KR20090010475A - 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물에 관한 것으로서 주지하다시피 우리나라는 년간 강수량이 하절기에 집중되므로 강수량 대부분을 저수하지 못하고 증발하고 바다로 유출되고 만다. 가뭄으로 인한 물부족현상이 심각해지고 장마철 집중호우는 많은 인명피해와 천문학적 금액의 막대한 재산피해를 연례 반복적으로 일으키고 있지만 이에 대비한 다목적댐 과 홍수조절 저수댐 등의 건설은 환경파괴와 수몰지구주민의 이주 등 생존권 문제와 천문학적 재정부담으로 인해서 댐건설이 지연되고 있으며 UN은 2011년부터 우리나라도 물부족국가로 분류하고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 전답(田畓)에 지하저수장을 시설하고 하절기에 우수를 저수하고 홍수를 저수하며 갈수기에 사용하고 홍수를 조절하며 지상 1층은 다목적 공간으로 활용하고 1층의 옥상에는 복토를 하여 농작물 재배를 하므로서 친환경 사업으로 환경파괴와 주민피해 없이 댐건설의 효과가 있으며 광대한 면적의 농지정리가 되고 광대한 면적의 국토확장효과를 가져오는 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물을 제공하는 것이다.

다목적 지하저수장, 농지가 조성된 지상구조물, 농로겸용 빗물받이, 수로, 물꼬 통수구, 증발산량, 첨두유수, 홍수통제시스템

Description

다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물{omitted}

도1은 본 발명에 따른 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물에 복토후 급수한 상태도

도2는 본 발명에 따른 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물에 복토후 벼를 심고 급수한 상태 및 지하저수장에 저수상태도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 지하저수장, 100-1 : 통수관, 100-2 : 기초, 100-3 : 기둥, 100-4 : 외벽

200 : 1층 다용도공간, 200-1 : 1층바닥스라브, 200-2 : 1층 출입구, 200-3 : 창

200-4 : 농지진입로

300 : 1층 옥상스라브, 300-1 : 복토한 농지, 300-2 : 농지에 심은벼,

300-3 : 논 물 급수상태

400 : 수로, 400-1 : 물꼬 통수구, 400-2 : 농로겸용 빗물받이 시설,

400-3 : 빗물받이 스틸그레이팅

500 : 모터펌프, 500-1 : 양수관, 500-2 : 여과망, 500-3 : 상수도 송수관,

500-4 : 하천홍수유입관

600 : 강우시의 수위한계선 600-1 : 논에 급수선

본 발명은 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물에 관한 것이다. 주지하다시피 세계적으로 물기근과 물부족은 이미 심각한 문제이며 아프라카 일부지역 국가들은 물기근으로 생존에 심각한 위협을 받아고 있으며 UN은 우리나라도 2011년부터 물부족국가로 분류하고 있다.

물부족 문제는 반드시 해결해야 할 필수 과제이지만 현재까지 그 대책은 댐건설, 중수도 건설, 절수, 해수담수화 등의 방법 외에 특별한 대책방법이 없다.

또 우리나라는 국토의 65％가 산지이므로 국토이용의 효용면에서 산업용지와 농경지 이용면적이 적고, 신도시건설 등 도시면적의 확대와 공단의 증가 등으로 농경지 면적은 감소추세에 있다. 또 농지확장, 식량증산의 명분으로 시행한 서해안 간척사업은 돌이킬 수 없는 환경파괴와 간척지 어민의 생존권을 위협하고 삶의 터전을 잃게 되고 세계적으로도 귀중한 갯벌과 갯벌수산자원을 잃고 말았다. 또 FTA 협정은 저가의 농수산물이 대량수입되므로서 기존의 영농방법으로는 우리나라 농민과 농산물을 보호할 수 없는 심각한 문제가 예측되며 장차 식량자원에서 주식인 "쌀"을 전적으로 수입에 의존해야 하는 마치 석유수입의존과 같은 사태의 발생을 우려하지 않을 수 없는 현실이다.

또 농촌의 영농인구는 고령화되고 청년영농인구는 감소되어 영농기술향상, 품질향상, 생산원가 절감을 기대하기 어렵고 이대로 가면 머지 않은 시기에 식량주권을 수입국에 의존케 되는 심각한 문제가 예상된다.

또한 우리나라는 산지가 전국토의 65％에 이르는 지리적인 특성상 지역별, 계절별, 강수량의 편차가 크고 하천경사가 급하므로 수자원이용과 국토이용관리에서 매우 불리한 여건을 안고 있다. 홍수와 가뭄이 연례행사로 반복되고 있으며, 우리나라의 연간 강수량은 1,283m/m로 세계평균의 1.3배에 이르지만 1인당 강수량은 2,705㎥로 세계평균의 약12％에 불과한 실정이다.

수자원 부존량 및 이용현황을 보면

o 수자원 총량 1,276억㎥에 이용량은 26％인 331억㎥에 불과하고

o 종류별로 보면 · 하천수 161억㎥ · 댐수 133억㎥ · 지하수37억㎥ 이고

o 용도별로 보면 · 생활용수 73억㎥ · 공업용수 29억㎥ · 농업용수 158억㎥ 이고 · 하천유지용 71억㎥ 계 331억㎥이다.

o 손실된 수량은 증발산량(蒸發散量) 545억㎥, 바다로 유실량 400억㎥으로서 수자원 총량 1,276억㎥에서 945억㎥이 손실되고 이용량은 26％ 331억㎥에 불과한 실정이다.

특히 우리나라의 강수량은 하절기에 집중되므로서 강수량 대부분이 바다로 유실되고 집중호우시에는 댐의 수위조절 능력이 한계를 넘어서면 저수하지 못하고 방류하므로서 유역에 큰 홍수피해를 일으키게 되어 많은 인면피해와 천문학적 금액의 재산, 국토시설, 농작물 피해를 일으키고 있다. 근래에는 댐의 홍수조절능력이 많이 향상 발전하였으나 수위조절의 한계를 넘는 강수량에 대한 저수나 유수 등의 흡수대책은 없고 홍수시에는 주민대피만이 유일한 대책이고 재산과 국토시설 농작물 피해는 막을 방법이 전무하다. 그리고 물부족해소를 위해서 댐에 저수하는 것은 한계에 이르렀으므로 수도료 인상을 통한 물사용절약, 중수도시설 등으로 물부족문제를 다소 해결하고 해수담수화로 식수사용을 할수 있으나 너무 고가의 생산비가 소요되는 것이 문제다.

이와같은 물부족과 홍수대책을 위한 국가적 차원의 계획이 진행되고 있지만 환경파괴문제와 수몰지구 주민의 생존권 문제가 맞물려 원활한 진행이 늦어지고 있어 매년 수조원의 천문학적 금액의 국부가 손실되고 많은 인명피해가 나고 있음에도 이를 해결하는 방법은 댐건설 외에 다른방법이 없는 것이 문제이고 해결과제이다.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 안출한 것으로서 환경파괴가 없고 수몰지구가 생기지 않는 방법으로 가뭄에 대비하여 충분한량의 저수를 하고 강우시에 호우로 인한 홍수가 생기지 않토록 위험수량을 저수하는 "다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물"을 시설하여 물부족을 해결하고 홍수 피해를 근원적으로 예방하는 한편, 또 지하저수장의 지상구조물 1층은 다목적 공간으로 활용하고 그 옥상은 복토를 하여 전답으로 활용하는 것이다.

이와같은 문제를 해결하기 위하여 대규모의 다목적 지하저수장을 시설하고 지하저수장에 저수하는 방법으로 도 1에 도시한 바와 같이 지상구조물의 옥상층은 우수 빗물받이 스틸그레이팅(400-3)시설을 하여 강수량을 지하저수장으로 유입시켜 서 저수하고 옥상층(이하 농경지라 칭한다)에는 수로(400) 시설을 하고 지상 1층에 양수모터펌프(500) 시설을 하고 지하저수장에서 수로(400)에 양수하여 농업용수로 사용하므로서 전천후 수리안전농지로 활용하는 것이다.

수로시설에는 수로에서 논에 물을 대고 물을 빼는 물꼬(400-1)를 설치하여 원격제어에 의해서 벼성장에 가장 적합한 일정수위의 물을 급수하고 배수를 조절한다. 즉 본 고안으로 조성된 농경지는 많은 량의 비가와도 농작물 침수 피해가 없고 강수량이 모두 지하저수장으로 배수되고 농경지는 수리시설에 의해서 물관리를 하므로서 년중 최적의 상태에서 우수한 품질의 농산물이 성장 결실되도록 하는 것이며,

특히 대단위 광역면적으로 농지를 조성하여 대규모 기계화 영농이 가능하도록 영농기반을 조성하는 데에 그 목적이 있다.

또 본발명의 목적은 물부족과 홍수를 예방하기 위한 방법으로 다목적 지하저수장을 활용하는 것이다. 지하저수장에 충분한 량의 물을 저수하기 위해서는 저수장의 높이를 얼마로 하느냐가 가장 중요한 핵심사항이다. 그러므로 지하저수장의 높이는 갈수기에 물공급과, 홍수시에 하천이 범람하여 홍수피해가 발생하지 않도록 하천수를 취수하여 지하저수장에서 저수할 수 있는 충분한 높이로 하며 확보 지역의 최고강우량과 홍수 등을 감안하여 지하저수장의 저수용적, 즉 저수장 높이를 설정한다. 홍수시에 하천에서 취수방법은 유수지나 하천에서 취수관을 통해서 지하저수장으로 도수하여 저수하는데 취수관은 하천의 규모와 홍수시의 수량 등을 감안하여 취수시설의 규모와 거리 등을 산정하여 적정 규모의 취수관과 적정 거리를 두고 설치하여 대규모 지하저수장에 홍수량을 충분히 저수할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 옥상 농지에서 유입된 강수량과 하천 홍수취수량을 수용할 수 있는 규모의 지하저수장이면 충분할 것이다.

또한 저수된 물을 사용하는 방법은 농업용수는 1층 옥상층에 조성된 수리시설에 양수하여 급수하고,

갈수기에는 1층에 설치된 송수모터펌프에 의해서 상수도 정수장에 송수하여 생활용수나 공업용수로 사용한다.

또 지하저수장시설은 도1에 도시한 바와 같이 지하저수장 간에 통수관(100-1)으로 연결되고 고지대 저수장과 저지대 저수장간에 통수관으로 연결되는 네트워크로 형성토록하여 홍수비상시에 저수량을 조절토록 하며 지하저수장의 연결통수관은 제어밸브를 설치하여 평상시에는 각 지하저수장의 저수량이 유지되도록 조절한다.

이와같이 본 고안의 목적은 국토의 환경파괴가 없고 수몰지구가 생기지 않으며 이주민이 생기지 않으면서 물부족문제를 해결하고 홍수피해를 예방하고 아울러 광대한 규모의 농지정리 조성으로 대규모 기계화 영농을 실현하고 새로운 대규모의 광대한 국토이용공간을 제공하는 데에 목적이 있다.

이하 본 발명을 제시된 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 시설된 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물로서 도 1에 도시한 바와같이 지하저수장과 지상 1층과 1층 옥상에 복토한 농지 에 저수된 상태이다. 본 발명의 구조설계는 건축 및 농업토목공학의 공법으로 지하저수장의 높이와 저수되는 저수량과 지상구조물 1층 옥상에 복토하는 단위면적당 복토량과 농작물 재배시에 예상되는 최대수확량의 중량과 영농기계와 인원 및 강수시에 옥상농지에 강수되는 우수의 최대예상 강수량의 총량 등을 감안하여 충분한 하중의 구조계산으로 설계시공하며 특히 하절기 홍수시에 취수하여 증가되는 저수용량 증가를 지하저수장 설계에 반영한다. 이하 본 발명의 시설과 각시설별로 구체적인 활용방법과 실시예를 보다 상세하게 첨부한 도면에 의하여 설명한다.

본 발명의 시설은 1층 옥상에 빗물받이, 수리시설과, 1층 다목적 공간, 지하저수장으로 구분되며, 1층 옥상에는 도1에 도시한 바와 같이 농경지상에 강수된 우수를 지하저수장으로 유입배수시키는 빗물받이 스틸그레이팅(400-3)이 설치되고 빗물받이 구조물과 병행하여 일체로 수로(400)를 시설하고 수로에는 논에 급수하는 물고(400-1) 통수구를 형성하여 논에 급배수를 조절하고 1층 다목적 공간에 양수모터펌프(500)를 설치하여 지하저수장에서 양수하여 수로(400)에 농업용수를 공급한다.

도 2는 본 발명에 따라 시설된 1층 옥상 농경지에 벼를 심고 수로에서 농업용수가 급수되어 논에 물이 차있는 상태이며 도면상으로 농지의 부럭은 예시된 것일 뿐이고 대규모 기계화 영농에 적합한 광역면적으로 시설하여 농지를 조성한다.

또한 1층 다목적 공간은 농산물에 관련된 다용도 활용공간으로 이용 가치가 매우 높으며 본고안의 시설면적에 해당하는 광대한 면적의 새로운 국토이용효과를 갖어오게됨으로 크고 새로운 경제적 가치창출이 가능하다.

또한 본 발명의 시설은 하천유역 평야지대에 시설되므로 하절기에 기상예보와 중앙 및 지방 홍수예방 통제시스템과의 긴밀한 통제조정에 의해서 유수지와 하천에서 취수하여 지하저수장으로 송수(500-4)하여 저수하게 된다. 저수의 용량과 지하저수장의 규모는 지하저수장의 높이를 5m∼10m 수준으로 가정하여도 막대한 양의 물을 저수할 수 있으므로 호우시에 댐방류로 하류에 일어나는 첨두유량(尖頭流量)으로 인한 홍수범람을 예방한다. 그리고 고지대 지하저수장에서 저지대 지하저수장으로 연결하는 통수관이 연결되어 지역내의 본 고안의 시설이 네트워크로 연결된 통수관망을 형성하고 지하저수장의 통수관(100-1)에는 제어벨브가 설치되어서 평상시에는 저수된 상태에서 사용하다가 호우로 인한 비상시에 홍수조절 통제시스템의 원격측정과 원격제어 통제하에 지역단위로 조절운영하며, 지하저수장에는 수위센서를 설치하여 저수량을 항시 파악하고 조절한다.

또한 갈수기에는 지하저수장에서 1층 다목적 공간에 설치된 송수모터펌프(500)에 의해서 상수도 정수장으로 송수(500-3)하며 송수관의 취수구에는 이물질의 흡입을 방지하는 여과망(500-2)을 설치하여 모터와 터빈과 수질을 보호한다.

이와같이 본 발명의 시설은 동일레벨의 지세에 시설하며 대단위 광역면적의 규모일수록 지하저수장과 조성된 농지의 효용성이 크다. 지하저수장의 확정된 면적과 높이 등 용량규모가 설계되지 않은 상태에서 저수량을 예시하면 다음과 같다.

위에 예시한 바와 같이 지하저수장의 저수가능용량은 매우 크고 전국적으로 대중소 하천유역의 농지를 지하저수장으로 시설한다고 가정하면 지상댐을 건설하지 않고도 막대한 규모의 물을 저수하는 지하저수장을 시설할 수 있으며, 본 고안의 목적은 이와 같은 시설을 제공하기 위한 것이다.

또한 도시하지는 않았으나 1층 다용도 공간은 자연채광 없이도 재배할 수 있는 버섯을 비롯한 음지특용작물 재배시설을 갖추어서 재배할 수 있고, 자연채광 또는 인공채광시설이나 전기시설을 하여 일반특용작물 재배를 하고 또 농산물 가공공장 등으로 활용할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본발명의 "다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물" 시설은 중소규모 댐과 저수지 용량에 비교되는 지하저수장시설을 전답지하에 시설하므로서 환경파괴가 없고, 수몰지구가 없으며 수몰지구 이주민이 없으므로 댐건설에 따른 문제가 발생되지 않는다.

댐을 건설하지 않고 다목적 지하저수장 시설만으로 홍수량을 저수하고 홍수피해를 예방하므로서 예년에 반복되고 있는 많은 인명 피해를 예방하고 천문학적 금액의 경제적 손실을 예방할 수 있을 뿐아니라 갈수기에는 저수된 용수를 상수도 저수장으로 숭수하여 물부족을 해결할 수 있고 농업용수는 지하저수장에서 직접 양수하여 사용하므로 가뭄으로 인한 농업용수부족이 발생되지 않는다.

또 1층 옥상에 조성하는 농지는 광역의 대단위 면적으로 경지정리된 농지를 조성하므로서 대규모 기계화 영농이 가능하다. 이는 생산성 향상, 생산원가절감, 품질향상 등으로 농산물 수입자유화에 대응하여 안정적으로 식량생산과 공급이 가능한 선진화된 농업구조가 되므로서 식량을 외국에 의존하게 되는 위험을 예방할 수 있는 영농구조와 영농제도를 마련하는 효과가 있다.

또 간과할 수 없는 효과는 간척지 매립으로 생기는 면적보다도 더 넓은 광대한 면적의 다용도 면적이 새로 조성되므로 크고 새로운 경제적 가치 창출이 가능하다.

또 댐건설을 하면 농지를 포함해서 넓은 면적의 국토가 수몰되고 수몰되는 농지의 농산물이 감소되므로 이로인한 국부의 손실이 누년에 걸쳐서 지속되는 것을 방지하는 효과 등 여러 가지로 많은 국가적인 현안문제를 해결하거나 대비하는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 지하 저수장과 그 1층과 그 옥상으로 된 철근콘크리트 구조의 시설에 있어서, 1층 옥상에 농로(400-2)를 겸하고 우수가 지하저수장으로 배수되도록 한 빗물받이 스틸그레이팅(400-3) 시설과 여기에 일체가 되게 형성한 통수구물꼬가 형성된 수로(400)시설과, 1층에 설치된 양수시설(500)로 지하저수장에서 양수하여 옥상 수로에 급수하는 양수관(500-1)이 설치된 시설과 양수 및 송수시설과, 실내재배 및 농산물 가공을 할수 있는 다용도 공간으로 된 1층(200)과, 상기 1층 옥상스라브(300)에 복토(300-1)를 하고 농지를 조성하도록 된 것을 특징으로 하는 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물
2. 지하 저수장에 수위센서가 설치되고 자동제어벨브가 설치된 통수관(100-1)을 설치하고 지역내 지하저수장을 통수관으로 연결한 네트워크를 형성하고, 홍수시에 원격측정 및 원격제어에 의한 중앙홍수통제시스템과 지역홍수통제시스템의 통제로 하천 홍수량을 유수지와 하천에서 취수하여 송수(500-4)한 홍수량을 지하저수장에서 저수하고, 갈수기에 1층 다용도 공간(200)에 설치한 취수모터펌프(500)로 지하저수장에 저수된 용수를 상수도 정수장으로 송수(500-3)하도록 된 것을 특징으로 하는 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물
3. 제2항에 있어서 중앙 및 지역 홍수통제시스템에서 홍수조절을 하는 시스템에 있어서 호우예보와 강수량과 지하저수장의 저수량과 유역 하천 수위와 상류댐의 수위와 방류량 등 제요소의 DB ; 상기 제요소에 의한 홍수범람과 지하저수장의 저수능력의 시뮬레이션 ; 및 상기 제요소에 의한 지하저수장 저수능력 DB에 의해서 지하저수장으로 취수하여 홍수조절을 하는 DB들과 시스템 및 이들을 총괄제어하는 중앙홍수통제시스템 및 지역홍수통제시스템을 특징으로 하는 다목적 지하저수장과 농지가 조성된 지상구조물

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