KR101135029B1 - 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법 - Google Patents

집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하수를 수집하기 위한 집수정 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집수정 개발시 또는 기존의 집수정에 수집되는 수량 증대가 용이하고, 집수정에 설치된 수평천공을 청소하기 위한 청소수단이 구비된 집수정을 시공하여 수평천공을 필요에 따라서 간편하게 수시로 청소할 수 있는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 집수정 본체 및 다수의 수평천공이 시공된 방사상 집수정에 있어서, 상기 수평천공의 천공시 형성되는 절리(joint)가 발파수단 또는 에어분사수단에 의해 확장되어 지하수의 수집량을 늘리기 위한 절리확장단계 및 상기 수평천공에 다수의 노즐이 구비된 청소관이 삽입되는 청소관 설치 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법 {method for constructing collecting well having cleaning means and water quantity}
본 발명은 지하수를 수집하기 위한 집수정 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집수정 개발시 또는 기존의 집수정에 수집되는 수량 증대가 용이하고, 집수정에 설치된 수평천공을 청소하기 위한 청소수단이 구비된 집수정을 시공하여 수평천공을 필요에 따라서 간편하게 수시로 청소할 수 있는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법에 관한 것이다.
최근 산업발전으로 인하여 물에 대한 수요가 증가하고 있는 상황하에서 국민의 생활에 필요한 수자원을 충분히 확보하기 위하여 막대한 예산이 투입되고 있음에도 불구하고, 각종 용수에 대한 부족현상은 여전하다.
이러한 용수부족을 해소하기 위하여 수자원을 개발함에 있어서 지표수뿐만 아니라, 지하수에 대한 수요가 증대되고 있는 점에서 더욱더 지하수의 중요성이 대두되고 있다.
지하수는 오염되지 않은 수자원으로서, 일반적으로 양호한 수질을 가지며, 경제적인 채취가 가능하고, 지표수를 대표하는 하천수의 개발시에 야기되는 지역적인 갈등을 촉발시키지 않는 등 지표수에 비하여 많은 장점들을 가지는 수자원이다.
이러한 장점을 갖는 지하수를 적절하게 개발하면 물부족 현상을 크게 개선할 수 있는데, 현재 사용되는 지하수 취수 방법 중 가장 보편적인 방법이 방사상 집수정 시공에 의한 지하수 취수 방법이라 할 것이다.
방사상(放射狀) 집수정이란, 투수성이 양호한 충적 대수층을 대상으로 한 수평천공 공법에 의하여 수평천공을 방사상으로 다수 설치하므로 다량의 지하수를 중앙부의 집수정에 집수한 시설물로서 충적대수층의 발달이 양호하고 집수유역이 큰 하천변에 설치되는 것이다. 상기와 같은 방사상 집수정은 집수정 시공장소 및 여건에 따라 암반 집수정, 강변여과수 집수정 등이 시공되고 있다.
그 중에서 강변여과수 집수정 시공방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
강변여과수 집수정이란 도 1 및 도 2에서와 같이, 집수정(10) 하부에 다수의 수평 유공관(20)이 방사상으로 설치된 대규모 지하수 취수시설로서, 유공관(20)을 통하여 유입된 지하수가 집수정(10)에 집수되어 양수되는 구조를 가진다. 이러한 집수정(10)은 도 3에서와 같은 과정을 거쳐 시공되는데, 그 시공과정을 약술하면 다음과 같다.
우선 대상 지반에 케이슨(caisson)(19)을 설치하고 케이슨(19) 내부를 굴착하여 케이슨(19)을 목표심도까지 침하시킨 후, 케이슨(19) 하부를 폐쇄하여 집수정(10)을 구성한다.
집수정(10) 본체가 완성되며, 집수정(10) 하부 소정의 위치에 수평천공을 실시하는데, 공벽(孔壁)을 유지하기 위하여 굴착과 동시에 케이싱(casing)(30)을 관입한다.
계획지점까지의 굴착 및 케이싱(30)관입이 완료되면 케이싱(30) 내부로 유공관(20)을 삽입하고, 케이싱(30)을 인발하게 되며, 이러한 유공관(20)설치를 각기 다른 방향으로 반복하여 방사상 집수정(10)을 완성하게 된다.
상기와 같이 시공된 강변여과수 집수정의 경우 강이나 하천 주변에 시공되어 토질이 연약하여 반드시 유공관이 시공되어야 하며, 상기 유공관은 토질에 따라 PVC 또는 스텐인레스 파이프로 구비되어 주변 토질을 고려하여 가공 사용한다.
한편, 암반 집수정은 수평천공에 별도의 유공관을 설치할 필요는 없으나, 수평천공의 붕괴가 우려되는 연약지반에는 별도로 유공관을 시공하여 수평천공의 붕괴를 방지한다. 상기 암반 집수정은 사용량의 증가에 따른 수량 부족시에는 기존 집수정으로는 수량증대를 기대할 수 없으므로, 별도의 집수정을 다시 시공하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 기존의 수평천공은 오랫동안 사용될 경우 쌓인 침전물 및 암벽 부스러기로 인해 수질의 약화와 지하수 수집량을 저하하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 수평천공 내부를 청소해야 하는데, 종래에는 에어써징 공법을 사용하여 수평천공 내부를 청소하였다. 에어써징은 사용중인 집수정에 대해서도 주기적으로 실시하여 집수정의 수명을 유지하고 재개발 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이러한, 에어써징 청소방법은 분사 노즐이 구비된 별도의 호스를 수평천공에 삽입하고, 별도의 고압 에어콤프레셔 또는 수압모터를 구비한 상태에서 이를 호스를 통해 수평천공에 분사하여 수평천공 내부를 청소하는 것이다.
그러므로, 수평천공을 청소하기 위해서는 집수정에 집수된 물을 배출하여 수평천공이 노출되게 하고, 노출된 수평천공에 별도의 인력이 투입되어 호스를 설치해야 하는 문제점이 있으며, 수량이 많을 때는 잠수부가 잠수하여 작업하여야 하는 문제점이 있으며, 방사상으로 설치된 다수의 수평천공을 전부 청소하기 위해서는 반복적으로 호스의 제거 및 설치가 이루어져야 하는 문제점이 있다.
그러므로, 종래의 에어써징 방법에 의한 집수정의 수평천공 청소방법은 청소를 위한 설비가 별도로 필요로 하여 주기적인 청소가 용이하지 않으며, 집수정의 청소시 장시간의 시간과 비용이 들며, 그 청소 효과 또한 미흡한 문제점이 있어왔다.
본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 집수정의 개발시 또는 기존 집수정에 설치된 수평천공의 수집능력을 극대화하여 수량증대가 용이하고, 수평천공의 유지가 용이하며, 수평천공의 청소가 용이한 청소수단이 구비된 집수정을 시공하여 수평천공을 필요에 따라서 간편하게 수시로 청소할 수 있는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 집수정 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법은, 집수정 본체 및 다수의 수평천공이 시공된 방사상 집수정에 있어서, 상기 수평천공의 천공시 형성되는 절리(joint)가 발파수단 또는 에어분사수단에 의해 확장되어 지하수의 수집량을 늘리기 위한 절리확장단계; 및 상기 수평천공에 다수의 노즐이 구비된 청소관이 삽입되는 청소관 설치 단계;로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 발파수단은 수평천공에 장약 및 전기뇌관이 설치되고, 전색을 설치한 후 발파기에 의한 장약의 폭발로 수평천공에 절리가 확장 또는 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 에어분사수단은 절리가 형성된 수평천공에 에어분사 노즐이 끝단에 구비된 분사관이 삽입되고, 상기 분사관과 수평천공을 밀폐하기 위한 밀폐수단에 의해 수평천공이 밀폐된 상태에서 상기 분사관에 고압의 에어를 공급하기 위한 에어콤프레샤의 에어 공급으로 수평천공에 형성된 절리가 확장됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 청소관은 수평천공의 길이 만큼의 길이로 다수의 노즐이 구비된 일측이 수평천공 내부에 삽입되고, 타측 끝단이 집수정 상부에 위치되어 분배기에 고정되고, 상기 분배기는 지하수를 펌핑하기 위한 펌핑수단과 상호 연결됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 청소관의 타측에 역루방지용 밸브가 더 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 분배기는 별도의 고압분사수단과 연결되는 연결관이 더 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 분배기에 고정되는 적어도 하나 이상의 청소관과 펌핑수단 및 분배기를 각각 제어하기 위한 개폐밸브가 적어도 하나 이상 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명은 발파수단 또는 에어분사수단에 의해 확장 또는 형성된 절리로 인해 새로운 집수정 시공 없이 기존의 집수정의 지하수 수집능력을 증대할 수 있는 효과가 있으며, 새로운 집수정의 시공시 지하수의 수집량을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 청소관 설치단계에 의한 청소관의 고정설치에 의해 집수정의 천공된 다수의 수평천공을 별도의 설비 및 인력의 필요없이 수시로 용이하게 청소할 수 있으며, 청소관에 의해 수평천공의 붕괴를 방지할 수 있어 집수정의 유지 보수비용을 절감할 수 있으며 양질의 지하수를 항시 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 집수정의 대표단면도.
도 2는 종래의 집수정의 평면도.
도 3은 종래의 집수정 설치과정도.
도 4a는 본 발명에 따른 집수정 시공순서를 도시한 순서도.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예의 집수정 시공순서를 도시한 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 발파수단을 개략적으로 도시한 사용상태도.
도 6은 본 발명에 따른 에어공급수단을 개략적으로 도시한 사용상태도.
도 7은 본 발명에 따른 청소관이 시공된 집수정을 개략적으로 도시한 사용상태 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 청소관이 시공된 집수정을 개략적으로 도시한 설치상태 평면도.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 청소수단이 구비된 집수정 시공방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 집수정 시공방법은 기본의 집수정 또는 새로운 집수정의 시공시 집수정 본체(100)가 시공된 상태에서, 상기 집수정 본체(100)로부터 방사상의 수평천공(102)을 시공하는 단계(S10) 및 청소관 시공단계(S30)를 포함한다.
상기 수평천공(102)은 시공시 수평천공(102)이 소정의 각을 이루어 사선으로 상, 하 어느 한 방향으로 시공됨이 바람직하며, 이는 집수정의 시공시 수평천공을 시공하기 위한 주변 여건에 따라 변경될 수 있다.
상기 단계 S10은 당업자에게 잘 알려진 방법으로 시공될 수 있어 그 자세한 설명을 생략한다. 상기 단계 S10을 수행함으로써 수평천공(102) 주변에 형성된 절리(J)로부터 풍부한 수량을 획득할 수 있다.
상기 절리(joint, 節理)(J)라 함은 통상적인 지질학 용어로 암석 내에서 거의 상대적인 이동 없이 형성된 깨지기 쉬운 균열면을 지칭하는 것으로, 지하수를 수집하기 위한 것이다.
도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예에 따른 집수정 시공방법은 수평천공 형성단계(S10) 후에 수집되는 지하수의 수량이 적을 경우 수평천공(102)에 인위적으로 절리(J)를 더 형성하기 위한 절리확장단계(S20) 및 청소관 시공단계(S30)가 수행된다.
상기 단계 S20은 발파수단(110) 또는 에어분사수단(120)에 의해 인위적으로 수평천공(102)에 절리(J)를 확장 또는 형성하여 지하수의 수집량을 늘리기 위한 것이다. 상기 단계(S20)는 수평천공(102)의 시공시 수평천공(102)을 시공하는 과정에서 형성되는 절리(J)를 확장하기 위한 것으로, 수평천공(102)에 형성되는 절리영역이 적을 때는 도 5에 도시된 바와 같은 발파수단(110)에 의해 절리(J)를 확장하고, 절리영역이 넓은 상태에서는 도 6에 도시된 바와 같은 에어분사수단(120)에 의해 절리(J)를 확장한다.
상기 발파수단(110)은 도 5에 도시된 바와 같이 수평천공(102)에 장약(112) 및 전기뇌관(114)이 설치되고, 차단부(116)를 설치한 후 발파기(118)에 의한 장약(112)의 폭발로 수평천공(102)에 절리(J)를 확장한다.
이때, 장약(112)에 의한 폭발력은 차단부(116)에 막혀 수평천공(102) 전면으로 방사되게 되며, 후면은 차단부(116)에 막힘 되어 장약(112)의 폭발에 의한 압력을 수평천공(102)의 전면으로 전달하고, 사고 위험을 방지할 수 있는 것이다. 상기 수평천공(102)의 가운데 부분에 절리(J)가 형성된 경우, 상기 장약(112)의 앞쪽 및 뒤쪽에 차단부(116)를 설치하고, 상기 장약(112)의 폭발에 의한 압력을 절리 영역으로 전달할 수 있다. 상기 차단부(116)는 모래와 같이 폭발력의 흡수가 용이한 것으로 구성된다.
상기 에어분사수단(120)은, 도 6에 도시된 바와 같이 절리(J)가 형성된 수평천공(102)에 에어분사 노즐(122)이 끝단에 구비된 분사관(124)이 삽입되고, 상기 분사관(124)과 수평천공(102)을 밀폐하기 위한 밀폐수단(126)에 의해 수평천공(102)을 밀폐한다.
상기 밀폐수단(126)은 분사관(124)이 삽입되는 중공축(126-1)으로 구비되고, 상기 중공축(126-1) 외주면에 고정되어 나사방식으로 압착되는 밀폐부재(126-2)가 구비되어 수평천공(102)을 밀폐하게 된다. 또한, 별도의 배출밸브(126-3)가 더 구비되어 수평천공(102)에 수집된 지하수를 배출한다.
상기와 같이 밀폐수단(126)으로 밀폐된 수평천공(102)은 상기 분사관(124)에 고압의 에어 및 수압을 분사하기 위한 분사수단(128)에 의해 에어 또는 수압이 분사관(124)의 노즐(122)을 통해 절리(J)가 형성된 부분에 분사되어 절리(J)가 좀더 넓게 확장되면서 청소되는 것이다. 이때, 밀폐수단(126)에 의해 수평천공(102)이 밀폐됨으로 압력의 손실 없이 고압으로 절리(J)가 확장되는 것이다.
상기와 같이 발파수단(110) 또는 에어분사수단(120)으로 수평천공(102)에 절리(J)가 확장된 집수정(10)은 절리(J)의 확장에 의해 지하수의 수집량을 극대화할 수 있는 것이다. 또한, 상기 발파수단(110) 및 에어분사수단(120)은 동시에 사용되어 지하수의 수집량을 더욱 극대화할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 수평천공 형성단계(S10) 및 절리확장단계(S20)에 의해 수행되는 절리(J)의 확장 또는 형성단계는, 새로운 집수정의 시공시 예상 사용량의 증가에 대비하여 선택적으로 사용할 수 있으며, 기존의 집수정의 수량이 부족할 때 이를 증대하기 위해 사용되는 것이다.
아울러, 집수정의 시공시 선택되는 시공환경, 예를 들어 붕괴가 우려되는 연약 암반층에 따라 수평천공의 절리 형성 후 기존의 유공관을 시공하여 수평천공의 붕괴를 방지할 수도 있다.
상기 청소관 시공단계(S30)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 절리(J)가 확장된 수평천공(102)에 청소관(130)이 고정되게 삽입하는 것으로서, 상기 청소관(130)은 수평천공(102)의 길이 만큼의 길이로 다수의 노즐(132)이 배열된 일측이 수평천공(102) 내부에 삽입되고, 타측 끝단이 집수정 본체(100) 상부에 위치되어 분배기(140)에 고정되며, 상기 분배기(140)는 지하수를 펌핑하기 위한 펌핑수단(150)과 연결되게 된다.
상기 펌핑수단(150)은 집수정 본체(100)에 수집되는 지하수를 펌핑하기 위한 수중모터(152)와 지하수를 이송하기 위한 이송관(154)으로 구비된다.
또한, 상기 집수정 본체(100)의 상부에 위치된 청소관(130)의 타측에는 역류방지용 밸브(132)가 구비되어 청소시 주입되는 고압의 에어 및 수압의 역류를 방지한다.
그리고, 상기 분배기(140)는 별도의 고압분사수단(160)과 연결되는 연결관(142)이 더 구비되어 별도의 고압분사수단(160)에 의한 청소 압력을 배가할 수 있다.
아울러, 상기 분배기(140)에 고정되는 다수의 청소관(130)과 펌핑수단(150) 및 분배기(140)를 각각 제어하기 위한 개폐밸브(170)가 다수 구비되어 청소관(130)에 의한 수평천공(102)의 청소시 이를 사용자가 제어할 수 있다.
상기와 같이 청소수단이 시공된 집수정은 사용자가 집수정 본체(100)에 수집된 지하수의 배출 및 별도의 설비와 인력의 필요없이 수시로 수평천공(102)을 용이하게 청소할 수 있는 것으로, 우선 수평천공(102)의 청소시 펌핑수단(150)에 구비된 개폐밸브(170)를 잠금으로 지하수의 방출을 차단한다.
그리고, 분배기(140)에 연결된 개폐밸브(170)를 개방하면 펌핑모터(152)로 펌핑된 지하수가 다수의 청소관(130)을 통해 노즐(132)로 분사되어 수평천공(102)이 청소되는 것이며, 특히 수평천공(102) 내에 와류현상이 발생하여 수평천공(102)의 청소가 더욱 용이한 것이다.
아울러, 청소압력의 부족시에는 다른 청소관(130)의 개폐밸브(170)를 잠금으로 청소하기 위한 청소관(130)의 청소압력이 상승하여 고압의 분사가 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 별도의 고압분사수단(160)이 상기 분배기(140)에 구비된 연결관(142)에 결합하여 수압뿐만 아니라 고압의 에어 또는 수압 및 에어가 혼용된 분사가 이루어져 수평천공(102)의 청소가 더욱 용이한 것이다.
물론, 청소압력을 확인하기 위한 압력게이지가 다수 구비되어 청소압력을 수시로 확인할 수 있다.
그리고, 수평천공(102)의 붕괴시 하나의 관체로 형성된 청소관(130)이 수평천공(102)의 완전한 붕괴를 방지하며, 고압의 수압 및 에어의 분사에 의해 수평천공(102)의 붕괴부분을 다시 천공하여 수평천공(102)의 유지보수가 용이한 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 집수정 본체 102: 수평천공
110: 발파수단 112: 장약
114: 전기뇌관 116: 차단부
118: 발파기 120: 에어분사수단
122,132: 분사노즐 124: 분사관
126: 밀폐수단 126-1: 중공축
126-2: 밀폐부재 126-3: 배출밸브
128, 160: 고압분사수단 130: 청소관
134: 역류방지용 밸브 140: 분배기
142: 연결관 150: 펌핑수단
152: 수중모터 154: 이송관
170: 개폐밸브 J: 절리(joint, 節理)

Claims (7)

  1. 집수정 본체(100) 및 다수의 수평천공(102)이 시공된 방사상 집수정에 있어서,
    상기 수평천공(102)의 천공시 형성되는 절리(joint)(J)가 발파수단(110) 또는 에어분사수단(120)에 의해 확장되어 지하수의 수집량을 늘리기 위한 절리확장단계(S20); 및
    상기 수평천공(102)에 다수의 노즐(132)이 구비된 청소관(130)이 삽입되는 청소관 설치 단계(S30);로 구성됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발파수단(110)은 수평천공(102)에 장약(112) 및 전기뇌관(114)이 설치되고, 차단부(116)를 설치한 후 발파기(118)에 의한 장약(112)의 폭발로 수평천공(102)에 절리(J)가 확장 또는 형성됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어분사수단(120)은 절리(J)가 형성된 수평천공(102)에 에어분사노즐(122)이 끝단에 구비된 분사관(124)이 삽입되고, 상기 분사관(124)과 수평천공(102)을 밀폐하기 위한 밀폐수단(126)에 의해 수평천공(102)이 밀폐된 상태에서 상기 분사관(124)에 고압의 에어를 공급하기 위한 고압분사수단(128)에 의한 에어 공급으로 수평천공(102)에 형성된 절리(J)가 확장됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 청소관(130)은 수평천공의 길이 만큼 다수의 노즐(132)이 구비된 일측이 수평천공(102) 내부에 삽입되고, 타측 끝단이 집수정(100) 상부에 위치되어 분배기(140)에 고정되고, 상기 분배기(140)는 지하수를 펌핑하기 위한 펌핑수단(150)과 상호 연결됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 청소관(130)의 타측에 역류방지용 밸브(134)가 더 구비됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 분배기(140)는 별도의 고압분사수단(160)과 연결되는 연결관(142)이 더 구비됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 분배기(140)에 고정되는 적어도 하나 이상의 청소관(130)과, 펌핑수단(150) 및 분배기(140)를 각각 제어하기 위한 개폐밸브(170)가 적어도 하나 이상 구비됨을 특징으로 하는 집수정의 수량증대 및 청소수단이 구비된 집수정 시공방법.
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