KR20120021802A - 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 토양의 치환공법을 적용하여 투수계수가 낮은 흙을 투수계수가 높은 자갈층으로 치환하고 수로의 물을 지하에 지속적으로 공급하여 지하수를 빠르게 함양할 수 있는 구조 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 수로(10)의 어느 한 부위에서 지하를 향해 수직 방향으로 연결 설치하여 물을 지속적으로 공급하는 것으로, 지하에 매립된 어느 한 부위의 측방향으로는 단부가 개구된 배수관(111)이 돌출 형성되고, 배수관(111)의 개구된 단부에는 자갈 및 이물질 차단의 스크린(112)이 형성된 유입관정(110)과; 상기 배수관(111) 주변에 포설된 자갈층(121)과, 상기 자갈층(121) 둘레를 감싸며 형성된 부직포층(122)을 포함하는 치환층(120);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조 및 그 방법 {METHOD AND STRUCTURE FOR GETTING UNDERGROUND WATER}

본 발명은 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 토양의 일부를 투수계수가 좋은 자갈층으로 치환한 후 저수지 및 하천으로부터 유입된 물을 지속적으로 공급함으로 지하수 함양을 유도?촉진하는 구조 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수자원 고갈로 인한 물부족현상은 세계적인 문제이며, 이와 같은 물부족은 식수원으로 사용할 수 있는 지하수의 고갈이 하나의 주요한 원인이다.

그런데, 종래의 수자원 확보를 위해서는 댐을 건설하는 등 많은 투자를 하지만 댐 등의 건설로 확보되는 것이 아닌 지하수는 지면으로부터 여러 지층에 걸쳐 자연스럽게 여과된 물이 지하의 일정 층에 형성되는 것이므로, 사용 가능한 지하수의 확보에는 많은 어려움이 있다.

또한, 물의 이동을 위해 설치되는 수로는 통상적으로 콘크리트 등으로 이루어져 우수나 방류된 물을 그대로 하천이나 바다로 흘려보내 물이 지하로 스며드는 것을 막아 자연스러운 지하수의 형성을 방해하는 주요한 원인이 되고 있다.

종래의 지하수 함양을 위한 기술로는 침투형 시설을 활용한 지하수 함양 방법이 적용되었으며 이는 우물법(well method)을 활용한 침투우물법(infiltration well), 지표함양법(surface spreading method) 등이 있고, 기타 침투지법, 지하댐에 의한 지하수 함양법, 논에 의한 지하수 함양법, 삼림에 의한 지하수 함양법 등이 있다.

상기에서 우물법은 지하수로의 염수 침입방지, 지반 침하 대책 등에 주로 사용하는 것으로 투수계수가 크고 지하수위가 낮은 지역에서 그 활용도가 높다. 또한, 이러한 우물법에서 고려해야 할 특성은 대상지역의 대수층 특성, 지질의 투수성, 지하수위, 지하수위 이용현황 등이며, 용수 사용 목적에 따라서 구분하여 적용된다.

상기에서 지표함양법은 이를 세분화하여 4가지 유형으로 분류한 후 적용하는 것이 일반적이며, 각각 침투조법, 지하매관법, 투수성포장, 수로법 등으로 구분하여 활용한다. 상기 지표함양법은 대수층의 깊이까지 천공한 후 지하수위의 증대를 노리는 우물법에 비해서 적용의 범위가 넓고 기초 조사 등 초기비용면에서 저렴하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 상기 지표함양법은 설치를 위해 필요한 면적이 넓기 때문에 도시 지역에서는 적용하기가 쉽지 않다. 또한, 지표함양에 따른 지반의 지지력 변화 등 역학적인 변수를 고려해야 하며, 도심지역에 적용하는 방안보다는 하천 부지 등 지하수위의 영향에 따라서 영향을 받을 수 있는 인자가 적은 지역에 대하여 설치를 고려하는 것이 효과적이다.

이와 같이, 기존에도 지하수를 함양하기 위해서 다양한 노력들이 이어지고 있었으나, 일부 잘못된 방법에서는 오히려 지하수를 오염시키는 결과를 초래하게 되었으며, 시공이 복잡한 방법들은 공사비용을 증대시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지하수를 오염시키지 않으면서 비교적 간단한 시공을 통해 많은 수량의 지하수를 빠르게 함양할 수 있는 구조 및 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명은 일정한 수량이 공급되는 수로를 이용하여 지하수 함양에 있어 일정한 침투량을 유지할 수 있는 지하수 함양 구조 및 그 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 본 발명은 토양의 치환공법을 적용하여 투수계수가 낮은 흙을 투수계수가 높은 자갈층으로 치환하고 수로의 물을 지하 치환층에 지속적으로 공급하여 지하수를 빠르게 함양할 수 있는 구조 및 그 방법을 제공하도록 한다.

본 발명은 수원으로부터 수로를 따라 유입된 물을 지하에 공급하는 것으로, 수로에 유입관정이 수직으로 설치되되 지하에 일정깊이로 매립된 유입관정의 측방향으로는 물을 배수하는 배수관이 돌출 형성되고, 상기 배수관 주위에는 투수계수가 높은 치환층을 형성하되, 치환층의 구성은 배수관 주위로부터 일 방향으로 경사지게 포설된 자갈층 및 상기 자갈층 주위에 형성된 부직포층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조 및 그 방법에 의하면, 인위적으로 지하수 함양을 빠르게 유도하며 치환층에 지속적인 물의 공급으로 지하수위 저하로 인해 발생하는 각종 문제점을 해결할 수 있으며, 우수나 방류된 물이 콘크리트 수로를 통해 그대로 하천이나 바다로 흘러나가 지하수 형성을 방해하던 기존의 문제점을 해결하는 효과가 있으므로, 지하로의 지속적인 물의 공급, 침투면적의 확대 및 침투시간의 단축으로 지하수 함양의 효율을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 전체 구성도이며,
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 사용상태 예시도이며,
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 전체 구성도이며,
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 전체 구성도이며,
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 주요부분 확대도이며,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조에서 유입관정의 상단부를 나타낸 측면도이다.

본 발명은 일정한 수량이 공급되는 수로의 물을 지하에 침투시키고, 토양의 치환공법을 적용하여 투수계수가 낮은 흙을 투수계수가 높은 자갈층으로 치환함에 따라 지속적으로 물을 빠르게 침투시켜 지하수의 양을 증대시키기 위한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 전체 구성도이며, 도 2는 사용상태 예시도이다.

본 발명은 인근 하천 및 저수지 등의 수원지로부터 연결된 수로(10)에서 물을 유입한 후 지하에 투수되도록 연결 설치된 유입관정(110)과, 토양의 일부가 치환된 것으로 상기 유입관정(110)을 통해 공급된 물을 빠르게 침투시킬 수 있도록 설치된 치환층(120)을 포함하여 구성한다.

상기에서 유입관정(110)은 하천 및 저수지 등의 수원지로부터 연결된 수로(10)의 어느 한 부위에서 지하를 향해 수직 방향으로 연결 설치된 것으로, 수로(10)를 통해 공급되는 물을 지속적으로 지하에 침투 및 여과시켜 지하수의 양을 증가시키기 위한 것이다.

이러한 유입관정(110)은 지하에 매립된 소정 위치로부터 공급된 물을 배출하기 위한 배수관(111)이 형성되는 것으로, 상기 배수관(111)은 지하에 수직으로 매립된 유입관정(110)의 측방향으로 관로가 돌출된 형태를 취하고, 돌출 형성된 배수관(111)의 단부는 개구된 형태로 이루어진다. 이때, 개구된 배수관(111)의 단부에는 그물망 형상의 스크린(112)이 더 설치되어 자갈 및 이물질 등이 역류하지 못하도록 경계를 형성한다.

또한, 유입관정(110)의 상부는 수로(10)에 연결되어 물을 공급받되, 토사의 유입을 차단하고자 도 6에 도시한 바와 같이 수로(10)의 바닥면으로부터 일정 높이 돌출되도록 설치하고, 유입관정(110)의 상단면은 물이 유입되는 방향의 측벽이 더 높게 이루어진 경사면을 형성한다. 이와 같은 유입관정(110) 상단 구조는 수로(10) 바닥에 깔린 토사의 직접적인 유입을 차단하면서 물과 함께 흘러들어오는 토사의 유입도 차단할 수 있는 것이다.

상기에서 치환층(120)은 토양의 일부를 굴착한 후 그 공간에 다수의 자갈을 매립하는 토양의 치환 형태를 취하는 것으로, 상기 유입관정(110)의 배수관(111) 주변에 포설된 자갈층(121)과, 상기 자갈층(121) 둘레를 감싸도록 형성된 부직포층(122)을 포함하여 구성한다.

이와 같은 치환층(120)은 흙을 자갈로 치환함에 따라 기존의 토양층에 비해 투수계수가 향상되어 물이 빠르게 침투시킬 수 있는 것이며 그 과정을 통해 지하수의 양을 빠르게 증가시킬 수 있는 것이다.

이때, 상기 치환층(120)은 일 방향으로 경사진 형태를 취하도록 구성되는 것으로, 유입관정(110)을 통해 배수된 물은 자갈층(121)의 공극 사이에 물이 충진되면서 투수동작이 이루어지며, 이때, 자갈층(121)의 경사진 방향으로 물이 점차적 이동하면서 기존 토양으로의 침투 동작이 이루어진다.

부직포층(122)은 상기 자갈층(121) 둘레를 감싸도록 형성된 것으로, 주변에 인접한 토양층이 자갈층(121)과 혼합되지 않도록 그 경계를 형성하거나 다양한 이물질이 함유된 물을 여과하고, 자갈층(121)으로 전달되는 침투면적을 확대시키는 기능을 동시에 수행한다.

이러한 부직포층(122)은 자갈층(121) 둘레를 원형으로 감싸도록 형성하는 것이 바람직하나 자갈층(121)의 상부만을 곡선 형태로 덮는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 전체 구성도이다.

상기와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 구성은 본 발명의 제 1실시예와 동일하나 유입관정(110)으로부터 각기 다른 방향으로 다수개의 배수관(111)이 분기 형성되고, 각각의 배수관(111) 주변에는 치환층(120)이 형성되어 지하수 함양 효율을 향상시켰다.

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조를 나타낸 전체 구성도이며, 도 5는 주요부분 확대도이다.

상기와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 구성은 본 발명의 제 1실시예와 주요 구성이 동일하나 치환층(120)은 다수개가 상하 적층 및 좌우로 연결 설치되는 것으로 각각의 인접한 치환층(120) 사이에는 연결파이프(130)가 관통 연결되어 인접한 다수의 치환층(120)으로 투수되는 물이 빠르게 이동할 수 있도록 하였다.

이때, 다수의 치환층(120)은 일 방향을 향해 경사지도록 계단형으로 연결 형성됨으로써 어느 하나의 치환층(120)에서 자갈층(121) 공극 사이에 물이 충진되더라도 경사 방향으로 물이 점차적 이동하면서 투수동작이 원활히 이루어지도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 토양의 굴착을 통해 투수계수가 낮은 흙 층을 일부 걷어내고 해당 공간에 투수계수가 높은 자갈층(121)을 충진하는 것으로, 이때, 자갈층(121) 둘레에는 부직포층(122)이 감싸도록 형성한 방법으로부터 토양과의 경계를 형성하고, 여과기능을 수행하며, 토양과 접촉면적을 증대시켜 지하수로의 침투수의 침투면적을 확대시켰다.

또한, 유입관정(110)을 수직방향으로 지하에 매설하여 수로(10)에서 공급된 물을 지하에 지속적으로 침투시킬 수 있으며 유입관정(110)으로부터 측방향으로 돌출된 배수관(111)이 각각의 자갈층(121) 내로 인입되도록 설치하여 배수된 물의 빠른 투수 동작이 이루어질 수 있도록 하였다.

그리고, 유입관정(110)의 상부는 수로(10) 바닥면으로부터 돌출 형성하고 물이 유입되는 방향의 측벽이 더 높게 이루어진 경사면을 형성하여 물의 공급과정에서 토사의 유입을 차단하는 효과가 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것이다.

10 : 수로 110 : 유입관정
111 : 배수관 112 : 스크린
120 : 치환층 121 : 자갈층
122 : 부직포층 130 : 연결파이프

Claims (8)

1. 수로(10)의 어느 한 부위에서 지하를 향해 수직 방향으로 연결 설치하여 물을 지속적으로 공급하는 것으로, 지하에 매립된 어느 한 부위의 측방향으로는 단부가 개구된 배수관(111)이 돌출 형성되고, 배수관(111)의 개구된 단부에는 자갈 및 이물질 차단의 스크린(112)이 형성된 유입관정(110)과;
   상기 배수관(111) 주변에 포설된 자갈층(121)과, 상기 자갈층(121) 둘레를 감싸며 형성된 부직포층(122)을 포함하는 치환층(120);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 치환층(120)은 일 방향으로 경사지게 형성되어 물이 투수계수가 높은 자갈층 사이로 이동하며 침투 동작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 치환층(120)은 다수개가 연결 형성되는 것으로, 각각의 인접한 치환층(120) 사이에는 연결파이프(130)가 관통 연결되어 인접한 다수의 치환층(120)으로 물이 빠르게 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 다수의 치환층(120)은 일 방향을 향해 경사지도록 계단형으로 연결 형성되어 투수계수가 높은 자갈층의 경사 방향으로 물이 이동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 부직포층(122)은 자갈층(121) 둘레를 원형으로 감싸며 형성된 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 부직포층(122)은 자갈층(121) 상부를 곡선 형태로 감싸며 형성된 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 유입관정(110)의 상부는 수로(10)의 바닥면으로부터 일정 높이 돌출되고, 유입관정(110)의 상단면은 물이 유입되는 방향의 측벽이 더 높게 이루어진 경사면을 형성하여 토사의 유입을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 토양의 치환을 통한 지하수 함양 구조.
   
8. 투수계수가 낮은 흙을 투수계수가 높은 자갈층으로 치환하되 자갈층 주위에는 여과 기능의 부직포층을 더 형성한 토양의 치환을 통한 지하수 함양 방법.
   
   
   
   

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