KR101066537B1 - 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빗물을 효율적으로 활용하는 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물을 효율적으로 관리하기 위해 인공 소하천 하부에 빗물 저류조를 설치하고 주변 부지에서 발생하는 빗물을 저류 및 활용하여 친수 공간을 조성하고 홍수를 조절할 수 있는 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 빗물 저류조; 상기 빗물 저류조의 상측 중앙부에 구비되는 인공소하천과 같은 상부 저류지; 상기 상부 저류지의 바닥에 형성되는 불투수층; 상기 상부 저류지의 양 가장자리에 형성되는 투수층; 상기 저류조로 유입되는 빗물을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및 상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 외부로 급배수하기 위한 급배수 설비를 포함하는 입체형 빗물 관리 시스템을 제공하며, 강우시 발생하는 유출수를 집수 공급하고; 상기 집수 공급 과정에서 집수되는 유출수가 저류조에 저장되기 전에 전처리하고; 상기 전처리 과정에서 처리된 빗물을 저류하고; 상기 저류 과정에서 저류된 빗물을 각 활용처로 급배수하는 것을 포함하며, 상기 급배수 과정에 있어서 상기 빗물 저류조의 상부에서 바닥이 불투수층에 의해 형성되는 상부 저류지로 상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 급수하여 소정 수위 유지하는 것을 포함하는 빗물 관리 방법을 제공한다.

Description

입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법{RAINWATER MANAGEMENT SYSTEM AND RAINWATER MANAGEMENT METHOD}
본 발명은 빗물을 효율적으로 활용하는 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물을 효율적으로 관리하기 위해 인공 소하천 하부에 빗물 저류조를 설치하고 주변 부지에서 발생하는 빗물을 저류하여 빗물 이용, 친수공간 제공 및 홍수 조절 기능을 동일 공간에서 입체적으로 구현하는 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 교육과학기술부의 21세기 프론티어 연구개발사업(수자원)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2010-0218, 과제명: 우수저류 및 활용 시스템 적용(3단계 4차년도)].
도시의 빗물 관리와 관련된 분야에서 종래에는 양질의 빗물을 모아 처리하여 이용하는 기술, 고농도 비점오염물질을 처리하여 하천의 수질 부하를 감소시키는 기술, 및 불투수면 증가로 인한 도시 홍수 방어를 위하여 대규모 저류지나 저류조 등을 통해 방재 효과를 얻는 기술 등 다양한 연구 개발이 행해지고 있다.
대한민국 특허공개 제10-2004-0102432호(특허문헌 1)에는 종래의 빗물 관리 기술을 제안하고 있다.
특허문헌 1의 기술은 초기빗물을 분리 배제 해오던 방식에서 초기 빗물만을 선택적으로 분리하여 처리하는 기술로서, 고농도 초기 빗물에 해당하는 양을 여과조로 통과시켜 저류하며 이후의 깨끗한 빗물은 월류되어 저류되는 기술이다.
이 특허문헌 1의 기술은 건축물에 한정되지 않고 광장, 주차장, 도로 등에서 유출되는 비점오염물질을 선택적으로 처리하는 것으로 범위를 확대할 수 있으며 지표면에서의 초기빗물을 전처리하는 원리를 제안하고 있다.
대한민국 특허공개 제10-2004-0101903호(특허문헌 2)를 보면, 수처리 기능형 집수 및 저류 장치로서 빗물이 침투 가능한 포장면 하단에 구비된 여재층과 지하 저류조로 구성되며, 강우 시에 빗물의 유출을 억제하고 포장면 하단의 여재층에서 정화된 물을 지하로 저장하여 활용하거나 침투시킬 수 있는 기술이다.
특허문헌 2의 기술은 도로, 주차장 등에 포설되는 투수성 포장 하단에 여과설비와 저류설비를 설치하여 도로상에서 유출되는 분진 등의 고농도 오염물질을 투수성 포장 하단의 여재층을 통해 여과하여 집수 저류하는 기술이나, 도로의 노면 유출수는 오염도가 매우 높은 경우가 많아 저류된 빗물을 재사용하고자 한다면 여재층만으로 신뢰할 만한 처리 효과를 거두기 어려운 한계가 있다.
대한민국 특허공개 제10-2006-0020780호(특허 문헌 3)는 빗물 저류 연못을 이용하여 비점오염물질 정화와 홍수조절을 하며, 또한 저류지를 친수 시설로 활용하는 기술로서, 개발지역에서 발생하는 비점오염과 홍수 문제를 감소시키고 이와 동시에 친수 시설을 제공하는 것을 제안하고 있다.
그러나 특허문헌 3의 기술은 오염된 초기 빗물을 정화하여 방류하는 비점오염물질을 감소시키는데 목적이 있고, 빗물 이용 측면으로는 소량의 여과된 물을 연못 용수로 사용하는 데에 그치고 있다. 즉 초기 빗물은 집수면 성상에 따라서 수질이 상이하기 때문에 건물 옥상에서 유출되는 깨끗한 빗물과 공원, 주차장, 도로 등 여러 지표면에서 유출되는 초기빗물을 구별 없이 집수하여 양적으로만 분리하여 처리하는 것은 효율적이지 못하며 수질 관리에도 어려움이 따른다.
또한, 빗물의 적극적 관리를 위해서는 유출이 발생하는 지점에서 빗물을 저류하기 위해 저류조를 설치하기 위한 공간이 필요하지만, 설치 공간의 확보가 어렵거나 장소에 제약이 따르는 경우가 있으므로 이에 대한 해결 방안이 고려되어야 한다.
따라서 빗물 관리를 통해 물공급, 홍수방지, 친수 공간 창출 등 다양한 목적을 달성하기 위해서는 빗물의 수질에 따른 관리와 함께 도시 등에서 빗물이 모아져 흐르게 되는 소하천을 적극적으로 활용하여 다목적 이용이 가능한 시스템을 개발하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
특허문헌 1: 대한민국 특허공개 제10-2004-0102432호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개 제10-2004-0101903호 특허문헌 3: 대한민국 특허공개 제10-2006-0020780호
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 도시 등에서 빗물을 효과적으로 관리하며 동시에 친수 공간을 제공하는 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 상부를 인공소하천이 존재하는 친수 공간으로 활용하고, 강우 시에는 홍수를 저류하여 수량 조절 기능을 제공할 수 있는 상부 인공소하천을 제공하며, 하부에는 빗물 저류조를 두어 다양한 집수면에서 유출되는 초기 빗물을 정화하고 양질의 빗물을 저장하여 도시 및 하천의 유지 용수로 활용하는 빗물의 이수, 치수, 환경 관리 효과를 동시에 고려한 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 상부 인공소하천; 상기 상부 인공소하천의 바닥에 구비되는 불투수층; 상기 상부 인공소하천의 하부에 구비되고, 빗물을 저류하는 빗물 저류조; 상기 상부 인공소하천의 양 가장자리에 형성되고 상기 빗물 저류조로 빗물이 유입되도록 구비되는 투수층; 상기 빗물 저류조로 유입되는 빗물을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및 상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 외부로 급배수하기 위한 급배수 설비를 포함하는 입체형 빗물 관리 시스템을 제공한다.
상기 급배수 설비는 농장 용수나 조경 용수로서 급수하기 위한 조경 급수 배관, 지하수 함양수로서 급수하기 위한 지하수 함양수 급수 배관, 도시 활용 용수나 친수용수 또는 소방용수로서 급수하기 위한 잡용수 급수 배관 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 급배수 설비에 전력을 공급하기 위하여 태양광 집진 설비를 더 포함할 수 있다.
상기 전처리 장치는 상기 빗물 저류조로 초기 빗물을 유입하기 위한 초기 빗물 유입로; 상기 초기 빗물 유입로 중에 구비되며, 오염도가 높은 집수면에서 발생하는 고농도 빗물을 전처리하기 위한 초기빗물 처리장치; 및 오염도가 낮은 집수면에서 발생하는 저농도 빗물의 전처리하기 위하여 상기 상부 인공소하천 하부에 구비되어 유입되는 빗물을 여과하는 토양 여과층을 포함할 수 있다.
상기 토양 여과층은 초기 빗물의 부유 분진을 걸러내는 모래층; 상기 모래층의 하부에 구비되고, 미세 분진과 유류 성분의 오염 물질을 여과하는 수처리 여재층; 상기 수처리 여재층의 하부에 구비되고, 질소나 인 성분을 제거하는 목재여과매트; 및 상기 목재여과매트의 하부에 포설되는 투수 시트를 포함할 수 있다.
상기 저류조 내부를 구획하기 위한 구획 부재가 구비되어 일측 저류조와 타측 저류조로 구획되고, 상기 구획 부재로 구획된 일측 저류조에는 유입되는 빗물을 도시 활용 용수로서 처리하기 위한 금속막 처리 유닛이 설치될 수 있다.
집중호우시 상기 상부 인공소하천을 포함하는 저류지의 용량을 초과하는 용량을 초과하는 유량을 외부로 이송할 수 있는 홍수위시 배수관이 구비될 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 강우시 발생하는 유출수를 집수 공급하고; 상기 집수 공급 과정에서 집수되는 유출수가 빗물 저류조에 저장되기 전에 전처리하고; 상기 전처리 과정에서 처리된 빗물을 저류하고; 상기 저류 과정에서 저류된 빗물을 각 활용처로 급배수하는 것을 포함하며, 상기 급배수 과정에 있어서 상기 빗물 저류조의 상부에서 바닥이 불투수층에 의해 형성되는 상부 인공소하천으로 상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 급수하여 소정 수위 유지하는 것을 포함하는 입체형 빗물 관리 방법을 제공한다.
상기 전처리하는 것은 오염도가 높은 집수면에서 발생하는 고농도 빗물을 초기빗물처리장치를 통해 양적으로 분리 처리하는 것과, 오염도가 낮은 집수면에서 발생하는 저농도 빗물을 토양여과로 처리하는 구분하여 포집하는 것을 포함할 수 있다.
집중호우 발생시, 상기 상부 인공소하천을 포함한 저류지에서 상기 상부 인공소하천을 포함한 저류지의 수위가 소정 수위 이상일 경우, 초과하는 유량을 외부로 이송시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템 및 우수 관리 방법에 따르면, 도시 내에서 빗물을 효과적으로 관리하며 동시에 친수 공간을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 빗물의 이수, 치수, 환경관리 효과를 동시에 고려한 입체형 빗물 관리를 위하여 초기빗물처리장치, 토양여과층으로 구성된 전처리장치와 저류조를 두어 다양한 집수면에서 유출되는 초기 빗물을 분리 정화하고 양질의 빗물을 저장하여 도시 및 하천의 유지용수로 활용하는 한편, 상부를 인공소하천이 존재하는 친수공간으로 활용하며 강우 시에는 홍수(예를 들면, 100년 빈도 홍수)를 저류할 수 있는 친수 저류지를 제공하여 발생원에서의 효과적인 빗물관리가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저류된 빗물을 주변에 필요한 용수로 공급할 수 있으며, 살수 용수로 활용하여 열섬 저감 및 미세 먼지 저감 효과를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템의 주요부를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템의 적용 사례를 나타내는 도면.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템은 크게 상부 인공소하천; 상기 상부 인공소하천의 바닥에 구비되는 불투수층; 상기 상부 인공소하천의 하부에 구비되고, 빗물을 저류하는 빗물 저류조; 상기 상부 인공소하천의 양 가장자리에 형성되고 상기 빗물 저류조로 빗물이 유입되도록 구비되는 투수층; 상기 빗물 저류조로 유입되는 빗물을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및 상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 외부로 급배수하기 위한 급배수 설비를 포함한다.
또한, 본 발명의 전처리 장치는 상기 상부 인공소하천과 빗물 저류조 사이에 구비되는 토양 여과층, 및/또는 상기 빗물 저류조로 유입하기 위한 초기 빗물 유입로를 형성하며, 상기 초기 빗물 유입로 중에서 오염물질이 많이 함유되어 있을 가능성이 있는 유입로에는 초기빗물을 전처리하기 위한 초기빗물 처리장치를 포함한다.
본 발명에 따른 입체형 빗물 우수 관리 시스템 및 우수 관리 방법의 구체적인 설명에 앞서 본 발명의 기술적 사상을 명확히 이해할 수 있도록 아래의 [표 1]을 참조하여 설명한다.
아래의 [표 1]은 집수면 특성에 따른 빗물 수질 데이터를 분석한 표이다.
직접 집수 옥상 지붕면 도로변 주차장 녹화면 운동장
pH 5.6 6.9 7.4 7.8 6.5 6.9
전기전도도
(uS/cm)		 13.9 28.5 52.6 106.7 84.3 110.1
Turbidity (NTU) 1.0 2.2 36.8 18.2 2.8 6.3
Color 3.5 8.0 22.5 11.0 258.8 33.5
Fe (mg/L) 0.02 0.02 0.06 0.05 0.12 0.05
Zn (mg/L) 0.09 0.08 0.08 0.09 0.17 0.06
Al (mg/L) 0.12 0.10 0.12 0.18 0.18 0.07
TN (mg/L) 0.60 0.80 1.20 0.80 3.00 0.25
TP (mg/L) 0.22 0.21 0.18 0.27 1.00 0.54
일반세균(ml-1) 145.3 350.8 429.5 222.5 271.3 473.0
[표 1]에서 보는 바와 같이, 초기 빗물은 집수면 성상에 따라서 수질이 상이하기 때문에 건물 옥상에서 유출되는 깨끗한 빗물과 공원, 주차장, 도로 등 여러 지표면에서 유출되는 초기 빗물을 구별 없이 집수하고 양적으로만 분리하여 처리하는 것은 효율적이지 못하며 수질 관리 또한 어려움이 따른다.
본 발명에서는 집수면에 따른 빗물의 수질에 따라 집수 및 처리방법을 달리하여 효율적인 수질 관리가 가능하도록 한다. 또한, 빗물의 이용량을 늘리고 충분한 홍수 조절 효과를 확보하기 위해 빗물 저류지의 설치 공간의 제약을 극복하기 위한 방안으로 도시 하천의 하부에 빗물 저류조를 설치하며, 하천에 유지 유량을 공급하여 친수 공간을 제공할 수 있다.
이와 같이 빗물 관리를 통해 얻을 수 있는 이수, 치수, 환경보전 효과를 동시에 고려한 시스템이나 기술이 부재한 상태이므로 본 발명의 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법을 통해 발생원에서의 빗물 관리를 효과적으로 이룰 수 있다.
이하 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템의 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템의 주요부를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템의 적용 사례를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템은, 크게 빗물 저류조(100); 상기 빗물 저류조(100)의 상측 중앙부에 구비되는 상부 저류지(200)인 인공소하천(220); 상기 상부 인공소하천(220)의 바닥에 형성되는 불투수층(210); 상기 상부 인공소하천(220)의 양 가장자리와 상기 빗물 저류조(100)의 상단 사이에 형성되는 투수층(110); 상기 빗물 저류조(100)로 유입되는 빗물을 전처리하기 위한 전처리 장치(300); 및 상기 빗물 저류조(100)에 저류된 빗물을 외부로 급배수하기 위한 급배수 설비를 포함한다.
상기 빗물 저류조(100)는 내부에 물을 저장할 수 있는 형태와 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 도면에서는 상부 개방된 사각 단면 형태로 형성된 예를 나타내고 있다.
또한, 상기 빗물 저류조(100)에는 그 빗물 저류조(100) 내부를 구획하기 위한 구획 부재(120)가 구비되어 일측 저류조와 타측 저류조로 구획되고, 상기 구획 부재(120)로 구획된 일측 저류조에는 유입되는 빗물을 도시 내에서 활용하기 위한 용수로 처리하기 위한 lum 막공경 이하의 금속막 처리 유닛(130)이 설치된다. 상기 금속막 처리 유닛은 빗물을 도시 내 활용수로 처리할 수 있는 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 이는 공지된 기술이므로 여기에서 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 상기 타측 저류조에 저류된 빗물은 토양여과와 침전 과정을 거친 것만으로도(후술됨) 충분히 사용가능한 활용처인 상부 저류지(200), 즉 상부 인공소하천(220)의 유지 용수, 빌딩 농장의 용수, 조경 용수, 지하수 함양수 등에는 빗물 저류조 내 빗물을 추가처리 없이 사용한다. 그리고 상기 금속막 처리 설비(130)를 통해 처리되는 일측 저류조의 빗물은 도시 내에서 활용하기 위한 용수, 즉 화장실 세정용수, 친수 용수 등으로 사용된다.
이와 같이 상기 빗물 저류조(100)에 저류된 빗물은 사용 용도에 따라서 분리하여 처리할 수 있다.
상기 빗물 저류조(100)에 저류된 빗물의 공급은 아래에서 설명될 급배수 설비를 통해 제공된다.
다음으로, 상기 빗물 저류조(100)의 상측 중앙부에 구비되는 상부 인공소하천(220)는 상부 친수 저류지로서 생태연못으로도 조성될 수 있다.
상기 인공 소하천(220)에는 빗물 저류조(100)에서 공급되는 빗물을 통해 항상 일정한 수위(도 3의 점선 화살표 A 참조)를 유지할 수 있다.
또한, 상기 인공 소하천(220)과 같은 상부 저류지(200)는 장마철이나 집중 호우가 발생할 경우, 실개천 변이나 호안에서 대상 지역에서 유출되는 빗물이 저류될 수 있어(도 2의 점선 화살표 B 참조) 평상시에는 인공 소하천(220)이나 수 공원으로 활용되다가 호우시에는 대략 20~100년 빈도의 첨두유출량을 저류하는 방재용 저류지로의 역할을 하게 된다.
즉 집중호우 시에는 20~100년 빈도의 첨두유출량을 상부 저류지(200)에 담아 둘 수 있으며, 강우 종료 후에 서서히 지하로 침투되거나 우수 관거로 방류하여 발생원에서의 강우 유출지연을 도모한다.
여기에서, 본 발명은 상기 인공소하천(220)에서 그 상부 인공소하천(220)의 용량을 초과하는 강우시의 홍수위시에 초과하는 유량을 이송할 수 있는 홍수위시 배수관(220)이 구비된다.
상기 상부 저류지(200)의 용량을 초과하는 강우시 상기 홍수위시 배수관(220)을 통해 초과하는 유량을 인근에 위치한 저류조, 침투조 및 배수 시스템으로 이송하여 안전성을 증대시키도록 한다.
상기 상부 인공소하천(220)의 바닥에 형성되는 불투수층(210)은 상부 저류지(200), 즉 인공소하천(220))의 물이 빗물 저류조(100)로 투수되어 흘러가지 않도록 하여 그 상부 저류지(200)(인공 소하천(220))의 수위가 일정하게 유지되도록 한다.
상기 상부 저류지(200)는 지하 빗물 저류조(100)로부터 공급되는 양질의 빗물로 일정 수위를 유지하는 인공소하천(220)이 조성되는데, 강우시 초기 빗물이 인공소하천(220)으로 유입되면 인공 소하천(220)의 수질이 악화될 우려가 있기 때문에, 지표면에서 유출되는 초기 빗물이 인공 소하천(220)으로 유입되지 않도록 하천변, 즉 상부 저류지(200)의 양 가장자리와 빗물 저류조(100)의 상단 사이는 투수층(110)으로 설치하여 빗물 저류조(100) 내의 전처리장치(300(320))로 유입되도록 한다.
상기 빗물 저류조(100)로 유입되는 빗물을 전처리하기 위한 전처리 장치(300)는 상기 빗물 저류조(100)로 초기 빗물을 유입하기 위한 초기 빗물 유입로를 형성하고, 상기 초기 빗물 유입로 중에 오염물질이 상대적으로 많이 함유되어 있을 가능성이 있는 빗물, 즉 도로면이나 주차장 등과 같이 오염도가 높은 초기빗물을 예를 들면 유입로 등에서 전처리하기 위한 초기빗물 처리장치(310)를 포함한다.
상기 초기빗물 처리장치(310)는 고농도의 초기 빗물을 전처리하고 그 전처리된 빗물을 빗물 저류조(100)로 제공한다. 상기 초기빗물 처리장치(310)는 예를 들면 고농도 초기빗물을 양적으로 분리하여 처리하는 것으로, 강우 시작 후 5mm~10mm의 강우를 선택적으로 분리하여 처리하며, 강우가 지속되어 유출량이 늘어나면 초기빗물 분리조를 월류하여 처리 없이 장치를 통과하여 제공하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전처리 장치(300)는 상기 상부 인공소하천(200)과 빗물 저류조(100) 사이에 구비되는 토양 여과층(320)을 더 포함한다. 상기 토양 여과층(320)은 빗물 저류조(100) 내에 구비되어 기 처리된 초기빗물의 재처리 또는 건축물 지붕면 등 상대적으로 오염도가 낮은 집수면에서 발생하는 다량의 저농도 빗물을 처리하게 된다.
상기 토양 여과층(320)은 토양층(321) 및 여과층(322)으로 구성되고, 상기 여과층(322)은 적용지의 강우 유출수의 수질에 따라 적절히 구성될 수 있는 것으로, 모래층(322a), 수처리 여재층(322b), 목재여과매트(322c), 투수시트(322d) 및/또는 여과층 지지부재(322e)로 구성할 수 있다.
상기 모래층(322a)에서는 주로 초기빗물 내의 부유 분진을 걸러낸다.
상기 수처리 여재층(322b)에서는 각종 미세 분진과 유류성분 등의 오염물질을 여과한다. 상기 수처리 여재층(322b)에는 제올라이트, 규조토 등 다공질의 여재를 사용하는 것이 좋으며, 동일 이상의 기능을 갖는다면 어떤 여재를 사용하여도 무방하다.
상기 수처리 여재층(322b) 하단의 목재여과매트(322c)는 중금속 및 물리적 처리가 어려운 질소, 인 성분을 이온교환을 통해 제거할 수 있는 특징이 있는 여재를 갖는 층으로서, 미처리된 빗물이 하천이나 지하수 등 수계에 유입될 경우 조류 번식을 유발하거나 2차 오염을 발생할 가능성을 최소화할 수 있다.
그리고 상기 목재여과매트(322c)의 하단에는 투수 시트(322d)를 포설하여 여과된 빗물을 원활하게 빗물 저류조(100)로 집수할 수 있도록 한다.
상기 여과층 지지부재(322e)는 상기 여과층(322)이 빗물 저류조(100) 내에서 안정적으로 지지 및 유지될 수 있도록 보조적 기능을 하는 투수가능한 지지부재이다.
상기 빗물 저류조(100)에 저류된 빗물을 외부로 급배수하기 위한 급배수 설비는 후술하는 도 3에서도 나타나 있지만, 예를 들면 빗물 저류조(100) 내에 저류된 빗물을 펌핑하기 위한 펌핑 수단(400); 및 상기 펌핑 수단(400)에 의해 펌핑된 빗물을 각 사용처로 급배수하기 위한 하나 이상의 급배수 배관으로 구성된다.
상기 급배수 배관은, 예를 들면 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 상부 저류지(200)(또는 220)로 빗물을 급수하기 위한 저류지 급수 배관(410); 농장(빌딩 농장)(1) 등에 농장 용수, 조경 용수로서 급수하기 위한 농장 급수 배관(420); 지하수 함양(涵養)을 위한 침투시설(침투 트렌치(infiltration trench))(2) 등에 지하수 함양수로서 급수하기 위한 지하수 함양수 급수 배관(430); 도시 내에서 활용하기 위한 용수, 즉 화장실 제정용수, 친수용수 또는 소방용수로서 급수하기 위한 잡용수 급수 배관(440)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 빗물 저류조(100)의 하부 측에는 그 빗물 저류조(100)와 연통하는 실개천 급수 배관(450)을 설치하여 빗물 저류조(100)보다 낮은 위치에 있는 하천이나 실개천 그리고 기타 용수 활용처에 별도의 에너지 소요 없이(즉, 펌핑 수단 없이) 빗물을 공급할 수 있는 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 건축물(3)의 지붕에서 유출되는 비교적 깨끗한 빗물은 직접 전처리 장치(300) 중 토양여과층(320)으로 연결되어 여과 후 빗물 저류조(100)로 유입하도록 구성할 수 있다.
또한, 광장(4)이나 도로(5)면에서 유출되는 빗물은 오염물질이 많이 함유되어 있을 가능성이 크기 때문에 전단의 전처리장치(300)인 초기빗물처리장치(310)에서 1차 처리된 후 토양여과층(320)으로 유입되어 2차 처리된 후 빗물 저류조(100)에 저장되도록 한다.
다시 말해서, 본 발명의 입체형 빗물 관리 시스템은 작게는 주택단지 내부로부터 크게는 도시 소유역에 적용할 수 있으며, 집수 대상은 건축물 지붕면 유출수, 광장 주차장 유출수, 공원 유출수, 도로면 유출수 등 다양한 지표면 유출수를 포함한다.
도 3에서 미설명부호 6은 녹지를 나타낸 것이고, 7은 펌핑 수단(400)을 구동하기 위한 전력을 제공하기 위한 태양광 집진설비를 나타낸 것이다.
한편, 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 방법에 따르면, 강우시 발생하는 유출수를 집수 공급하는 공급 단계; 상기 공급 단계에서 집수되는 유출수가 빗물 저류조에 저장되기 전이나 후 또는 전후에서 전처리하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계에서 처리된 빗물을 저류하는 저류 단계; 및 상기 저류 단계에서 저류된 빗물을 각 활용처로 급배수하는 급배수 단계를 포함한다.
상기 강우시 발생하는 유출수는 예를 들면 건축물 지붕면 유출수, 광장이나 주차장 유출수, 공원 유출수, 도로면 유출수 등 다양한 지표면 유출수를 예로 들 수 있다.
상기 전처리 단계는 저농도 초기빗물과 고농도 초기빗물을 분리하여 처리하는 것을 특징으로 한다. 즉 상기 전처리 단계는 초기빗물 처리장치를 통해 고농도 초기빗물만 양적으로 분리하여 처리하는 것과, 빗물 저류조로 유입되는 다량의 저농도 빗물을 토양여과로 처리하는 것을 포함할 수 있다.
상기 급배수 단계는 적어도 상기 빗물 저류조의 상부에서 불투수층에 의해 형성되는 상부 인공소하천으로 빗물 저류조의 빗물을 소정 수위 유지하도록 급수하는 단계를 포함한다.
상기 급수 단계는 빌딩 농장 등의 용수, 조경 용수, 지하수 함양수 등으로 사용될 수 있도록 급수될 수 있다. 또한, 상기 빗물 저류조에서 소정의 설비를 통해 추가 처리되는 빗물은 도시 내에서 활용하기 위한 용수, 즉 화장실 세정용수, 친수 용수 등으로 사용된다.
또한, 본 발명의 우수 관리 방법은 장마철이나 집중호우가 발생할 때 상기 상부 친수 저류지(인공소하천)의 수위가 소정 수위 이상일 경우, 초과하는 유량을 다른 설비, 즉 다른 저류조나 침투조 또는 배수 시스템으로 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 빗물 저류조의 하단부에 연결되는 급수 배관을 통해 그 저류조보다 낮은 위치에 있는 활용처로 저류된 빗물을 외부의 동력 지원 없이 자연 급수되는 것을 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 입체형 빗물 관리 시스템 및 빗물 관리 방법은 도시 내에서의 빗물을 효율적으로 관리하기 위해 친수 저류지인 인공 소하천 하부에 빗물 저류조를 설치하고, 주변 부지에서 발생하는 빗물을 저류 및 활용하여 친수 공간을 조성하고, 홍수를 조절하는 기능을 제공하게 된다.
즉 도로, 주차장 등 오염도가 상대적으로 높은 집수면에서 발생하는 오염된 강우 유출수(고농도 빗물)는 분리하여 초기빗물처리장치를 거친 후 실개천 바닥의 토양여과층을 거쳐 하부 빗물 저류조에 저장하며, 건축물의 지붕면 등과 같이 오염도가 상대적으로 낮은 집수면에서 발생하는 비교적 깨끗한 빗물(저농도 빗물)은 인공 소하천 바닥의 토양여과층만 거친 후 하부 빗물 저류조에 저장하여 비 강우시 태양광 설비를 통해 상부 인공 소하천의 용수로 활용하거나 도시 유지용수로 활용하며 일부는 침투시키거나 증발을 유도하여 도시 물순환을 정상화하는데 기여할 수 있다.
집중호우가 발생할 경우에는 시스템 상부에 위치한 인공 소하천과 제외지 전체가 방재용 저류지로서 활용되며, 해당 부지 내의 20년~100년 빈도 홍수량을 저장하였다가 서서히 방류하도록 하여 빗물의 이수, 치수, 환경관리 효과를 동시에 고려할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 빗물 저류조
110: 투수층
120: 구획 부재
130: 금속막 처리 유닛
200: 상부 저류지
210: 불투수층
220: 인공 소하천
300: 전처리 장치
310: 초기빗물 처리장치
320: 토양여과층
321: 토양층
322: 여과층
322a: 모래층
322b: 수처리 여재층
322c: 목재여과매트
322d: 투수시트
322e: 여과층 지지부재
400: 펌핑 수단
410: 저류지 급수 배관
420: 조경 급수 배관
430: 지하수 함양수 급수 배관
440: 잡용수 급수 배관
450: 실개천 급수 배관

Claims (10)

  1. 상부 인공소하천;
    상기 상부 인공소하천의 바닥에 구비되는 불투수층;
    상기 상부 인공소하천의 하부에 구비되고, 빗물을 저류하는 빗물 저류조;
    상기 상부 인공소하천의 양 가장자리에 형성되고 상기 빗물 저류조로 빗물이 유입되도록 구비되는 투수층;
    상기 빗물 저류조로 유입되는 빗물을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및
    상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 외부로 급배수하기 위한 급배수 설비
    를 포함하는 입체형 빗물 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급배수 설비는
    농장 용수나 조경 용수로서 급수하기 위한 조경 급수 배관, 지하수 함양수로서 급수하기 위한 지하수 함양수 급수 배관, 도시 활용 용수나 친수용수 또는 소방용수로서 급수하기 위한 잡용수 급수 배관 중 하나 이상을 포함하는
    입체형 빗물 관리 시스템.

  3. 제2항에 있어서,
    상기 급배수 설비에 전력을 공급하기 위하여 태양광 집진 설비를 더 포함하는
    입체형 빗물 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 장치는
    상기 빗물 저류조로 초기 빗물을 유입하기 위한 초기 빗물 유입로;
    상기 초기 빗물 유입로 중에 구비되고, 오염도가 높은 집수면에서 발생하는 고농도 빗물을 전처리하기 위한 초기빗물 처리장치; 및
    오염도가 낮은 집수면에서 발생하는 저농도 빗물을 전처리하기 위하여 상기 상부 인공소하천 하부에 구비되어 유입되는 빗물을 여과하는 토양 여과층을 포함하는
    입체형 빗물 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 토양 여과층은
    초기 빗물의 부유 분진을 걸러내는 모래층;
    상기 모래층의 하부에 구비되고, 미세 분진과 유류 성분의 오염 물질을 여과하는 수처리 여재층;
    상기 수처리 여재층의 하부에 구비되고, 질소나 인 성분을 제거하는 목재여과매트; 및
    상기 목재여과매트의 하부에 포설되는 투수 시트를 포함하는
    입체형 빗물 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저류조 내부를 구획하기 위한 구획 부재가 구비되어 일측 저류조와 타측 저류조로 구획되고,
    상기 구획 부재로 구획된 일측 저류조에는 유입되는 빗물을 도시 활용 용수로서 처리하기 위한 금속막 처리 유닛이 설치되는
    입체형 빗물 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    집중호우시 상기 상부 인공소하천을 포함하는 저류지의 용량을 초과하는 용량을 초과하는 유량을 외부로 이송할 수 있는 홍수위시 배수관이 구비되는
    입체형 빗물 관리 시스템.
  8. 강우시 발생하는 유출수를 집수 공급하고;
    상기 집수 공급 과정에서 집수되는 유출수가 빗물 저류조에 저장되기 전에 전처리하고;
    상기 전처리 과정에서 처리된 빗물을 저류하고;
    상기 저류 과정에서 저류된 빗물을 각 활용처로 급배수하는 것을 포함하며,
    상기 급배수 과정에 있어서 상기 빗물 저류조의 상부에서 바닥이 불투수층에 의해 형성되는 상부 인공소하천으로 상기 빗물 저류조에 저류된 빗물을 급수하여 소정 수위 유지하는 것을 포함하는
    입체형 빗물 관리 방법.
  9. 제9항에 있어서,
    상기 전처리하는 것은 오염도가 높은 집수면에서 발생하는 고농도 빗물을 초기빗물처리장치를 통해 양적으로 분리 처리하는 것과, 오염도가 낮은 집수면에서 발생하는 저농도 빗물을 토양여과로 처리하는 구분하여 포집하는 것을 포함하는
    입체형 빗물 관리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    집중호우 발생시, 상기 상부 인공소하천을 포함한 저류지에서 상기 상부 인공소하천을 포함한 저류지의 수위가 소정 수위 이상일 경우, 초과하는 유량을 외부로 이송시키는 것을 포함하는
    입체형 빗물 관리 방법.
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