KR101047112B1 - 인공함양장치 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
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    • E02B5/00Artificial water canals, e.g. irrigation canals
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Abstract

본 발명은 인공함양장치에 관한 것으로써, 특히, 집수부와, 상기 집수부 외부에 배치되는 제2필터링부와, 상기 제2필터링부 하부에 위치하는 인공곶자왈;을 포함하여, 빗물과 이물질을 분리하여 인공곶자왈이 막히는 것이 방지되며 인공함양이 가능하여 지하수 고갈을 방지할 수 있고 홍수와 같은 재해가 예방되는 인공함양장치에 관한 것이다.

Description

인공함양장치{Artificial recharge apparatus}
본 발명은 인공함양장치에 관한 것으로써, 특히, 집수부와, 상기 집수부 외부에 배치되는 제2필터링부와, 상기 제2필터링부 하부에 위치하는 인공곶자왈;을 포함하는 인공함양장치에 관한 것이다.
본 발명의 인공함양장치는 땅속 지하수의 수위가 급격히 낮아져 지하수가 저장되어야 할 공간에 바닷물이 유입되는 위기에 처해 있거나 홍수로 인한 재해가 예상될 때 수문을 닫아서 범람하는 빗물이 인공곶자왈을 통해 땅속으로 저장되도록 할 수 있다.
또한, 가뭄이나 홍수로 인한 재해가 없을 것으로 판단될 때에는 수문을 열어서 뽑힌 나무 및 바위 등이 포함된 흙탕물이 빗물과 이물질을 걸러내는 구조물(이물질 유입 차단부)을 통과하면서 걸러지게 되어, 이물질이 다리교각 및 하천을 막는 것을 방지할 수 있다. 그리고 생활 쓰레기(폐타이어, 스티로폼, 캔류 등)가 바다를 오염시키는 것도 방지할 수 있다.
제주도는 1980년까지만 해도 지하에 저장되어 있는 지하수 수위가 바닷물 수위보다 높았기 때문에 해안선 곳곳에는 용천수가 넘쳐 솟아져 나왔다.
현재는 급격한 도시화 현상과 물 수요 급증으로 지하수 수위가 낮아져 용천수가 나오는 샘물이 급격히 줄어들었다.
제주도의 주된 암석은 다공질 현무암이며, 지면의 흙은 푸석푸석한 화산재로 되어 있어 비가 올 경우 빗물이 지하로 잘 스며드는 구조이다. 또한, 제주도 전체 토지 중 6%에 해당하는 일부는 화산이 분출하면서 나온 용암이 크고 작은 바위 덩어리로 쪼개지면서 만들어진 요철(凹 凸)지형인 곶자왈(제주방언)로 형성이 되어 있다.
곶자왈이란 지표면부터 지하수가 보관되어 있는 지하 수십, 수백 미터까지 구멍이 뚫어져 있는 구조로서, 겨울에는 따뜻한 열기가 올라와 눈이 쌓이지 않고, 비가 올 때에는 빗물이 지하로 내려갈 수 있도록 하는 통로역할(숨구멍)을 한다.
특히, 곶자왈은 세계자연문화유산 산림보호구역으로서 전 세계적으로 제주도에서만 볼 수 있는 독특한 지형의 형태이다.
제주도는 한라산 자체가 제주도이기 때문에 제주도 지형자체가 한라산 분화구인 백록담을 중심으로 바다까지 급한 경사로 이루어져 있다.
때문에 많은 물을 저장할 수 있는 댐을 만들 수 없는 지형 구조를 가지고 있다. 또한, 제주도의 하천은 급격한 경사를 이루고 있기 때문에 많은 비가 내릴 때나 장마철에 몇 시간 동안 물이 범람하지만 곧바로 바다로 빠져 버린다. 때문에 극히 적은 양만 지하로 스며들게 된다.
그래서, 제주도의 하천은 우기 시에는 범람하지만 평상시에는 건천의 형태를 유지한다.
제주도는 하천을 통하여 바다로 빠지는 빗물을 인공함양 시키려는 노력을 다각적으로 하고 있으나, 집중호우시 범람하는 빗물(흙탕물)에는 집이 통째로 떠내려 오거나 뽑힌 나무, 바윗덩어리, 자갈, 모래 등이 섞여 있음은 물론 물에 뜨는 나뭇잎, 생활쓰레기(농사용 비닐 등)가 섞여 있으므로 이물질을 분리하지 않은 상태로 물을 인공함양 시킬 경우 곧바로 해당 지역이 저수지 또는 습지가 되어 버리는 문제점을 해결하지 못하고 있다.
따라서, 제주도는 어쩔 수 없는 대안으로 여러 곳에서 소량의 물을 조금씩 인공함양 시키는 방법을 모색하고 있다.
여러가지 방법 중 한가지 방법으로서는 건물 옥상 또는 지상구조물에서 수집한 빗물을 이용하여 인공함양 하는 정도이다.
전문가들은 제주도가 특별자치도로서의 기능을 다하는 2020년이 되면 폭발적인 인구증가 및 관광객 증가로 인한 개발(도로, 건축)등으로 빗물이 자연 침식 될 수 있는 공간은 더욱더 부족해지는 반면, 물의 수요가 폭발적으로 늘어나기 때문에 지하 수위가 급속히 떨어질 것으로 예상하고 있다.
또한, 물 수요증가와 더불어 최근 온난화로 인한 강우 패턴도 극심한 가뭄과 집중호우로 나타나고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 최근 제주도에서는 제주지역의 지질특성에 적합한 지하수 인공함양기법의 공익성을 감안하여 인공함양기법에 대한 연구비와 설치비를 지원하고 있다.
이에 따라, 2003년 12월까지 총 42개의 인공함양정이 설치되었고, 6개소가 시공중이며, 연간 40만㎥을 지하수로 함양하도록 하고 있다.
현재 지하수 함양기술에 의해 지하수로 함양되는 용수는 건물옥상 또는 지상구조물에서 수집한 빗물을 이용하고 있다.
하지만, 현재 지하수 함양기술에 의해 지하수로 공급되는 용수의 양은 앞으로 다가올 용수 부족현상에 대비하기에는 턱없이 부족한 상태이다.
제주도는 이를 해결하기 위해 여러가지 방법으로 인공함양을 모색하고 있으나, 빗물과 이물질을 분리하지 않는 상태의 흙탕물을 흘려 보내서, 이물질이 곶자왈을 막아버리기 때문에 결국엔 물이 땅속으로 스며들 수 있는 공간이 막히게 되는 문제점이 있다.
또한, 곶자왈을 활용하여 하천의 빗물을 인공함양 할려고 하여도 곶자왈이 형성된 먼 곳까지 수로를 만들어야 하는 2중 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해서 대한민국등록특허 제879600호 "빗물과 이물질을 분리하는 구조물"을 출원한바 있다.
대한민국등록특허 제879600호에서는 하천을 통하여 바다로 빠지는 물중에 포함된 큰 나무, 큰 돌, 대형 이물질과 빗물을 걸러내는 구조물로서 하나의 집수부 위에 하나의 빔 또는 망 구조물을 이용하여 빗물과 이물질을 분리한 다음, 땅속으로 저장하는 방법을 발명 하였으나, 물에 떠다니는 부유물인 나뭇잎 또는 폐비닐 같은 조그만 부유물들이 침전되면서 발생하는 문제, 즉 땅속으로 물이 스며드는 공간을 이물질들이 막는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 제879600호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 홍수가 범람할 때 하천을 통하여 바다로 빠지는 흙탕 물중에는 산사태와 같은 요인으로 뽑힌 나무, 바윗덩어리, 자갈, 모래 등이 섞여 있음은 물론 물에 뜨는 부유물인 나뭇잎, 생활쓰레기(농사용 폐비닐 등 이물질)가 섞여 있는 상태로 흐르면서 물길(다리교각 및 하천)이 막히고 넘치면서 발생하는 재해예방 및 생활쓰레기로 인한 바다오염과 극심한 가뭄으로 인한 물 부족을 해결하는데 그 목적이 있으며, 국익은 물론 국제시장 선점과 물 관련 플랜트사업과 연관시켜 시공하는데도 목적이 있다.
즉, 본 발명은 많은 물을 한 곳으로 모아 함양시킬 수 있도록 초당 수백톤 이상씩의 물이 지하로 내려갈 수 있도록 하면서, 초당 수백톤 이상씩의 물에 섞여 있는 이물질(큰나무, 큰돌, 자갈, 모래, 부유물)을 걸러내야 하는 숙제를 해결하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공함양장치는, 집수부와, 상기 집수부 외부에 배치되는 제2필터링부와, 상기 제2필터링부 하부에 위치하는 인공곶자왈;을 포함한다.
전술한 구성에서, 상기 인공곶자왈은 관형상으로 형성되며, 여러개의 통수구멍이 형성될 수 있다.
전술한 구성에서, 상기 집수부는 상부가 개구되고, 배출구와 유출구가 형성되며, 상기 집수부 상부에 설치되는 이물질 유입 차단부를 포함할 수 있다.
상기 제2필터링부는 여러개의 구멍이 형성된 판넬 또는 그물망으로 구비되고, 상기 집수부 내부에 설치되는 제1격벽과 제2격벽을 포함하고, 상기 제1격벽과 상기 제2격벽은 상기 집수부에 서로 이격되도록 순차적으로 배치되며, 상기 제1격벽의 상단은 상기 집수부의 측벽 상단보다 낮도록 설치되며, 상기 제2격벽은 상기 집수부의 바닥과의 사이에 바닥공간부가 형성되도록 설치되며, 상기 유출구는 상기 집수부의 좌측벽과 상기 제1격벽 사이에 배치되며, 상기 제1격벽과 상기 집수부의 우측벽 사이에 보조유출구가 형성되고, 상기 집수부의 바닥은 상기 유출구 또는 상기 보조유출구를 향할수록 낮아지도록 경사지게 형성되며, 상기 집수부는 여러개 구비되어, 제1집수부와 제2집수부를 포함하며, 상기 제1집수부의 상기 유출구는 상기 제2집수부의 상기 유출구보다 유출단면적이 더 크게 형성되며, 상기 제1집수부는 상기 제2집수부보다 상류에 배치될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 인공함양장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
집수부와, 상기 집수부 외부에 배치되는 제2필터링부와, 상기 제2필터링부 하부에 위치하는 인공곶자왈;을 포함하여, 빗물과 이물질을 분리하여 인공곶자왈이 막히는 것이 방지되며 인공함양이 가능하여 지하수 고갈을 방지할 수 있어서 도서지역과 같이 물부족이 심각한 곳에 물부족을 원천적으로 방지할 수 있다.
전술한 구성에서, 상기 인공곶자왈은 관형상으로 형성되며, 여러개의 통수구멍이 형성되어 있다. 특히 물이 하천을 따라 수평으로 흘러내려가는 속도보다 인공곶자왈을 통해 물이 수직으로 내려가는 속도가 수십배 이상 빠르기 때문에 홍수와 같은 재해예방에 효과적이다.
전술한 구성에서, 상기 집수부는 상부가 개구되고, 배출구와 유출구가 형성되며, 상기 집수부 상부에 설치되는 이물질 유입 차단부를 포함하여, 일차적으로 큰돌이나 나무와 같이 부피가 큰 이물질을 걸러내어 필터링이 더욱 효과적으로 될 수 있다.
상기 제2필터링부는 여러개의 구멍이 형성된 판넬 또는 그물망으로 구비되고, 상기 집수부 내부에 설치되는 제1격벽과 제2격벽을 포함하고, 상기 제1격벽과 상기 제2격벽은 상기 집수부에 서로 이격되도록 순차적으로 배치되며, 상기 제1격벽의 상단은 상기 집수부의 측벽 상단보다 낮도록 설치되며, 상기 제2격벽은 상기 집수부의 바닥과의 사이에 바닥공간부가 형성되도록 설치되며, 상기 유출구는 상기 집수부의 좌측벽과 상기 제1격벽 사이에 배치되며, 상기 제1격벽과 상기 집수부의 우측벽 사이에 보조유출구가 형성되고, 상기 집수부의 바닥은 상기 유출구 또는 상기 보조유출구를 향할수록 낮아지도록 경사지게 형성되며, 상기 집수부는 여러개 구비되어, 제1집수부와 제2집수부를 포함하며, 상기 제1집수부의 상기 유출구는 상기 제2집수부의 상기 유출구보다 유출단면적이 더 크게 형성되며, 상기 제1집수부는 상기 제2집수부보다 상류에 배치되어, 바닥에 쌓이는 모래와 자갈 등을 이차적으로 걸러낼 수 있고, 삼차적으로 빗물에 떠다니는 나뭇잎이나 비닐 등과 같은 부유물을 제2필터링부에서 걸러낼 수 있게 되어 필터링이 더욱 효과적으로 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 집수부 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공함양장치의 사용상태를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2의 인공함양장치의 좌측 단면도.
도 4는 도 2의 인공함양장치의 우측 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공함양장치가 제주도에 설치된 상태를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공함양장치의 수문이 열린 상태를 나타내는 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 인공함양장치는, 집수부(100)와, 상기 집수부(100) 외부에 배치되는 제2필터링부(200)와, 상기 제2필터링부(200) 하부에 위치하는 인공곶자왈(300)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 집수부(100)는 사각 형상의 바닥(120)과 바닥(120)에 연결되는 측벽(110)으로 이루어져 물을 집수할 수 있는 공간을 형성하게 된다.
집수부(100)의 모양은 집수부(100)가 설치되는 곳의 지형적 조건에 따라 사각통형, 원통형 등으로 다양하게 이루어질 수 있다.
집수부(100)는 상부가 개구되어 물이 유입되고, 배출구(170)와 유출구(131)가 형성된다.
집수부(100)는 유입되는 물이 1차적으로 머무는 1차공간부(140)가 좌측에 형성된다. 1차공간부(140)는 집수부(100)의 좌측벽(111)과 후술되는 제1격벽(151) 사이의 공간을 의미한다.
유출구(131)는 1차공간부(140)에 연통되도록 측벽(110)의 좌측 전방 하부에 관통되어 형성된다. 상세하게는, 유출구(131)는 집수부(100)의 좌측벽(111)과 후술되는 제1격벽(151) 사이에 배치되도록, 유출구(131)는 집수부(100)의 좌측벽(111)과 후술되는 제1격벽(151)의 중간 하부에 배치된다.
배출구(170)는 집수부(100)의 우측벽(112)의 상부에 형성된다.
본 실시예의 인공함양장치는 집수부(100) 내부에 설치되는 제1격벽(151)과 제2격벽(152)을 포함한다.
제1격벽(151)과 제2격벽(152)은 서로 이격되도록 순차적으로 배치된다. 상세하게는, 제2격벽(152)은 제1격벽(151)의 우측에 배치된다.
제1격벽(151)은 1차공간부(140)와 물이 2차적으로 머무는 2차공간부(180)를 분리한다. 2차공간부(180)는 제1격벽(151)과 제2격벽(152) 사이 공간을 의미한다.
제2격벽(152)은 2차공간부(180)와 3차공간부(190)를 분리한다. 3차공간부(190)는 제2격벽(152)과 집수부(100)의 우측벽(112) 사이 공간을 의미한다.
제1격벽(151) 및 집수부(100)의 우측벽(112) 상단은 집수부(100)의 측벽(110) 및 제2격벽(152) 상단보다 낮도록 설치된다.
따라서, 물은 제1격벽(151) 및 우측벽(112)의 상단 위를 통과하여 흐른다.
제2격벽(152)은 집수부(100)의 바닥(120)과의 사이에 바닥공간부(154, 화살표로 표시)가 형성되도록 설치된다.
따라서, 물은 바닥공간부(154)를 통해 이동된다.
보조유출구(132)는 제1격벽(151)과 집수부(100)의 우측벽(112) 사이인 집수부(100)의 바닥(120) 또는 측벽(110)의 전방 하부에 형성된다.
상세하게는, 보조유출구(132)는 제1격벽(151)과 집수부(100)의 우측벽(112)의 중간부분에 배치된다.
바람직하게는 보조유출구(132)는 제2격벽(152)의 하부인 바닥공간부(154)의 하부에 배치된다.
보조유출구(132)에는 보조유출관(133)이 설치되며, 보조유출관(133)은 모래 또는 자갈 등이 포함된 물을 하천(400') 또는 해당 집수부(100)보다 하류측에 배치되는 집수부(100)의 1차공간부(140)로 보낸다.
나아가, 집수부(100)의 바닥(120)은 제1격벽(151)을 향할수록 높아지도록 경사지게 형성된다. 즉, 집수부(100)의 바닥(120)은 유출구(131)의 중심 또는 보조유출구(132)를 향할수록 낮아지도록 경사지게 형성된다.
또한, 집수부(100)의 바닥(120)은 전방으로 향할수록 점점 낮아지도록 경사지게 형성되어 있다.
집수부(100)의 바닥(120)에는 제1굴곡부(121)와 제2굴곡부(122)가 전후방향을 따라 형성되어 있다. 제1굴곡부(121)와 제2굴곡부(122)는 아래로 오목한 원호형상으로 형성된다. 이러한 제1굴곡부(121) 및 제2굴곡부(122)로 인해 유출구(131) 및 보조유출구(132)로 모래 또는 작은 자갈 등이 효과적으로 안내된다.
이와 같이 바닥(120)에 제1굴곡부(121) 및 제2굴곡부(122)가 경사지게 형성되어, 모래 또는 작은 자갈과 같은 것이 효과적으로 모이게 되어, 필터링이 원활하게 되고, 모래 및 자갈 등이 물의 흐름에 따라 원활하게 흘러갈 수 있게 된다.
제1격벽(151)의 상단, 제2격벽(152)의 하단, 우측벽(112)의 상단, 즉, 통과하는 물과 접촉하는 부분은 원호형상으로 형성된다. 이로 인해, 물의 흐름이 더욱 원활하게 될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 인공함양장치는 집수부(100) 상부에 설치되는 이물질 유입 차단부(160)를 더 포함한다.
이물질 유입 차단부(160)는 1차공간부(140)의 상부에 경사지게 배치되어, 하천(400)에 연속되도록 배치된다.
이물질 유입 차단부(160)는 일정한 간격으로 놓여진 빔 또는 망과 같은 철 구조물로 이루어질 수 있다.
이물질 유입 차단부(160)의 빔은 물의 흐름 방향을 따라 놓여지며, 하부에 물 흐름의 수직방향으로 연결빔(미도시)이 놓여져서 지지될 수 있다.
이와 같은 이물질 유입 차단부(160)로 인해, 일차적으로 큰돌이나 나무와 같이 부피가 큰 이물질이 걸러져서 필터링이 더욱 효과적으로 될 수 있다.
집수부(100)는 하천(400)에서 자연적인 낙차가 형성되는 지역에 설치된다.
낙차가 형성된 지역이 없는 경우, 인공적으로 낙차를 형성시켜 집수부(100)를 설치하거나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하천(400) 지형에 집수부(100)를 매설하여 설치한다.
집수부(100)는 유수가 범람하여 지나가는 하천(400)을 따라 다수개로 설치된다.
집수부(100)는 여러개 구비되어, 제1집수부(100a)와 제2집수부(100b)와 제3집수부(100c)를 포함할 수 있다. 집수부(100)의 설치 개수는 유입되는 물의 양에 비례하여 하천을 따라 수십미터에서 수백미터까지 경사지게 설치될 수 있다.
제1집수부(100a)의 유출구(131a)는 제2집수부(100b)의 유출구(131b)보다 유출단면적이 더 크게 형성되고, 제2집수부(100b)의 유출구(131b)는 제3집수부(100c)의 유출구(131c)보다 유출단면적이 더 크게 형성된다.
제1집수부(100a)는 제2집수부(100b)보다 상류에 배치되며, 제2집수부(100b)는 제3집수부(100c)보다 상류에 배치된다.
제1집수부(100a), 제2집수부(100b), 제3집수부(100c)는 인접하는 측벽(110)을 서로 공유하도록 설치된다.
이물질 유입 차단부(160)는 길게 형성되어, 제1집수부(100a), 제2집수부(100b), 제3집수부(100c)의 상부에 배치된다.
제1집수부(100a)에서 유출된 물은 제2집수부(100b)로 유입되고, 제2집수부(100b)에서 유출된 물은 제3집수부(100c)로 유입된다.
제1집수부(100a)에서는 유입된 물의 50%를 배출하고, 제2집수부(100b)에서는 유입된 물의 25%를 배출하고, 제3집수부(100c)에서는 12.5%를 배출한다.
후술되는 좌측수문(113)과 우측수문(114)을 이용(열고 닫음)하여 유출구(131a, 131b, 131c)를 조절한다면 유출양을 조절할 수 있다.
제2필터링부(200)는 집수부(100)의 우측에 배치되어 집수부(100)의 외부에 배치된다.
제2필터링부(200)는 여러개의 구멍이 형성된 판넬 또는 구멍이 뚤려 있는 그물망 또는 그물망 구조로 구비되고, 외부로 물이 범람하지 않도록 측벽이 구비될 수 있다.
제2필터링부(200)는 경사지게 배치되며, 전방이 개방되도록 형성되어 걸러진 부유물 등이 물의 흐르는 힘에 의해 하천(400')으로 밀려내려가도록 할 수도 있다.
제2필터링부(200)의 하류측에는 제2필터링부(200)를 통과한 물 및 부유물이 하천(400')에 원활하게 합류되도록 합류가이드부(210)가 설치되어 있다.
제2필터링부(200)는 유입되는 물의 양에 비례하도록 길이 또는 크기가 변경될 수 있다.
제1집수부(100a), 제2집수부(100b), 제3집수부(100c)의 배출구(170)를 통해 배출된 물이 제2필터링부(200)로 유입된다.
제2필터링부(200)로 유입된 물에 포함된 부유물은 제2필터링부(200)를 통해 걸러진다.
이와 같이 본원발명은 물에 포함된 바닥에 쌓이는 모래와 자갈 등을 집수부(100)를 통해 이차적으로 걸러낼 수 있고, 삼차적으로 제2필터링부(200)를 통해 빗물에 떠다니는 나뭇잎이나 비닐 등과 같은 부유물을 걸러낼 수 있게 되어 필터링이 더욱 효과적으로 될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 인공곶자왈(300)은 제2필터링부(200)의 하부에 위치한다.
인공곶자왈(300)은 상부가 막힌 관형상으로 형성되며, 상부 및 온둘레에 여러개의 통수구멍이 형성된다.
인공곶자왈(300)은 유입되는 물의 양에 비례하여 여러개 또는 수십개가 설치될 수 있다.
나아가, 인공곶자왈(300)은 지표면 위로 노출되는 부분에 형성된 통수구멍(301b)이 지면 속에 있는 부분에 형성된 통수구멍(301c)보다 크기가 작게 형성된다. 즉, 인공곶자왈(300)의 상부에 형성된 통수구멍(301b)은 하부에 형성된 통수구멍(301c)보다 크기가 작게 형성된다.
또한, 인공곶자왈(300)의 지표면 위로 노출되는 부분에 형성된 통수구멍(301b)이 제2필터링부(200)에 형성된 구멍(200a)보다 크기가 크게 형성된다.
즉, 제2필터링부(200)에 형성된 구멍(200a)보다 인공곶자왈(300)의 지표면 위로 노출되는 부분에 형성된 통수구멍(301b)이 배로 크며, 인공곶자왈(300)의 지표면 위로 노출되는 부분에 형성된 통수구멍(301b)보다 인공곶자왈(300)의 지면 속에 있는 부분에 형성된 통수구멍(301c)이 배로 크다. 이로 인해, 이물질이 제2필터링부(200)를 통과하게 될 경우 더 이상은 막히지 않고 땅속으로 내려가게 된다.
인공곶자왈(300)이 상기와 같이 형성되어 빗물이 인공곶자왈(300)로 스며드는 통로가 막히는 것이 더욱 효과적으로 방지된다.
인공곶자왈(300)과 제2필터링부(200) 사이에는 인공곶자왈(300)의 상기 통수구멍(301b)보다 크기가 큰 자갈(g)이 배치될 수 있다. 이러한 자갈(g)로 인해 인공곶자왈(300)이 안정적으로 지지되는 동시에 인공곶자왈(300)이 막히는 것이 방지된다.
제2필터링부(200)의 하부에 있는 자갈(g)과 인공곶자왈(300)이 박히는 지중(u) 사이에는 시멘트층(c)을 형성할 수 있다. 이러한 시멘트층(c)으로 인해 인공곶자왈(300)이 더욱 효과적으로 지지될 수 있다.
나아가, 제2필터링부(200)에서 구멍(200a)이 형성된 판넬부분은 탈착가능하게 설치될 수 있다. 이로 인해 자갈(g)이나 인공곶자왈(300)을 보수해야 할 경우에 제2필터링부(200)에서 구멍(200a)이 형성된 판넬부분을 분리하여 작업이 용이하도록 할 수 있다.
제주도의 경우 지표면에서 지하수가 저장되어 있는 곳까지는 수십에서 수백미터 이상이 된다.
따라서, 인공곶자왈(300)을 설치할 경우에는, 지면에서 직경 300mm~500mm정도의 구멍을 지하수가 저장되어 있는 곳까지 뚫은 후에, 직경이 300mm~500mm정도되는 인공곶자왈(300)을 뚫린 구멍에 삽입하여 설치한다.
한편, 집수부(100)에 수문을 달아 필요에 따라 수문을 열고 닫을 수 있다.
이러한 상기 수문을 통해 제2필터링부(200)로 물을 공급하거나 공급하지 않을 수 있다.
집수부(100)의 측벽(110)의 전방 좌측부(우측벽(111)에서 제1격벽(151) 사이)를 열고 닫을 수 있도록 설치하여 상기 수문역할을 하도록 할 수 있다.
상기 수문은 좌측수문(113)과 우측수문(114)을 포함하며, 좌측수문(113)과 우측수문(114)에는 유출구(131)가 각각 형성되어 있다.
좌측수문(113)과 우측수문(114)은 좌우로 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 즉, 좌측수문(113)과 우측수문(114)은 미닫이 방식으로 설치된다.
상기 수문을 열 경우에는 좌측수문(113)과 우측수문(114)의 사이 간격이 멀어져서, 우측벽(111)에서 제1격벽(151) 사이 공간이 전방으로 개방된다. 따라서, 상기 수문이 열릴 경우에는 집수부(100)로 유입된 물이 배출구(170)로 배출되지 않고 집수부(100) 전방쪽으로 모두 유출되게 된다.
상기 수문을 닫을 경우에는 좌측수문(113)과 우측수문(114)의 서로 맞닿아서, 우측벽(111)에서 제1격벽(151) 사이 공간의 전방이 막힌다.(유출구(131)는 제외) 따라서, 상기 수문이 닫힐 경우에는, 집수부(100)로 유입된 물이 유출구(131)로 유출되는 동시에 배출구(170)로 배출된다.
극심한 가뭄 또는 홍수와 같은 재해시에는 상기 수문을 닫아서 빗물이 배출구(170)를 통하여 제2필터링부(200)를 통과한 후 인공함양되도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이 평상시에는 상기 수문을 열어서, 빗물이 제2필터링부(200)로 가지 못하도록 하고, 곧바로 제2집수조(100b)와 제3집수조(100c)를 걸쳐 하천(400)으로 빠지도록 한다. 이러한 과정에서 흙탕물은 이물질 유입 차단부(160)를 통과하면서 이물질이 걸러지기 때문에 이물질이 다리 교각 및 하천을 막는 것을 예방할 수 있고 바다를 오염시키는 생활쓰레기를 걸러낼 수 있기 때문에 자연친화적일 수 있다.
이와 같이, 상기 수문을 통해 필요에 따라 본 발명의 구조물이 이물질을 걸러내는 역할과 인공함양역할을 하도록 하거나, 이물질을 걸러내는 역할만 하도록 하여 자연훼손을 최소화 하는 동시에 재해도 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 구조물은 경사진 지표면을 따라 하천 아래의 땅속에 설치되기 때문에 외관상으로는 이물질 유입 차단부(160)만 보이게 되므로 미관상으로도 문제가 되지 않으며, 인공곶자왈(300)이 막히는 경우나 상기 수문이 고장날 경우에도 빗물이 범람하지 않는다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 실시예의 작용을 설명한다.
큰돌, 나뭇가지, 냉장고, 모래 자갈, 나뭇잎 또는 비닐과 같은 부유물 등이 하천(400)를 통해 집수부(100)로 유입되면서, 이물질 유입 차단부(160)를 통해 1차적으로 부피가 큰 이물질(큰돌 또는 큰 나무 등)이 걸러진다. 이와 같이 부피가 큰 이물질은 별도로 제거하지 않을 경우에는 물의 흐르는 힘에 의해서 이물질 유입 차단부(160)를 따라 밀려나면서 다시 하천(400')으로 내려간다.
1차적으로 걸러진 물은 흙탕물, 자갈, 모래, 물에 뜨는 부유물이 혼합된 상태로 제1집수부(100a)의 1차공간부(140)로 떨어진다.
1차공간부(140)로 유입된 물의 절반 정도는 유출구(131)를 통해 유출되고, 나머지 절반은 2차공간부(180)와 3차공간부(190)로 순차적으로 유입된다.
1차공간부(140)와 2차공간부(180)와 3차공간부(190)에서 모래, 자갈 등이 걸러지는 과정은 다음과 같다.
1차공간부(140)에 있는 물은 부유물 및 모래 및 자갈 등을 포함하고 있으며, 1차공간부(140)에서 자갈 및 모래의 일부가 자중에 의해 침전된다. 침전된 자갈 및 모래는 경사진 바닥(120)과 제1굴곡부(121)로 인해 유출구(131) 쪽으로 모이게 되고, 유출구(131)로 물과 함께 배출된다.
물은 수평을 이루려는 원리에 의해 제1격벽(151)의 상부를 흘러넘치게 되어 2차공간부(180)로 이동하게 된다.
2차공간부(180)의 물은 바닥공간부(154)를 통해 3차공간부(180)로 이동하게 된다.
이러한 과정에서 물에 포함된 자갈 및 모래는 자중에 의해 침전된다. 침전된 자갈 및 모래는 경사진 바닥(120)과 경사진 제2굴곡부(122)로 인해 보조유출구(132) 쪽으로 모이게 되고, 보조유출구(132)로 물과 함께 배출된다.
3차공간부(180)로 이동된 물에는 부유물과 같은 이물질이 포함되어 있으며, 집수부(100)의 우측벽(112)을 흘러넘친다.
이와 같이 집수부(100)를 통해서는 물보다 무거운 것(자갈 또는 모래 등)과 물보다 가벼운 부유물(나뭇잎 또는 비닐 등)이 분리된다.
물보다 무거운 것은 아래로 낙하하는 원리에 따라 일부 흙탕물과 함께 제2집수부(100b)로 떨어진 후에 같은 원리로 제3집수부(100c)를 거쳐 하천(400')으로 배출된다.
우측벽(112)으로 흘러넘친 물은 제2필터링부(200)로 유입되어 최종적(3차적)으로 부유물이 걸러진 후에 제2필터링부(200)의 구멍으로 빠져나간다. 걸러진 부유물은 별도로 제거하지 않을 경우에는 경사진 제2필터링부(200)를 따라 물의 흐르는 힘에 의해서 밀려나면서 하천(400')으로 떠내려간다.
부유물이 걸러진 물은 제주도(1)와 같은 도서 지역에 설치된 인공곶자왈(300)의 통수구멍을 통해 유입되어 지하수(2)가 저장된 지하공간으로 인공함양된다.
지하공간에 인공함양된 물은 지하수개발 등을 통해 재활용 될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 인공함양장치를 적용할 경우에는 제주도(1)와 같은 도서지역의 물부족이 원천적으로 방지된다.
또한, 빗물과 이물질을 분리하여 인공곶자왈(300)이 막히는 것이 방지되며 인공함양이 가능하여 지하수 고갈을 방지할 수 있고 하천(400)의 물이 인공함양되어 홍수와 같은 재해가 예방된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 집수부 110 : 측벽
111 : 좌측벽 112 : 우측벽
113 : 좌측수문 114 : 우측수문
120 : 바닥 131 : 유출구
132 : 보조유출구 140 : 1차 공간부
151 : 제1격벽 152 : 제2격벽
160 : 이물질 유입 차단부
200 : 제2필터링부 300 : 인공곶자왈
400,400' : 하천

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 집수부;
    상기 집수부 외부에 배치되는 필터링부;
    상기 필터링부 하부에 위치하는 인공곶자왈;을 포함하고,
    상기 집수부는 상부가 개구되고, 배출구와 유출구가 형성되며,
    상기 집수부 상부에 설치되는 이물질 유입 차단부를 포함하며,
    상기 필터링부는 여러개의 구멍이 형성된 판넬 또는 그물망으로 구비되고,
    상기 집수부 내부에 설치되는 제1격벽과 제2격벽을 포함하고, 상기 제1격벽과 상기 제2격벽은 서로 이격되도록 순차적으로 배치되며,
    상기 제1격벽의 상단은 상기 집수부의 측벽 상단보다 낮도록 설치되며,
    상기 제2격벽은 상기 집수부의 바닥과의 사이에 바닥공간부가 형성되도록 설치되며,
    상기 유출구는 상기 집수부의 좌측벽과 상기 제1격벽 사이에 배치되며,
    상기 제1격벽과 상기 집수부의 우측벽 사이에 보조유출구가 형성되고,
    상기 집수부의 바닥은 상기 유출구 또는 상기 보조유출구를 향할수록 낮아지도록 경사지게 형성되며,
    상기 집수부는 여러개 구비되어, 제1집수부와 제2집수부를 포함하며,
    상기 제1집수부의 상기 유출구는 상기 제2집수부의 상기 유출구보다 유출단면적이 더 크게 형성되며,
    상기 제1집수부는 상기 제2집수부보다 상류에 배치되는 인공함양장치.
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