KR101080088B1

KR101080088B1 - 생태환경을 고려한 저류지 시스템 및 그 시공 방법

Info

Publication number: KR101080088B1
Application number: KR1020080118606A
Authority: KR
Inventors: 변찬우
Original assignee: 주식회사 뉴보텍; 변찬우
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2011-11-04
Also published as: KR20100060142A

Abstract

본 발명은 생태·환경을 고려한 저류지 시스템에 관한 것으로서, 대용량의 저류지를 2개 이상의 중소규모 저류지로 분산시키고, 각 중소규모 저류지 사이에는 본 발명자가 발명한 바 있는 생태적수질정화비오톱 시스템, 즉 SSB(Sustainable Structured wetland Biotop) 및 SSM(Sustainable Structured wetland Media)을 구비한 수로를 조성함으로써, 생태·환경적 특성을 극대화한 저류지 시스템으로서, 상대적으로 상류에 설치되는 하나 이상의 제1 저류지(10), 상대적으로 하류에 설치되는 하나 이상의 제2 저류지(20), 상기 제1 저류지의 상시저류 생태연못(ecological retention pond)으로부터 제2 저류지의 상시저류 생태연못까지 생태통로(ecological network)역할을 하면서도 유수의 자연스러운 흐름을 유도하면서 생태적으로 수질정화를 행하는 다단계셀(30), 및 상기 제2 저류지로부터의 유수를 저장하고 있다가 갈수기 및 평수기에 상기 제1 저류지로 물을 인위적으로 보내는 저류조 장치(40)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

생태환경, 저류지, 상시저류(retention), 저류조 탱크 시스템, 체수재

Description

생태환경을 고려한 저류지 시스템 및 그 시공 방법{Ecological environmental water retention system and construction method thereof}

본 발명은 빗물을 저장하여 홍수 조절을 행하는 저류지 시스템에 관한 것으로, 특히 생태적 및 환경적 영향을 고려한 저류지 시스템에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 그러한 저류지 시스템의 시공방법도 제공한다.

저류지(water retention)란 한마디로 말해서 거대한 빗물 저장소를 말한다.

다만 원래의 저류지는 홍수기에 물을 일시적으로 저류하는 기능(detention)만을 지니고 있으나, 본 시스템은 홍수기의 저류기능은 물론 평상시(특히 갈수기)에도 상시 저류하게 하는 기능(retention)을 통해 생태, 환경, 경관적 향상이 될 수 있게 하였다.

비가 많이 와서 도시하천의 수위가 위험한 수준 이상으로 올라가지 않도록 도시 지역이나 택지지역 내에는 재해영향 평가 시설인 저류지를 설치하여야 한다.

저류지에 저장된 물들은 한꺼번에 쏟아져 나가지 않고 하천의 수위가 가장 높아지는 시기(Pick time)를 지나 천천히 방류함으로써 하천 부변의 홍수 피해를 줄일 수 있다.

국내에서도 공공 저류지는 하천변에 대규모로 설치되어 있는 반면에, 택지지역내에 빗물을 받아 두는 소규모 저류지를 재해영향평가상에서 법제화하고 있으며, 독일에서는 저류지를 설치하는 가정에 자금을 지원하고 있다.

최근, 토지 이용 상에서 주택단지 및 산업단지 등의 대규모 개발사업이 이루어지면, 지표면에 콘크리트나 아스팔트 등 불투수성 포장이 깔려서 물이 지하로 침투가 불가능한 상태로 변하게 되었는 바, 이때 지하수의 원천이 끊김으로 인해서 지하수가 고갈되고 강우는 직접 하천으로 유입되므로 홍수가 발생할 가능성이 더욱 높아지고 있다.

따라서, 자연상태의 택지를 개발하여 콘크리트나 아스팔트로 지표를 덮는 재개발 시에는 재해영향을 평가하여 해당 면적에 비례하는 일정 규모의 저류지를 설치하도록 의무화되고 있는 바, 이러한 저류지는 홍수를 대비하여 최대한의 여유 공간을 확보하여 두기 위하여, 주로 바닥을 깊이 파내고 콘크리트로 바닥과 벽을 직육면체에 가까운 박스 형태로 형성하는 것이 보통이다.

따라서, 홍수시에는 흙탕물이 들어차고 평소에는 콘크리트 구조로만 되어 있어 토지이용도가 낮을 뿐만 아니라, 생태환경적 가치가 전혀없고 공동주택(아파트 등)에 설치되어야 하는 저류지의 경우에는, 주민들에게 일종의 혐오시설로 여겨졌으며, 의무적인 규정 때문에 어쩔 수 없이 설치하는 상황이었다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 생태적 환경적 요소를 고려하면서도 저류지 공간을 공원화하는 것이다. 따라서 분산된 저류지 시스템과 이를 생태환경적으로 네트워크 시켜주는 생물 서식공간(biotop) 및 비점 오염 정화능력까지 갖는 생태공원을 제공하기 위한 것이 본 발명의 목적이다.

특히 대용량의 저류지를 2개 이상의 중소규모 저류지로 분산시키고, 중규모의 저류지는 2개 이상의 소규모 저류지로 분산시키고, 각 중소규모 저류지와 그 저류지들 사이에는 본 발명자가 발명한 바 있는 SSB 및 SSM을 구비한 수로를 조성함으로써 달성된다.

참고로 2001년 1월 5일부터 "재해영향평가서 작성 등에 관한 규정(행정자치부 고시 제2001-1호)" 이 시행되어 "원칙적으로 50년 빈도의 강우를 기준으로 한다"라는 규정에 의거하여 최소 50년 빈도 강우를 기준으로 저류지를 조성하여야 하나, 사람의 이용성이 높고, 홍수발생에 따른 악영향이 클 것으로 판단되는 경우, 재해영향평가를 통해서 100년 빈도 홍수량을 산정하여 방재기능을 수행할 수 있도록 산출된 저류지의 적정규모 및 적정구조, 도입가능한 시설 등을 설계도서에 맞게 조성하여야 한다.

기존 저류지의 경우 박스 형태로 깊이를 깊게 하고, 폭을 좁게 하며, 면적을 줄임으로써 저류기능만 수행하도록 조성 되었으나, 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지는 깊이를 얕게 하고, 폭을 넓혀 면적을 확대하는 방법과, 면적이 한정적일 경우 수심을 깊게 하고 주변면적과 동일하게 얕은 수심을 유지하게 하는 방법 등으로 다양한 호안 및 하상의 구조로 조성함으로써 택지 내 수생태계를 복원할 수 있도록 조성한다.

즉, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템은, 상대적으로 상류에 설치되는 하나 이상의 제1 저류지(10), 상대적으로 하류에 설치되는 하나 이상의 제2 저류지(20), 상기 제1 저류지로부터 제2 저류지로 유수의 자연스러운 흐름을 유도하면서 수질정화를 행하는 다단계셀(30), 및 상기 제2 저류지로부터의 유수를 저장하고 있다가 평수기 및 갈수기에 상기 제1 저류지로 물을 인위적으로 보내는 저류조 장치(40)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 다단계셀(30)은, 생태적 수질정화비오톱(Sustainable Structured wetland Biotop : SSB) 기능을 갖도록, 수로(31)를 통해 상기 제1 저류지(10)에 연결된 1차 습지(33)와 1차 연못(34)과 2차 습지(35)를 적어도 포함하는 수체계를 지니는 것을 특징으로 한다. 상기 습지와 연못의 개수는 상황에 따라 더 이상 증가할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 저류조 장치(40)는, 지하에 매립되는 저류조 탱크(41)와, 제2 저류지(20)로부터 상기 저류조 탱크(41)로 유수가 유입되는 유입관(42)과, 상기 저류조 탱크(41)로부터 펌핑에 의해 상기 제1 저류지(10)로 유수가 인위적으로 유입되도록 하는 유출관(43)과, 이들 유입수를 인위적으로 펌핑시키기 위한 장치들로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

더욱 바람직하기로는, 상기 저류조 탱크(41)는, 체수재(5)를 꼭 맞게 쌓아올려 형성한 공간을 차수시트(4), 투수시트 및 보호시트(3, 6)로 덮어 구성되는 것을 특징으로 하며,

더더욱 바람직하기로는, 상기 체수재(5)는, 아래로부터 제1 판재(51), 지지재(52), 경사판(53), 연결재(54) 및 제2 판재(55)의 순으로 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하며,

가장 바람직하기로는, 상기 경사판(53)의 경사면은 한 방향으로 통일하고, 유입구로부터 유수가 U자구(7)로 향해 흐를 수 있도록 경사판을 배치하여 저류시설내의 모래를 소정 장소(U자구)에 집사하는 기능을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 상기 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 시공방법에서, 상기 저류조 탱크의 설치는, (a) 저류조를 설치할 공간을 적당한 깊이로 굴착하는 단계 (도 3a); (b) 상기 굴착된 공간에 기초 공사를 행하되 소석(1)을 밑에 깔아 고르게 하고 바닥부를 콘크리트(2) 타설하는 기초 공사를 행하는 단계 (도 3b); (c) 시트를 부설하되, 저면부의 보호 시트(3)를 부설하고, 다음 저면부의 차수 시트(4)를 부설하는 단계 (도 3c); (d) U자구를 설치하는 단계 (도 3d); (e) 맨홀을 설치하는 단계 (도 4a 내지 도 4c); (f) 체수재를 설치하는 단계; (g) 시트를 접합하고 코너부를 마무리하는 단계; 및 (h) 되메우기를 행하는 단계 (도 7)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 (f) 단계는, 제1 판재(51), 지지재(52), 경사재(53), 연결재(54) 및 제2 판재(55)를 꼭 맞춰 쌓는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템에 의하면, 기존의 저류지를 대신하면서도 생태적으로 건강한 공간이 조성되며, 공원이나 자연학습 공간으로도 활용가능한 환경적으로도 우수한 공간이 조성가능하다는 장점이 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 일실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도면 도 1은 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 개념을 도시한 모식도이며, 도 2는 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 다단계셀의 개념을 도시한 모식도이며, 도 3a 내지 도 7은 본 발명에 따른 친환경 저류조의 시공과정을 나타내는 도면이며, 도 8a 및 도 8b는 체수재의 구성도이다.

도 3a는 저류조의 굴착 단계, 도 3b는 저류조의 기초 콘크리트 타설 단계, 도 3c는 저류조의 보호시트 및 차수시트 부설 단계, 도 3d는 저류조의 U자구 설치 단계, 도 4a는 맨홀을 체수재 내부에 설치시 U자구와 맨홀 연결 단계, 도 4b는 맨홀을 체수재 외부에 설치시 체수재와 맨홀 연결 단계, 도 4c는 맨홀을 U자구 위에 설치시 U자구와 맨홀 연결 단계, 도 5는 체수재 측면부에 차수시트 보조재를 설치하는 단계, 도 6a는 차수시트의 접합 단계, 도 6b는 보호시트의 접합 단계, 도 6c는 보호시트의 코너부 마무리 단계, 및 도 7은 되메우기 단계를 나타낸다.

도 8a 및 도 8b는 체수재의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템은, 상대적으로 상류에 설치되는 하나 이상의 제1 저류지(10), 상대적으로 하류에 설치되는 하나 이상의 제2 저류지(20), 상기 제1 저류지로부터 제2 저류지로 유수의 자연스러운 흐름을 유도하는 다단계셀(30), 및 상기 제2 저류지로부터의 유수를 저장하고 있다가 갈수기에 상기 제1 저류지로 인위적으로 보내는 저류조 장치(40)로 구성되어 진다.

상기 제1 저류조의 사면(11) 및 제2 저류조의 사면(21)은, 주변의 육상생태계와의 생태통로 (양서류나 파충류의 이동 통로) 로 이용될 수 있도록 완만하게 경사지도록 하며, 1:3 미만의 경사도를 갖도록 하는 것이 좋다.

아울러, 상류의 제1 저류지(10)는 유입수가 자연 유하되는 침강저류지로 작용하며, 하류의 제2 저류지(20)는 침전저류지로 작용하도록 하는 바, 이들의 구체 적인 구성에 대해서는 본 발명자의 특허출원 제2008-37032호 (수질정화 및 수위조절가능한 어도보 시스템) 및 제2008-37034호 (어도를 갖는 수질정화시스템) 에 자세히 설명되어 있으며, 상기 명세서는 본 출원에서도 참조되어진다.

또한, 생태적수질정화미디어(SSM) 및 생태적수질정화비오톱(SSB)을 갖는 상기 다단계셀(30)의 구성에 대해서는, 본 발명자의 특허출원 제2003-12026 (생태공원으로 활용가능한 점.비점 오염원 처리용 다단계셀 인공습지 시스템 및 오염원 처리 방법), 제2006-20534호 (생태적수질정화미디어 및 이를 갖는 인공습지 시스템) 및 제2006-90960호 (생태적수질정화미디어 및 이를 갖는 수제 배석형 시스템)에 자세히 설명되어 있으며, 한편 상기 다단계셀의 수로(31)는 어도보의 기능도 갖추어야 하는 바, 상기 어도보에 대해서도 본 발명자의 특허출원 제2007-17888호 (자연형 어도보를 갖는 하천) 에 자세히 기재되어 있는 바, 역시 본 명세서에서 참조되어진다.

한편, 상기 정류조 장치(40)는, 바람직하게는 지하에 매립되는 저류조 탱크(41)와 제2 저류지(20)로부터 상기 저류조 탱크(41)로 유수가 유입되는 유입관(42) 및 상기 저류조 탱크(41)로부터 펌핑에 의해 상기 제1 저류지(10)로 유수가 인위적으로 유입되도록 하는 유출관(43) 그리고 이들 유입수를 인위적으로 펌핑시키기 위한 기타 장치(도시되지 않음)들로 이루어진다.

상기 다단계셀(30)은 생태적 수질정화비오톱(Sustainable Structured wetland Biotop : SSB) 기능을 가져야 하는 바, 생태적으로 안정적이고 지속가능한 생태적수질정화 공법이다. 다단계셀(30)은 도 2에서 보듯이, 수로(31)를 통해 침강 저류지(10)에 연결된 1차 습지(33)→1차 연못(34)→2차 습지(35)→2차 연못→3차 습지→3차 연못→제2 저류지(마이크로풀)(36) 까지 원활한 수체계를 지닐 수 있어야 하며, 계획된 유입수량과 유출수량이 원활히 달성되도록 하여야 한다. 이들 요소의 구체적인 크기의 일례는 다음 <표 1>과 같다.

참고로, 하류의 제2 저류지의 용량이 상류의 제1 저류지의 용량보다 크게 조성되는 것이 바람직하며, 특히 제2 저류지의 용량은 제1 저류지의 용량의 3배-4배 정도로 되도록 하는 것이 바람직하다. 예를들어, 전체적으로 재해평가시 제시된 용량 3만톤 (100년 빈도 기준) 조건 이상이 충족되어야 하는 경우, 제1 저류지의 용량은 대략 6천톤, 제2 저류지의 용량은 2만톤 정도의 용량이 되도록 하되, 나머지는 습지와 저류조 장치에 의해 처리될 수 있도록 하는 것이 좋다.

참고로, 생태적수질정화비오톱 시스템(SSB:Sustainable Structured wetland Biotop system) 시스템은 초기강우시 유역에서 발생하는 점·비점오염원 처리를 위한 다단계셀 인공습지 시스템으로, 유입구로부터 폐수가 유입되어 일시 저장되는 침강저류지와 상기 침강저류지로부터 고형 오염물질이 가라앉아 방류되는 상등수가 유입되는 1차 습지, 상기 1차 습지의 1차 정화된 물이 유입되는 개방수면의 연못, 상기 연못으로부터 2차 이상 다단계에서 정화된 물이 유입되는 1차 습지와 동일한 작용을 하는 2차, 3차 이상의 다단계 습지(multi- cell)와 상기 다단계 습지(multi-cell)에서 최종 정화된 물이 유입되어 일시 저장되었다가 유출구로 정화된 물을 유출시키는 침전지(micro-pool)를 특징으로 한다.

제1 저류지(침강저류지)는 습지에 유입되기 전의 전처리시설로 자연중력침전에 의해 고액을 분리하고, 상등수가 방류되도록 조성되어야 한다. 강우시 초기유출수 등 오염부하가 많은 유입수를 일시 저류하여 유속을 저하시키고 일정시간 체류시키는 기능을 한다. 수리·수문적 특성, 토양, 지질, 식물의 생태적 특성에 따라 수심은 1.2∼1.8m가 되어야 하고, 침강저류지 주변의 도입식물은 식재시스템 생태적 수질정화비오톱의 식재기준 및 적용식물을 고려하여 식재한다.

습지는 수심이 얕고 주로 정수식물이 높은 밀도로 생육하며 수심은 정수식물이 생육할 수 있는 0.2∼0.4m 범위이고, 수처리 기능으로서 BOD, SS, 금속물질, 병원균, 복합 유기물, 암모니아화 작용을 갖는 공간으로 조성되어야 한다.

연못은 침수식물과 부수식물이 주로 생육하고, 수심은 0.6∼0.8m 범위이며, 습지에 이어 추가적으로 BOD를 개선하고 주로 질산화 및 인산염 제거기능과 대기와의 반응, 침수식물에 의한 산소전달, 조류의 광합성에 의해 산소를 공급하여 악취 및 해충발생을 저감시킬 수 있도록 조성되어야 한다.

마지막 습지를 통과하여 정화된 물은 침전지로 유출되는 바, 여기서는 부유물의 재부유 방지 및 산소공급 기능을 제공하고 1.0m 이상의 수심으로 다양한 동식물 서식처를 제공해야 한다. 침전지 말단에는 웨어를 설치하여 습지의 전체적인 체류시간을 조정하는 것이 바람직하다. 주변 도입식물은 식재시스템(생태적 수질정화비오톱의 식재기준 및 적용식물)을 고려하여 식재한다.

본 시스템의 전체적인 구조는 평상시 점오염원, 강우시에 비점오염원 처리를 고려하여 자유수면형 습지(Surface wetland) 구조를 원칙으로 하고, 점·비점오염원 처리를 고려하여 처리효율을 높일 수 있는 처리공정을 가감할 수 있다.

습지의 배치 및 형태를 결정함에 있어서는 먼저 대상지의 지형, 수리·수문, 토지이용 및 주변 생태계 등을 종합적으로 분석한다. 특히, 대상지의 지형적 잠재력을 최대한 고려하여 기존의 단순한 사각형 구조에서 탈피하여 지형에 순응하면서도 자연유하가 가능한 구조가 되도록 한다.

생태적 수질정화비오톱은 수질정화기능뿐만 아니라, 생물서식처의 기능을 동시에 가지므로 생물서식처를 고려한 조성방법을 고려한다. 어류와 양서·파충류 서식처의 기준은 다음과 같다.

어류서식처는 어류서식을 위해 여울, 소, 웅덩이를 다양하게 조성하고, 다양한 미소서식지(배후 습지, 사행여울, 거석소, 하중도 사구, 천수만, 샛강), 다양한 하상구조(돌, 자갈, 모래 등), 수변부에 초본(줄, 애기부들, 갈대 등)의 식물 군락을 조성한다 (<표 2> 참조).

양서·파충류 서식처는 수심을 50∼60cm로 조성하고, 연못수변에 그늘이 생기지 않도록 하여 적합한 수온을 유지하도록 한다 (<표 3> 참조).

생태적 수질정화비오톱의 식재기반 기준으로서, 상기 제1 저류지(침강저류지)는, 대상부지에 터파기와 원지반다짐으로 면적과 계획고를 맞추어 부지를 조성한다. 조성된 침강저류지에 생태방수재를 설치하고, 필요시 일례로, 0.5m 정도의 토양층을 조성한다. 식재될 식물의 특성에 맞추어 진흙 또는 미사질의 토양을 사용한다.

1차 습지(33) 및 2차 습지(35)는, 대상부지에 터파기와 원지반다짐으로 면적과 계획고를 맞추어 부지를 조성한다. 습지의 호안에는 경관향상과 생물서식처, 수질정화기능을 할 수 있는 배석층을 식재와 함께 조성할 수 있다. 습지 흐름의 중심부분에는 식재의 구분과 수질정화기능, 생물서식처 기능을 할 수 있는 적정한 폭의 골을 조성하고 φ40mm정도 크기의 자갈을 채운다.

연못(34) 역시, 대상부지에 터파기와 원지반다짐으로 면적과 계획고를 맞추어 부지를 조성한다. 식재될 식물의 특성에 맞추어 진흙 또는 미사질의 토양을 사용한다. 연못부가 시작되는 위치의 하안에 생태적수질정화미디어(SSM) 생태수제형의 조성을 고려한다.

생태적 수질정화비오톱의 식재기준 및 적용식물은, 제1 저류지(침강저류지)가 경우, 내부에는 부엽식물, 호안에는 정수식물을 식재한다. 침강저류지 호안에는 고마리류 등의 정수식물을 선정하여 근경부가 0.1∼0.2m정도 잠기도록 식재하며, 식재밀도는 1㎡당 9∼30본이 되도록 식재한다. 침강저류지 내부에는 마름류, 어리연꽃류의 부엽식물을 1㎡당 9∼30본 식재한다.

습지에는, 수질정화 효능을 가진 정수식물을 식재한다.

1차 습지(33)에는 오염도가 높은 경우에도 생장이 양호하고 부유물 침전 및 부착 생물에 의한 유기물 분해기능이 뛰어난 식물을 선정한다. 습지식재시스템에 따라 정수식물을 적용하며 습지의 호안과 내부의 유속과 식물의 생육가능유속을 감안하여 식물을 선정한다. 고마리는 호안에서 근경부가 0∼0.2m정도 잠기도록 식재하며, 번식력이 강하므로 식재밀도는 1㎡당 9본∼30본 사이에서 밀도를 조정하여 식재한다. 달뿌리풀, 갈대는 근경부가 0.2m이상 물에 잠기도록 식재하며, 식재밀도는 1㎡당 9∼30본이 되도록 식재한다.

2차 습지(35)에는 대형정수식물로 유기물 분해기능이 뛰어난 정수식물을 적용한다. 습지의 호안 및 내부에는 부들류, 갈대류, 줄류 등을 근경부가 0∼0.2m정도 잠기도록 식재하며, 식재밀도는 1㎡당 9∼30본이 되도록 한다.

연못의 경우, 연못내 부엽식물이 주로 생육하고, 연못의 호안으로 정수식물 중 꽃창포류를 도입하여 경관향상 기능을 갖도록 한다. 연못의 호안에는 꽃창포류의 정수식물을 적용하고, 연못의 내부에는 어리연꽃류, 수련류, 마름류 등 부엽식물을 적용한다. 고마리류와 꽃창포류는 식재시 근경부가 0∼0.2m 정도 물에 잠기도록 하며, 식재밀도는 1㎡당 9∼30본이 되도록 한다. 부엽식물은 연못의 내부에 식재하며, 식재밀도는 1㎡당 9∼30본이 되도록 한다.

제2 저류지(침전지)는, 최종적으로 정화된 물이 유출되는 곳으로 1.0m 이상의 수심으로 다양한 동식물 서식처를 제공하도록 한다. 침전지 내에는 부엽식물의 식물을 식재하고 침전지 호안에는 정수식물을 적용한다. 호안에는 정수식물의 식물을 선정하여, 근경부가 0∼0.2m정도 물에 잠기도록 식재하며, 식재밀도는 1㎡당 9∼30본이 되도록 한다. 침전지 내부에는 수련, 마름 등 부엽식물의 식물을 1㎡당 9∼30본 식재한다.

한편, 이들 장치에 대해 더 부연설명하자면, 유입수가 자연유하로 유입되어 일시 저장되는 침강저류지로서의 제1 저류지(10)와 상기 침강저류지로부터 고형 오염물질이 가라앉아 방류되는 상등수가 유입되는 1차 습지, 상기 1차 습지의 1차 정화된 물이 유입되는 개방수면의 연못, 상기 연못으로부터 2차 이상 다단계에서 정화된 물이 유입되는 1차 습지와 동일한 작용을 하는 2차, 3차 이상의 다단계 습지(multi- cell)와 상기 다단계 습지(multi-cell)에서 최종 정화된 물이 유입되어 일시 저장되었다가 일부는 유출구로 정화된 물을 유출시키고 나머지 정화된 물은 저류탱크로 유출시켜 순환시키는 침전지(micro-pool)를 특징으로 한다.

본 생태환경 저류지 시설에서의 수질정화 용량은 유역차원에서의 초기비점오염원 9,000㎥/d이상 처리될 수 있어야 한다.

마지막으로, 저류조 탱크(41)에 대하여 도 3a 내지 도 8b를 참조하여 설명한다.

본 발명에 관한 생태환경을 고려한 저류지 시스템은, 제1 저류지는 물론, 특히 제2 저류지의 경우, 홍수를 대비해서 약간의 유수만 남기고 비워놓아야 한다. 따라서, 우기에는 문제가 없지만, 갈수기에는 아주 습지 및 연못이 말라버릴 수가 있다. 경우에 따라서는 제2 저류지도 말라버릴 가능성이 있다.

저류지가 혐오시설이 될 수 밖에 없는 근본적인 이유는, 저류지는 홍수를 대비해서 존재하는 이상, 평소에는 비워진 상태이어야 하고, 따라서 갈수기에는 물이 완전히 말라 어떠한 수질 생태적 역할도 할 수 없다는 점이다.

본 발명의 핵심이 이러한 저류지를 평소에는 물론 갈수기에도 훌륭한 수리수문적 생태공간으로 활용되도록 하는 데에 있다. 이를 위해, 본 발명은 소순환 시스템을 구축하게 되며, 상기 소순환 시스템은 저류지 생태환경공원 내 우수를 재활용하여 저류지 생태연못 및 다단계셀 생태습지의 유지용수를 확보한다.

홍수기에는 재해영향평가상 100년 빈도 최고 홍수량을 고려하여 저류지의 규모 및 용량을 산정하여 방재기능을 적절히 수행할 수 있도록 한다.

유수는, 제1 저류지(침강저류지) → 다단계셀 생태습지 → 제2 저류지(침전저류지)로 자연유하 되며, 침전저류지 구간으로 모인 물은 홍수기 및 고농도 오염수(하수종말처리방 방류기준 BOD 10mg/ℓ이상) 유입시 비점오염원 장치형 시설로 처리한다. 평상시(갈수기)에는 저류조탱크(41)와 펌프를 통해서 양수하여 물을 순환시킴으로써 우수를 저장하고, 재활용하여 제1 저류지(침강저류지) 구간의 유지용수를 확보한다. 즉, 평상시(갈수기) 수순환 시스템을 도입하여 점·비점오염원을 재처리 할 수 있도록 조성한다.

수순환 시스템 구성요소인 저류지 수순환 시스템은, 유입구에 접하는 제1 저류지(침강저류지)(10)와 다단계셀 생태습지(30) 및 제2 저류지(침전저류지)(20), 저류조 탱크(41), 펌프(도시되지 않음), 유입관(42) 및 유출관(43)으로 구성한다.

이들은, 집중강우에 따른 우수의 차집이 용이한 구조로 조성하며, 동력을 이용을 최소화하는 자유수면형습지(FWS)로 조성하여 수순환이 될 수 있도록 한다. 생태환경 저류지 공원은 특성상 도심에 위치하기 때문에 토지 이용밀도가 높은 상업지구나 고밀도 주거지구 주변에는 가급적 조성 되므로 주변의 자연환경 및 경관과 조화롭고, 아름답게 조성한다. 저류지 생태환경공원 조성시 이용객의 접근에 어려움이 없도록 단지내 주거지역과 가까운 거리에 위치하도록 계획하여 이용성을 높인다.

한편, 본 발명에 관한 친환경 저류조 탱크(41)는, 플라스틱제 체수재(5)를 꼭 맞게 쌓아올려 형성한 공간을 차수시트(4), 투수시트 및 보호시트(3, 6)로 덮어 구성하는 저류시설이다. 체수재는 플라스틱제로 가볍고, 조립은 사람이 꼭 맞게 쌓아올리는 것만으로 간편하게 할 수 있다. 체수재는 90%이상의 높은 저류 용적율을 가지는 저류조를 형성할 수 있어 우수를 효율있게 저류할 수 있다. 또한, 본 시설은 중력, 유수를 이용하여 모래를 저류시설 하부의 U자구(7)에 모으는 집사성과 모은 모래 또는 슬러지 등을 간편하게 제거하는 기능을 가지고 있으며, 조 내에 사람이 들어가지 않고 유입된 모래 또는 슬러지 등을 제거할 수 있어, 안전하면서도 간편하게 유지관리를 할 수 있다. 저류조의 구조설계에서는 사용조건이 플라스틱제 체수재의 압축강도 적용범위 이내로 한다.

체수재(5)는 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 아래로부터 제1 판재(51), 지지재(52), 경사판(53), 연결재(54) 및 제2 판재(55)의 순으로 배열되어 이루어지며, 소석(1) 위에 콘크리트(2) 시설을 하고, 그 위에 제1 보호시트(3) 및 차수시트(4)를 깐 다음에, 체수재(5)를 위치시키고, 다시 상측에는 제2 보호시트(6)를 덮어 보호하게 된다.

플라스틱 지하저류시설은 경사재를 적절히 배치하는 것으로 저류시설내의 모래를 소정 장소(U자구)에 집사하는 기능을 가진다. 따라서 체수재의 조립계획에 있어서는, 1 유닛(1.0m×1.0m)에서의 경사면은 한 방향으로 통일하고, 유입구로부터 유수가 U자구로 향해 흐를 수 있도록 경사재를 배치하여야 한다.

저류시설의 깊이는 자연방류로 월류식의 경우, 유효수심+월류수심 이상으로 하고, 기타 펌프배수 등의 경우, 유효수심 이상으로 한다. 단, 지하저류시설을 위한 파랑의 영향은 무시한다.

이상의 조류조의 시공 방법에 대하여, 도 3a 내지 도7을 참조하여 설명한다. 먼저, 저류조를 설치할 공간을 적당한 깊이로 굴착한다 (도 3a). 굴착은 체수재에 여유분을 가한 크기로 실시한다. 바닥 마무리 부분은 적절한 다짐기(tamper, 해머 등)로 굴착 폭 전체를 충분히 다진다. 또한 U자구(7)의 크기에 맞춰 바닥 부분부터 凹로 굴착한다. 또한 굴착 깊이가 1.5m를 넘는 경우는 원칙적으로 흙막이를 시공하는 것으로 한다. 흙막이는 토질조건, 지하수위, 굴착 깊이, 주변지역으로의 영향을 고려하여 적정한 공법을 선정한다.

다음 기초 공사를 행하는 바 (도 3b), 기초는 파석과 같은 소석(1)을 밑에 깔아 고르게 하고 바닥부를 콘크리트(2) 타설한다. 이 경우도 U자구(7) 설치는 굴착면에 맞춰 균일한 두께로 콘크리트를 타설한다.

다음, 시트를 부설하는 바 (도 3c), 먼저 저면부의 보호 시트(3)를 부설하고, 다음 저면부의 차수 시트(4)를 부설한다. 시트 부착의 경우, 측면부 및 마무리를 고려하여, 여유분 크기를 부설한다.

다음 U자구를 설치하는 바 (도 3d), U자구(7)는 중심에 가능한 한 부설하고, 설치부와의 간격을 콘크리트 타설 및 윗면을 마무리한다.

다음, 맨홀을 설치하는 바 (도 4a 내지 도 4c), 맨홀을 저체수재의 내부에 설치하는 경우, 맨홀을 체수재의 외부에 설치하는 경우 및 맨홀을 U자구 위에 설치하는 경우가 있다.

맨홀을 저체수재의 내부에 설치하는 경우에는 도 4a에서 보는 바와 같이, U자구(7)와 맨홀(8)을 파이프(9)로 연결하고 고정한다.

맨홀을 체수재의 외부에 설치하는 경우에는 도 4b에서 보는 바와 같이, 체수재(5)와 맨홀(8')은 파이프(9)로 연결하고 고정한다.

마지막으로, 도 4c에서와 같이, 맨홀을 U자구의 위에 설치하는 경우도 있다.

다음, 통기맨홀을 설치하는 바, H.W.L이 통수공보다 높은 경우는 공기 빼기, 환기공을 설치한다.

다음, 체수재를 설치하는 바, 체수재의 각 구성요소인 제1 판재(51), 지지재(52), 경사재(53), 연결재(54) 및 제2 판재(55)를 꼭 맞춰 쌓는다.

보다 구체적으로는, 먼저, 판재를 위치 결정하고 체수재 조립을 위해 수평을 잡으며, 저지지재를 꼭 맞춰 높이 조정을 실시하고, 저경사재의 연결을 실시한다. 그 때 설계도에 따라 경사방향으로 주의하여 설치한다. 다음, 저연결재를 설치하고, 판재의 연결을 실시하여, 저류조의 조립을 완료한다.

다음, 시트를 마무리하는 바, 도 5에서와 같이, 체수재(5) 측면부에 차수 시트 보조재(4')를 설치한다. 사용재료는 다음 <표 4>와 같다.

차수 시트의 접합은, 도 6a에서 보는 바와 같이, 시트의 접합 폭은 160㎜이상으로 취하고, 먹줄을 치고 나서 부설한다. 시트의 접합은 2열 접착 테이프로 실시한다. 먼저, 프라이머를 0.1~0.5kg/㎡의 비율로 도포하고, 접착위치에 표선을 만들어, 접착테이프가 손상되지 않도록 붙이고 나서, 박리지를 박리하고, 접착테이프의 중공부에 중공 끈을 셋팅하며, 또 한편의 시트를 붙여 가압한 후, 중공부의 양 끝단에 시트를 충진 개폐하고, 감압검사를 실시하여 접합부분의 검사를 실시한다.

보호 시트의 접합은, 도 6b에서 보는 바와 같이, 구김이 생기지 않는 형태로 부설하여야 하는 바, 겹쳐지는 폭은 일례로 80㎜이상, 접합 폭은 50㎜이상이 되도록 하고, 조인트는 핸디 융착기 혹은 버너 등을 이용하고, 열풍 노즐을 접합사이에 투입하여 순차적으로 접합해 간다.

그 후, 시트의 코너부를 마무리하여야 하는 바, 코너부는 시트를 두 겹으로 되도록 겹치고, 겹쳐진 부분은 접착하여 처리한다. 즉, 도 6c에서 보는 바와 같이, 시트를 겹쳐 접합함으로써 모서리 접합부(6b)를 형성하도록 한다.

마지막으로, 되메우기를 행하여야 하는 바 (도 7), 되메우기는 양질의 흙을 이용하여, 체수재가 이동하거나, 붕괴되지 않도록 주위를 몇 층으로 나누어 균등하게 다진다.

기타 자재로서, 지수판을 설치하여야 하는 바, 지수판은 설계서대로 제자리에 정확하게 설치하고 콘크리트치기 중 이동되지 않도록 하여야 한다. 지수판은 콘크리트 이음매를 중심으로 양쪽으로 대칭이 되도록 설치하며, 콘크리트와 지수판 사이에는 공극이 없는 완전한 채움과 부착이 되도록 하여야 한다. 필요한 경우에는 모래와 시멘트의 반죽 그라우트를 사용할 수 있다. 팽창이음으로 설치되는 경우에는 지수판의 방울이 콘크리트의 이음매에 있게 설치하여야 하며 이음부에는 이물질이 퇴적되지 않도록 팽창이음 재료와 봉함재를 설치해야 한다. 봉함재를 사용할 때에는 지수판과 봉함재 사이에 분리용 막대를 끼워서 봉함재가 적절히 역할을 수행할 수 있도록 해야 한다. 지수판과 이음매는 설치착오, 거품, 부적합한 부착, 투수성, 균열, 어긋남 및 물의 침입으로 지수판의 효과가 훼손될 우려가 있을 경우에는 제작자의 지침에 따라 보수하거나 대체하여야 한다. 지수판을 이어서 쓸 경우에는 용접을 하여야 한다.

저류조에 대한 유입관 및 유출관(42, 43)의 시공에 앞서 각종 관 및 기기와의 관련사항을 검토하고, 기울기를 고려하여 그 위치를 결정한다. 수경용 배관의 기울기는 0.5∼1.0%로 하고, 펌프쪽을 낮게 하여 설치한다. 관의 절단은 관의 길이방향에 대하여 직각으로 절단하고, 절단시 관을 찌그러뜨리지 않는 기구를 사용하여야 한다. 절단부위는 관의 내외부가 벗겨지거나, 거스러미가 붙어있지 않도록 마무리한다. 시공중에는 관의 개구부로 이물질이 들어가지 않도록 플라그 등으로 막아 놓는다. 배관에 누수현상이 발견되었을 때에는 관 혹은 연결구를 교체하여 수리하는 것으로 한다. 코오킹재 등으로 수리하여서는 안 된다. 분수 노즐을 설치하기 전에 모든 배관에 고압으로 물을 통과시켜 관로 내부의 오물과 이물질을 배출시킨다. 관이 콘크리트 내부를 관통하는 경우에는 콘크리트를 타설하기 24시간 전에 수압시험을 마쳐야 한다. 지중배관의 되메우기는 배관의 수압시험, 도장, 피복 등이 완료된 다음에 한다.

마지막으로, 펌프의 전동기에는 과전류 및 누전 차단기를 부착하여야 하며, 3.7kW 이상의 유도전동기는, 기동장치가 부착되어 있어야 한다. 전동기의 철재 받침 및 펌프의 외벽상자는 접지공사를 하여야 한다. 펌프류의 기초는 기기의 중량 및 외력에 견디고 설치에 충분한 지지면적을 가지는 철근콘크리트제로 하며, 지지력이 있는 지반 위에 설치하여야 한다. 기초의 높이는 지표면보다 300㎜높게 하는 것을 표준으로 하며, 표면을 모르타르마감으로 하고 주위에 배수구를 설치하여 호칭직경 30㎜ 이상의 염화비닐관으로 외부의 배수로에 연결시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 개념을 도시한 모식도이다.

도 2는 본 발명에 따른 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 다단계셀의 개념을 도시한 모식도이다.

도 3a 내지 도 7은 본 발명에 따른 친환경 저류조의 시공과정을 나타내는 도면으로서,

도 8a 및 도 8b는 체수재의 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 ; 제1 저류조 11 ; 제1 저류조 사면

20 ; 제2 저류조 21 ; 제2 저류조 사면

30 ; 다단계셀 31 ; 수로

33 ; 제1 습지 34 ; 연못

35 ; 제2 습지

40 ; 저류조 장치 41 ; 저류조 탱크

42 ; 유입관 43 ; 유출관

Claims

생태환경을 고려한 저류지 시스템으로서,

상대적으로 상류에 설치되는 하나 이상의 제1 저류지(10),

상대적으로 하류에 설치되는 하나 이상의 제2 저류지(20),

상기 제1 저류지로부터 제2 저류지로 유수의 자연스러운 흐름을 유도하면서 수질정화를 행하는 다단계셀(30), 및

상기 제2 저류지로부터의 유수를 저장하고 있다가 평수기 및 갈수기에 상기 제1 저류지로 물을 인위적으로 보내는 저류조 장치(40)

를 포함하며,

상기 저류조 장치(40)는,

지하에 매립되는 저류조 탱크(41)와, 제2 저류지(20)로부터 상기 저류조 탱크(41)로 유수가 유입되는 유입관(42)과, 상기 저류조 탱크(41)로부터 펌핑에 의해 상기 제1 저류지(10)로 유수가 인위적으로 유입되도록 하는 유출관(43)과, 이들 유입수를 인위적으로 펌핑시키기 위한 장치들로 이루어지며,

상기 저류조 탱크(41)는, 체수재(5)를 꼭 맞게 쌓아올려 형성한 공간을 차수시트(4), 투수시트 및 보호시트(3, 6)로 덮어 구성되며,

상기 체수재(5)는, 아래로부터 제1 판재(51), 지지재(52), 경사판(53), 연결재(54) 및 제2 판재(55)의 순으로 배열되어 이루어지는

것을 특징으로 하는 생태환경을 고려한 저류지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 다단계셀(30)은, 생태적 수질정화비오톱(Sustainable Structured wetland Biotop : SSB) 기능을 갖도록, 수로(31)를 통해 상기 제1 저류지(10)에 연결된 1차 습지(33)와 1차 연못(34)과 2차 습지(35)를 적어도 포함하는 수체계를 지니는 것을 특징으로 하는 생태환경을 고려한 저류지 시스템.
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제1항에 있어서,

상기 경사판(53)의 경사면은 한 방향으로 통일하고, 유입구로부터 유수가 U자구(7)로 향해 흐를 수 있도록 경사판을 배치하여 저류시설내의 모래를 소정 장소(U자구)에 집사하는 기능을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 생태환경을 고려한 저류지 시스템.
제1항, 제2항 및 제6항 중의 어느 한 항의 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 시공방법으로서,

상기 저류조 탱크의 설치는,

(a) 저류조를 설치할 공간을 적당한 깊이로 굴착하는 단계 (도 3a);

(b) 상기 굴착된 공간에 기초 공사를 행하되 소석(1)을 밑에 깔아 고르게 하고 바닥부를 콘크리트(2) 타설하는 기초 공사를 행하는 단계 (도 3b);

(c) 시트를 부설하되, 저면부의 보호 시트(3)를 부설하고, 다음 저면부의 차수 시트(4)를 부설하는 단계 (도 3c);

(d) U자구를 설치하는 단계 (도 3d);

(e) 맨홀을 설치하는 단계 (도 4a 내지 도 4c);

(f) 체수재를 설치하는 단계;

(g) 시트를 접합하고 코너부를 마무리하는 단계; 및

(h) 되메우기를 행하는 단계 (도 7)로 이루어지며,

상기 (f) 단계는, 제1 판재(51), 지지재(52), 경사재(53), 연결재(54) 및 제2 판재(55)를 꼭 맞춰 쌓는 것을 특징으로 하는 생태환경을 고려한 저류지 시스템의 시공 방법.
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