KR20040075805A - 자연식생형 유수천변구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천, 호수, 해안, 강과 같은 유수와 육지가 접하는 유수천변 구조에 관한 것이다.

각종 유수천변(流水川邊)은 동하절기, 유수의 흐름형태, 주변환경등에 따라 천연적인 여러가지 생태환경을 구성하면서 자연환경을 구성하고 있다. 이러한 유수천변주변을 인공적인 콘크리트나 석재등으로 인간이 편리한 대로 구성하여 설치당시에는 미관과 치수의 효과를 거둔다고 하지만 장시간이 경과하면 할 수록 침식과 세굴현상이 심화하고 식생대의 파괴로 자연생태계에 대한 엄청난 폐해를 발생하여 궁극에는 인간의 생활자체에 심각한 위기를 초래하고 있다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 다양한 방법들이 제안되고있으며, 그중에서 하천변에 자연적인 식생대를 구성하는 방법이 대표적인 해결책으로 제시되어오고있다.

본 발명은 유속이 심하여 코코넛섬유사를 직조하여 구성한 식생롤이 침식이 되는 지형의 경우 별도의 강한 저항성을 갖는 돌망태와 함께 수변경계부에 배치하였다. 따라서 심한 유속에 의한 침식을 방지하면서 적절한 식생식물의 성장을 돕도록하여 단기간에 생태계 복원의 효과를 누리게 된다.

Description

자연식생형 유수천변구조{Shore line structure capable of natural habitants for various lives}

본 발명은 호수, 강, 해안가, 저수지,도심천변과 같은 유수천변에 대한 자연식생형 유수천변구조의 제공에 관한 것이다.특히 천단부, 경사부, 기초부 그리고 수변경계부로 유수천변을 분리하여 각각의 부위에 알맞는 소재와 구조물을 현장의 특성에 따라 선별설치하여 가장 최적의 자연생태계의 복원이 최단시간안에 가능하도록 한 유수천변구조의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 도심주변의 하천, 저수지공사등에 있어서 자연 상태의 산 또는 하천의 사면을 인위적으로 훼손 및 변형시킴에 따라 제방의 보호를 위하여 사면에는 주로 콘크리트로 구성한 구조물에 각종 호안부재를 피복하며, 호안부재의 하단면 기초부에는 다각형 형태의 콘크리트 기초나 철사로 구성된 망체형태에 돌을 채운 돌망태를 설치하여 기초를 보호하는 방법들이 있다.

이같은 하천, 호수, 해안가의 암석이나 콘크리트 구조물은 초기에는 대단히 정비된 형태로 인식이 되어 마치 현대문명의 승리처럼 인식이 되고 있다. 그러나 인공구조물이 주변환경식물과 밀착구조를 이루지못하고 분리된 상태를 계속 유지하면서 기반구조자체의 붕괴로 일정한 기간이 경과하면 재설비가 불가결한 문제가 있다. 또다른 문제로는 유수천변을 자신의 서식지로 번성하는 각종 어류, 조류는 물론 여러가지 식물체들이 인공구조물에 의하여 그 서식처를 찾지 못하여 멸종되어가는 것이다. 더욱 심각한 것은 이들의 멸종으로 자연적인 오염정화나 신선한 공기의 제공과 도시민의 휴식처제공과 같은 기능이 사라진 죽은 하천이나 호수등으로 전락하여 엄청난 피해를 유발하는 것이다.

최근의 세계적인 추세로 인공적인 구조물을 없애고 가장 자연에 친화성이 있는 자연형 하천이나 저수지등의 조성이 주를 이루고 있다.따라서 흐르는 물 혹은 일정한 파랑이 발생하는 유수천변의 공사에 있어서 콘크리트 구조물의 사용은 억제되고 있으며 망사형 철망을 이용하여 돌과 같은 중량물을 일정한 형태로 철망으로 감싼 돌망태 혹은 방부처리된 목재바아로 욋가지, 섶단을 쌓아서 자연형 구조물을설치하고 있다. 그러나 망체인 철사는 일정한 시간이 경과하면서 별수없이 산화부식되므로 돌이나 자갈을 지지하는 지지력이 상실되어버린다. 따라서 하부구조가 붕괴되면서 사면의 전체적인 붕괴를 초래하므로 일정한 기간이 경과하면 반드시 재시공처리하여야 하는 것이며, 섶단, 목재바아등도 유수력이 미약한 지역을 제외하고 대부분 초기에 유수력, 파랑등의 힘에 의하여 구조가 파괴되면서 식생대가 활착하여 활착된 근부에 의한 강한 지지력이 발생하기 전에 붕괴되어 사라져버리는 것이다.

또다른 단점으로는 부식한 철망이 또다른 환경유해요인으로 작용하며, 이곳에는 거의 식생대의 형성이 없어 어류나 패류의 성장에도 커다란 장애요인이 되고 있다. 또한 이와같은 공사가 반복되면서 발생하는 무효한 예산의 낭비또한 무시할 수 없는 것이다.

그외에도 경사면은 콘크리트부재의 호안구조물로 설치하고 물과 접하는 곳에 갯버들이나 잔디와 같은 식생대를 억지로 구성한 예도 있으나 기초면이 모래, 뻘, 암석등의 다양한 토양구조물인 점을 감안할 때 이같은 획일적인 공법의 적용은 부분적인 성공밖에 이르지 못하고 있다. 즉, 천단부, 경사부, 기초부 그리고 수변경계부의 각부분에 대한 종합적인 고찰이 없이 어느 한가지 구조물이 양호하다는 전례를 중심으로 다른 유수천변에 동일하게 설치하는 경우 실패하는 확율이 높고 식생대의 조성도 미약하며, 심한 경우 외래 식물의 혼입으로 한국의 자연생태계를 더욱 붕괴시키는 촉진제로 작용할 뿐이다.

이상의 단점을 해소하기 위하여 본 발명자는 특허제125694호에서 생물착생가능한 호안부재를 개발하였으며, 이 호안부재를 이용한 자연형호안시공법을 개발하였다. 그런데 여기서 제공한 호안부재는 기존의 암석이나 콘크리트와 같은 재질로 구성한 호안보다는 우수한 자연형 식생의 천변설치가 가능하였으나, 다양한 유속과 토양구조 그리고 식생대의 조건과 같은 변화무쌍한 천변에 대한 목적한 구조의 유수천변구조의 형성에는 미흡한 점이 많이 있다. 즉, 하천. 하수, 해변, 늪지등의 자연환경이라는 것이 천변만변하기에 일률적이고 획일적인 공법의 도입만으로는 목적한 침식방지, 단기간의 자연식생대 조성, 원하는 형태의 환경생태조성등의 목적을 이루기에는 보충연구하여야 할 과제가 많이 지적되어왔다.

특히 직류 혹은 곡류를 이루면서 진행하는 동일한 하천이라하여도 유속이 빨라 침식이 극심한 수충부와 비교적 안정된 비수충부을 구분하고, 호소와 해안가와 같은 끊임없는 파랑의 침식등이 있는 곳에 대한 설치구조물, 또한 수변경계부가 모래, 진흙, 뻘, 마사와 같은 다양한 토양구조변화에 따른 적절한 설치법에 대한 설치구조를 제시하지 못하고 있다. 또한 동절기, 하절기 그리고 집중호우시에 하상의 수위가 증감하면서 유속의 변화는 물론 하상의 수위에 변화가 심한 경우를 대비하여 설치된 구조물만이 심한 변화에 대응하여 식재된 식생의 안정된 번성을 기대할 수 있으며, 기존에 있는 암석재와 같은 구조물 그리고 토사의 유출을 방지하면서도 식물의 활착을 유인하기 적합한 구조물을 함께 병용하도록 하여 최단시간에 자연생태계를 복원하도록 하는 유수천변구조의 제공에는 미흡한 면이 있었다.

가장 흔한 하천 정비에 사용방법이 철망와이어로 돌을 감싸 망태로 구성하여 유수가 직접 접하는 곳에 배치하여 물에 의한 침식을 방지하는 것이다. 그러나 이러한 방식의 가장 큰 단점이 식물체의 성장이 전혀 될 수 없다는 문제이다. 이러한 단점은 바로 어패류의 서식환경의 파괴 그리고 이어서 생태계의 파괴라는 문제를 낳게 되는 것이다.

본 발명은 이상의 단점을 해소하고자 유수천변을 천단부, 경사부, 기초부, 수변경계부로 구분하여 유수의 유속이 강한 경우 단순한 돌무더기를 쌓아 침식방지만 하는 것이 아니라 천연코코넛섬유사와 기타 재료로 구성된 롤을 함께 배치토록한 유수천변구조에 관한 것이다.

본발명은 특히 수변경계부수변(水邊境界部)에 대하여 단순한 침식방지성을 갖는 잡석이나 사석과 같은 석재류외의 자체적으로 무수한 미세공을 갖고 있으면서 식생된 식물체가 착근하여 안정된 구조를 이룰 때까지는 유수에 대한 안정된 저항성을 보이다가 식물체의 근부가 안정된 구조를 완성하면서 부식되어져 자연분해하는 롤, 네트, 펠트, 황마주머니들을 설치환경에 대응하여 적절히 사용하는 것이다. 그러한 인공적 구조물이라하여도 최단기간안에 이들 재료적인 특성에 기초하여 하천변의 각종 오염물의 정화는 물론 어패류에 대한 서식지의 제공으로 최단기간에 자연생태계를 복원하도록 하는 유수천변 구조를 제공하고자 한다.

도1은 본 발명에 따른 침식 방지용 녹화부재의 단면 구조를 설치한 상태도,

도 2 는 본 발명의 설치된 상태의 단면면구성도,

도 3 은 평면도임.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

가 :상시평수위 나:천단부 다:경사부 라:수변경계부 마:하천부 4:롤부재 5:식생보호피복층 6:고정핀 9:암석부재 16:버드나무욋가지 17:고정와이어 21:하측고정말뚝 31:토사층 33:잡석층

36:굴착부 38:포 45:머릿돌 63:거석

본 발명은 유수천변을 천단부, 경사부, 기초부, 수변경계부(유수가 항시 접하거나 부분적으로 침수되는 육지와 물의 경계부분) 그리고 하천부로 구분하여 준 다음,이들 각각의 부위에 적합하면서 가장 자연친화적임은 물론 일정기간 경과후에는 자연식생대가 형성되도록 하여 유수에 의한 침식이나 세굴을 자연적인 식생구조로 방어가능하도록 하는 것이다. 특히 영구적인 내식성을 갖는 사석, 암석, 콘크리트부재와 같은 내구성재질과 식물체의 근착에 필요한 한시적내식성을 발휘하면서 안정적인 생태계환경을 조성하는 자연재를 적절히 조화하도록 하여 최단기간안에 자연식생대를 구성토록 하는 유수천변구조의 제공에 관한 것이다.

본 발명에서 유수천변의 구성은 비교적 약한 유속(구체적으로는 약 2㎧미만), 중간정도의 유속(약 2내지 3㎧) 그리고 강한 유속( 3㎧이상)의 3가지 경우로 대별하여 설치하게 되며, 동일한 유속이라하여도 직접 물의 침식력이 가해지는 수충(水衝)부와 비수충부로 구분하여 각각의 경우에 사용될 재질과 구성을 달리하게 된다. 여기서 강한 유속이란 산간계곡의 급류 혹은 홍수기의 급속한 범람에 의한 심한 유속의 경우를 말하며, 약한 유속이란 조용하게 흐르는 하천, 호소, 해안가등을 칭한다. 그리고 수충부란 동일한 유수변이라 하여도 곡류를 이루면서 흐르게 되면 천변의 회전외각부를 칭하는 것으로 회전에 의한 직접적인 물의 회전력과 힘이 가해져 심한 침식이 이루어진다. 그리고 그와 반대되는 쪽은 오히려 유속에 의하여 이동하던 토사들이 퇴적하는 곳이 된다. 결국 수충부에는 같은 유속이라하여도 토사의 유출을 방지하도록 구조의설계가 이루어 져야 하며, 홍수기에 수위변동이 심한 지역인 경우에는 하상저변 모서리부분에 대한 특별한 대책이 필요한 것이다.

본 발명은 특히 수변경계부에 영구적인 내구성을 갖는 암석과 같은 재질로 심한 침식과 구조파괴를 방지하는 동시에 한시적인 내구성을 갖는 자연재로 구성한 구조물로 다공질이면서 식생대의 활착이 될때 까지 안정된 구조를 유지가능하게 하도록 초기에 안정된 식생서식처로 작용하도록 하며, 일정기간경과후에는 자연부식되어 자연성장하는 식생대의 번식을 도와주도록 하는 다공성의 한정된 자연부식성을 갖는 다공성 섬유재를 사용하여 목적한 구조물을 형성하고자 하는 것이다.

본 발명은 이상의 재질중 자연재는 식생대의 안정화와 동시에 서서히 자연부식되면서 각종 미생물의 서식과 영양원으로 기능하도록 하며, 나머지 암석부재, 콘크리트부재들은 유수천변의 취약구조에 대한 기본 골격구조로 작동하도록 하므로서 암석과 부식질이 적절히 조화된 천연식생대를 최단기간안에 제공가능하게 하는 것이다.

본 발명은 따라서 하상, 호수를 향하여 경사진 경사부에 자연재의 네트, 펠트 혹은 롤부재를 사용하면서 다양한 식생식물을 식재토록 하며, 상시평수위에 해당하는 수변경계부에 대하여는 한시적 내구성을 갖도록 하면서 침식에 대하여 저항성을 발휘하도록 구성한 롤부재를 다양한 층상구조로 구성하고, 하상, 호수등의 수중에 해당하는 기초부에는 암석, 콘크리트부재등의 영구내식성을 갖는 재질로 처리토록 하는 것이다. 또한 천단부에도 처리될 환경에 따라서 상기한 경사부에 설치된 재질의 연장구조를 형성토록 하고 필요에 따라서 암석재로 내구성을 강화처리된 구조를 제공하는 것이다.

이하 본발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 도 1은 본 발명의 다공성의 천연 코코넛코이어로 제조한 호안부재의 사시도이며, 도 2 는 실제 설치상태를 도시한 단면구조도이고 도 3 은 평면구조도이다.

본 발명에서 롤부재란 야자나무의 과일인 코코넛 열매의 껍질을 분리하여 얻은 코이어사(coir yarn)중 길이 30∼40㎝, 굵기 0.3∼1.0㎜만을 취하여 직경 6∼12㎜가 되도록 합사한 후 10㎝당 10에서 15회 가연(twisting)처리하여 기본로프를 제조하는 공정,

상기한 공정에 의하여 얻어진 로프를 종횡배치하여 위(緯)사와 경(經)사를 형성하여 4각형태의 통공들이 좌우 연속배치토록 형성하되 경방향과 위방향의 로프들이 겹쳐지는 부위를 고정하지 않은 단순 겹침상태로 구성한 망체형성공정,

상기한 단계에 의하여 제조된 망체의 양측단을 서로 봉합처리하여 내부공간이 있는 통형구조체로 만드는 공정,

상기한 통형구조체내부에 코이어사를 1000∼1800㎏/㎡로 충진처리하는 충진공정,

충진완료후 상하단부에 대한 개방부를 봉입하여 마감하는 공정으로 구성되어진 것이다. 이들 롤의 또다른 특징으로는 상기한 충진공정에서 내부공간에 충전하는 코이어사는 섬유사를 일정한 두께로 적층한 다음 니들펀치에 의하여 니들이 무작위로 상에서 하측으로 펀칭하여 준 포를 제조하는 공정,

형성된 포를 일정하게 펼쳐준 다음 압축권취하여 1000∼1800㎏/㎡의 압력으로 권취하는 공정,

망체를 넓게 펼쳐준 다음에 상기한 권취된 포를 적층하고 망체의 양측단이 닿도록 권취하여 충진하는 공정에 의하여 제조한 호안부재를 사용하는 것이다. 이상의 롤부재는 본발명자의 선출원인 특허출원제2001-5152호에 기재된 것을 사용한다.

본 발명에서 사용한 식생롤은 도 1에 도시하듯이 롤부재(4)는 이상의 직조하지아니한 벌크형태(1)와 무작위 니들펀칭처리한 포상의 권취물(1a)을 포함한다.

본 발명의 상기한 유수변 설치방법에 의하여 구체적을 설치되는 유수천변 구조를 첨부한 도면에 의하여 설명한다.

본 발명의 대표적인 실시예로서 도 2와 3 에서 단면도 및 평면구성도에 도시하듯이,

하천이나 해안이 진입하기전의 육지측 첨단부로서 하천이나 해안등의 경사부(다)로 진입하기전의 평탄부의 상면에 고정바아(3)에 의하여 식생피복보호층을 피복처리하고 천단부의 토양생태적 조건에 적합한 식생식물을 식재처리한 천단부(나)에서 수변경계부(라)의 수변저부(라-1)까지 경사지게 구성한 경사부(다)가 형성된 유수천변구조에 있어서,

육지측 천단부(나)에서 수변경계부(라)의 수변저부(라-1)까지 다공질의 천연부식성을 갖는 식생보호피복층(5)을 피복처리하여 다수의 고정핀(6)으로 고정하고 경사부의 토양식생환경에 적합한 식생식물을 식재처리한 경사부(다)와,

하천,호수,해안,유수지등의 수변부에 있어서 다공질망체의 직조하지아니한 섬유상벌크(1)들을 충진구성한 원통형 롤부재(4)와 돌망태(43)를 망체(44)에의하여 일체로 구성한 중량부식구조물을 경사저부(다-1)에서 수변저부(라-1)까지 수변부를 따라 설치하고 습지토양에 적합한 식생식물을 식재처리하여 준 상시평수위(가)의 상시접촉위치에 해당하는 수변경계부(라)로 구성된 자연식생형 유수천변구조이다.

수변경계부(라)에 설치되는 롤부재(4)는 별도의 방부처리된 말뚝을 저면에 일정깊이만큼 고정처리하므로서 롤부재의 수위변동이나 침식에 따른 이동침식을 방지토록 한다.

상기한 롤부재(4)는 코이어섬유사를 포상으로 펼치고 무작위니들펀칭처리하여 권취한 것을 충진하는 것도 동일한 것이며,이하 다른 실시예상에서 제시하는 모든 롤부재(4)는 이상의 직조하지아니한 벌크형태(1)와 무작위 니들펀칭처리한 포상의 권취물(1a)을 포함한다.

본 발명에서 돌망태(43)에 적재되는 돌은 일반적인 사석, 암석류도 적당하나 다공성의 석재를 사용하는 경우 더욱 좋은 어류나 수생곤충에 대한 서식공간을 제공하게 된다. 특히 다공성의 기공내에 다양한 미생물이 자생하면서 물속의 과영양성분의분해제거역활을 담당하여 자연적인 수질개선효과도 보이게 된다.

이상의 제1실시예에 해당하는 것은 주로 유속이 2.1m/초이며, 비수충부에 해당하는 곳에 설치한다. 식생식물은 경사부에에에는 육상식물이나 수제서식종을 식재처리하며, 수변경계부에는 수중식물이나 수제서식종을 식재처리한다. 잡석은 통상적으로 직경 80에서 200mm정도의 크기가 적당하다.

본 발명에서 식생식물로서 도입가능한 식물종으로는 우리나라의 하천을 예로 하는 경우 키가 크지않고 저목성이며, 다년생이고, 뿌리부분이 좋고 물에서 잘 성장하며, 홍수에 의한 관수에 강한 것이다. 또한 흙과 결속력이 높고, 경관이 좋고 수질정화능력이 높은 것일 수록 추천할 만하다. 구체적으로는 갈대, 달뿌리풀, 줄, 갈풀, 띠, 물억새, 참억새, 새, 수크령, 그령, 솔새와 같은 벼과, 큰부들, 애기부들과 같은 부들과, 흑삼릉과같은 흑삼릉과, 큰고랭이, 세모고랭이, 삿갓사오, 매자기와 같은 사초과, 흰여뀌, 물여뀌와 같은 여뀌과, 창포, 석창포와 같은 천남성과, 노랑꽃창포와 같은 붓꽃과, 비수리와 같은 콩과, 사철쑥과 같은 국화과, 갯버들과 같은 버드나무과들이 적합하다. 이들 식물체는 수중, 수제(반수증상태), 육상으로 나누어 식재처리하며, 주변토양환경, 오염정도, 유수속도, 유수양, 갈수기, 만수기의 계절적 변화, 원하는 식생대의 소비자요구도, 경사면의 경사도와 바닥상태등을 감안하여 현장에서 취사선택한다.

본 발명은 내구성이 무한정 필요한 구조물, 일정한 내구기한이 있으면서 내구기한이 경과하면서 서서히 부식하여 구조물로서의 기능을 없애는 대신에 식재된 식생물들이 활착하여 안정된 근부구조를 이루도록 자연친화형수변구조를 제공한다. 본 발명은 수변경계부에서 발생하는 유수에 의한 세굴현상이 심한 지형인 경우 천연코코넛 섬유사만으로 구성된 롤이 침식이 심화되지 않도록 돌과 함께 배치하여 심한 유속에 의한 침식이 방지된다.

적용실시예

1.적용하천 - 정평천

위치	재료	규격	수량	단위
천단	코이어네트갯버들고정핀	ø5, 20X20삽목, t7mm이상ø10,L300	12-42	M2주EA
사면	코이어네트갯버들고정핀	ø5, 20X20삽목, t7mm이상ø10, L300	12-42	M2주EA
기초	돌망태코이어롤수변식물	원형외부: 18, 20X20내부 : 부직표형태의 쉬이트수중-수제서식종	90.64-10	EAM2본

갈대에 의한 뿌리조직으로 토양결속력으로 호안부 침식방지효과

갈대로 인하여 홍수시 유속저감효과

코이어롤은 수변생태계의 기초가되는 저서생물의 서식처가 되어 먹이사슬의 기초공급원의 역활을 수행함.

다공질 석재의 사용으로 어류나 수생곤충서식에 좋은 공간을 마련

수변식물에 의하여 푸른 자연경관보전 및 창출효과.

시공중인 사진

시공후의 사진

Claims (2)

1. 하천이나 해안이 진입하기전의 육지측 첨단부로서 하천이나 해안등의 경사부(다)로 진입하기전의 평탄부의 상면에 고정바아(3)에 의하여 식생피복보호층을 피복처리하고 천단부의 토양생태적 조건에 적합한 식생식물을 식재처리한 천단부(나)에서 수변경계부(라)의 수변저부(라-1)까지 경사지게 구성한 경사부(다)가 형성된 유수천변구조에 있어서,

   상기한 경사부에 육지측 천단부(나)에서 수변경계부(라)의 수변저부(라-1)까지 다공질의 천연부식성을 갖는 식생보호피복층(5)을 피복처리하여 다수의 고정핀(6)으로 고정하고 식생식물을 식재처리하며,

   코코넛에서 추출한 섬유사로 망체를 구성하고 그 내부에 직조하지아니한 섬유상벌크(1)들을 충진구성한 다공질망체의 원통형 롤부재(4)와 돌망태(43)를 망체(44)에 의하여 일체로 구성한 중량부식구조물을 경사저부(다-1)에서 수변저부(라-1)까지 수변부를 따라 설치하고 습지토양에 적합한 식생식물을 식재처리하여 준 상시평수위(가)의 상시접촉위치에 해당하는 수변경계부(라)로 구성된 자연식생형 유수천변구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   돌망태(43)에 적재되는 돌이 다공성인 것을 특징으로 하는 자연식생형 유수천변구조.