KR101346632B1

KR101346632B1 - 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체

Info

Publication number: KR101346632B1
Application number: KR1020120033440A
Authority: KR
Inventors: 송호면; 주진철; 권재형; 안창혁
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2014-01-10
Also published as: KR20130070496A

Abstract

본 발명의 유공시스템과 수변공간을 이용한 생물 서식처 구조체는 하천 본류의 하상고와 동일한 레벨로 직접 연결된 유공관을 고수부지에 토사유입의 억제를 위해 약 45° 역방향으로 지하 매설한 형태의 구조를 가지고, 유공관 말미에 유공 집수정을 두어 어류의 은신, 피신, 서식 공간을 확보하며, 집수정 상단에는 맨홀형태의 뚜껑을 두어 기본적인 공기 소통(혐기 방지)을 유도함과 동시에 유지관리성을 확보할 수 있다. 또한, 자연하천에서 일반적으로 하천본류보다 지하수위가 높은 점을 감안하여, 자연스럽게 유공관을 통해 강변여과된 양질의 수원 및 수질 확보가 가능한 구조이다. 이와 같이 구성되는 유공시스템과 수변공간을 이용한 생물 서식처 구조체에 의하면, 홍수나 갈수기시 어류와 같은 생물종의 서식처 공간 조성이 가능하고, 유공관과 지하수위를 이용한 여과를 통한 자연적 수질관리 및 유량공급이 가능하며, 대하천 및 중소하천 등에서 하천변 수질관리 및 생태기능 강화에 기여할 수 있는 이점이 있다.

Description

유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체{CONSTRUCTION OF LIVING ORGANISM HABITATS USING POROUS SYSTEM AND RIVER - FRONT SPACE}

본 발명은 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유공시스템과 수변공간을 이용하여 생물 서식공간을 조성하고 유지용수를 확보기술하기 위하여 하천변에 적용가능한 지하 매립형 유공시스템을 설치함으로써 어류 은신처 및 휴식처를 조성하는 생물 서식지 조성에 관한 것이다.

하천생태계는 물질순환, 에너지, 유기물질 이동 등 인접한 상위규모의 하천환경과 연계성을 가지며 이러한 영향은 하천의 시공간 규모에 따라 밀접하게 상호작용을 반복한다.

이러한 하천에서의 교란은 극단적인 홍수, 가뭄 등 자연적인 요인과 하천사업에 의한 구조물 설치 등 인위적인 요인 등에 인해 하천 생태 서식지(서식처)의 변질을 초래하고, 이에 따라 하천생태계가 변화, 단절, 파괴되는 결과를 초래하게 된다.

하천에서의 일반적인 교란은 홍수로서 홍수에 의해 빠른 유속이 발생하면 수변지역과 수생군집 구조를 변화시켜 하천과 수생태계에 해로운 영향을 주게 된다. 특히 여울과 같은 경우 수류가 집중되는 하도 중앙부의 안정성이 매우 취약하다는 단점을 지니고 있으며, 하류부에는 세굴과 퇴적 작용이 반복되어서 오히려 하천생태계에 악영향을 미칠 수 있다.

이러한 피해를 막기 위한 대표적인 기술로 여울과 소와 같은 시설들이 개발되고 있다. 이와 관련된 국내의 종래기술에는 하천변의 생태 보호 환경 조성방법 및 그 조성체, 하천용 어소블록 설치구조 등이 제안된바 있다.

하천변의 생태 보호 환경 조성방법 및 그 조성체는 하천변에 길이가 긴 다수의 돌출부재를 돌출 형성시켜 환경 친화적인 어류 서식공간과 수초 서식공간이 조성되게 한다는 특징이 있다.

그리고, 하천용 어소블록 설치구조는 하천 바닥에 수중생물들이 서식할 수 있는 어소블록을 설치하여 수중 생물들이 서식하거나 이동할 수 있는 서식처를 제공하는 특징이 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술은 극단적인 홍수, 가뭄 등 자연적인 요인과 하천사업에 의한 구조물 설치 등 인위적인 요인 등에 인해 하천 생태 서식지(서식처)의 변질을 초래하고, 이에 따라 하천생태계가 변화, 단절, 파괴되는 결과를 초래하는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 조성체나 어소블록은 설치위치 상에서 많은 제한이 있으며, 관리 및 유지가 곤란한 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하천변에 적용가능한 지하 매립형 유공시스템 및 생물서식지 구조체를 설치하여 어류 은신처 및 휴식처를 조성하고, 자연스럽게 유공관을 통해 강변여과된 양질의 수원 및 수질 확보가 가능한 구조를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 일실시예에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체는 하천의 고수부지에 매립설치되고, 다수개의 타공을 포함하고, 수생물의 서식장소를 제공하는 내부공간이 형성된 집수정;및 상기 하천과 상기 집수정을 연결하고, 상기 하천의 흐름방향에 대하여 역방향으로 설치되고, 다수개의 타공이 형성되는 유공관을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체는 하천의 고수부지에 매립설치되고, 다수개의 타공을 포함하고, 수생물의 서식장소를 제공하는 내부공간이 형성된 다수개의 집수정; 상기 하천과 상기 집수정을 연결하고, 상기 하천의 흐름방향에 대하여 역방향으로 설치되고, 다수개의 타공이 형성되는 유공관; 상기 집수정의 상방에 설치되고, 상기 집수정으로 유입되는 유수를 여과하는 여과층;및 상기 여과층의 상방에 조성되는 자연공생 호소를 포함하고, 상기 다수개의 집수정은 연결관에 의해 서로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 유공관은 상기 하천의 흐름방향에 대하여 40° ~ 60°의 매설 각도(θ)를 가지도록 매설되는 것이 바람직하다.

본 발명의 유공관은 45°의 매설 각도(θ)를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 유공관은 상기 집수정으로부터 상기 하천으로 갈수록 하향경사지도록 매설되는 것이 바람직하다.

본 발명의 집수정은 상기 하천의 최저 수위 이하에 매설되는 것이 바람직하다.

본 발명의 연결관은 양단에서 상기 하천과 연결되고, 상기 하천과 연결되는 지점에서 수문을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 자연공생 호소는 둘레에 설치되고, 상기 하천과 연결되는 월류관을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 자연공생 호소 및 상기 여과층을 통해 상기 집수정 내부로 연장되고, 외부의 공기를 유입하기 위한 통기관을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 여과층은 하부 침투를 위해 중사 및 조사를 포함하는 배수층; 상기 배수층의 하방에 구비되고, 펄라이트(perlite), 활성탄(activated carbon), 또는 제오라이트(zeolite)를 포함하는 정화여재를 포함하는 기능성 처리층;및 상기 기능성 처리층의 하방에 구비되고, 쇄석 또는 재생용 골재로 구성되는 투과층을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체에 의하면, 홍수로 인한 토사유입이나 동결기로 인한 갈수기시 어류와 같은 생물종의 서식처 공간 조성이 가능하고, 유공관과 지하수위를 이용한 여과를 통한 자연적 수질관리 및 유량공급이 가능하며, 대하천 및 중소하천 등에서 하천변 수질관리 및 생태기능 강화에 기여함으로써, 고수부지 공간 활용으로 레크리에이션 및 하천 본연의 기능을 유지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체에 대한 바람직한 실시예를 보인 평면도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체에 대한 다른 실시예를 보인 평면도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5는 도 3의 부분 확대도.
도 6은 본 발명에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체의 유공관을 보인 부분 단면도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 의한 유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.

본 발명은 하천(10)에 설치되는 생물 서식지 구조체로서, 하류의 하상고와 동일한 레벨로 직접 연결된 유공관(20)을 고수부지(13)에 지하 매설하고, 상기 유공관(20) 말미에 집수정(30)이 연결됨으로써 어류의 은신, 피신, 및 서식공간을 제공하도록 구성된다.

도 1 및 도 2에는 단독형 생물서식지 구조체가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 유공관(20)은 주변 토지로부터 유입되는 물을 포집하고, 상기 유공관(20)의 말미에 연결되는 집수정(30)과 하천(10)을 연결하기 위한 역할을 한다.

상기 유공관(20)은 토사 유입을 억제하기 위하여 하천(10)의 유수 흐름방향에 대하여 역방향으로 매설되는데, 상기 유공관(20)의 매설 각도(θ)가 약 40° ~ 60°, 바람직하게는 토사유입을 원천적으로 방지하기 위하여 약 45°로 형성될 수 있다.

상기 유공관(20)의 길이(L1)는 5m ~ 30m로 구성되는 것으로서, 지하수위 레벨을 유지할 정도로 하천 본류와 어느 정도 간격이 있도록 설치된다. 그리고, 집수정(30)의 위치 등을 고려하여 하천(10)과의 경계면으로부터 고수부지(13) 폭의 최대 2/3 지점까지 설치되는 것이 바람직하다.

상기 유공관(20)은 상기 고수부지(13) 내에 일정간격만큼 이격되어 다수개로 설치될 수 있는데, 상기 유공관(20)의 이격거리(L2)는 대략 50m로 구성될 수 있고, 하천 내 생물량, 유공관 길이, 집수관 체적 등을 종합적으로 고려하여 서로 간에 영향력이 겹치지 않는 범위의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.

상기 유공관(20)의 관경(D)은 약 500mm로 구성될 수 있고, 어류 등 생물들의 통로로서 부족하지 않는 공간을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 유공관(20)은 타공(타공 직경이 약 5 ~ 10mm)이 가능한 재료로 구성될 수 있고, 콘크리트, PE 등 다양한 재료를 활용하되 기성품으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 유공관(20)은 동결심도 이상 깊게 매설되는 것이 바람직하고, 경사각도는 평행을 기준으로 하며 하천본류 하상보다 약간 높게 시공되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 유공관(20)은 수평에 가깝게 시공하되 최소한의 경사(1‰)를 두고 하천 본류방향으로 기울도록 하여 토사 등의 유지관리에 용이하도록 시공한다.

도 6에는 상기 유공관(20)이 매립되는 상태가 보다 자세하게 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 유공관(20)의 매립 주변에는 되메우기 자갈 등으로 구성되는 뒷채움부(23)가 채워진다. 그리고, 상기 유공관(20)에는 일정한 간격으로 지수벽(25)이 구비될 수 있다. 상기 뒷채움부(23) 및 지수벽(25)은 불완전한 지반에 유공관(20)을 매설하는 경우 부등침하를 고려한 것이다.

상기 유공관(20)의 말미에는 어류의 서식장소로 활용되는 집수정(30)이 연결된다. 상기 집수정(30)의 체적(V)은 대략 8m³ (2m×2m×2m)로 구성될 수 있고, 안정성을 고려하여 콘크리트 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 집수정(30)의 둘레에는 주변으로부터 유입되는 유수를 유입하기 위한 뒷채움부(23)가 시공된다. 상기 뒷채움부(23)는 잡석 또는 자갈과 같은 재료로 구성되고, 주변 토압을 견딤과 동시에 주변 토지로부터 유입되는 물이 원활하게 집수정(30) 내부로 유입되도록 한다.

그리고, 상기 집수정(30)의 측벽에는 다수개의 타공이 형성된다. 따라서, 상기 집수정(30) 주변에서 유입되는 유수가 타공을 통해 집수정(30) 내부로 유입될 수 있다.

상기 집수정(30) 상단에는 맨홀형태의 뚜껑(31)을 두어 기본적인 공기 소통을 유도함으로써 혐기화를 방지함과 동시에 유지 관리성을 확보할 수 있도록 한다. 상기 집수정(30)은 기본적으로는 생물서식공간으로 활용되며 필요에 따라 펌프 등을 두어 유지관리시설로 활용할 수 있다. 상기 집수정(30)을 하천변에 시공시 필요시에 물막이공이나 양수시설을 도입하여 활용할 수 있다.

도 3 및 도 4에는 복합형 생물서식지 구조체가 도시되어 있다. 복합형 생물서식지 구조체는 다수개의 집수정(30)이 별도의 연결관에 의해 연결되고, 각각의 집수정(30)이 유공관(20)에 의해 하천(10)과 연결되도록 구성된다.

도시된 바와 같이, 유공관(20)의 매설위치 및 깊이(H)는 하상과 동일 레벨이거나 토심 1.2m ~ 1.5m로 구성될 수 있다. 그리고, 일반적으로 관경 900mm 이하의 유공관(20)은 토심 1.2m 이상, 관경 1,000mm 이상의 유공관(20)은 토심 1.5m 이상으로 구성될 수 있다. 다만, 도로 하중을 고려할 필요 없을 시에는 토심에 상관없이 위치될 수 있다.

상기 유공관(20)은 동결심도 이상 깊게 매설되고, 경사각도는 평행을 기준으로 하며 상황에 따라 하천본류 하상보다 약간 높게 시공되는 것이 바람직하다. 만약, 불완전한 지반에서 유공관(20)을 매설하는 경우에는 부등침하를 고려하여 지반개량 또는 지수벽, 말뚝박기 기초를 만들고 자갈로 되메우기 하는 것이 바람직하다. 상기 유공관(20)은 수평에 가깝게 시공하되 최소한의 경사(1‰)를 두고 하천본류방향으로 기울도록 하여 토사 등의 유지관리에 용이하도록 시공한다.

상기 유공관(20)의 말미에는 단독형과 마찬가지로 집수정(30)이 연결된다. 그리고, 다수개의 집수정(30)은 별도의 연결관(31)에 의해 서로 연결된다. 또한, 상기 연결관(31)은 양단에 연결된 집수정(30)으로부터 연장되어 하천(10)과 연결될 수 있다. 상기 하천(10)과 연결관(31)이 연결되는 지점에는 수문(33)이 설치된다.

따라서, 상기 집수정(30)은 연결관(31)에 의해 서로 연결됨과 동시에 하천(10) 본류와 연결되므로, 수문(33)을 개폐함으로써 집수정(30)과 하천(10)이 직접 연결되도록 구성될 수 있다.

상기 수문(33)은 집수정(30) 내부가 혐기화될 우려가 있거나 집중호우로 인해 집수정(30) 내부에 수위가 높아져서 역류할 우려가 있는 경우에 개방됨으로써 집수정(30) 내부의 혐기화 및 역류를 방지할 수 있다.

도 5에는 집수정(30)에 대한 구성이 자세하게 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 집수정(30)은 지하에 매설되는데, 집수정(30) 내부로 물이 유입되도록 하기 위하여 상기 집수정(30)의 매설깊이는 하천(10) 본류의 최저 수위(L.W.L:Low Water Level) 이하에 매설되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 집수정(30)의 상방에는 상기 집수정(30) 내부로 유입되는 물을 여과하기 위한 여과층(40)이 구비된다. 상기 여과층(40)은 배수층(41)과 기능성 처리층(43)과 투과층(45)을 포함할 수 있다.

상기 배수층(41)은 원활한 하부 침투를 위해 중사 및 조사가 60% 이상 포함된 모래층으로 구성되는 것이 바람직하고, 모래는 배수에 용이한 0.25 ~ 4 mm의 입경을 가지며 상기 배수층(41)의 두께가 10 ~ 15cm 정도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 배수층(41)의 하방에 위치하는 기능성 처리층(43)은 유수 내의 중금속 및 입자성 또는 용존성 오염물질을 정화시키는 역할을 한다. 상기 기능성 처리층(43)에는 우수 내의 오염물질을 정화시키기 위한 정화여재가 구비될 수 있는데, 정화여재로서는 펄라이트(perlite), 활성탄(activated carbon), 및 제오라이트(zeolite) 등이 사용될 수 있다.

상기 기능성 처리층(43)의 하부에는 유수의 배수를 원활하게 하는 투과층(45)이 구비된다. 상기 투과층(45)은 배수를 원활하게 하고 지반의 하부지지력을 보강하기 위해 쇄석 또는 재생용 골재로 구성되는 것이 바람직하다.

다만, 하부가 상부에 비해 굵은 입자로 구성되는 경우, 모세관 정지 현상에 의해 배수가 되지 않고 침수되는 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 투과층(45)은 상기 기능성 처리층(43)의 하부에 구비되므로, 모세관 정지에 따른 침수를 방지하기 위해서 상기 투과층(45)에 구비되는 쇄석 또는 재생용 골재는 상기 기능성 처리층(43)에 구비되는 정화여재 평균입도의 최대 6배 이하를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 투과층(45)의 하방에는 상면에 타공이 형성된 집수정(30)이 구비된다. 따라서, 상기 배수층(41), 기능성 처리층(43), 및 투과층(45)을 통과한 유수는 타공을 통해 집수정(30) 내부로 유입된다.

그리고, 상기 배수층(41)의 상방에는 자연공생 호소(50)가 구비된다. 상기 자연공생 호소(50)는 고수부지(13)에 구비되는 인공호소로서 강우기에 우수를 저수하거나 주변으로부터 유입되는 유수를 집수하는 역할을 한다. 그리고, 상기 자연공생 호소(50)에 저장된 물은 지속적으로 여과층(40)을 통해 상기 집수정(30) 내부로 유입된다.

상기 호소(50)의 둘레에는 상기 호소(50)로부터 월류하는 유수를 하천(10)으로 보내기 위한 월류관(51)이 구비된다. 상기 월류관(51)은 상기 호소(50) 둘레에 매립설치되고 각각의 호소(50)에 구비된 월류관(51)은 서로 연결됨과 동시에 하천(10)과 연결되도록 구성된다. 따라서, 집중강우 등으로 인해 상기 호소(50)로부터 월류하는 유수는 상기 월류관(51)을 통해 하천으로 보내진다.

그리고, 상기 호소(50) 및 여과층(40)을 통해 상기 집수정(30) 내부로 연장되는 통기관(53)이 구비될 수 있다. 상기 통기관(53)은 매설되어 있는 집수정(30) 내부에 공기를 주입함으로써 집수정(30) 내부가 혐기화되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성되는 복합형 생물서식지 구조체는 평상시에는 하천(10) 주변의 토지로부터 유입되는 유수가 유공관(20) 및 집수정(30) 내부로 유입되고, 자연공생 호소(50) 내의 유수가 여과층(40)에 의해 여과되어 지속적으로 집수정(30) 내부로 유입됨으로써 집수정(30) 내에 생물서식공간을 형성하고, 하천에 여과된 유수를 공급할 수 있다.

그리고, 집중강우시에는 연결관(31)의 수문(33)을 개방하여 집수정(30) 내의 유수가 역류하지 않고 모두 하천(10)으로 유입되도록 할 수 있고, 호소(50)로부터 월류하는 유수도 월류관(51)을 통해 하천(10)으로 유입되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 하천 20 : 유공관
30 : 집수정 40 : 여과층
50 : 자연공생 호소

Claims

하천의 고수부지에 매립설치되고, 다수개의 타공을 포함하고, 수생물의 서식장소를 제공하는 내부공간이 형성된 집수정; 및
상기 하천과 상기 집수정을 연결하고, 상기 하천의 흐름방향에 대하여 역방향으로 설치되고, 다수개의 타공이 형성되는 유공관을 포함하며,
상기 집수정은 상기 하천의 최저 수위 이하에 매설되고,
상기 유공관은 상기 집수정으로부터 상기 하천으로 갈수록 하향 경사지도록 매설되는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
하천의 고수부지에 매립설치되고, 다수개의 타공을 포함하고, 수생물의 서식장소를 제공하는 내부공간이 형성된 다수개의 집수정;
상기 하천과 상기 집수정을 연결하고, 상기 하천의 흐름방향에 대하여 역방향으로 설치되고, 다수개의 타공이 형성되는 유공관;
상기 집수정의 상방에 설치되고, 상기 집수정으로 유입되는 유수를 여과하는 여과층; 및
상기 여과층의 상방에 조성되는 자연공생 호소를 포함하고,
상기 다수개의 집수정은 연결관에 의해 서로 연결되고, 상기 하천의 최저 수위 이하에 매설되며,
상기 유공관은 상기 집수정으로부터 상기 하천으로 갈수록 하향경사지도록 매설되는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유공관은
상기 하천의 흐름방향에 대하여 역방향으로 40° ~ 60°의 매설 각도(θ)를 가지도록 매설되는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
제3항에 있어서,
상기 유공관은
하천의 흐름방향에 대하여 역방향으로 45°의 매설 각도(θ)를 가지는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
삭제
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제2항에 있어서,
상기 연결관은
양단에서 상기 하천과 연결되고,
상기 하천과 연결되는 지점에서 수문을 포함하는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
제2항에 있어서,
상기 자연공생 호소의 둘레에 설치되고, 상기 하천과 연결되는 월류관을 더 포함하는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
제2항에 있어서,
상기 자연공생 호소 및 상기 여과층을 통해 상기 집수정 내부로 연장되고, 외부의 공기를 유입하기 위한 통기관을 포함하는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.
제2항에 있어서,
상기 여과층은
하부 침투를 위해 중사 및 조사를 포함하는 배수층;
상기 배수층의 하방에 구비되고, 펄라이트(perlite), 활성탄(activated carbon), 또는 제오라이트(zeolite)를 포함하는 정화여재를 포함하는 기능성 처리층;및
상기 기능성 처리층의 하방에 구비되고, 쇄석 또는 재생용 골재로 구성되는 투과층을 포함하는
유공시스템과 하천변 공간을 이용한 생물 서식지 구조체.