KR20130008377A

KR20130008377A - 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 유입출 측정장치

Info

Publication number: KR20130008377A
Application number: KR1020110069086A
Authority: KR
Inventors: 이봉주; 고경석
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-22
Also published as: US8650948B2; AU2011250803B2; CA2757586A1; CA2757586C; US20130014570A1; KR101252136B1; AU2011250803A1

Abstract

본 발명은 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하수와 하천수의 상호간 유입 및 유출량을 개별적으로 연속계측할 수 있도록 하는 것으로, 하상에 고정설치되는 챔버와, 손실하천 발생시 함양량 측정용 수조 내부에 채워져 있는 물이 챔버로 배출되면서 수반되는 수위 변화를 통해 지하수 함양량을 계측할 수 있도록 한 지하수 함양량 계측장치와, 이득하천 발생시 챔버의 물이 유출량 측정용 수조 내부로 유입, 유입량 증가에 따른 수위 변화를 통해 지하수 유출량을 계측할 수 있도록 한 지하수 유출량 계측장치로 구성된 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter에 관한 것이다.

Description

지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 ｓｅｅｐａｇｅｍｅｔｅｒ{automated seepage meter for groundwater discharge and recharge}

본 발명은 하천수와 지하수 상호간의 유출입량의 변화를 연속적으로 계측할 수 있도록 한 seepage meter에 관한 것이다.

지하수와 하천(지표수)의 상호작용을 정량적으로 평가하는데 seepage meter가 많이 이용된다. 이러한 측정기는 1940년대와 50년대 관개수로에서의 물의 유실을 측정하기 위해 이용되었으며(Israelson and Reeve, 1944; Warnick, 1951; Robinson and Rhower, 1552), Lee(1977)는 원통형(half-barrel)의 seepage meter를 고안하여 지하수-하천 상호작용 평가에 이용하였다.

Lee(1977)에 의해 처음 제안된 seepage meter는 도 1에 도시된 바와 같이 한쪽이 막힌 드럼(100)을 하상에 묻고, 드럼(100)과 물주머니(collection bag)(103)을 호스(102)로 연결하여 seepage flux(지하수의 하천 유출 또는 하천수의 지하수 함양)를 측정하는 방식이다. 즉, seepage flux를 측정하기 전에 물주머니에 일정량의 물을 채운 다음, 일정 시간 경과 후의 물주머니 물의 증가 혹은 감소된 양을 측정하는 것이다. 지하수가 하천으로 유출되는 이득하천의 경우에는 물주머니 물의 양이 증가하며, 하천수가 지하수로 함양되는 손실하천의 경우에는 물주머니 물의 양이 감소한다.

Lee(1977)가 제안한 seepage meter의 경우, 일정시간 경과 후에 물주머니 물의 양의 증감량을 직접 측정하는 수동 계측 방식이어서 연속적인 자료 획득이 어려워 시간에 따른 seepage flux의 변화 양상을 파악하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하천 혼합대에서의 지하수 유출량과 지하수 함양량 변화를 2개의 원통형 수조내의 수위 변화로 각각 유도하여 연속 계측하는 것이 본 발명의 주요 목적이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

과제의 해결 수단은 일차적으로 제 1, 2체크밸브(60, 61)를 이용하여 챔버(10)를 통한 지하수 함양과 지하수 유출을 분리, 각각을 독립된 수조의 수위 변화로 유도하였으며, 챔버(10)와 함양량 측정용 수조(21)간 수두(water head) 차에 의한 함양량 측정용 수조(21)에서 챔버(10)로의 물의 유동을 막기 위해 Mariotte siphon의 원리를 이용하였다.

일단이 개방된 수조(200)를 적용할 경우, 도 3의 (A)에서 보는 바와 같이, 상단이 개구된 수조(200) 내부에 일정량의 물을 채우고, 수조(200) 외주연에 유출구(210)를 형성하게 되면, 상기 수조(200) 내부에 채워진 물이 배출될 때, 수조(200)내의 물의 높이에 따른 압력이 수조(200)에 가해져, 물의 배출량이 계속 변화하게 되므로, 지하수 함양량 측정에 영향을 미치게 된다.

이와 달리 본 발명에서 적용한 Mariotte siphon은 밀봉된 수조(300)에 공기 공급용 튜브(320)를 내입하여 수조(300)로부터 유체가 일정한 양으로 지속적으로 토출하게 고안된 장치이다. 도 3의 <B>에 도시된 바와 같은 Mariotte's bottle의 경우, 공기 공급 튜브(320)의 하단과 수조(300)의 유출구(340) 높이가 같을 경우엔 유출구(340)의 수조측 압력(수압(P1)+ 공기압(P2))과 유출구 끝의 압력(대기압 P0)이 같아 수조(300)에서 유출구(340)로의 물의 유동이 일어나지 않으나, 도 3의 <C>에 도시된 바와 같이, 유출구(340) 높이가 공기 공급용 튜브(310)의 하단부보다 조금이라도 낮아지면, 공기 공급용 튜브(310) 하단과 유출구(340) 사이의 수두 차이만큼 압력차(P4)가 발생되어, 유출구의 수조측 압력은 수압(P1) + 공기압(P2) + 압력차(P4)가 되어 유출구 끝의 압력(대기압 P0)보다 커지므로, 수조(300)내의 물이 유출구(340)를 통해 수조 밖으로 유출되게 된다. 더불어, 이러한 Mariotte siphon은 상기 도 3의 <D>에 도시된 바와 같이, 수조(300) 내부의 물이 배출되면서 수위가 낮아져도, 수위가 낮아지면서 줄어드는 수압(P1)만큼 공기 공급용 튜브(320)를 통해 공기가 유입되면서 수조 내 공기압(P2)이 증가되므로, 수위가 공기 공급용 튜브(320) 하단부 이하로 낮아지는 경우를 제외하면, 상기 수조(300) 내부의 수위에 상관없이, 도 3의 <C>와 동일하게 압력차(P4)만큼 일정한 물이 수조 밖으로 배출되는 것이다.

챔버(10)내에는 챔버(10) 상단에서부터 하천수면까지의 하천수에 의한 압력과 하천수면에 작용하는 대기압의 합력이 작용하므로, 수조(300)의 외주연에 형성된 유출구(340)와 공기 공급용 튜브(310) 하단사이의 높이 차가 같을 경우, 유출구(340)와 챔버(10)내의 압력이 같으므로 수조(300)의 물이 챔버(10)로 유출되지 않는다.

본 발명에서는 상기와 같이 지하수 함양량 측정용 수조를 Mariotte siphon의 원리가 적용되도록 디자인하여 지하수위가 하천수위보다 낮은 손실하천의 경우에만 수조(21)의 물이 챔버(10)로 이동하도록 하여 전술한 개방형 수조에 의한 문제점을 제거코자 하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 하천수와 지하수의 상호간 유출입량의 변화를 수조내의 수위변화로 유도하여 지하수 유출량과 함양량을 계측할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지하수 함양량 계측장치와 지하수 유출량 계측장치의 로드를 분리하여 구성함으로서, 지하수 함양량과 지하수 유출량을 분리하여 각자 독립적으로 계측할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 seepage meter를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter가 적용되는 손실하천 및 이득하천의 경우를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter에 적용된 Mariotte's bottle의 원리를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter의 지하수 함양량 측정을 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter의 지하수 유출량 측정을 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter의 설치 순서도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등 물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이를 위한 본 발명의 일실시예를 살펴보면,

하상에 고정설치되며 내부에 하천수가 채워지는 챔버(10); 내부에 물이 채워져 하상에 고정설치되며, 손실하천 발생시, 연통연결된 챔버(10)로 내부의 물이 유출되도록 하여, 수위 강하량(h1)을 측정하는 지하수 함양량 계측장치(20); 하상에 고정설치되며, 이득하천 발생시, 연통연결된 챔버(10)의 하천수가 내부로 유입되도록 하여, 수위 변화량(h2)을 측정하는 지하수 유출량 계측장치(30); 상기 지하수 함양량 계측장치(20) 내부의 수면 상부에 설치되어, 수위 강하량(h1)에 의한 공기압 변화를 통해 지하수 함양량을 계측할 수 있도록 하는 제 1압력센서(71); 상기 지하수 유출량 계측장치(30)의 내부 저면에 설치되어, 수위 변화량(h2)에 의한 수압 변화를 통해 지하수 유출량을 계측할 수 있도록 하는 제 2압력센서(72); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 챔버(10)는 개구된 하단부가 하상에 내설되되, 상기 챔버(10)에 설치되어, 하천수의 내부 유입출을 제어하는 제어밸브(13); 상기 지하수 함양량 계측장치(20)의 물이 챔버(10) 내부로 배출되도록 하는 배출관(40); 상기 챔버(10) 내부의 하천수가 지하수 유출량 계측장치(30)로 유입되도록 하는 유입관(50); 상기 배출관(40)에 설치되어, 물이 챔버(10)로만 유동될 수 있도록 하는 제 1체크밸브(60); 상기 유입관(50)에 설치되어, 챔버(10) 내 하천수가 지하수 유출량 계측장치(30)로만 유동될 수 있도록 하는 제 2체크밸브(61); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지하수 함양량 계측장치(20)는 양단이 밀폐되며 내부에 물이 채워지고, 상기 챔버(10)의 상면과 동일수평선상에 위치되는 유출구(24)가 외주연에 형성되는 함양량 측정용 수조(21); 상기 함양량 측정용 수조(21)에 설치되며, 튜브(23) 하단부가 하천 수면과 동일수평선상에 위치되어, 수위가 낮아져 수압이 감소되는 만큼 내부에 공기를 유입하여 공기압이 증가되도록 하는 튜브(23); 상기 유출구(24)에 설치되어, 물의 배출여부를 제어하는 제어밸브(25); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지하수 유출량 계측장치(30)는 양단이 밀폐되어 하상에 일단이 고정설치되며, 상기 챔버(10)의 연결구(12)와 연결되는 유입구(34)가 외주연에 형성되는 유출량 측정용 수조(31); 상기 유출량 측정용 수조(31)에 설치되며, 공기가 수조(31)내로 통기되도록 하는 튜브(33); 상기 유입구(34)에 설치되어, 하천수 유입여부를 제어하는 제어밸브(35); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 챔버(10), 배출관(40), 유입관(50)은 지하수 함양량 및 지하수 유출량을 계측하기 전, 내부에 하천수가 채워져 있는 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter는 챔버(10), 지하수 함양량 계측장치(20), 지하수 유출량 계측장치(30), 배출관(40), 유입관(50), 제 1, 2체크밸브(60, 61)를 포함한다.

상기 챔버(10)는 내부가 비어있는 원통형의 관체이며, 하단이 개구된 상태로 사용된다. 이러한 상기 챔버(10)는 계측대상 하천의 하상(河床, 하천의 바닥)에 개구된 하단부가 일정깊이로 매설되도록 설치한다.

또한, 상기 챔버(10)의 상단에는 챔버의 하상 매설시 발생하는 챔버(10) 내부의 교란상태를 안정시키기 위한 개구관(11)을 돌출형성하되, 상기 개구관(11)에는 제어밸브(13)가 설치되도록 하여, 최초 설치시, 상기 제어밸브(13)를 오픈(open)하여 개구관(11)을 통해 챔버(10) 내외부로 하천수가 유출입되도록 한 후, 시간이 경과하여 챔버(10) 내, 외부의 교란상태가 안정되면 상기 제어밸브(13)를 오프(off)하여 챔버(10) 내, 외부로의 하천수 유출입을 막는다.

더불어, 상기 챔버(10)의 상단부 중앙에는 외부로 돌출되는 연결구(12)를 돌출하도록 한 후, 상기 연결구(12) 외주연에 후술될 배출관(40) 및 유입관(50)을 각각 연통시키도록 한다.

상기 지하수 함양량 계측장치(20)는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 지하수위가 하천수위 보다 낮은 손실하천이 되는 경우에 하천수가 지하수로 함양되는 양을 계측하기 위한 것이다. 이를 위한 지하수 함양량 계측장치(20)는 함양량 측정용 수조(21)와 튜브(23)를 포함한다.

상기 함양량 측정용 수조(21)는 상, 하단이 밀폐된 원형단면의 관체 형상이되, 상단에는 상단을 밀폐하기 위한 스톱퍼 부재(22)가 끼움결합되도록 하고, 상기 스톱퍼 부재(22)에는 끼움공(22a)이 천공형성되어, 상기 끼움공(22a)에 상, 하단이 개구된 튜브가 함양량 측정용 수조(21)의 길이방향으로 끼워져, 상기 함양량 측정용 수조(21) 내에 공기가 유입될 수 있도록 한다.

이러한, 상기 함양량 측정용 수조(21)는 하천에 직립설치하되, 하천의 하상에는 함양량 측정용 수조(21)를 지지고정할 수 있는 지지대(27)를 사전설치하고, 이러한 지지대(27)의 상단에 함양량 측정용 수조(21)를 직립설치하는 것이며, 하천 내에 직립설치된 함양량 측정용 수조(21)는 상단 일부가 수면 위로 돌출되도록 하며, 이러한, 상기 함양량 측정용 수조(21)의 스톱퍼 부재(22)에 튜브(23)의 중단이 끼워져 설치되도록 하는데, 튜브(23) 상단은 함양량 측정용 수조(21)의 상부로 돌출되고 하단은 함양량 측정용 수조(21)의 내부에 길이방향으로 내입되는 형태가 되도록 한다.

더불어, 지하수위가 하천수위 보다 낮은 손실하천의 경우, 물이 일정 높이까지 채운 함양량 측정용 수조(21)로 부터 챔버(10)로 물이 유출됨으로서, 수조(21)내의 수위가 하강하게 되며, 수위 강하량(h1)을 통해 하천수가 지하수로 함양되는 양을 측정할 수 있다.

물론, 이러한 계측을 위해, 상기 함양량 측정용 수조(21)는 투명 또는 반투명의 다양한 재질(유리 및 플라스틱 등)을 사용함과 동시에, 외주연에 길이방향으로 계측눈금(26)이 형성되어 있어야 할 것이다.(이는 후술될 지하수의 하천 유출량을 측정하기 위한 원통형 지하수 유출량 측정용 수조(21)에도 동일하게 적용된다.)

또한, 상기 함양량 측정용 수조(21)의 외주연(하천에 내입된 하단부측)에는 유출구(24)를 형성하는데, 이러한 상기 유출구(24)는 전술된 챔버(10)의 상면과 수평선상에 위치되도록 천공형성된다.

상기 지하수 유출량 계측장치(30)는 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 지하수위가 하천수위보다 높아 지하수가 하천으로 유출되는 경우, 지하수의 하천 유출량을 계측하기 위한 것이다. 이를 위한 지하수 유출량 계측장치(30)는 유출량 측정용 수조(31)와 튜브(33)를 포함한다.

상기 유출량 측정용 수조(31)는 상, 하단이 밀폐되고 내부가 비어있는 원형단면의 관체 형상이며, 유출량 측정용 수조(31)의 하단을 하상에 일정깊이로 매설하여, 직립설치된 상태로 부동될 수 있도록 한다. 물론, 이를 위해 유출량 측정용 수조(31)의 하단에는 길이방향으로 점차 직경이 감소되는 역삼각형 형태의 고정부(32)를 형성하여, 계측자의 외력에 의해 손쉽게 하상에 소정깊이로 매설될 수 있도록 한다. 또한, 유출량 측정용 수조(31)의 상단에는 튜브가 관통설치되어, 내부에 공기가 유입, 유출될 수 있도록 한다.

수조(31) 내부에는 대기압(P0)만이 작용하므로 수조(31)와, 대기압(P0)과 수압(P4)이 작용하는 챔버(10)와의 압력 차를 없애기 위해서는 유입구(34)의 높이를 하천수면과 같게 하여 수압(P4)이 상쇄되게 한다.

이득하천이 발생시, 챔버(10)에서 배출되는 물이 유입관(50)과 유입구(34)를 통해 원통형 지하수 유출량 측정용 수조(31) 내부에 집수, 수위가 상승하게 되며, 이에 따른 수위 변화량(h2)를 측정함으로써 지하수의 하천 유출량을 산정할 수 있는 것이다.

상기 배출관(40)은 양단이 개구되어, 일단은 함양량 측정용 수조(21)의 유출구(24)에 연통되고, 타단은 챔버(10)의 연결구(12)에 연통되도록 설치한다.

상기 유입관(50)은 양단이 개구되어, 일단은 유출량 측정용 수조(31)의 유입구(34)에 연통되고, 타단은 챔버(10)의 연결부에 연통되도록 설치한다.

상기 제 1, 2체크밸브(60, 61)는 물의 이동방향을 제어하기 위한 것으로서, 상기 제 1체크밸브(60)는 배출관(40)에 설치되고, 제 2체크밸브(61)는 유입관(50)에 각각 설치된다.

상기 제 1체크밸브(60)는 전술된 지하수 유출량 계측장치(30)에서 지하수 유출량만을 계측할 수 있도록 하기 위해, 함양량 측정용 수조(21) 내에 채워진 물이 챔버(10)측으로만 이동되되, 챔버(10) 내 물이 함양량 측정용 수조(21) 내로 유입되는 것을 방지하는 것이고, 상기 제 2체크밸브(61)는 전술된 지하수 유출량 계측장치(30)에서 지하수 유출량만을 계측할 수 있도록 하기 위해, 챔버(10) 내의 물이 지하수 유출량 측정용 수조(31)로 유동하여 채워질 수 있도록 하는 것이다.

더불어, 본 발명에서는 상기 유출구(24)의 일단과, 유입구(34)의 일단 각각에 온/오프 가능한 제어밸브(25)(35)를 설치하고, 본 발명의 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter의 작동을 준비하는 단계에서, 각각 형성된 제어밸브(25)(35)를 off시켜 지하수 유출량 계측장치(30) 또는 지하수 함양량 계측장치(20)측으로 물이 사전 유입 또는 사전 배출되지 않도록 조치한다. 상기 배출관(40)과 유입관(50) 내부에 하천수가 채워지도록, 제어밸브(25)(35)와 배출관(40) 및 유입관(50)를 분리하여 배출관(40)과 유입관(50)의 양단이 수중에 위치하도록 제어한다. 계측을 시작시, 챔버(10)의 제어밸브(13)는 off시키고, 배출관(40) 및 유입관(50)을 지하수 함양량 계측장치(20)의 제어밸브(25)와 지하수 유출량 계측장치(30)의 제어밸브(35)측에 각각 연결시킨 후, 제어밸브(25)(35)는 ON상태가 되도록 하여 계측을 하면 되는 것이다.

이와 같은 이유는 계측을 시작할 때, 상기 배출관(40)과 유입관(50) 내에 사전에 하천수가 채워지지 않은 상태로 계측을 시작하게 되면, 상기 배출관(40) 및 유입관(50)의 길이만큼 물이 채워진 후에야, 함양량 측정용 수조(21) 내의 물이 챔버(10)로 유출되거나 또는 유출량 측정용 수조(31) 내로 물이 유입되는 것이기에, 지하수 함양량 및 지하수 유출량의 정확한 계측이 되지 않기 때문이다.

즉, 본 발명에서는 지하수 함양량 계측장치(20) 및 지하수 유출량 계측장치(30)의 계측눈금(26)을 계측하여, 각 계측장치의 수위 강하량(h1) 및 수위 변화량(h2)를 통해 지하수 함양량 및 지하수 유출량을 개별적으로 계측할 수 있음과 동시에, 상기 지하수 함양량 계측장치(20)의 함양량 측정용 수조(21)에는 수면의 상부측에 제 1압력센서(71)를 내설하고, 지하수 유출량 계측장치(30)의 유출량 측정용 수조(31) 내 저면에는 제 2압력센서(72)를 각각 설치하여, 상기 지하수 함양량 계측장치(20)의 경우에는 제 1압력센서(71)를 통해, 함양량 측정용 수조(21) 내의 공기압 변화를 측정하여 지하수 함양량을 알 수 있도록 하고, 상기 지하수 유출량 계측장치(30)의 경우에는 제 2압력센서(72)를 통해 유출량 측정용 수조(31) 내의 수압변화를 통해서도 지하수 유출량을 알 수 있도록 하는 것이다.

더불어, 이러한 실시예 외에, 제 1압력센서(71)가 설치된 지하수 함양량 계측장치(20) 및 제 2압력센서(72)가 설치된 지하수 유출량 계측장치(30) 각각을 유량계로 대체하여 구성함으로써, 함양량 및 유출량 측정용 수조(21, 31) 없이 지하수 유출량과 지하수 함양량을 계측할 수도 있음이다.

상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설치순서는 하기와 같다.

1. 상기 챔버(10)에 배출관(40) 및 유입관(50)은 연결된 상태를 유지하되, 상기 챔버(10)의 제어밸브(13)를 OPEN하고, 지하수 함양량 계측장치(20) 및 지하수 유출량 계측장치(30)는 연결하지 않은 상태로, 상기 챔버(10)를 하상에 매설한다.(S100, S200단계)

2. 상기 챔버(10) 및 배출관(40)과 유입관(50)이 하천 내에 위치된 상태에서 일정시간을 경과시켜, 챔버(10) 내부 및 배출관(40)과 유입관(50) 내부에 하천수가 채워지도록 한다.(S300단계)

3. 상기 지하수 함양량 계측장치(20) 내에는 제 1압력센서를 설치하고, 지하수 유출량 계측장치(30) 내에는 제 2압력센서를 각각 설치하여 준비시킨다.(S400단계)

4. 상기 지하수 함양량 계측장치(20)는 하천수를 내부에 일정수위까지 채우고, 유출구(24)에 설치된 제어밸브(25)를 CLOSE시켜 하천수가 외부로 배출되지 않도록 하고, 상기 지하수 유출량 계측장치(30)는 유입구(34)에 설치된 제어밸브(35)를 CLOSE시켜 하천에 내설시, 하천수가 내부로 유입되지 않도록 사전 준비한 다음, 지하수 함양량 계측장치(20)와 지하수 유출량 계측장치(30)를 하천에 내입하여, 제어밸브(25)측에 배출관(40)을 연결하고, 제어밸브(35)측에 유입관(50) 연결한다.(S500단계)

5, 계측을 시작하기 위해, 상기 챔버(10)의 제어밸브(13)를 CLOSE시키고, 지하수 함양량 계측장치(20) 및 지하수 유출량 계측장치(30)의 각 제어밸브(25)(35)는 OPEN시켜, 손실하천 및 이득하천으로 인한 하천수의 유동이 가능토록 한다.(S600, S700단계)

6. 지하수 함양량 계측장치(20) 및 지하수 유출량 계측장치(30)의 계측눈금을 통해 수위 강하량(h1) 및 수위 변화량(h2)을 개별적으로 직접 측정하여 지하수 함양량 및 지하수 유출량을 계측하거나, 또는 각 제 1압력센서(71)를 통해 함양량 측정용 수조(21) 내의 공기압 변화를 계측하여 지하수 함양량을 계측하고, 제 2압력센서(72)를 통해 유출량 측정용 수조(31) 내의 수압 변화를 계측하여 지하수 유출량을 계측한다.(S800단계)

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 챔버 11: 개구관
12: 연결구 13, 25, 35: 제어밸브
20: 지하수 함양량 계측장치 21: 함양량 측정용 수조
22: 스톱퍼 부재 23, 33: 튜브
24: 유출구 26: 계측눈금
27: 지지대 30: 지하수 유출량 계측장치
31: 유출량 측정용 수조 32: 고정부
34: 유입구 40: 배출관
50: 유입관 60: 제 1체크밸브
61: 제 2체크밸브 71: 제 1압력센서
72: 제 2압력센서
h1: 수위 강하량 h2: 수위 변화량

Claims

하상에 고정설치되며 내부에 하천수가 채워지는 챔버(10);
내부에 물이 채워져 하상에 고정설치되며, 손실하천 발생시, 연통연결된 챔버(10)로 내부의 물이 유출되도록 하여, 수위 강하량(h1)을 측정하는 지하수 함양량 계측장치(20);
하상에 고정설치되며, 이득하천 발생시, 연통연결된 챔버(10)의 하천수가 내부로 유입되도록 하여, 수위 변화량(h2)을 측정하는 지하수 유출량 계측장치(30);
상기 지하수 함양량 계측장치(20) 내부의 수면 상부에 설치되어, 수위 강하량(h1)에 의한 공기압 변화를 통해 지하수 함양량을 계측할 수 있도록 하는 제 1압력센서(71);
상기 지하수 유출량 계측장치(30)의 내부 저면에 설치되어, 수위 변화량(h2)에 의한 수압 변화를 통해 지하수 유출량을 계측할 수 있도록 하는 제 2압력센서(72);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter.
제 1항에 있어서,
상기 챔버(10)는
개구된 하단부가 하상에 내설되되,
상기 챔버(10)에 설치되어, 하천수의 내부 유입출을 제어하는 제어밸브(13);
상기 지하수 함양량 계측장치(20)의 물이 챔버(10) 내부로 배출되도록 하는 배출관(40);
상기 챔버(10) 내부의 하천수가 지하수 유출량 계측장치(30)로 유입되도록 하는 유입관(50);
상기 배출관(40)에 설치되어, 물이 챔버(10)로만 유동될 수 있도록 하는 제 1체크밸브(60);
상기 유입관(50)에 설치되어, 챔버(10) 내 하천수가 지하수 유출량 계측장치(30)로만 유동될 수 있도록 하는 제 2체크밸브(61);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter.
제 1항에 있어서,
상기 지하수 함양량 계측장치(20)는
양단이 밀폐되며 내부에 물이 채워지고, 상기 챔버(10)의 상면과 동일수평선상에 위치되는 유출구(24)가 외주연에 형성되는 함양량 측정용 수조(21);
상기 함양량 측정용 수조(21)에 설치되며, 하단부가 하천 수면과 수평선상에 위치되어, 수위가 낮아져 수압이 감소되는 만큼 내부에 공기를 유입하여 공기압이 증가되도록 하는 튜브(23);
상기 유출구(24)에 설치되어, 물의 배출여부를 제어하는 제어밸브(25);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter.
제 1항에 있어서,
상기 지하수 유출량 계측장치(30)는
양단이 밀폐되어 하상에 일단이 고정설치되며, 하천 수면과 동일수평선상에 위치되는 유입구(34)가 외주연에 형성되는 유출량 측정용 수조(31);
상기 유출량 측정용 수조(31)에 설치되며, 내부 수위가 증가되어 수압이 증가되는 만큼 내부에 공기가 배출하여 공기압이 감소되도록 하는 튜브(33);
상기 유입구(34)에 설치되어, 하천수 유입여부를 제어하는 제어밸브(35);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter.
제 1항에 있어서,
상기 챔버(10), 배출관(40), 유입관(50)은
지하수 함양량 및 지하수 유출량을 계측하기 전, 내부에 하천수가 채워져 있는 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter.
제 1항에 있어서,
상기 제 1압력센서(71)가 설치된 지하수 함양량 계측장치(20) 및 제 2압력센서(72)가 설치된 지하수 유출량 계측장치(30)는
각각 유량계로 대체되어, 각각의 유량계를 통해 지하수 함양량과 지하수 유출량을 개별적으로 계측할 수 있는 것을 특징으로 하는 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 seepage meter.