KR101350359B1

KR101350359B1 - 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성방법

Info

Publication number: KR101350359B1
Application number: KR1020120059745A
Authority: KR
Inventors: 변찬우
Original assignee: 변찬우
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2014-01-13
Also published as: KR20130136144A

Abstract

본 발명은 하천의 바닥(하상)을 콘크리트로 처리하지 않고 생태적 수질정화 투수조절(SSPC) 시스템을 이용하여 자연형으로 형성하되 '소(pool)'와 '여울(riffle)'이 자연스럽게 형성되면서도, 어도의 기능도 부가적으로 형성되도록 하는 더욱 개선된 친환경적인 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성 방법을 제공함을 목적으로 한다. 본 발명의 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천은, 하천의 일부를 제외한 하상의 원지반층(10) 상에 형성된 기초 모르타르층(20); 상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석(31)을 놓고 자연석의 하부가 상기 기초 모르타르층(20)에 의해 고정되도록 하며, 이후 추가적으로 쌓여지는 자연석들 역시 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하여 형성되는 자연석 고정층(30); 상기 자연석 고정층(30)의 상류에 형성되는 SSPC부(40); 및 상기 기초 모르타르층(20)이 형성되지 않는 물길 주변에 큰 돌(51)을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)로 형성되는 자연형 어도부(50); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자연형 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성방법{A river having natural fishways and riffles, and the method for constructing the same}

본 발명은 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성방법에 관한 것으로, 특히, 하천의 적어도 일측에 어도용 물길을 형성하고 상류에 보를 형성하며 하류에는 여울이 형성되도록 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천에 관한 것이다.

'보'란 논에 물을 대기 위한 수리 시설의 하나로서 하천에 둑을 쌓아 흐르는 냇물을 막고 그 물을 담아 두는 곳인 바, 이러한 '보'는 갈수기에는 필연적으로 물의 흐름을 차단하게 되기 때문에, 물고기의 이동을 방해하여 생태적으로 문제점이 있었다. 따라서, 별도로 완경사의 어도를 조성하기도 하지만, 대부분 시멘트로 '보' 옆에 형식적으로 조성하기 때문에 물고기가 이용하기에 힘들어 그다지 사용되지 못하는 실정이다.

또한, 이상의 종래의 '보'는 시멘트로 이루어지는 인공적인 콘크리트 구조물로서 경관상으로도 좋지 못하였다.

한편, 제1 종래기술로서, 도 1에서 보는 바와 같이, 철근(2)을 내부에 삽입한 기존의 콘크리트 보(1)에 판석(3)을 덧대고, 모르타르(4)로 사이를 채우며, 하류에는 호박돌(5) 등으로 하상을 덮어서 자연스럽게 보이도록 하는 자연형 보가 개발되었으나, 이 역시 갈수기의 어도 확보가 안 된다는 궁극적인 문제점이 있었으며, 경사도가 커서 홍수기에도 어류가 '보'를 뛰어 넘기가 매우 어려워 실제적인 어도 기능이 거의 전무하다는 문제점이 있었다.

이상의 어도 확보가 안 되는 기존의 '보'는, 다양한 어류, 수서곤충, 양서류 등의 서식처를 파괴함으로써, 이에 따라 어류 등을 기반으로 하는 조류와 같은 전반적인 하천의 생태계가 파괴되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명자는, 도 2 내지 도 5에서 보는 바와 같은 자연형 어도보를 갖는 하천에 대한 발명을 하였는바, 도 2는 제2 종래기술에 따른 자연형 어도보의 평면도이고, 도 3 및 도 4는 각각 도 2의 A-A' 개략 단면도 및 상세 부분 단면도이며, 도 5는 도 2의 B-B' 단면도이다.

먼저, 제2 종래기술에 관한 어도보는, 도 2 및 도 5에서 보는 바와 같이, 기존의 보가 형성되는 자리에 판석(11)을 이용하여 하나 이상의 이랑 형태의 자연형 보를 조성한다.

즉, 도 5의 하천의 횡 단면도에서 보는 바와 같이, 하천의 하부를 철근 콘크리트로 기초 다짐(100)을 하고, 그 위에 자연석이나 호박돌과 같은 판석을 사용하여, 하천의 길이 방향으로 볼록하게 돌출되는 두둑부(110, 130, 150)와 오목하게 들어가는 고랑부(120, 140)를 하천의 폭 방향으로 번갈아 가면서 하나 이상의 이랑을 갖는 밭이랑과 같이 연속적으로 조성하되, 두둑부는 판석과 판석 사이에 모르타르로 틈을 메운 모르타르 구간을 형성하여, 하천수가 새어나가지 않으면서 위로 솟아오르게 조성하고, 고랑부는 갈수기에도 저수가 가능하도록 오목하게 조성하여 어도 구간으로 조성한다.

이때, 상기 두둑부는 보의 기능을 하도록 상류 및 하류와의 격차가 크도록 하천의 길이 방향으로 보았을 경우에도 크게 돌출되게 조성되어야 하나, 상기 고랑부는 하천의 길이 방향을 따라 저 경사도(바람직하게는 1:20 이하의 경사도)를 갖도록 한다.

이와 같이, 보를 이랑 형태로 조성하게 되면, 홍수기에는 보 전체로 하천수가 넘쳐 흐르게 되는 점에서 종래의 자연형 보와 유사하나, 갈수기에는 제1 종래기술의 '보'가 하천수의 흐름을 전면 차단하는 문제점이 있었으나, 본 제2 종래기술의 어도보의 경우에는, 두둑부에 의해 하천수의 흐름을 제어하여 하천수가 어느 정도 고이도록 하여 보의 기능을 하면서도 하천수가 고랑부(120, 140)로 몰리게 되어 일정 깊이의 유로를 형성하게 되며, 더욱 갈수기에는 위치가 가장 낮은 제1 고랑부(120)로 몰려 흐르게 되므로 여전히 어류가 제1 고랑부를 통해 이동할 수 있기 때문에, 어도 확보라는 종래의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

한편, 본 제2 종래기술의 어도보의 상류에는 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 소(pool)(30)를 조성하여 보의 담수능력을 증대시키고, 보의 소 주변에는 여울(riffle)(40)을 조성하여 자연형 보 자체의 월류기능을 보완하도록 한다.

더욱이 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 자연형 보의 위치에 있는 기초 콘크리트(19) 상의 판석(11)과 판석(11) 사이에는 모르타르(12)를 사용하여 하천수의 유실을 막도록 하며, 상기 자연형 보의 하류의 판석(11')과 판석(11') 사이에는 1 - 2 m 간격으로 방부원주목(13)을 설치하여 판석의 움직임 및 이동을 억제하여 하상의 안정성을 높이도록 한다.

특허 제746245호 (생태적수질정화미디어(SSM: SUSTAINABLE STRUCTURED WETLAND MEDIA) 및 이를 이용한 수제 배석 시스템) 특허 제839660호 (자연형 어도보를 갖는 하천) 특허 제959915호 (수질정화 및 수위조절가능한 어도보 시스템) 특허 제1079051호 (생태적 수질정화 투수조절(SSPC) 시스템(Sustainable Structured Permeability Controlling System))

그럼에도 불구하고, 상기 제2 종래기술에 의한 자연형 어도보는 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 거의 수평에 가까운 기초 콘크리트 상에 자연석 쌓기를 하게 되므로 홍수에 불안정하고, 하천의 바닥(하상)을 콘크리트로 처리하므로 하천 저부가 친환경적이지 못하며, 일부러 산발적인 어도를 형성하여야 하며, 게다가 하천 전체에 걸쳐 어도보를 형성하는 관계로 시공상 어려움이 있었다.

본 발명은 이상의 종래의 문제점을 개선하기 위해, 하천의 바닥(하상)을 콘크리트로 처리하지 않고 생태적 수질정화 투수조절(SSPC) 시스템을 이용하여 자연형으로 형성하되 '소(pool)'와 '여울(riffle)'이 자연스럽게 형성되면서도, 어도의 기능도 부가적으로 형성되도록 하는 더욱 개선된 친환경적인 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성 방법을 제공함을 목적으로 한다.

이러한 본원발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천은, 하천의 하안측에 하천의 폭방향을 기준으로 하천폭의 10~30% 정도를 제외한 하상의 원지반층(10) 상에 형성된 기초 모르타르층(20); 상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석(31)을 놓고 자연석의 하부가 상기 기초 모르타르층(20)에 의해 고정되도록 하며, 이후 추가적으로 쌓여지는 자연석들 역시 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하여 형성되는 자연석 고정층(30); 상기 자연석 고정층(30)의 상류에 형성되는 SSPC부(40); 및 상기 기초 모르타르층(20)이 형성되지 않는 물길 주변에 큰 돌(51)을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)로 형성되는 자연형 어도부(50); 를 포함하며, 상기 SSPC부(40)는, 1차로 어느 정도 물빠짐을 억제하는 벤토나이트층이나 지오콤층을 형성하고, 그 위에 2차로 수생식물의 서식처를 제공하기 위한 토양층이 형성되어 이루어지며, 상기 기초 모르타르층(20)은 상하류 방향에서 보았을 때에 중심부가 원래의 하상의 깊이보다 더 깊게 움푹 파여지는 형태로 형성되어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 SSPC부(40) 상에 형성되는 SSM부(60)를 더 포함하며, 상기 SSM부(60)는, 상기 SSPC부(40)의 적정한 위치에 자연형 여제를 사용하여 생태수제형 SSM(61)을 설치하고, 상기 SSM(61)의 테두리를 호박석(62)을 이용하여 마감함으로써 이루어지며, 상기 생태수제형 SSM(61)은, 소정 크기 이상의 자연석 쌓기로 이루어지는 외측층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 하나 이상의 중간층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 내층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 이러한 본원발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성 방법은, (a) 하천의 하안측에 하천의 폭방향을 기준으로 하천폭의 10~30% 정도를 제외한 하상의 원지반층(10) 상에 기초 모르타르층(20)을 형성하는 단계; (b) 상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석(31)을 놓고 자연석의 하부가 상기 기초 모르타르층(20)에 의해 고정되도록 하며, 이후 추가적으로 쌓여지는 자연석들 역시 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하는 자연석 고정층(30) 형성 단계; (c) 상기 자연석 고정층(30)의 상류에 SSPC부(40)를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 기초 모르타르층(20)이 형성되지 않는 물길 주변에 큰 돌(51)을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)를 형성하는 자연형 어도부(50) 형성 단계; 를 포함하며, 상기 SSPC부(40)는, 1차로 어느 정도 물빠짐을 억제하는 벤토나이트층이나 지오콤층을 형성하고, 그 위에 2차로 수생식물의 서식처를 제공하기 위한 토양층이 형성되어 이루어지며, 상기 기초 모르타르층(20)은 상하류 방향에서 보았을 때에 중심부가 원래의 하상의 깊이보다 더 깊게 움푹 파여지는 형태로 형성되어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, (e) 상기 (d) 단계 후에, 상기 물길의 모르타르를 친 구간 및 전체적으로 모르타르를 친 자연석 구간 상류쪽 및 하류쪽에도 자연스러운 돌쌓기를 하여 마감하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, (f) 상기 (d) 단계 후에, 상기 SSPC부(40)의 적정한 위치에 자연형 여제를 사용하여 생태수제형 SSM(61)을 설치하는 단계; 및 (g) 상기 SSM(61)의 테두리를 호박석(62)을 이용하여 마감함으로써 SSM부(60)를 설치하는 단계; 를 더 포함하며, 상기 생태수제형 SSM(61)은, 소정 크기 이상의 자연석 쌓기로 이루어지는 외측층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 하나 이상의 중간층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 내층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 기초 모르타르층(20)의 상하류 방향 폭은 하안(하천의 가장자리)으로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 기초 모르타르층(20)의 상하류 방향 폭은 하천이 굽어져 하천수가 한쪽으로 몰리면서 흐르는 수충부쪽의 상하류 방향의 폭이 넓어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 기초 모르타르층(20)의 길이 방향이 꺾이는 형태로 조성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 SSM(61)의 끝단과 하안의 사이에도 물길 주변에 큰 돌을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명에 의하면, 기존 콘크리트 바닥을 형성하지 않고도 홍수에 매우 안정적이면서, 하천 지중으로 하천수가 관통하면서도 상류에 '소'가 형성가능하며, 어도가 용이하게 확보가능하면서도 시공이 간편한 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성 방법이 가능하다.

한편, 본 발명의 제2 실시예의 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천에 의하면, 생태적수질정화미디어(SSM)을 추가로 형성함으로써, 수충부의 완충 작용이 추가되어 더욱 향상된 생태적 기능 및 홍수에 대한 안정성을 드러낼 수 있다는 추가적인 장점이 있다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1은 제1 종래의 자연형 보의 입단면도.
도 2는 제2 종래의 자연형 어도보의 평면도.
도 3은 도 2의 A-A' 개략 단면도.
도 4는 도 2의 A-A' 상세 부분 단면도.
도 5는 도 2의 B-B' 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제1 단계의 평면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제2 단계의 평면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제3 단계의 평면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제4 단계의 평면도.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 완공 단계의 평면도.
도 11은 도 10의 A-A 단면도.
도 12는 도 10의 B-B 단면도.
도 13은 도 10의 C-C 단면도.
도 14는 도 10에 대응되는 본 발명의 제1 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도.
도 15는 도 10에 대응되는 본 발명의 제2 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도.
도 16은 도 10에 대응되는 본 발명의 제3 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도.
도 17은 도 10에 대응되는 본 발명의 제4 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제1 단계의 평면도.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제2 단계의 평면도.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제3 단계의 평면도.
도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 완공 단계의 평면도.
도 22는 도 21에 대응되는 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도.

이하 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

참고로, 이하에서 설명하는 실시예들은 어디까지나 본 발명의 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위가 하기 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

(제1 실시예)

우선, 본 발명에 대한 제1 실시예를 도 6 내지 도 17을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제1 단계의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제2 단계의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제3 단계의 평면도이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제4 단계의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 완공 단계의 평면도이며, 도 11 내지 도 13은 도 10의 A-A 단면도, B-B 단면도 및 C-C 단면도이다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법을 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명하면, 도 6에서 보는 바와 같이, 하천폭의 일측에 약 20% 정도를 남기고 하상의 원지반층(10) 상에 기초 모르타르층(20)을 형성한다.

이때, 상기 기초 모르타르층(20)의 구조는 각 하천의 하상구조, 경사, 소류력, 수충부 등을 고려하여 거기에 맞도록 부정형으로 조성되며, 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이, 상하류 방향에서 보았을 때에 중심부가 원래의 하상의 깊이보다 더 깊게 움푹 파여지는 형태로 형성되어지도록 한다. 기초 모르타르층(20)의 상하류 방향 폭은 동일하게 할 수도 있으나 (도 10 참조), 바람직하게는 하안으로 갈수록 넓어지는 것이 바람직하다 (도 14 참조).

다음, 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석 쌓기 및 고정 단계가 진행되는바, 즉, 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이, 상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석(31)을 놓고 자연석의 하부가 상기 기초 모르타르층(20)에 의해 고정되도록 하며, 이후 추가적으로 쌓여지는 자연석들 역시 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하는 자연석 고정층(30)이 형성되도록 한다.

계속해서, 도 8에서 보는 바와 같이, 일종의 자연형 어도보인 자연석 고정층(30)의 상류에 SSPC부(40)가 형성되는바, 이는 어도보의 상류 하상에 콘크리트와 같은 비친화적인 구조물을 형성하지 않고도 그리고 약간의 하천수가 통과되면서도 식물이 뿌리내림을 할 수 있는 등, 극히 자연친화적인 방법으로 방수층을 형성하여, 일종의 '소'를 형성하기 위함이다.

SSPC부(40)는, 본 발명자의 특허 제1079051호 (생태적 수질정화 투수조절(SSPC) 시스템)에서 자세히 설명하고 있는바,

제1 실시형태로는, 상기 본 발명자의 특허 제1079051호에 제1 투수조절층으로 개시된 바와 같이, 원지반층(10) 상에, 확실한 방수를 위해 벤토나이트와 방수시트가 같이 사용되는 10cm 정도의 벤토매트가 사용될 수 있으며 이때 상기 벤토매트 상에는 다시 수생식물의 서식처를 제공하기 위해 50cm 정도의 토양층이 형성되기도 한다. 상기 벤토매트에 대해, 더 상술하면, 2-3mm 정도의 얇은 비닐시트 상에 솜이나 부직포와 같은 섬유층이 소정 두께로 입혀지고, 상기 섬유층의 사이 및 그 위에 벤토나이트가 부착되어 지며, 다시 그 위에는 직포와 같은 얇은 비닐 직물지가 덧씌워진다. 즉, 천연산 소디움 벤토나이트를 직포와 부직포 사이에 충진하고 니들펀칭으로 벤토나이트 분말의 이동을 고정시킨 매트형 구조로 하며, 재질은 전체가 균일하며, 형태·치수의 변형이 없어야 하며, 굴곡 부위에도 시공이 용이하도록 유연성이 있어야 하며, 벤토나이트 압밀층은 충분한 수화팽창 작용에 의해 콘크리트의 실크랙이나 공극을 실링(Sealing)할 수 있어야 한다. 참고로, 벤토나이트는 물과 반응시 원래의 체적보다 약 13-16 배가 팽창하여 무게의 5배까지 물을 흡수하며, 그렇게 함으로써 튼튼한 방수층을 형성함과 동시에 점착성으로 인하여 지층의 변화에 영향을 받지 않고도 확실한 방수층을 형성하며 토양에 아무런 화학적 악영향을 끼치지 않으면서 식물의 뿌리 자람을 억제하지도 않는다는 장점이 있다. 방수재에 사용된 고성능 소디움 벤토나이트 알갱이와 동일 재료로서 최소한 85% 이상의 몬모릴로나이트(Montmorillonite)를 포함하도록 한다. 참고로, 상기 비닐 직물지는 일정 폭의 비닐로 된 씨실과 날실로 짜인 타포린에 사용되는 직물지를 생각하면 되나, 반드시 비닐로 된 직물지에 한정되는 것은 아니며, 상기 비닐 시트는 어느 정도 확실한 방수를 위한 두께는 가져야 되나, 너무 두꺼우면 식물의 뿌리 자람을 차단하여 바람직하지 않으므로, 오염물질은 차단할 수 있으나, 식물의 뿌리에 의해서는 침투가 가능한 정도라야 바람직하다. 아울러, 상기 비닐은 생분해성 비닐을 사용하여 침강지가 안정되어 감에 따라 분해될 수 있는 성분으로 하는 것이 바람직하다. 상기 비닐 시트로는 KS F 4911에 규정된 일반 복합 비가황 고무에 적합한 폴리에틸렌 시트(HDPE)가 사용되나, 고무아스팔트 시트나 EPDM계의 특수시트 등이 사용될 수도 있다.

상기 SSPC부(40)의 또다른 제2 실시형태로는, 역시 상기 본 발명자의 특허 제1079051호에 제2 투수조절층으로 개시된 바와 같이, 원지반층(10) 상에 50cm 정도 두께의 지오콤층이 위치하고, 그 위에 역시 50cm정도 두께의 토양층이 위치하도록 할 수도 있다. 상기 제2 투수조절층의 지오콤층에 사용되는 지오콤은, 가로보강사와 세로보강사가 교차하면서 일정크기의 공극을 갖는 망상의 시트를 형성하고 이 시트를 폭 방향으로 일정간격으로 융착 연결 후 일측방향으로 당기면 다수의 벌집형태의 셀망부를 형성하여 이루어진 지오콤포지트를 다공성 셀벽 구조로 만든 토립자 구속 벌집형 보강재로서, 특허 제 834784 호에 개시되어 있다. 상기 지오콤에 대하여, 소정 길이를 갖는 폴리에틸렌재의 가로보강사와 세로보강사가 교차하면서 일정크기의 공극을 다수로 갖는 망상의 시트를 형성하며 상기 시트가 형성되면 인접하는 시트와 시트의 폭 방향으로 일정간격으로 웰딩에 의해 융착 연결하는 바, 융착된 시트가 다수로 적층되면서 시트를 일측 방향으로 당기면 다수의 벌집형태의 셀망부를 형성하게 되며, 상기 셀망부의 공간으로 모래, 흙 및 자갈 등의 골재를 채워 메우면 별도의 후속 공정 없이 시트의 전면에 균일하게 매우 많은 공극이 형성되어 있기 때문에 마찰특성이 상승하게 되고 재료 절감효과와 중량저감 효과가 있으며, 뿌리 활착이 용이한 이점 등이 있다. 지오콤층의 시공은, 지오콤을 전개하여 핀 등으로 지면에 고정하면 셀망부가 형성되는바, 상기 셀망부 내에 모래, 흙 및 자갈 등의 골재를 채워 메우게 된다. 이와 같이, 지오콤층을 형성하게 되면, 투수성이 높고 토양의 유실을 막을 수 있을 뿐더러 습지식물 뿌리의 활착이 용이하며 지반보강이 가능한 제2 투수조절층이 용이하게 형성될 수 있다.

상기 SSPC부(40)의 또다른 제3 실시형태로는, 역시 상기 본 발명자의 특허 제1079051호에 제3 투수조절층으로 개시된 바와 같이, 원지반층(10) 상에, 5-10cm정도의 벤토나이트층을 형성하고, 그 위에 50cm정도의 토양층을 형성하며, 경우에 따라 그 위에 자연형 여재로서의 자갈층을 형성할 수도 있다. 벤토나이트층은 상기 벤토나이트를 흙과 혼합하여 형성한다. 이에 사용되는 재료는 진흙이나, 논흙 등 친환경적 재료를 사용하도록 하며, 더욱 바람직하게는 생물다양성을 증진시킬 수 있도록, 기존의 논이나 뻘에서 수집한 흙을 사용하도록 하되, 진흙이나 논흙에 많은 유기물이나 쓰레기가 포함될 경우 수질오염을 유발할 수 있으므로 사용 전에 제거하도록 한다. 투수조절용으로 사용되는 진흙에 벤토나이트를 혼합하여 투수계수가 10^-6cm/sec 이하가 되도록 한다. 투수조절용으로 쓰이는 진흙은 다짐시험을 하여 최대 건조밀도를 얻을 수 있는 함수상태에서 시공하여야 한다. 지반이 침하될 우려가 있을 때에는 진흙을 깔기 전에 보강용 부직포를 까는데, 부직포는 1m당 1ton의 인장력에 견딜 수 있는 것이어야 한다. 투수조절용 진흙 포설 후 최대 건조밀도의 90% 이상이 나오도록 골고루 다지며, 포설두께는 15cm 이상으로 한다.

계속해서, 도 9에서 보는 바와 같이, 물길 주변에 큰 돌(51)을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)를 형성하는바, 물길이 있던 구간은 모르타르를 일부만 활용하고 일종의 자연형 어도부(50)를 형성하기 위함이다.

마지막 단계로, 도 10에서 보는 바와 같이, 물길의 모르타르를 친 구간 및 전체적으로 모르타르를 친 자연석 구간 상류쪽 및 하류쪽에도 자연스러운 돌쌓기를 하여 마감한다.

즉, 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 물길이 형성되는 구간('A' 구간)에는 기초 모르타르층(20) 상에 큰 돌을 안정적으로 배치하여 자연형 물길 및 어도를 확보하고 상류쪽 및 하류쪽에도 자연스러운 돌쌓기를 하여 마감하며 (이 구간에는 SSPC는 형성하지 않음), 도 10 및 도 12에서 보는 바와 같이, 중앙부 구간('B' 구간)에는 기초 모르타르층(20) 상에 자연석 쌓기 및 고정 단계를 통해 쌓여지는 자연석(31)들을 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하는 자연석 고정층(30)이 형성되도록 하고, 상기 자연석 고정층(30)의 상류에 SSPC부(40)가 형성되도록 하며, 도 10 및 도 13에서 보는 바와 같이, 물길이 형성되는 반대쪽 구간('C' 구간)에는 역시 기초 모르타르층(20) 상에 자연석 쌓기 및 고정 단계를 통해 쌓여지는 자연석(31)들을 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하는 자연석 고정층(30)이 형성되도록 하고, 상기 자연석 고정층(30)의 상류에 SSPC부(40)가 형성되도록 한 후, 추가적으로 상류쪽 및 하류쪽에도 자연스러운 돌쌓기를 하여 마감하게 된다.

따라서, 이와 같은 방법으로 어도 여울을 갖는 생태하천을 조성하는 경우, 하천의 물길을 막지 않고도 시공이 가능하며, 상기 'A' 구간을 통해 자연형 생태 통로(어도)를 간단히 형성하는 것이 가능하며, 반면 상기 'B' 및 'C' 구간을 통해 하천의 하상에 대한 어느 정도의 차수가 자연친화적으로 가능하여 자연형 어도보의 상류에 '소'를 형성가능하면서, 강수량이 많을 경우에는 자연형 어도보로 하천수가 넘치면서 여울을 형성하게 되는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천이 아주 간단한 방법으로 조성될 수 있다.

한편, 상기 제1 실시예에 대해서는 도 14 내지 도 17에서 보는 바와 같이 여러가지 변형이 가능하다.

도 14는 도 10에 대응되는 본 발명의 제1 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도인바, 도 10의 'C' 구간 쪽 하안에는 하폭의 약 10% 정도에 SSPC부(40)를 형성하지 않고 하천수가 하상으로 스며들도록 하였으나, 본 변형예에서는 하안까지 모두 SSPC부(40)를 형성하고 있으며, 전술하였듯이 기초 모르타르층(20)이 하안으로 갈수록 폭이 넓어지도록 하고 있다. 이러한 변형은 하상의 토질이나 하폭의 크기, 하천의 굴곡 형태, 및 '소'의 크기 등, 여러가지 요인들을 고려하여 기초 모르타르층(20)의 폭 및 SSPC부(40)의 폭이나 길이를 적절히 가변시킬 수 있도록 한다.

반면, 도 17은 도 10에 대응되는 본 발명의 제4 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도인바, 이 변형예에서는 SSPC부(40)를 전체 하상에 설치하며, 역시 하천의 지반 구조나 토질을 고려하여, 일례로 하상이 모래로 형성되어 배수가 너무 잘 되는 경우에 '소'의 형성을 위해서는 전체 하상을 차수하는 것이 바람직할 경우에 고려할 수 있을 것이다.

한편, 도 15는 도 10에 대응되는 본 발명의 제2 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도인바, 하천이 굽어져 하천수가 한쪽으로 (도 15에서는 좌측으로) 몰리면서 흐를 경우, 수충부쪽에는 기초 모르타르층(20)의 상하류 방향의 폭이 넓어지도록 하여, 홍수시 자연석 고정층(30)의 유실이 최대한 방지되도록 하여야 하는 것이 바람직하다.

경우에 따라서는 상기 기초 모르타르층(20)의 폭을 불규칙하게 하는 것도 필요한바, 도 16은 도 10에 대응되는 본 발명의 제3 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도로서, 본 변형예에서는 하천의 폭이 바뀌면서 동시에 하천이 굽어져 흐르는 경우에, 상기 기초 모르타르층(20)의 폭도 바뀌면서 동시에 기초 모르타르층(20)의 방향도 꺾이는 형태로 조성되는 경우에 예이다.

(제2 실시예)

이제, 본 발명에 대한 제2 실시예를 도 18 내지 도 22를 참조하여 설명한다.

도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제1 단계의 평면도이고, 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제2 단계의 평면도이고, 도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 제3 단계의 평면도이고, 도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법 중 완공 단계의 평면도이며, 도 22는 도 21에 대응되는 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 평면도이다.

본 실시예에서는, 도 18 내지 도 21에서 보는 바와 같이, SSPC부(40) 상에 생태적수질정화미디어(SSM)를 형성하는 경우에 대한 것이다.

생태형 SSM의 구조의 일례는, 본 발명자의 특허 제746245호의 도 6 및 도 7에 개시되었는바, 생태적수질정화미디어 생태수제형은 외측에 한 개의 호박돌층과 내부에 자연형여재가 채워진 네 개의 망태층 등, 총 다섯 개 층으로 구성된다.

가장 외측층(A층)은 호박돌(φ150~200mm) 쌓기로 이루어지며, 일례로 습지 폭이 15M이상인 경우에는 1:2, 습지 폭이 15M미만인 경우에는 1:1.5의 완만한 경사를 이루도록 쌓는다. 이때, 상기 미디어의 외층, 중간층 및 내층의 각 층의 유로가 닿는 전면부와 습지사면부에 접촉하는 측면부가 이루는 각(θ)은 20°~160°가 되도록 하며, 상기 외층, 중간층 및 내층의 각 층의 유로가 닿는 전면부와 상기 각 층의 기저부가 만나는 습지사면부가 이루는 각(Φ)은 30°~170°가 되도록 하여, 수리.수문적 특성과 수질처리효율을 고려하여 상기 미디어에 부딪힘으로써 유속이 늦어지며 유로 방향이 변경되도록 한다.

내부의 B층부터 E층까지는 돌망태틀을 만들어 망태 안에 자연형여재를 채운다. 망태의 형태는 일례로 유로가 닿는 전면부와 습지사면부 사이의 각도는 30°, 후면부와 습지사면부의 각도는 120°로 제작하며, 각각의 층을 분리시키는 망태의 경우 설계도서에 의거하여 같은 간격으로 배치한다. 습지사면부에 닿는 면은 조성된 습지의 사면경사에 맞추어(1:2, 1:1.5) 제작한다. 망태의 높이는 습지부에 놓이는 부분은 일례로 50cm, 연못부에 놓이는 부분은 일례로 70cm로 제작한다.

수제형 SSM에 추가하여, 배석형 생태적수질정화미디어(SSM)를 추가하는 것이 더욱 바람직한바, 배석형 SSM은 물리적 작용 및 생물학적 작용에 의한 수질정화효과를 기대할 수 있도록 습지내 수충부에 자연석, 호박돌, 자갈 등을 배치함으로써 이루어진다. 이는, 다양한 저서성 무척추동물 및 어류의 서식환경을 조성하기 위해 모래에서부터 바위나 큰 암석으로 입자의 크기를 증가시키면서 하상구성물을 다양하게 조성 배치하는 것이 가능하다. 아울러, 생태적수질정화미디어 배석형은 물리적 다양성이 낮아 서식처가 부족한 생태형 물골에 조성하며 세굴에 견딜 수 있도록 대형 자연석을 배치하고, 구조적 다양성을 위해 연속적으로 설치하며, 생태적수질정화미디어 배석형은 BOD, SS제거에 유용한 자갈접촉산화법을 사용한다. 생태적수질정화미디어 배석형의 구조에 대해 설명하면, 생태적수질정화미디어 배석형은 자연석(일례로 30×40×50cm), 호박돌(φ100~200mm), 및 자갈(φ40mm)을 주재료로 사용한다. 일례로 10㎡의 면적에 자연석을 3개 정도 배치하고, 호박돌은 0.4㎥, 자갈은 0.3㎥ 가량 습지 바닥에 깔아준다. 돌을 배석할 때는 생태적인 측면을 고려하여 공극이 많이 발생하도록 하되 유실을 방지하기 위해 포개어 쌓는다. 이렇게 배석형 SSM을 추가함으로써, 수서 곤충의 활동, 휴식 및 은신처로 사용되고 먹이를 제공하는 매개체로 활용되며 성장과 생존에 중요한 요인으로 작용할 수 있도록 다양한 하상조건을 조성하는 것이 가능하다. 또한, 돌의 표면에는 부착조류가 번성하고, 돌의 밑과 공극에는 하루살이류 등의 초식성 수서곤충이 서식하도록, 돌 표면적을 넓게 하고 공극을 늘리는 돌쌓기 방법을 택하는 것이 바람직하다. 아울러, 습지 내부에 거석쌓기를 함으로써, 수심과 유속이 다양하게 되어 생물상이 다양해지는 효과를 갖는다. 생태적수질정화미디어 배석형은 자갈 사이로 하천수가 통과하면서 하천수의 오염물질 중 무기성분인 모래, 슬러지 등이 자갈 공극의 물리적 작용에 의해 침전되고 유기물질은 자갈표면의 미생물 작용에 의해 무기화됨으로써 정화가 이루어진다. 또한, 생태적수질정화미디어 배석형은 자연형 하천의 경관을 창출하고, 수변경관을 개선하며, 유로에 의한 호안침식을 방지하고, 유속을 완화하여 호안안정성을 개선시킬 수 있다.

이와 같은 생태수제형 SSM을 갖는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법을 도 18 내지 도 21을 참조하여 설명하면, 먼저 도 18에서 보는 바와 같이, 적합한 여울 위치와 수제위치를 설정하고, 다음 도 19에서 보는 바와 같이, 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천을 도 6 내지 도 10과 같은 방법으로 조성한다.

그후, 도 20에서 보는 바와 같이, SSPC부(40)의 적정한 위치에 자연형 여제를 사용하여 생태수제형 SSM(61)을 설치한다.

마지막으로 도 21에서 보는 바와 같이, SSM(61)의 테두리를 호박석(62)을 이용하여 마감함으로써 SSM부(60)를 설치하는바, SSM(61)으로부터 SSPC부(40)의 상류쪽까지의 변동길이는 좌면부의 안정성, 생태.환경적 측면 및 수생식물 등의 특성에 따라 적절한 길이를 결정한다.

이와 같은 생태수제형 SSM을 갖는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천 및 그 조성방법에 있어서, 생태수제형 SSM은 수변 인공 수제의 한 형태로, 수질정화 기능과 물흐름을 자연스럽게 전환시키는 기능 및 수변 식생 조성을 통한 생물서식처 기능을 하도록 조성되어야 한다.

생태수제형은 외측에 한 개의 호박돌층 또는 사석과 내부에 자연형 여재로 구성되는바, 망태의 여재는 현장특성에 따른 수질, 수리수문, 생태적 여건에 따라 환경적 (수질처리) 효과 및 생태적 증진효과를 고려하여 배합한다.

다만, 주변의 여울이 수위조절하기 어려울 경우, SSM수제 밑부분과 호안 사이의 물흐름이 건천화될 가능성이 있다. 따라서, 주변 여울을 수제쪽에 보강하거나 수제의 배석형의 일부를 인접 호안 사이에 배속하여 물흐름을 조절하며, 배치는 각 하천별 특성에 맞게 적절히 이루어져야 한다.

마지막으로, 제2 실시예의 변형예가 도 22에 도시되어 있다. 본 변형예에에서, SSM(61)의 끝단과 하안의 사이에도 도 9에서 보는 바와 같은 공정으로, 물길 주변에 큰 돌을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)를 형성하는바, 물길이 있던 구간은 모르타르를 일부만 활용하고 일종의 자연형 어도를 형성하기 위함이다.

이상, 본 발명이 특정 실시예와 관련하여 기술되었으나, 많은 다른 실시예 및 변형예 그리고 적용예가 본 기술분야의 당업자에게는 가능함을 명확하게 알 수 있으며, 본 발명의 권리범위는 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

10 : 원지반층 20 : 기초 모르타르층
30 : 자연석 고정층 31 : 자연석
32 : 상부 모르타르층 40 : SSPC부
50 : 자연형 어도부 51 : 큰 돌
60 : SSM부 61 : SSM
62 : 호박석

Claims

(a) 하천의 하안측에 하천의 폭방향을 기준으로 하천폭의 10~30% 정도를 제외한 하상의 원지반층(10) 상에 기초 모르타르층(20)을 형성하는 단계;
(b) 상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석(31)을 놓고 자연석의 하부가 상기 기초 모르타르층(20)에 의해 고정되도록 하며, 이후 추가적으로 쌓여지는 자연석들 역시 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하는 자연석 고정층(30) 형성 단계;
(c) 상기 자연석 고정층(30)의 상류에 SSPC부(40)를 형성하는 단계; 및
(d) 상기 기초 모르타르층(20)이 형성되지 않는 물길 주변에 큰 돌(51)을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)를 형성하는 자연형 어도부(50) 형성 단계;
를 포함하며,
상기 SSPC부(40)는, 1차로 어느 정도 물빠짐을 억제하는 벤토나이트층이나 지오콤층을 형성하고, 그 위에 2차로 수생식물의 서식처를 제공하기 위한 토양층이 형성되어 이루어지며,
상기 기초 모르타르층(20)은 상하류 방향에서 보았을 때에 중심부가 원래의 하상의 깊이보다 더 깊게 움푹 파여지는 형태로 형성되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
제 1 항에 있어서,
(e) 상기 (d) 단계 후에, 상기 물길의 모르타르를 친 구간 및 전체적으로 모르타르를 친 자연석 구간 상류쪽 및 하류쪽에도 자연스러운 돌쌓기를 하여 마감하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
제 1 항에 있어서,
(f) 상기 (d) 단계 후에, 상기 SSPC부(40)의 적정한 위치에 자연형 여제를 사용하여 생태수제형 SSM(61)을 설치하는 단계; 및
(g) 상기 SSM(61)의 테두리를 호박석(62)을 이용하여 마감함으로써 SSM부(60)를 설치하는 단계;
를 더 포함하며,
상기 생태수제형 SSM(61)은, 소정 크기 이상의 자연석 쌓기로 이루어지는 외측층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 하나 이상의 중간층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 내층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기초 모르타르층(20)의 상하류 방향 폭은 하안으로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기초 모르타르층(20)의 상하류 방향 폭은 하천이 굽어져 하천수가 한쪽으로 몰리면서 흐르는 수충부쪽의 상하류 방향의 폭이 넓어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기초 모르타르층(20)의 길이 방향이 꺾이는 형태로 조성되는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
제 3 항에 있어서,
상기 SSM(61)의 끝단과 하안의 사이에도 물길 주변에 큰 돌을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)를 형성하는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천의 조성방법.
하천의 하안측에 하천의 폭방향을 기준으로 하천폭의 10~30% 정도를 제외한 하상의 원지반층(10) 상에 형성된 기초 모르타르층(20);
상기 기초 모르타르층(20) 상에 자연석(31)을 놓고 자연석의 하부가 상기 기초 모르타르층(20)에 의해 고정되도록 하며, 이후 추가적으로 쌓여지는 자연석들 역시 상부 모르타르(32)에 의해 상호 고정되도록 하여 형성되는 자연석 고정층(30);
상기 자연석 고정층(30)의 상류에 형성되는 SSPC부(40); 및
상기 기초 모르타르층(20)이 형성되지 않는 물길 주변에 큰 돌(51)을 안정적으로 배치하고 일부 작은 돌들로 공극이 큰 곳을 매워 자연형 생태통로(어도)로 형성되는 자연형 어도부(50);
를 포함하며,
상기 SSPC부(40)는, 1차로 어느 정도 물빠짐을 억제하는 벤토나이트층이나 지오콤층을 형성하고, 그 위에 2차로 수생식물의 서식처를 제공하기 위한 토양층이 형성되어 이루어지며,
상기 기초 모르타르층(20)은 상하류 방향에서 보았을 때에 중심부가 원래의 하상의 깊이보다 더 깊게 움푹 파여지는 형태로 형성되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천.
제 8 항에 있어서,
상기 SSPC부(40) 상에 형성되는 SSM부(60)를 더 포함하며,
상기 SSM부(60)는, 상기 SSPC부(40)의 적정한 위치에 자연형 여제를 사용하여 생태수제형 SSM(61)을 설치하고, 상기 SSM(61)의 테두리를 호박석(62)을 이용하여 마감함으로써 이루어지며,
상기 생태수제형 SSM(61)은, 소정 크기 이상의 자연석 쌓기로 이루어지는 외측층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 하나 이상의 중간층과, 자연형 여재가 채워진 돌망태틀로 이루어지는 내층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연형 어도 여울을 갖는 생태하천.