KR101193519B1 - 투수계가 설치된 수두구배 측정장치 - Google Patents

투수계가 설치된 수두구배 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투수계가 설치된 수두구배 측정장치에 관한것으로 상세하게는 물이 저장되어지는 물탱크를 바닥에 설치하고, 물탱크에 연결호스가 삽입되어지고, 연결호스와 연결되는 펌프에 연결되어 물이 투수계로 공급되어지고, 투수계를 통과한 물의 유량을 측정하는 유량계가 투수계와 연결되어지고, 유량계와 연결되는 연결호스가 삽입되는 삽입관이 지면에 시추된 홀에 삽입되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치에 관한 것이다.

Description

투수계가 설치된 수두구배 측정장치{Omited}
본 발명은 투수계가 설치된 수두구배 측정장치에 관한것으로 상세하게는 물이 저장되어지는 물탱크를 바닥에 설치하고, 물탱크에 연결호스가 삽입되어지고, 연결호스와 연결되는 펌프에 연결되어 물이 투수계로 공급되어지고, 투수계를 통과한 물의 유량을 측정하는 유량계가 투수계와 연결되어지고, 유량계와 연결되는 연결호스가 삽입되는 삽입관이 지면에 시추된 홀에 삽입되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치에 관한 것이다.
지하수가 지하매질을 통해 이동하는 현상은 도 1에 도시한 바와 같이 다아시의 법칙(Darcy's law)(Fetter,C.W. 1988. Applied hydrogeology(2nd ed). Merrill Publishing Company, Columbus, Ohio. pp. 123-125.)인,
Figure 112011021495175-pat00001
(식1)(Q: 단위 체적을 통과하는 유량[L3/T], K: 매질의 투수계수(또는 수리전도도)[L/T], A: 물이 흐르는 방향의 단며적[L2], i: 수두구배[-])를 통해 설명된다. 지하수의 이동속도 v는 단위 체적을 통과하는 유량을 단면적으로 나눈 값으로,
Figure 112011021495175-pat00002
(식2)로 설명된다.
수두구배(또는 수리구배, 수두경사)는 지하수 등수위선의 접선의 수직방향으로 단위 거리당 지하수의 수위차를 나타내는 벡터 값으로,
Figure 112011021495175-pat00003
(식3)(△h: 두 지점 간 지하수위차[L], L: 두 지점 간 거리[L])로 설명된다. 일반적으로 지하수의 이동속도는 지하수가 통과하는 매질의 투수계수와 수두구배의 크기에 비례하고, 지하수의 이동방향은 수두구배의 방향과 일치한다. 지하수의 수두구배는 지하수의 흐름속도 및 오염물의 이동속도와 경로 등의 지하수 환경의 특징을 파악함에 있어 매우 중요한 정보중 하나다.
이러한 지하수의 수두구배를 측정하기 위해서는 최소 3개의 지하수 관정에서의 지하수위 측정값이 필요하다.
종래의 수두구배 측정방법은 각 관정에서의 지하수위는 각 관정의 케이싱 최상부의 해발고도를 측정한 후, 케이싱 최상부에서 지하수면까지의 측정된 거리를 뺀 값으로 측정하고, 이렇게 측정된 3개 이상의 지하수위를 이용하여 측정한다.
이러한 종래의 측정방법은 고가의 해발고도 측정장치와 지하수심 측정장치가 필요하는 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 펌프를 통해 물탱크의 물을 수위조절공급부로 공급하고, 수위조절공급부와 연결된 투수계로 물을 공급하여 지하수 관정으로 흘러가는 유량을 유량계로 측정하는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 투수계가 설치된 수두구배 측정장치에 관한 것으로서 물이 저장되어지는 물탱크를 바닥에 설치하고, 물탱크에 연결호스가 삽입되어지고, 연결호스와 연결되는 펌프에 연결되어 물이 투수계로 공급되어지고, 투수계를 통과한 물의 유량을 측정하는 유량계가 투수계와 연결되어지고, 유량계와 연결되는 연결호스가 삽입되는 삽입관이 지면에 시추된 홀에 삽입되어 구성되어진다.
본 발명은 투수계와 펌프, 유량계를 통해 수두구배를 측정하므로 고가의 해발고도 측정장비가 필요치 않는 효과가 있으며, 부피가 크지 않은 장비를 이용하여 측정하므로 이동이 용이한 효과가 있다.
도 1은 다아시법칙을 설명하기 위한 주상실험도,
도 2는 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 전체 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 다른 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 컬럼의 구조를 나타낸 분해도,
도 5는 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 컬럼의 일부를 절개 하여 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 투수계를 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 수위조절공급부 구성을 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 투수계가 설치된 수두구배 측정장치의 수위조절공급부 동작을 나타낸 사시도.
본 발명은 지하수의 흐름 및 오염물질의 이동을 파악하는 수두구배 측정장치에 있어서, 물이 저장되어지며, 바닥에 설치되어지는 물탱크(30)와; 상기 물탱크(30)에 연결호스가 삽입되어 물탱크(30) 내의 물을 유동시키는 펌프(40)와; 상기 펌프(40)에서 물이 유입되며, 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워져 양단에 배관이 연결되어지는 컬럼(11)과, 상기 컬럼(11)이 내부에 삽입되어지는 케이스(16)로 구성되는 투수계(10)와; 상기 투수계(10)와 연결되어 투수계(10)에서 배출되어지는 물의 유량을 측정하는 유량계(50)와; 상기 유량계(50)와 연결되어지는 연결호스가 삽입되어지며, 하류의 지면에서 지중으로 시추하여 형성된 홀에 삽입되어지는 삽입관(60);을 포함하여 구성 되어진다.
상기 투수계(10)는 다수의 컬럼(11)이 수평 상태로 직렬 연결되어 형성되며, 컬럼(11)의 연결 개수는 여건에 따라 임의로 조정이 가능하고, 다수의 컬럼을 케이스로 케이싱하여 구성되어진다.
상기 컬럼(11)은 통 형상으로 형성되어 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지고, 컬럼(11) 양단의 내주연에 수밀을 위한 고무링(12)이 내부측으로 삽입되고, 컬럼(11) 양단의 내측으로 뚜껑(14)이 삽입 결합되어 외부와 연결되는 연결호스가 결합되며, 고무링(12)과 유리구(15)가 배출되지 않도록 배출방지망(13)이 뚜껑(14)과 컬럼(11) 간에 개재된다.
상기 펌프(40)와 투수계(10) 간에는 수위조절공급부(20)가 설치되어지며, 상기 수위조절공급부(20)는 바닥에 설치되는 받침대(23)의 상측에 수직으로 지지대(22)가 결합되고, 상기 지지대(22)의 외주연에 결합되어지는 이송부(26)가 지지대(22)를 따라 승하강 되어지며, 이송부(26)의 상하측에 조임나사(27)가 결합되어 지지대(22)에 이송부(26)를 고정시키며, 이송부(26)의 일측에 지지판(24)이 형성되어 내외부 수조(25,21)가 결합되어 펌프(40)에서 유입되는 물의 수위를 조절하여 투수계(10)로 공급되어진다.
본 발명을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
물이 저장되어지는 물탱크(30)를 바닥에 설치하고, 물탱크(30)에 연결호스가 삽입되어지고, 연결호스와 연결되는 펌프(40)를 통해 물을 물의 수위를 조절하는 투수계(10)로 유동시키며, 투수계(10)를 통과한 물의 유량을 측정하는 유량계(50)가 투수계(10)와 연결되어지고, 유량계(50)와 연결되는 연결호스가 삽입되는 삽입관(60)이 지면에 시추된 홀에 삽입되어진다.
상기 투수계(10)는 다수의 컬럼(11)이 수평 상태로 직렬연결되어 형성되며, 컬럼(11)의 연결개수는 여건에 따라 임의로 조정이 가능하고, 다수의 컬럼이 하나의 케이스(16)로 케이싱되어 구성되어진다.
상기 컬럼(11)은 통 형상으로 형성되어 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지고, 컬럼(11) 양단의 내주연에 수밀을 위한 고무링(12)이 내부측으로 삽입되고, 컬럼(11) 양단의 내측으로 뚜껑(14)이 삽입 결합되어 외부와 연결되는 연결호스가 결합되며, 고무링(12)과 유리구(15)가 배출되지 않도록 배출방지망(13)이 뚜껑(14)과 컬럼(11) 간에 개재된다.
상기 펌프와 투수계(10)간에는 수위조절공급부(20)가 설치되어지고, 상기 수위조절공급부(20)는 바닥에 설치되는 받침대(23)의 상측에 수직으로 지지대(22)가 결합되고, 상기 지지대(22)의 외주연에 결합되어지는 이송부(26)가 지지대(22)를 따라 승하강 되어지며, 이송부(26)의 상하측에 조임나사(27)가 결합되어 지지대(22)에 이송부(26)를 고정시키며, 이송부(26)의 일측에 지지판(24)이 형성되어 내외부 수조(25,21)가 결합되어진다.
상기 수위조절공급부(20)의 내외부 수조(25,21)는 물이 저장되어지도록 형성된 외부 수조(21)의 내측에 격벽이 형성되어 또다른 내부 수조(25)를 형성하고, 펌프(40)를 통해 물탱크(30)의 물이 내부수조(25)의 상부로 공급되고, 각각의 내외부 수조(21) 하측에 연결호스가 설치되어 내부 수조(25, 21)는 투수계(10)와 연결되어지며, 외부 수조(21)는 물탱크(30)와 연결되어진다.
상기의 구성을 이용하여 측정하는 방법은 물이 저장되어지는 물탱크(30)에 연결호스로 펌프(40)와 연결하고, 펌프(40)로 물을 유동시켜 수위조절공급부(20)로 물을 공급하며, 수위조절공급부(20)의 내부 수조(25)에 물이 공급되면 연결호스를 따라 투수계(10)로 물이 유입되고, 내부 수조(25)에서 넘치는 물이 외부 수조에 고여 다시 연결 호스를 물탱크(30)로 유동되어지면, 투수계(10)의 컬럼(11)을 통과하는 물의 유량을 투수계(10)와 연결되는 유량계(50)에서 측정하며, 유량계(50)를 통과한 물이 삽입관(60)에 연결호스가 삽입되어 삽입관(60)이 삽입되어진 홀에 물을 배출하게 된다.
본 발명의 다른 구조는 다음과 같다.
지하수의 흐름 및 오염물질의 이동 방향을 파악하는 수두구배 장치에 있어서, 상류의 지면에서 지중으로 시추하여 형성된 홀에 연결호스가 삽입되어지는 제1 삽입관(80)과; 상기 제1 삽입관(80)에 연결호스가 삽입되어 제1 삽입관(80) 내의 물이 유입되며, 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지며 양단에 연결호스가 연결되어지는 컬럼(11)과, 상기 컬럼(11)이 내부에 삽입되어지는 케이스(16)로 구성되는 투수계(10)와; 상기 투수계(10)의 양단에 연결되어지는 연결호스에 설치되어지며, 홀에 삽입된 연결호스 내부에 외부로부터 물을 주입할 수 있는 개폐밸브(90)와; 상기 투수계(10)와 연결되지는 연결호스가 삽입되어지며, 하류의 지면에서 지중으로 시추하여 형성된 홀에 삽입되어지는 제2 삽입관(70)과; 상기 제2 삽입관(70)과 개폐밸브(90) 간에 설치되어 유동되는 유량을 측정하는 유량계(50);되어진다.
상기 투수계(10)는 다수의 컬럼(11)이 직렬연결되어 형성되며, 컬럼(11)의 연결개수는 여건에 따라 임의로 조정이 가능하고, 다수의 컬럼(11)을 케이스로 케이싱하여 구성된다.
상기 컬럼(11)은 통 형상으로 형성되어 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지고, 컬럼(11) 양단의 내주연에 수밀을 위한 고무링(12)이 내부측으로 삽입되고, 컬럼(11) 양단의 내측으로 뚜껑(14)이 삽입 결합되어 외부와 연결되는 연결호스가 결합되며, 고무링(12)과 유리구(15)가 배출되지 않도록 배출방지망(13)이 뚜껑(14)과 컬럼(11)간에 개재된다.
좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
지하수가 흐르는 곳의 지면을 시추하여 형성한 홀에 제1 삽입관(80)을 삽입하고, 연결호스를 삽입하여 투수계(10)의 일측에 연결하며, 투수계(10)의 타측에 연결호스로 연결하여 다른곳의 지면을 시추하여 형성되어지는 홀에 삽입되는 제2 삽입관(70)에 삽입하여 투수계(10)에서 배출되어지는 물을 배출하며, 상기 투수계(10) 양측의 연결호스 상에 개폐밸브(90)가 설치되며, 투수계(10)의 타측에 설치되는 개폐밸브(90)와 제2 삽입관(70) 사이의 연결호스에 유량계(50)가 설치되어 유량을 측정하도록 구성된다.
상기 투수계(10)는 다수의 컬럼이 직렬연결되어 형성되며, 컬럼(11)의 연결개수는 여건에 따라 임의로 조정이 가능하고, 다수의 컬럼(11)이 하나의 케이스(16)로 케이싱되어 구성되어진다.
상기 컬럼(11)은 통 형상으로 형성되어 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지고, 컬럼 양단의 내주연에 수밀을 위한 고무링(12)이 내부측으로 삽입되고, 컬럼(11) 양단의 내측으로 뚜껑이 삽입 결합되어 외부와 연결되는 연결호스가 결합되며, 고무링(12)과 유리구(15)가 배출되지 않도록 배출방지망(13)이 뚜껑(14)과 컬럼(11) 간에 개재된다.
상기 개폐밸브(90)는 장치 사용 전에 외부에서 홀로 삽입된 연결호스에 물을 주입하고, 동시에 투수계(10) 내부에 포화된 물이 빠져나가지 않게 도 3과 같이 A-B방향으로 연다. 수두구배 측정을 하고자 할 때는 B-C 방향으로 열어 투수계(10)와 시추홀내의 지하수 사이에 물이 흐르도록 한다.
상기의 구성을 이용하여 측정하는 방법은 지면에 형성되는 홀에 제1 삽입관(80)을 삽입하여 연결호스를 제1 삽입관(80)에 삽입하고, 투수계(10)에 연결호스가 연결되어 제1 삽입관(80) 내부의 물이 투수계(10)로 유동되어지며, 투수계(10)를 통과한 물이 유량계(50)를 통과하여 지면이 시추되어 형성된 홀에 삽입되는 제2 삽입관(70)에 연결호스를 통해 배출되어진다.
이때 투수계(10)의 컬럼(11)을 통과하는 물의 유량을 투수계(10)와 연결되어지는 유량계(50)에서 측정한다.
10 : 투수계 20 : 수위조절공급부
30 : 물탱크 40 : 펌프
50 : 유량계 60 : 삽입관
70 : 제 2삽입관 80 : 제1 삽입관
90 : 개폐밸브

Claims (7)

  1. 지하수의 흐름 및 오염물질의 이동을 파악하는 수두구배 측정장치에 있어서,
    물이 저장되어지며, 바닥에 설치되어지는 물탱크(30)와;
    상기 물탱크(30)에 연결호스가 삽입되어 물탱크(30) 내의 물을 유동시키는 펌프(40)와;
    상기 펌프(40)에서 물이 유입되며, 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워져 양단에 배관이 연결되어지는 컬럼(11)과, 상기 컬럼(11)이 내부에 삽입되어지는 케이스(16)로 구성되는 투수계(10)와;
    상기 투수계(10)와 연결되어 투수계(10)에서 배출되어지는 물의 유량을 측정하는 유량계(50)와;
    상기 유량계(50)와 연결되지는 연결호스가 삽입되어지며, 하류의 지면에서 지중으로 시추하여 형성된 홀에 삽입되어지는 삽입관(60);을 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투수계(10)는 다수의 컬럼(11)이 직렬연결되어 형성되며, 컬럼(11)의 연결 개수는 여건에 따라 임의로 조정이 가능하고, 다수의 컬럼을 케이스로 케이싱하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 투수계(10)가 설치된 수두구배 측정장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 컬럼(11)은 통 형상으로 형성되어 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지고, 컬럼(11) 양단의 내주연에 수밀을 위한 고무링(12)이 내부측으로 삽입되고, 컬럼(11) 양단의 내측으로 뚜껑(14)이 삽입 결합되어 외부와 연결되는 연결호스가 결합되며, 고무링(12)과 유리구(15)가 배출되지 않도록 배출방지망(13)이 뚜껑(14)과 컬럼(11) 간에 개재되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프(40)와 투수계(10) 간에는 수위조절공급부(20)가 설치되어지며, 상기 수위조절공급부(20)는 바닥에 설치되는 받침대(23)의 상측에 수직으로 지지대(22)가 결합되고, 상기 지지대(22)의 외주연에 결합되어지는 이송부(26)가 지지대(22)를 따라 승하강 되어지며, 이송부(26)의 상하측에 조임나사(27)가 결합되어 지지대(22)에 이송부(26)를 고정시키며, 이송부(26)의 일측에 지지판(24)이 형성되어 내외부 수조(25,21)가 결합되어 펌프(40)에서 유입되는 물의 수위를 조절하여 투수계(10)로 공급하는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치.
  5. 지하수의 흐름 및 오염물질의 이동을 파악하는 수두구배 측정장치에 있어서,
    상류의 지면에서 지중으로 시추하여 형성된 홀에 연결호스가 삽입되어지는 제1 삽입관(80)과;
    상기 제1 삽입관(80)에 연결호스가 삽입되어 제1 삽입관(80) 내의 물이 유입되며, 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지며 양단에 연결호스가 연결되어지는 컬럼(11)과, 상기 컬럼(11)이 내부에 삽입되어지는 케이스(16)로 구성되는 투수계(10)와;
    상기 투수계(10)의 양단에 연결되어지는 연결호스에 설치되어지며, 홀에 삽입된 연결호스 내부에 외부로부터 물을 주입할 수 있는 개폐밸브(90)와;
    상기 투수계(10)와 연결되지는 연결호스가 삽입되어지며, 하류의 지면에서 지중으로 시추하여 형성된 홀에 삽입되어지는 제2 삽입관(70)과;
    상기 제2 삽입관(70)과 개폐밸브(90) 간에 설치되어 유동되는 유량을 측정하는 유량계(50);을 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 투수계(10)는 다수의 컬럼(11)이 수평 상태로 직렬연결되어 형성되며, 컬럼(11)의 연결개수는 여건에 따라 임의로 조정이 가능하고, 다수의 컬럼(11)을 케이스(16)로 케이싱하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 컬럼(11)은 통 형상으로 형성되어 내부에 유리구(15)가 삽입되어 채워지고, 컬럼(11) 양단의 내주연에 수밀을 위한 고무링(12)이 내부측으로 삽입되고, 컬럼(11) 양단의 내측으로 뚜껑(14)이 삽입 결합되어 외부와 연결되는 연결호스가 결합되며, 고무링(12)과 유리구(15)가 배출되지 않도록 배출방지망(13)이 뚜껑(14)과 컬럼(11) 간에 개재되어지는 것을 특징으로 하는 투수계가 설치된 수두구배 측정장치.
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