KR20100128611A - 습지의 수위조절을 위한 위어 - Google Patents

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성기준
이석모
강대석
정용현
박소영
신봉균
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부경대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 처리습지에서 습지의 정화기능을 효과적으로 갖게 되도록 하는 습지의 수위조절을 위한 위어를 제공한다. 이와 같은 습지의 수위조절을 위한 위어는 상면(22)으로부터 정해진 깊이만큼 하측 방향으로 요입되어 형성되는 배수면(30)을 갖되, 배수면(30)은 전후방향으로 관통되는 상층류 배출로(31)가 형성되도록 하고, 배수면(30)의 하측으로 정해진 간격을 두고 수직방향으로 배열되어 전후방향으로 관통되도록 형성되는 배출홀(24)을 갖는 본체(20) 및; 배출홀(24)에 탈착 가능하도록 결합되어 배출홀(24)을 막는 배출관(40)을 구비하여 이루어진다. 이와 같은 습지의 수위조절을 위한 위어에 따르면, 상층수의 월류를 통해 기본적인 수위를 조절하는 상층류 배출로(31)를 형성하는 배수면(30)의 하측에 배출관(40)에 의해 열고 닫히는 배출홀(24)이 형성되므로, 습지의 목표식생의 종류에 따라서 수위를 조절할 수 있어 습지의 수문관리를 원활하게 할 수 있다. 또한, 습지에 서식하는 정수식물, 침수식물 및, 부유식물에 각각 필요한 수위와 대응되는 높이로 다수개의 배출홀(24)를 형성하고, 배수관(40)이 다수개로 설치되므로써, 비강우시에 상대적으로 오염물질의 농도가 높을 수 있는 습지의 심층수를 연결된 식생수로와 같은 2차 처리장치로 보내어 비점원 오염물질의 정화효율을 높이고, 식생수로의 서식 식물에게 영양물질을 공급할 수 있어 전체적인 처리효율을 높이고 습지의 기능이 일시적으로 악화되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 배수면(30)에 수직으로 배치되도록 측량대(50)를 본체(20)에 결합시켜 구성할 수 있으므로, 기본적으로 상층류 의 수위가 일정하게 유지되도록 하면서 유량의 측정 및 확인이 용이하다.

Description

습지의 수위조절을 위한 위어{WEIR FOR CONTROL WATER LAVEL OF WETLAND}
본 발명은 습지의 수위조절을 위한 위어에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다양한 종류의 습지식물이 서식할 수 있도록 처리습지에서 식생관리를 위한 수위조절이 가능하고, 처리습지에서 비강우시 오염농도가 높은 심층수를 배수시킬 수 있도록 하며, 상층류의 수위가 일정하게 유지되도록 하면서 유량의 측정 및 확인이 용이하게 하는 습지의 수위조절을 위한 위어에 관한 것이다.
최근 인공습지를 이용하여 점원 혹은 비점원 오염물질을 처리하고자 하는 시도가 증가하고 있는데, 폐수처리장과 같이 점원 오염물질의 경우 처리용량이 거의 일정하기 때문에 수문조작이 크게 필요하지는 않지만, 비점원 오염물질을 처리하기 위해서는 강우시와 비강우시의 유량차이가 크기 때문에 수문관리가 필수적이다. 특히, 처리습지는 도입되는 식물의 서식형태에 따라 정수식물우점 처리습지, 침수식물우점 처리습지, 부유식물우점 처리습지 등으로 나눌 수 있는데, 이러한 우점식생은 수위에 민감하여 각각의 수문 조건에 따라 서식할 수 있는 습지식물의 종류가 달라진다.
따라서, 습지식물의 성공적 도입과 관리에 필수적인 수문조절은 처리습지에서 습지의 정화기능을 효과적으로 갖게 되느냐 아니냐를 결정하는 상당히 중요한 요소이다.
한편, 위어(weir, 보)는 논에서 물을 가두기 위한 수리시설로서, 둑을 쌓아 물을 가두어 놓거나 유출시 유출수의 유량을 확인하여 조절할 수 있도록 하는 장치이다. 그리고, 이와 같은 위어는 현재 많은 처리습지의 수위를 조절하기 위해 사용되고 있지만, 물을 일시적으로 체류시켜 유량을 측정할 수 있도록 하고, 상층수가 월류되도록 하도록 되어 있어 상술한 바와 같이 습지식물의 다양한 종류에 따라 달리 이루어져야 하는 수위를 조절이 불가능한 문제점이 있다. 즉, 수위조절용 위어는 현재 습지 연구가 미약한 국내에서 다양한 종류의 습지식물에 따른 수위를 조절할 수 있도록 제안되거나 개발된 위어가 없는 것이다. 예컨대, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0654294호 "하천 수위조절용 기어내장형 회전식 수문"은 하천의 수위를 조절할 수 있는 보의 일부분으로 수로를 만들고, 그 수로에 개폐될 수 있는 수문을 설치하여 하천의 수위를 조절하도록 하는 기술을 제안하고 있지만, 수문의 개폐와 비개폐시의 한 종류의 수위조절만 가능하고, 유출 유량의 확인이 어려워 습지에서의 수위조절용으로는 부적합한 문제점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다양한 종류의 습지식물이 서식할 수 있도록 처리습지에서 식생관리를 위한 수위조절이 가능한 새로운 형태의 습지의 수위조절을 위한 위어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 정해진 간격을 두고 수직방향으로 배열되도록 설치되는 배출관을 통해 처리습지의 식생관리를 위하여 수위를 조절할 수 있는 수위 조절 기능을 갖고, 처리습지에서 비강우시 오염농도가 높은 심층수를 배수시킬 수 있도록 하는 새로운 형태의 습지의 수위조절을 위한 위어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기본적으로 상층류의 수위가 일정하게 유지되도록 하면서 유량의 측정 및 확인이 용이할 수 있도록 하는 새로운 형태의 습지의 수위조절을 위한 위어를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 습지의 수위조절을 위한 위어에 있어서, 상면(22)으로부터 정해진 깊이만큼 하측 방향으로 요입되어 형성되는 배수면(30)을 갖되, 상기 배수면(30)은 전후방향으로 관통되는 상층류 배출로(31)가 형성되도록 하고, 상기 배수면(30)의 하측으로 정해진 간격을 두고 수직방향으로 배열되어 전후방향으로 관통되도록 형성되는 배출홀(24)을 갖는 본체(20) 및; 상기 배출홀(24)에 탈착 가능하도록 결합되어 상기 배출홀(24)을 막는 배출관(40)을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어에서 상기 배출관(40)은 전후방향으로 관통되는 중공(41)이 형성되어 상기 본체(20)의 배출홀(24)에 결합되는 배럴(42) 및, 상기 습지의 외측에서 상기 배럴(42)의 중공(41)이 밀폐되도록 하여 상기 배럴(42)에 분리가능하도록 결합되는 커버(44)를 구비할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어에서 상기 배출홀(24)은 상기 습지에 서식하는 정수식물, 침수식물 및, 부유식물에 각각 필요한 수위와 대응되는 높이로 다수개로 형성되고, 상기 배수관(40)이 다수개로 설치되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어에서 상기 배수면(30)에 수직으로 배치되어 상기 본체(20)에 결합되는 측량대(50)를 더 포함하되, 상기 측량대(50)는 상기 상층류 배출로(31)의 전체 높이와 대응되는 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 습지의 수위조절을 위한 위어에 따르면, 상층수의 월류를 통해 기본적인 수위를 조절하는 상층류 배출로(31)를 형성하는 배수면(30)의 하측에 배출관(40)에 의해 열고 닫히는 배출홀(24)이 형성되므로, 습지의 목표식생의 종류에 따라서 수위를 조절할 수 있어 습지의 수문관리를 원활하게 할 수 있다. 또한, 습지에 서식하는 정수식물, 침수식물 및, 부유식물에 각각 필요한 수위와 대응되는 높이로 다수개의 배출홀(24)를 형성하고, 배수관(40)이 다수개로 설치되므로써, 비강우시에 상대적으로 오염물질의 농도가 높을 수 있는 습지의 심층수를 연결된 식생수로와 같은 2차 처리장치로 보내어 비점원 오염물질의 정화효율을 높이고, 식생수로의 서식 식물에게 영양물질을 공급할 수 있어 전체적인 처리효율을 높이고 습지의 기능이 일시적으로 악화되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 배수면(30)에 수직으로 배치되도록 측량대(50)를 본체(20)에 결합시켜 구성할 수 있으므로, 기본적으로 상층류의 수위가 일정하게 유지되도록 하면서 유량의 측정 및 확인이 용이하다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 1의 (a)는 본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어의 작용을 설명하기 위한 단면을 보여주는 도면이고, 도 1의 (b)는 본 발명에 따른 위어(10)를 습지의 외측{본 발명의 실시예에서는 후측으로 표현하였다}에서 보여주는 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어(10)는 본체(20)와 배출관(40)을 구비하여 이루어진다. 이때, 본체(20)는 상면(22)으로부터 정해진 깊이만큼 하측 방향으로 요입되어 형성되는 배수면(30)을 갖되, 배수면(30)은 전후방향으로 관통되는 상층류 배출로(31)가 형성되도록 하고, 배수면(30)의 하측으로 정해진 간격을 두고 수직방향으로 배열되어 전후방향으로 관통되도록 형성되는 배출홀(24)을 갖는다. 그리고, 배출관(40)은 배출홀(24)에 탈착 가능하도록 결합되어 배출홀(24)을 막는다.
이와 같은 본 발명에 따른 위어(10)는 물을 일시적으로 체류시키는 기능과 함께 본체(20)에 형성된 배수로(31)를 통해 기본적인 수위조절기능을 갖도록 하고, 배출홀(24)과 배출관(40)에 의해 처리습지에서 식생관리를 위한 수위조절이 가능하도록 한다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 측량대(50, staff; 도 2 참조)의 설치로 효과적인 유량 확인 및 측정이 가능하고, 필요시 습지의 오염심층수가 배수되도록 할 수 있어 비점원 오염물질을 처리하기 위한 처리습지의 수문관리에 효과적으로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어(10)는, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 배출홀(24)이 습지에 서식하는 정수식물, 침수식물 및, 부유 식물에 각각 필요한 수위와 대응되는 높이로 다수개로 형성되고, 배수관(40)이 다수개로 설치되도록 하므로써, 오염물질 처리용 습지(treatment wetland)에 설치하여 수위에 민감한 습지식물의(부유식물, 침수식물, 정수식물) 관리를 용이하게 할 수 있다.
통상 처리습지는 도입되는 식물의 서식형태에 따라 정수식물우점 처리습지, 침수식물우점 처리습지, 부유식물우점 처리습지, 조류메트리스 이용습지 등으로 나눌 수 있다. 그리고, 습지식생은 수위에 민감하여 수문 조건에 따라 서식할 수 있는 식물의 종류가 달라진다. 처리습지에서 습지식물의 성공적 도입은 습지의 정화기능을 효과적으로 갖게 되느냐 아니냐를 결정하는 중요한 요소이다. 예컨대, 정수식물의 경우 식물도입시 너무 수위가 높으면 발아나 성장에 저해를 받게 되며, 침수식물의 경우 수위가 낮으면 성장에 영향을 받게 된다.
따라서, 처리습지의 경우 수위조절은 습지조성부터 필수적이고, 식물을 성공적으로 습지에 도입하더라도 습지조성 목적에 따라 각각의 식물에 적합한 수위를 유지하여 주는 것은 매우 중요한 일이다.
본 발명에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어(10)는 상술한 바와 같은 본체(20)와 배출관(50)의 구성을 통해 목표 습지식물의 종류에 따라 수위를 조절할 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 내지 도 5에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 각 도면에서 일반적인 위어(weir)의 구성 및 작용으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 적용하는 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면의 도시에 있어서 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어가 습지에 설치된 예를 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어의 작용을 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어가 습지에 설치된 예를 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어(10)는 본체(20)와 배출관(40)을 구비하여 이루어진다. 이때, 본체(20)는 상면(22)으로부터 정해진 깊이만큼 하측 방향으로 요입되어 형성되는 배 수면(30)을 갖되, 배수면(30)은 전후방향으로 관통되는 상층류 배출로(31)가 형성되도록 하고, 배수면(30)의 하측으로 정해진 간격을 두고 수직방향으로 배열되어 전후방향으로 관통되도록 형성되는 배출홀(24)을 갖는다. 그리고, 배출관(40)은 배출홀(24)에 탈착 가능하도록 결합되어 배출홀(24)을 막는다.
본 실시예에 따른 위어(10)의 본체(20)는, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 상면(22)상에 3각 형태의 배수면(30)이 형성되록 하거나, 도 5에서 보는 바와 같이, 4각 형태의 배수면(30')이 형성되도록 하여, 3각 또는 4각 형태의 배출로(31, 31')가 형성되도록 할 수 있다. 물론, 이와 같은 배출로(31, 31')의 형상은 필요에 따라 다양한 형태를 갖도록 할 수 있는 것이다. 이와 같은 배출로(31, 31')는 상층류가 자연적으로 배수되도록 하므로써, 습지의 기본 수위가 유지되도록 한다.
또한, 본 실시예에 따른 위어(10)에는 측량대(50, staff)가 설치되는데, 이 측량대(50)는 상층류 배출로(31)의 전체 높이와 대응되는 길이를 갖도록 형성되어 배수면(30)에 수직으로 배치되어 본체(20)에 결합된다. 즉, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 3각 형태의 배출로(31)에는 깊이가 제일 깊은 배수면(30)의 중심에 결합되고, 도 5에서 보는 바와 같이, 4각 형태의 배출로(31')에는 배수면(30)의 일측면에 결합된다. 물론, 이와 같은 측량대(50)에는 눈금이 형성되도록 하여 월류수의 유량을 측정할 수 있도록 한다. 그리고, 도 2, 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 측량대(50)는 본체(20)에 홈(26, 26')을 형성하여 측량대(50)의 교환 및 보수가 가능하도록 하는데, 이와 같은 홈(26, 36')은 본체(20)의 시공시 측량대(50)를 본체 시공을 위해 타설되는 콘크리트에 꽂으므로써 형성된다.
한편, 본 실시예에서 본체(20)의 배출홀(24)에 결합되는 배출관(40)은 배럴(42)과 커버(44)로 이루어져, 커버(44)의 탈부착을 통해 습지의 물이 배수되도록 하므로써, 콘크리트의 타설시 배출로(24)를 형성시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 이때, 배출관(40)의 배럴(42)은 전후방향으로 관통되는 중공(41)이 형성되어 본체(20)의 배출홀(24)에 결합된다. 그리고, 커버(44)는 습지의 외측에서 배럴(42)의 중공(41)이 밀폐되도록 하여 배럴(42)에 분리가능하도록 결합된다. 이와 같은 배출관(40)은 통상 널리 제공되고 있는 PVC 파이프로 제작가능할 것이다. 그리고, 이와 같은 배출관(40)의 배럴(42)은 본체(20)에서 10cm 가량 돌출되어 커버(44)를 이용하여 개폐를 할 수 있도록 하고, 직경은 습지의 크기에 따라 10-20cm로 형성되도록 한다. 그리고, 커버(44)는 나사 형식으로 탈착이나 부착이 가능하도록 할 수 있는데, 이와 같은 탈부착 구조는 이 분야에서 널리 사용되고 있는 다양한 형태를 적용할 수 있는 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 배출관(40)을 통해 본 실시예에 따른 위어(10)는 배출홀(24)을 별도로 형성하지 않고 습지의 주변정비시 시공할 때 현장에서 본체(20)의 시공시 함께 설치되는 장점을 갖는다.
또한, 본 실시예에 따른 위어(10)에서 배출홀(24)은 습지에 서식하는 정수식물, 침수식물 및, 부유식물에 각각 필요한 수위와 대응되는 높이로 다수개로 형성되고, 배수관(40)이 다수개로 설치되도록 하므로써, 개별적으로 습지의 수위를 조절하거나 습지의 처리수를 배출할 수 있도록 한다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 위어(10)는 침수식물에 적합한 수위(L3)와 대응되는 고수위용 배출관(40a)과, 부유식물에 적합한 수위(L2)와 대응되는 중수위용 배출관(40b) 및, 정수식물에 적합한 수위(L1)와 대응되는 저수위용 배출관(40c)을 갖는다. 그리고, 이와 같은 위어(10)는 습지의 유출부분에 설치하고, 배출관(40)을 통해 배출되는 물은 식생수로와 같은 2차 정화장치를 설치하도록 한다.
이와 같은 구성을 통해 본 실시예에 따른 위어(10)는 처리습지의 물의 수위를 원하는 높이로 가두어 둘 수 있도록 하고, 정수식물, 침수식물, 부유식물 등 대상 습지식물의 서식환경에 따라 습지의 수위를 조절할 수 있도록 한다. 그리고, 강우시에는 오염농도가 낮은 상층수가 배출로(31, 31')를 통해 월류하여 습지의 수위를 유지할 수 있으며, 비강우시에는 오염농도가 높은 심층수를 2차 정화 장치에 배출할 수 있도록 하여 습지의 수질을 관리하거나 전체적인 오염물질의 처리효율을 높일 수 있도록 할 수 있다.
다시, 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위어(10)는 강우시에 3개의 배출관(40a, 40b, 40c)을 모두 잠그고, 상부의 배출로(31)를 통하여 강우수가 유출되게 한다. 이때, 습지의 수위는 만수위로서 습지가 유지할 수 있는 최대수위(L4)가 된다. 그리고, 습지의 목표식생이 침수식물일 경우 습지의 체적에 따라 고수위용 배출관(40a)을 이용하여 수위를 유지할 수 있다. 이때, 유지수위는 침수식물을 위한 적정수위(L3)를 유지하게 된다. 그리고, 부유식물의 경우 중수위용 배출관(40b)을 이용하여 수위를 유지할 수도 있으며, 강우시를 대비한 습지의 처리수를 비울 경우에 사용하여, 침수식물 유지를 위한 최소수위(L2)를 확보하면서 강우시 오염수의 처리용량을 확보하는데 사용한다. 그리고, 저수위용 배출관(40c)은 정수식물 등의 도입이나 유지시 최소 수위(L1)만을 확보하는데 사용할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어가 습지에 설치된 예를 보여주는 사시도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어의 분해 사시도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어의 작용을 설명하기 위한 단면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 습지의 수위조절을 위한 위어가 습지에 설치된 예를 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : (습지의 수위조절을 위한) 위어
20 : 본체 22 : 상면
24 : 배출홀 30 : 배수면
31 : 배출로 40 : 배출관
41 : 중공 42 : 배럴
44 : 커버 50 : 측량대

Claims (4)

  1. 습지의 수위조절을 위한 위어에 있어서,
    상면(22)으로부터 정해진 깊이만큼 하측 방향으로 요입되어 형성되는 배수면(30)을 갖되, 상기 배수면(30)은 전후방향으로 관통되는 상층류 배출로(31)가 형성되도록 하고, 상기 배수면(30)의 하측으로 정해진 간격을 두고 수직방향으로 배열되어 전후방향으로 관통되도록 형성되는 배출홀(24)을 갖는 본체(20) 및;
    상기 배출홀(24)에 탈착 가능하도록 결합되어 상기 배출홀(24)을 막는 배출관(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 습지의 수위조절을 위한 위어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출관(40)은 전후방향으로 관통되는 중공(41)이 형성되어 상기 본체(20)의 배출홀(24)에 결합되는 배럴(42) 및,
    상기 습지의 외측에서 상기 배럴(42)의 중공(41)이 밀폐되도록 하여 상기 배럴(42)에 분리가능하도록 결합되는 커버(44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 습지의 수위조절을 위한 위어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출홀(24)은 상기 습지에 서식하는 정수식물, 침수식물 및, 부유식물에 각각 필요한 수위와 대응되는 높이로 다수개로 형성되고, 상기 배수관(40)이 다수개로 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 습지의 수위조절을 위한 위어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배수면(30)에 수직으로 배치되어 상기 본체(20)에 결합되는 측량대(50)를 더 포함하되, 상기 측량대(50)는 상기 상층류 배출로(31)의 전체 높이와 대응되는 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 습지의 수위조절을 위한 위어.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109704468A (zh) * 2019-02-26 2019-05-03 深水海纳水务集团股份有限公司 一种阶梯式人工湿地
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