KR100730993B1 - 하천에서의 초기유출수 취수시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비점오염물질이 유입하는 중소규모 하천에서 강우와 함께 유입하는 비점오염물질의 정화를 위해 오염된 초기유출수를 하천의 수위 상승없이 자연유하로 취수하는 하천에서의 초기유출수 취수시설에 관한 것으로서, 그 구성은 중소규모 하천 바닥을 소정의 깊이로 깊게 굴착한 다음 콘크리트 타설하여 일정 용량을 저수할 수 있도록 저장취수탱크(10)를 설치하고, 상기 저장취수탱크(10) 일 측벽 상부에는 개방 가능한 차단판(18a)이 설치된 우회수로(17)를 설치하며, 반대 측벽 상단부에는 홈을 만들어 취수구(16)를 형성하여 취수관(16a)의 일단부를 고정, 설치하고 상기 취수관(16a)의 타단부는 상기 취수구(16)와 인접된 근거리의 둔치(40)나 제방 경사면 등에 설치된 취수구 막힘 방지 맨홀(20)의 측벽 개구부로 연결하는 한편, 상기 취수구 막힘 방지 맨홀(20)의 일 측면에는 상기 취수관(16a)보다 낮은 위치에 이송관(21)을 설치하여 정화시설까지 연결함을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설이다.

초기유출수, 취수시설, 비점오염물질, 맨홀, 우회수로, 취수관

Description

하천에서의 초기유출수 취수시설{Intake Facility for First runoff in Stream}

도 1은 기존의 보 설치 단면도

도 2는 본 발명의 전체구성을 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 A-A 단면도

도 4는 도 2의 B-B 단면도

도 5는 도 2의 C-C 단면도

도 6은 도 2의 D-D 단면도

도 7은 도 2의 "가"부분을 발췌 확대 평면도

도 8은 도 7의 E-E 단면도

도 9는 도 8의 차단판을 발췌한 사시도

※도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명※

10 : 저장취수탱크 11 : 유입벽

12 : 유출벽 13 : 측면벽

14a :14b : 유입판 15 : 유출판

16 : 취수구 16a : 취수관

17 : 개방형 우회수로 17a : 연장우회수로

18 : 차단판 삽입구 18a : 차단판

20 : 취수구 막힘 방지 맨홀 21 : 이송관

22 : 맨홀뚜껑 30 : 하천바닥

40 : 둔치

본 발명은 비점오염물질이 유입하는 중소규모 하천에서 강우와 함께 유입하는 비점오염물질의 정화를 위해 오염된 초기유출수를 하천의 수위 상승없이 자연유하로 취수하는 하천에서의 초기유출수 취수시설에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면, 오염수가 흐르는 하천의 바닥을 굴착한 다음 콘크리트를 사용하여 수로 바닥면 아래에 일정용량의 저장취수탱크를 만들고 저장취수탱크 옆에 하천수 우회수로를 만드나 평상시에는 차단판을 설치하여 하천에 흐르는 오염된 표류수가 저장취수탱크로 유입하도록 하여 이 저장취수탱크의 바닥을 토사 등의 퇴적공간으로 사용하고, 상부 공간에 저장된 하천수를 탱크의 측면 상부에 취수구를 만들고 이 취수구에 인접한 근거리의 둔치나 제방 경사면 등에 취수구 막힘 방지맨홀을 설치하고 취수구와 맨홀을 직선의 4각형 관으로 연결하고 맨홀에서 취수된 물이 이송되는 이송관은 취수구보다 낮게 설치하여 오염된 하천수를 자연유하로 취수하고 준설 등 유지관리시에는 우회수로의 차단판을 제거하여 하천수를 우회 배수시킨 후 유지관리 작업을 할 수 있는 하천에서의 초기유출수 취수시설에 관한 것이다.

비점오염물질은 도로, 광장 등 지표면에 쌓인 오염물질이 강우시 강우와 함께 유출하는 것으로서 이 비점오염물질은 많은 량이 강우 초기에 유출한다.

하천은 일정크기의 유역면적을 가지고 있으며 강유량, 유역의 크기 및 개발상태 등에 따라서 하천의 유량이 변동하며 개발지역을 흐르는 하천은 강우량이 적은 건기에는 유량이 적거나 건천이 되기도 한다.

이러한 개발지역의 하천에는 강우시 비점오염물질이 대량유입하여 오염된 하천수가 하류로 흘러가게 되며 이에 따라서 하류지역의 공공수역이 오염된다.

이러한 비점오염물질로 인한 공공수역의 오염을 방지하기 위해서는 비점오염물질이 유입하는 개발지역의 중소규모 하천에서 소규모 강우시 발생하는 오염된 유출수나 비교적 큰 규모 강우시의 오염된 초기유출수를 차집하여 정화할 필요가 있으며 이를 위해서는 적은 유량이 흐르는 갈수기를 비롯하여 오염도가 비교적 높은 저수기 등 유량이 적은 시기의 하천수를 차집하여 정화하여야 하며 이때 정화수량을 차집하기 위한 취수시설이 필요하다.

현재 중소규모 하천에서 하천수를 취수하는 방법은 하천바닥에 보를 설치하는 것이다.

보는 하천의 유수를 제어하기 위하여 하천을 횡단하여 설치하는 소규모 저류시설이며 하천의 수위를 높여서 도시용수, 관계용수, 발전용수 등을 취수하는 시설로서 일반적으로 취수된 물은 토사나 콘크리트 등으로 축조된 개수로를 통하여 사용처까지 운반한다.

그러나 이러한 보는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

첫째, 보를 저수로 바닥위로 돌출하여 설치하므로 하천의 통수단면을 잠식하여 하천의 통수능력을 저하시킨다.

둘째, 보를 비교적 완경사지에 설치하므로 저수용량이 커지고 이에 따라서 토사 퇴적 용량도 커지므로 준설 빈도는 낮으나 퇴적된 토사의 준설 면적이 넓고 준설량이 많아서 준설작업이 어렵다.

셋째, 퇴적토 준설작업시 하천의 유량을 효과적으로 차단하거나 우회하여 통수시킬 수 없어서 퇴적토를 유입수와 함께 준설해야 하므로 준설작업이 어렵다.

넷째, 하천의 전면만을 콘크리트 벽체로 막으므로 퇴적토가 하천의 바닥과 측면의 원래 지반과 혼합되어 있어서 준설작업이 어렵다.

다섯째, 취수된 물의 이송을 개수로를 이용하므로 개수로가 토사 등으로 매몰될 우려가 있으며 관로를 묻어서 이송하면 관로의 앞 부분이 토사 등으로 막혀 유지관리가 어렵게 된다.

한편, 특허 제0298244호 “침전 및 준설에 의한 하천수질정화장치 및 그 방법”은 하천바닥에 콘크리트로 침전지를 설치하여 침전에 의하여 하천수를 정화하는 방법에 관한 것으로서, 하천바닥을 굴착하여 침전지를 설치함으로써 통수단면 잠식이 없이 설치가능하나 이 시설은 취수시설이 아니고 정화시설이므로 본 발명과는 다른 것이고, 정화방법에 있어서도 침전에 의한 정화이므로 정화효과에 한계가 있어서 높은 정화효과를 얻을 수 없으며, 또한 하천수가 전량유입하므로 토사퇴적 및 짧은 체류시간으로 인한 난류발생, 소류현상 발생 등 많은 문제점이 있다.

따라서 오염된 하천수를 정화함에 있어서 오염수를 분리하여 취수한 후 그 이상의 하천수는 유입하지 않도록 해서 침전방법 또는 침전방법보다 정화효과가 높은 정화방법으로 정화할 필요가 있는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비점오염물질이 유입하는 중소규모의 하천에서 오염된 하천수를 정화하기 위하여 적은 유량이 흐르는 시기에 초기유출수를 취수함에 있어서, 하천의 통수 단면 잠식없이 취수시설을 설치하고 취수된 물을 정화시설로 안전하고 항구적으로 이송할 수 있으며 취수시설의 준설 등 유지관리가 용이한 하천에서의 초기유출수 취수시설을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중소규모 하천 바닥을 소정의 깊이로 깊게 굴착한 다음 콘크리트 타설하여 일정 용량을 저수할 수 있도록 저장취수탱크(10)를 설치하고, 상기 저장취수탱크(10) 일 측벽 상부에는 개방 가능한 차단판(18a)이 설치된 우회수로(17)를 설치하며, 반대 측벽 상단부에는 홈을 만들어 취수구(16)를 형성하여 취수관(16a)의 일단부를 고정, 설치하고 상기 취수관(16a)의 타단부는 상기 취수구(16)와 인접된 근거리의 둔치(40)나 제방 경사면 등에 설치된 취수구 막힘 방지 맨홀(20)의 측벽 개구부로 연결하는 한편, 상기 취수구 막힘 방지 맨홀(20)의 일 측면에는 상기 취수관(16a)보다 낮은 위치에 이송관(21)을 설치하여 정화시설까지 연결함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저장취수탱크(10)는 상부가 개방된 사각형이나 다각형의 모양으로 형성함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저장취수탱크(10)의 유입벽(11)은 완만하게 경사지게 하여 저유량시 유입수가 낙하하면서 탱크 내 와류가 크게 생기지 않도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저장취수탱크(10)는 양쪽 측면벽과 유출벽(12)을 가능한 범위에서 경사를 주어 토사가 잘 모이도록 바닥이 좁아지게 상광하협형으로 형성하여 준설작업이 용이토록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저장취수탱크(10)는 모서리부분을 곡면으로 만들고 구석진 곳도 곡면으로 형성토록 준설작업시 장비에 의하여 또는 유수의 자갈 등에 의하여 콘크리트벽의 모서리가 파손되지 않도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 저장취수탱크(10)는 앞쪽 유입판(14a)의 바닥을 뒷쪽 유입판(14b)의 바닥보다 약간 낮게 단차를 주어서 설치함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 전체구성을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B 단면도이고, 도 5는 도 2의 C-C 단면도이며, 도 6은 도 2의 D-D 단면도이다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 분류하면, 개방형 우회수로(17)가 있는 하천수 저장취수탱크(10)와, 저장취수탱크에서 인접한 근거리에 설치되는 취수구 막힘 방지맨홀(20)로 구성된다.

하천수 저장취수탱크(10)는 하천의 수로 바닥에 수로 바닥면보다 낮도록 소정의 깊이를 가지는 콘크리트재 상부 개방형 탱크로서, 하천바닥(30)을 굴착하여 하천바닥(30)과 같은 높이로 사각형 형태의 개방된 토사 및 하천수 저장취수탱크(10)를 만들되 한쪽 호안쪽에 일정한 폭으로 하천바닥(30)과 같은 높이로 콘크리트 바닥을 만들고 이 콘크리트 바닥을 파서 개방형 우회수로(17)를 만들고 우회수로 앞쪽에는 물흐름 차단판(18a)을 상부에서 끼울 수 있는 차단판 삽입구(18)를 만들어서 평상시에는 차단판(18a)을 끼우고 저장취수탱크(10)의 유입부쪽 유입벽(11)을 완만하게 경사지게 하고 유입벽(11)과 연결하여 상류로 하천바닥(30) 높이로 소정 길이의 유입판(14a)(14b)을 설치하되 갈수기 퇴적토 준설작업 등 유지 관리시 차단판(18a)을 제거하면 하천수가 개방형 우회수로(17)로 흐를 수 있도록 뒤쪽에 있는 유입판(14a) 바닥을 앞쪽에 있는 유입판(14b) 바닥보다 약간 낮게 단차를 줘서 설치하며, 또한 유출부쪽 유출벽(12)에도 소정길이로 유출판(15)을 연결설치하여 유수에 의하여 탱크(10)와 지반접속부분의 하천 바닥이 세굴되지 않도록 한다.

저장취수탱크(10) 내부 유출부 쪽의 측면벽(13) 상부에 취수구(16)를 만들고 이 취수구와 가까운 둔치(40)나 제방 경사면에 취수구 막힘 방지맨홀(20)과 이송관(21)을 설치하고 취수탱크(10)의 취수구(16)에서 맨홀(20)까지 직선의 취수관(16a)을 설치한다.

저장취수탱크(10)에는 바닥에 토사 등이 퇴적하게 되며 그 상부에 하천수가 저장되나 취수구(16)가 유출벽(12)보다 낮게 설치되어 있으므로 저장수는 취수구(16)를 통하여 월류되어 자연유하로 취수되며 하천의 유하량이 취수구(16)의 통수 능력보다 많아지면 취수되지 않은 하천수는 유출벽(12)을 월류하여 하류로 유하된다.

저장취수탱크(10)의 모양은 상부가 개방된 사각형이나 다각형 등으로 하되 저유량시 유입수가 낙하하면서 탱크 내 와류가 크게 생기지 않도록 유입벽(11)을 경사를 주어 완만하게 한다.

나머지 벽체도 가능한 범위에서 수직형태보다 경사를 주어 상광하협형의 사각뿔 기둥형태로 바닥이 좁아지도록 하면 토사가 깊은 곳으로 잘 모이므로 준설작업이 용이하게 된다.

또한, 준설작업시 장비에 의하여 또는 유수의 자갈 등에 의하여 콘크리트벽의 모서리가 파손되지 않도록 모서리부분을 곡면으로 만들고 구석진 곳도 곡면으로 하면 좋다.

탱크(10)의 크기는 하천의 횡방향쪽으로는 물이 흐르는 수로의 폭에 따라서 결정하며 하천 종방향쪽의 크기와 탱크깊이는 상류유역에서의 토사 및 협잡물 발생량과 준설빈도를 고려하여 결정하되 오염수의 취수는 갈수기 및 저수기 등 하천의 유량이 적은 시기에 하므로 대강우시 토사발생이 많은 지역에서는 탱크의 크기를 토사 발생량에 맞추어서 설치하기보다는 이보다 작게 설치하여 홍수 시 대량으로 토사가 발생할 때에 탱크 내부가 토사로 완전매몰되고 나머지 토사는 하류로 유출되게 함으로서 준설대상 토사량을 줄일 수 있으며 토사발생이 적은 지역에서는 동일한 규모를 설치하면 준설빈도를 낮출 수 있다.

홍수 시 탱크가 토사로 완전매몰될 때에는 강우종료 후 즉시 토사를 준설하 여 취수가 가능하도록 한다.

하천의 폭이 커서 탱크(10)가 횡방향으로 긴 경우에는 중간에 칸막이를 하고 이 칸막이벽에도 경사를 주면 토사가 분할된 공간의 바닥으로 모이므로 준설이 용이해진다.

취수구(16)는 측면벽(13)의 상부 또는 유출벽(12)의 상부에 설치하되 둔치나 제방경사면의 상황에 따라서 취수구 막힘 방지맨홀(20)을 설치하는 지점과 가까운 벽체쪽에 설치한다.

취수구(16)의 높이와 형태는 탱크에서의 취수수위를 최대한 높일 수 있도록 높게 설치하고 또한 원형 형태보다 낮은 월류수심을 갖는 사각형 형태로 하며 이 사각형 월류구의 높이는 낮추고 폭을 길게 확보한다.

취수구 막힘 방지맨홀(20)은 취수구(16)를 통하여 유입하는 토사나 협잡물로 취수구(16)나 이송관(21)이 막히는 것을 방지하고, 막혔을 때 유지관리하는 맨홀로서 취수탱크(10)의 취수구(16)와 근거리에 인접한 둔치나 제방 또는 하상바닥에 콘크리트를 사용하여 만들며 개폐가능한 맨홀뚜껑(22)을 설치한다.

저장취수탱크(10)의 취수구(16)에서 취수구 막힘 방지맨홀(20)까지 직선으로 사각형 형태의 초기유출수 취수관(16a)을 연결하고 맨홀(20)에 취수관(16a)보다 같거나 낮은 높이로 취수된 초기유출수 이송관(21)을 정화시설(도면에는 표시되지 않았음) 등으로 연결한다.

평상시 낮게 설치된 유입판(14a) 바닥에는 토사 및 협잡물이 차있는 상태로 하천수가 저장취수탱크(10)로 유입하게 되고 저장취수탱크(10)에는 바닥에 토사 등이 퇴적하게 되며 그 상부에 하천수가 저장되나 취수구(16)가 유출벽(12)보다 낮게 설치되어 있으므로 저장수는 취수구(16)를 통하여 월류되어 자연유하로 취수되며, 하천의 유하량이 취수구(16)의 통수능력보다 많아지면 취수되지 않은 하천수는 유출벽을 월류하여 하류로 유하된다.

홍수 등 대유량시 대량의 토사가 발생하면 저장취수탱크(10)는 토사로 완전매몰되며 이때 취수구(16)와 취수관(16a)은 어느 정도 깊이까지 토사가 유입되어 막힐 수가 있으며 맨홀(20)에도 일부 토사가 유입할 수 있으나 토사유입량은 관로의 크기와 연장에 의하여 제한되어 적으므로 유입 토사는 맨홀바닥에 퇴적되고 맨홀(20) 이후의 이송관(21)은 막히지 않으며 강우종료 후 매몰된 저장취수탱크(10)의 토사를 준설하고 맨홀(20)내 유입토사를 제거하며 맨홀(20)을 이용하여 취수구(16)와 취수관(16a)에 쌓인 토사를 제거하므로 용이하게 취수기능을 회복할 수 있다.

한편, 차단판(18a)은 유수에 의하여 쉽게 파손되지 않는 목재, 플라스틱류 또는 부식이 잘 안되는 철판 등으로 우회수로(17) 높이보다 약간 높게 만들어서 인력으로 설치하고 제거하며, 저장취수탱크(10)의 하류부 하천바닥 높이가 우회수로(17)의 수로 바닥 높이보다 높은 곳에서는 수로의 물이 자연배수될 수 있는 곳까지 우회수로(17)에 붙여서 연장 우회수로(17a)를 설치한다.

취수시설의 기능유지를 위하여는 저장취수탱크(10)내에 퇴적한 토사 등을 준설해야하며 준설작업시에는 먼저 차단판(18a)을 제거하고 유입판(14a)과 우회수로(17)에 찬 토사나 협잡물을 청소하여 하천수를 우회 배수시킨 후 준설하며 준설작업시기는 홍수 등으로 토사유출이 많아서 저장취수탱크(10)가 완전 매몰된 경우에는 강우 종료 후 즉시 준설을 실시하며 그 외에는 탱크내의 퇴적 토사량에 따라서 준설하되 갈수기에 정기적으로 퇴적토를 준설한다.

퇴적토의 준설작업은 포크레인이나 흡입차량 등을 이용하며 이들 장비의 접근이 가능한 탱크의 양쪽 측면이나 유출부쪽 하상에서 실시한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 나뭇잎 등 비교적 큰 협잡물이 많이 발생하는 지역에서는 취수구(16) 앞에 스크린을 설치하면 이들 협잡물이 취수구 막힘 방지 맨홀(20)로 유입하지 않게 된다.

또한, 본 발명의 취수시설은 오염된 하천수를 정화하기 위해서 저유량시 하천의 표류수를 취수하는 시설로서 하천의 통수단면 잠식없이 하천에 설치하므로 본 취수시설은 중소규모 하천에서 각종 용수를 취수하는 취수시설로 활용가능하다.

이와 같이 본 발명은 상술한 특성의 바람직한 실시예에 한정하지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든 다양한 변동실시가 가능할 것이다.

이상에서 보는 바와 같이 본 발명은,

첫째, 하천에서 표류수를 취수함에 있어서 취수구조물 설치로 인한 하천의 수위상승없이 하천수를 취수할 수 있고,

둘째, 취수장치의 준설 등 유지관리 작업시 하천수를 우회 배수시킴으로써 유입수가 없는 상태에서 유지관리가 가능하며,

셋째, 콘크리트로 토사 퇴적탱크를 만들어 탱크내부에 토사가 퇴적하도록 하고 바닥을 호퍼 형태로 만들므로서 퇴적 토사의 준설작업이 용이하고,

넷째, 토사 대량 발생지역에서는 취수구조물이 완전히 매몰되도록 하고 나머지 토사는 하류로 유출시킴으로써 준설대상 토사량을 줄일 수 있으며,

다섯째, 취수한 물을 관로로 이송하고 취수구 막힘 방지맨홀을 이용하여 이송관이 토사로 막힘을 방지함으로써 하천에서의 초기유출수를 안전하고 항구적으로 취수할 수 있는 기술로서 본 발명은 기존의 방법에 비하여 매우 유용한 방법인 것이다.

Claims (6)

1. 중소규모 하천 바닥을 소정의 깊이로 깊게 굴착한 다음 콘크리트 타설하여 일정 용량을 저수할 수 있도록 하천수가 유입되는 입구에 유입판(14a)(14b)이 설치되고 상기 유입판(14a)(14b)에 연결 설치되는 유입벽(11)과 양 측면벽(13) 및 유출벽(12)으로 이루어진 저장취수탱크(10)를 설치하고,

   상기 저장취수탱크(10) 일 측면벽(13) 상부에는 개방 가능한 차단판(18a)이 설치된 우회수로(17)를 설치하며,

   반대 측면벽(13) 상단부에는 홈을 만들어 취수구(16)를 형성하여 취수관(16a)의 일단부를 고정, 설치하고

   상기 취수관(16a)의 타단부는 상기 취수구(16)와 인접된 근거리의 둔치(40)나 제방 경사면 등에 설치된 취수구 막힘 방지 맨홀(20)의 측벽 개구부로 연결하는 한편,

   상기 취수구 막힘 방지 맨홀(20)의 일 측면벽에는 상기 취수관(16a)보다 낮은 위치에 이송관(21)을 설치하여 정화시설까지 연결함을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설
2. 제1항에 있어서, 상기 저장취수탱크(10)는 상부가 개방된 사각형이나 다각형 의 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설
3. 제1항에 있어서, 상기 저장취수탱크(10)의 유입벽(11)은 완만하게 경사지게 하여 저유량시 유입수가 낙하하면서 탱크내 와류가 크게 생기지 않도록 함을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설
4. 제1항에 있어서, 상기 저장취수탱크(10)는 양쪽 측면벽(13)과 유출벽(12)을 가능한 범위에서 경사를 주어 토사가 잘 모이도록 바닥이 좁아지게 상광하협형으로 형성하여 준설작업이 용이토록 함을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설
5. 제1항에 있어서, 상기 저장취수탱크(10)는 모서리부분을 곡면으로 만들고 구석진 곳도 곡면으로 형성토록 함을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설
6. 제1항에 있어서, 상기 저장취수탱크(10)는 뒤쪽 유입판(14a)의 바닥을 앞쪽 유입판(14b)의 바닥보다 약간 낮게 단차를 주어서 설치함을 특징으로 하는 하천에서의 초기유출수 취수시설

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