명에서는 수위가 비상배수기 수위이상일 경우에는 하류의 하천의 바닥이 말라 유수가 통행하지 못하게 되어 하천이 부패되는 것을 방지하기 위하여 물을 하천의 유수가 흐르는 일정양을 방출하고자 할 경우에는 개폐밸브(41,21)를 개방시키고 개폐밸브(31)를 폐쇄시킬 경우에는 저수지의 물은 수위조절관(2)을 통하여 흐르게 되므로 항상 일정량의 용수를 하류로 방출하게 되므로 하류의 하천의 생태계를 온전하게 유지하는 것이 가능하며, 이러한 작동은 개폐밸브(21)을 폐쇄시키고 개폐밸브(31)를 개방시키게 되면 하절기 정상만수위까지는 하류하천의 유수의 흐름이 계속적으로 지속되게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로는 저수조에서 제방의 마루까지 상향경사되는 경사유입부와 경사유입부에서 연장되어 제방을 타고 넘는 연장부와 연장부에서 제방의 비탈면을 따라 하향연장되는 경사유출부를 갖는 사이펀본체와, 상기 사이펀본체의 경사유입부에서 제방을 관통하여 경사유출부로 관통되게 연장되며 경사유입부측의 단부에 개폐밸브가 설치된 수위조절관과, 상기 수위조절관의 경사유입부측의 단부에 설치되며 다른 높이의 수위를 조절하며 일단에 개폐밸브가 설치된 분기관과, 상기 경사유출부의 만수조에 근접하게 일단부가 위치되며 상방으로 연장되어 타단부가 연장부상에 배치되게 절곡형성되고 중간에 개폐밸브가 설치된 만수위배출유발부를 포함하여, 갈수기에는 수자원확보방안으로 기존 저수지의 저수용량을 최대한으로 증대시킬 수 있으며, 호우기에는 홍수와 집중호우에 대비하여 저류능력 및 방류능력을 최대한으로 증대시킬 수 있게 되어 홍수에 의한 제방붕괴의 위험이 없게 되고 저수량을 획기적으로 증대시키는 것이 가능하게 되어 물부족으로 인한 농촌용수의 공급능력 부족을 해결하는 것이 가능하고, 구동장치가 없어 전력이 필요하지 않게 되어 사용인력이 필요없어 유지비용이 저렴하게 되는 것이 가능하다는 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 저수조(W)에서 제방(D)의 마루(D1)까지 상향경사되는 경사유입부(11)와 상기 경사유입부(11)에서 연장되어 제방(D)을 타고 넘는 연장부(12)와 상기 연장부(12)에서 제방(D)의 비탈면(D2)을 따라 하향연장되는 경사유출부(13)를 갖는 사이펀본체(1)와, 상기 사이펀본체(1)의 경사유입부(11)에서 제방(D)을 관통하여 경사유출부(13)로 관통되게 연장되며 경사유입부(11)측의 단부에 개폐밸브(21)가 설치된 수위조절관(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로
2. 제1항에 있어서, 상기 수위조절관(2)의 경사유입부(11)측의 단부에 설치되며 다른 높이의 수위를 조절하며 일단에 개폐밸브(31)가 설치된 분기관(3)이 1개이상이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로
3. 제1항에 있어서, 상기 경사유입부(11)의 만수조의 상방에 근접하게 하단부(42)가 위치되며 상방으로 연장되어 상단부(43)가 연장부상에 배치되게 절곡형성되고 중간에 개폐밸브(41)가 설치된 만수위배출유발부(4)가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로

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