KR102326227B1 - 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임야나 농경지 등의 비포장 지면에 많은 비가 내릴 경우 토사와 각종 이물질(쓰레기) 등이 빗물에 휩쓸려 유실되는 것을 방지하여 하천의 부영양화를 방지하고 빗물을 저장하여 수자원을 관리할 수 있는 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템에 관한 것이다.
상기의 본 발명은 집중호우시에도 배출되는 빗물의 양을 일정하게 조절해주도록 최상류에 계곡에 홍방댐(홍수방지댐)을 형성하고 상기 홍방댐에는 배출구를 형성한 홍방댐(홍수방지댐)부와, 상기 홍방댐부의 홍방댐에서 빗물이 배출되는 배출구와 연결하는 유공도랑을 지면에 매설하고 상기 매설된 유공도랑의 하측으로는 유공관을 매설하여 빗물의 불순물을 여과해주는 유입부와, 상기 유입부의 유공관을 통하여 유입되는 빗물과 다른 빗물이 유입되어 집수되도록 유공관과 연결되며 벽면이 타공 된 집수저장탱크를 매설하고 상기 집수저장탱크에서 저장탱크로 저장하고 나머지 빗물은 하천으로 방류하는 집수부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템{Water Resources Management System Improves Filtering Effectiveness}

본 발명은 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임야나 농경지 등의 비포장 지면에 많은 비가 내릴 경우 토사와 각종 이물질(쓰레기) 등이 빗물에 휩쓸려 유실되는 것을 방지하여 하천의 부영양화를 방지하고 빗물을 저장하여 수자원을 관리할 수 있는 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라는 국토의 70%가 산으로 이루어져 있고 1년 전체 강수량의 70%가 여름 한 철에 집중적으로 내리고 있다.

그러므로 우리 나라의 경우에는 비가 오면 산에 내린 빗물이 도랑이나 계곡을 거쳐 강이나 큰 하천으로 유입되게 되어 있다.

그러나 산이나 농경지 등의 비포장 지면에 내린 빗물은 흙으로 덮혀 있는 지표면을 흐르면서 토사와 낙엽을 비롯하여 나뭇가지와 온갖 쓰레기를 휩쓸고 급류가 되어 아래로 흐르게 되어있다.

이렇게 빗물에 휩쓸려 유입된 이물질에 의해 여러 가지 부작용을 낳고 있다.

첫째, 농경지 등의 토사가 유실되면서 흙속의 부영양화 물질이 함께 유입되어 댐이나 저수지에는 녹조가 발생하여 물고기가 폐사하는 등 자연 생태계가 파괴되고 있다.

둘째, 나뭇가지나 큰 바위와 같은 물질은 교량의 교각이나 그 밖의 수로에 걸려 빗물의 흐름을 방해하면서 하천의 제방이 무너지고 마을이 침수되는 등의 홍수피해가 발생하는 요인이 되고 있다.

셋째, 빗물과 함께 유실된 낙엽과 각종 쓰레기는 댐이나 저수지 그리고 바다로 유입되어 환경을 오염시키고, 이를 수거하는데 많은 예산이 소요되는 등의 피해가 발생 되고 있다.

사진 1

사진 2

위의 사진 1과 사진 2와 같이 산에는 낙엽과 나뭇가지 등 각종 이물질이 널려 있는 상태에서 많은 비가 오면, 이러한 오염물질은 아무런 여과 없이 그냥 우수관이나 하천으로 유입된다.

이렇게 유실된 이물질들은 모두 쓰레기가 되어 하류로 흘러가 쌓이게 되고, 이것을 수거하고 버리는 재해복구를 하는데도 막대한 예산이 소요되는 2차 피해가 발생한다.

그래서 이를 방지(防止)하기 위해서는 임야나 농경지 등의 비포장지면의 빗물이 강이나 하천으로 유입되기 직전에 빗물속의 토사 및 쓰레기와 같은 이물질을 여과(濾過)하고 깨끗한 물만 배출(排出)되도록 하는 시설물이 필요하다.

그리고 장마철에는 짧은 시간동안 많은 비가 한꺼번에 내리는 집중호우(集中豪雨)가 자주 내리게 되는데 이럴 경우 많은 빗물이 강이나 하천으로 한꺼번에 유입되어 제방이 무너지거나 저지대 침수(侵水)피해 등의 많은 피해가 발생하게 된다.

그래서 이러한 여러 가지의 부작용을 방지하기 위해서는 지표면의 오염물질과 섞여 오염된 빗물을 여과하여 최대한 토양이 유실되지 않도록 하는 작용과, 또한 이렇게 깨끗하게 여과된 빗물을 그냥 무의미하게 흘려 버리고 낭비할 것이 아니라 최대한 많은 수자원을 저장하였다가 농업용수 등 다양한 용도로 활용할 수 있는 방안을 강구함으로써 물 부족문제가 해결될 수 있을 뿐만 아니라 많은 빗물이 한꺼번에 강이나 하천으로 유입되어 발생하는 홍수의 위험수위를 낮출 수도 있는 시스템이 많이 제안되어 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 본 출원인은 특허등록 제1965254호 수자원 관리를 통한 재난 방지시스템이 제안되어 있다.

상기와 같은 재난 방지시스템은 수자원 관리를 통해 비가 많은 장마철에 물이 꼭 필요한 적재적소의 장소에 빗물을 가두어 둠으로써 홍수억제능력을 확보하는 한편, 이렇게 저장된 물을 농업용수나 산림용수로 활용함은 물론 산불을 효과적으로 진화하기 위해 저류조와 저장조를 상호 유기적이고 보완적으로 분산배치하고 그 주변에 화재를 감지하고 감시할 수 있는 시설을 자동화하여 획기적인 산불예방을 할 수 있는 시스템이다.

그러나 상기와 같은 재난 방지시스템은 홍수억제능력과 물 부족을 해결할 수는 있으나 빗물에 섞여 있는 오염물질을 여과할 수 있는 기능이 미비하여 토사 및 각종 이물질의 유실을 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명을 통해 해결하고자 하는 과제는 산이나 농경지 등의 비포장 지면에 내린 빗물이 하천으로 유입되기 직전에 토사를 비롯한 각종 이물질을 여과하는 과정을 통해 토사 등의 이물질이 유출되지 않도록 하고, 이를 통해 발생할 수 있는 여러 가지 부작용을 사전에 방지하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 많은 비가 올 때 모든 빗물이 한꺼번에 강이나 하천으로 유입되면 강이나 하천의 과부하로 인해 제방이 무너지고 범람하여 마을이 침수되는 등의 홍수피해가 발생하게 되는데 만일 이렇게 여과된 빗물을 그대로 무의미하게 바다로 흘려버리지 않고 되도록 많은 빗물을 저장하게 되면 그만큼 소중한 수자원을 유용하게 활용할 수 있을 뿐만 아니라 강이나 하천으로 유입되는 빗물의 량이 줄어 들어 홍수억제를 할 수 있는 역할을 하는데 2차적인 목적이 있다.

그래서 본 발명은 이러한 빗물 속의 이물질을 여과하여 깨끗한 물만을 배출되도록 하여 하천이나 우수관에 퇴적물(堆積物)이 쌓이지 않게 하는 시설물이라고 말할 수 있고, 또한 이 과정에서 빗물을 무의미하게 방류하여 소중한 수자원을 낭비하지 않고 농업용수 등의 다양한 용도로 활용할 수 있도록 물탱크에 저장함으로서 집중호우시에 많은 빗물이 한꺼번에 지지대로 유입되어 침수피해 및 각종 홍수피해가 발생하는 것을 막을 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 집중호우시에도 배출되는 빗물의 양을 일정하게 조절해주도록 최상류에 계곡에 홍방댐(홍수방지댐)을 형성하고 상기 홍방댐에는 배출구를 형성한 홍방댐(홍수방지댐)부와, 상기 홍방댐부의 홍방댐에서 빗물이 배출되는 배출구와 연결하는 유공도랑을 지면에 매설하고 상기 매설된 유공도랑의 하측으로는 유공관을 매설하여 빗물의 불순물을 여과해주는 유입부와, 상기 유입부의 유공관을 통하여 유입되는 빗물과 다른 빗물이 유입되어 집수되도록 유공관과 연결되며 벽면이 타공 된 집수저장탱크를 매설하고 상기 집수저장탱크에서 저장탱크로 저장하고 나머지 빗물은 하천으로 방류하는 집수부로 구성된 것을 특징으로 하는 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템를 제공한다.

상기 홍방댐부는 계곡에 물길을 막을 수 있으며 상단에는 오버풀로우물길을 형성한 홍방댐을 형성하고 홍방댐 하단에 형성되는 배출구는 배출구 하단 일부가 지면에 매설되고 상단에는 뚜껑이 형성되며 상기 배출구 상단과 뚜껑에는 구멍이 타공 된 것을 특징으로 한다.

상기 유입부는 지면에 도랑을 형성하고 상기 도랑 저면에는 외경을 부직포로 감싼 유공관을 매설하고 상기 유공관 상측에는 유공도랑의 상측단을 지면보다 높게 매설하며 상기 도랑에는 골재로 충진되는 것을 특징으로 한다.

상기 집수부는 지면에 골재가 충진되는 웅덩이를 형성하여 상기 웅덩이에 벽체가 타공 된 집수저장탱크를 유공관과 연결하여 매설하고 상기 집수저장탱크에는 펌프에 의해 저장탱크에 빗물을 저장하도록 저장배관을 연결하며 저장되지 못하는 빗물은 하천으로 배출하는 오버풀로우관을 연결형성한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 첫째, 많은 비가 순간적으로 쏟아지는 폭우가 내리게 되면 빗물은 비포장 지면의 흙을 녹이고 빗물속에 용해시켜 흙탕물이 되어 버리는데 지금까지는 아무런 여과 없이 우수관이나 하천으로 유입되어 그 바닥에 퇴적되어 쌓이고 빗물의 흐름을 방해하기 때문에 많은 예산을 들여 이것을 제겋하는 준설작업을 반복적으로 할 수 밖에 없었으며 농경지의 흙속에는 퇴비와 같은 거름이 섞여 있어서 비가 오면 이것이 빗물에 녹아 저수지로 유입되어 녹조의 발생원인이 되는 부영양화 물질이 과잉공급되어 녹조가 극심하게 발생하게 되어 저수지 물이 썩고 물고기가 폐사하기도 하였는데, 빗물이 하천으로 유입되기 직전에 이러한 이물질을 모두 제거할 수 있는 본 발명의 수자원 관리시스템의 여과성능에 의해 이러한 부작용이 모도 해소될 수 있는 효과가 있다.

또한 주기적으로 많은 예산을 들여 준설작업을 하지 않아되 되고 녹조류 발생도 줄어들게 된다.

둘째 종래에는 빗물이 비포장 지면에 내려 흙이 용해되어 흙탕물을 만들고 이렇게 흙탕물이 되어 오염된 빗물은 식수나 생활용수로 사용할 수 없어서 대부분 버려지고 있으나 많은 비가 한꺼번에 쏟아지는 집중호우의 경우에는 빗물을 저장시설을 이용하여 저장함으로서 빗물의 방류량을 인위적으로 조절하여 홍수를 억제하는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템을 나타낸 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템의 홍방댐부를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템의 유입부를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템의 지면기울기에 따른 유공도랑의 매립상태를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템의 집수부를 나타낸 단면도이다.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템을 나타낸 설명도이다.

위 도면(圖面)을 참조(參照)하여 본발명을 자세(仔細)하게 설명한다.

일반적으로 산에서는 여러 개의 골짜기를 따라 자연발생적(自然發生的)으로 형성되어 있는 작은 도랑의 물길이 있어, 이 물길을 따라 빗물은 흘러 하천으로 유입된다.

이러한 도랑의 물길은 아래의 사진 1과 같은 형태로 방치되어 있어서 낙엽과 나뭇가지 등 온갖 쓰레기가 널부러져 있어서 많은 비가 오게 되면 빗물은 급류가 되어 이 모든 것들을 휩쓸고 가게 된다.

그리고 이 빗물은 사진 2와 같이 아무런 여과 없이 그냥 그대로 우수관이나 하천으로 유입되어 댐이나 저수지 그리고 바다에는 엄청난 양의 쓰레기가 쌓여 이것을 치우는데도 많은 예산이 소요된다.

그래서 아래의 사진 1, 2와 같은 기존의 빗물처리시설이 설치되어 있는 곳에 도 1과 같은 본 발명의 시설물을 설치할 경우에는 위와 같은 문제점을 방지할 수 있다.

도 1에서의 홍방댐(홍수방지 댐)(11)은 토사유출을 방지하기 위해 설치하는 사방댐과 달리, 본 발명에서의 홍방댐(11)은 집중호우시 한꺼번에 많은 빗물이 유입되어 과부하가 발생할 경우를 대비해서 최상류지역에 설치하여 빗물의 양을 일정하게 조절해 주는 역할을 한다.

도 2는 이 홍방댐(11)이 설치되는 홍방댐부(10)의 상세구성도이다.

일정량의 빗물을 저장할 수 있는 계곡에 소규모의 댐을 만들고, 댐의 가운데 하단부분의 배출구(12)에는 도면과 같이, 유공도랑(21)을 연결하여 적당한 거리만큼의 도랑부분까지 연결한다.

그러면 평상시 상시적으로 흐르는 물은 지면아래 도랑부분을 통해서 흐르다가, 많은 비가 와서 상류에서 유입되는 빗물의 양이 많아지면 댐의 수위도 점점 높아지면서 지상으로 노출된 유공도랑(21)의 측변과 뚜껑부분을 통해서 유입되어 일정양의 빗물이 배출되도록 한다.

그러다가 비가 그치면 평온을 찾게 된다.

도 1에서의 유입부(20)는 빗물이 집수부(30)에 유입되기 전에 빗물속에 섞여 있는 불순물을 여과하고 걸러 주는 역할을 한다.

도 3은 유입부(20)의 단면부분을 나타내는 상세구성도이다.

그런데 유입부(20)의 도랑이 있는 곳의 지형에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 지면의 기울기에 따라 유공도랑(21)의 모양이 달라지게 된다.

사진 1과 같은 기존의 도랑부분의 땅을 깊게 파서 도랑(23)을 형성하고 도랑(23)의 저면에 유공관(22)을 바로 그 위에는 유공도랑(21)을 설치하고 나머지 공간에는 골재(40)로 충진한다.

그러면 홍방댐(11)에서 배출된 빗물은 유입부(20)에서 여과되어 집수부(30)로 유입된다.

도 5는 집수부(30)를 나타내는 것으로, 유입부(20)를 통해서 유입된 빗물을 집수저장탱크(31))에 끌어 모으는 역할을 한다.

그래서 이렇게 집수 저장한 빗물은 펌프(34)로 펌핑하여 저장탱크(32)에 저장하고 나머지 빗물은 오버플로우되어 하천으로 방류하게 된다.

도 5는 집수부(30)의 상세구성도이다.

사진 2와 같이 산에서 내려온 도랑물이 하천이나 우수관으로 유입되는 지점에 도 5와 같이 깊고 넓게 웅덩이(33)를 파고 골재(40)를 충진하고 또 그 가운데 부분에 타공된 집수저장탱크(31)를 매설한다.

그러면 유입부(20)를 통해서 집수부(30)의 웅덩이(33) 골재(40) 사이에 빗물로 채워지면서 빗물은 수압에 의해 집수저장탱크(31)로 유입될 것이다.

이렇게 집수 저장한 빗물은 펌프(34)를 통해 저장탱크(32)에 저장하고, 나머지 빗물은 오버플로우관(37)을 통해서 하천으로 흘러간다.

10 : 홍방댐(홍수방지댐)부 20 : 유입부
30 : 집수부 40 : 골재

Claims (4)

1. 집중호우시에도 배출되는 빗물의 양을 일정하게 조절해주도록 최상류에 계곡에 홍방댐(홍수방지댐)(11)을 형성하고 상기 홍방댐(11)에는 배출구(12)를 형성한 홍방댐(홍수방지댐)부(10)와,
   상기 홍방댐부(10)의 홍방댐(11)에서 빗물이 배출되는 배출구(12)와 연결하는 유공도랑(21)을 지면에 매설하고 상기 매설된 유공도랑(21)의 하측으로는 유공관(22)을 매설하여 빗물의 불순물을 여과해주는 유입부(20)와,
   상기 유입부(20)의 유공관(22)을 통하여 유입되는 빗물과 다른 빗물이 유입되어 집수되도록 유공관(22)과 연결되는 집수저장탱크(31)를 매설하고 상기 집수저장탱크(31)에서 저장탱크(32)로 저장하고 나머지 빗물은 하천으로 방류하는 집수부(30)로 구성된 것을 특징으로 하는 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템에 있어서,
   상기 홍방댐부(10)의 홍방댐(11) 하단에 형성되는 배출구(12)는 배출구(12) 하단 일부가 지면에 매설되고 상단에는 뚜껑(14)이 형성되며 상기 배출구(12) 상단과 뚜껑(14)에는 구멍(15)이 타공 되는 것을 특징으로 하고
   상기 유입부(20)의 유공도랑(21) 상측단은 지면보다 높게 매설하는 것을 특징으로 하며
   상기 집수부(30)는 지면에 골재(40)가 충진되는 웅덩이(33)를 형성하여 상기 웅덩이(33)에 벽체가 타공 된 집수저장탱크(31)를 유공관(22)과 연결하여 매설하고 상기 집수저장탱크(31)에는 펌프(34)에 의해 저장탱크(32)에 빗물을 저장하도록 저장배관(36)을 연결하며 저장되지 못하는 빗물은 하천으로 배출하는 오버풀로우관(37)을 연결형성한 것을 특징으로 하는 여과작용을 향상시킨 수자원 관리시스템.
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