KR100502111B1 - 수위 조절용 게이트를 구비한 지하댐 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중에 설치되어 지하수를 저유하므로써 지하수를 확보하는 지하댐에 있어서 저유된 지하수의 수위 조절용 게이트를 구비하여 지하수의 수위가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있는 하는 지하댐 구조물에 관한 것이다.

본 발명에서는 불투수성 벽체로 이루어진 차수벽(110)과; 상기 차수벽(110)에 개폐가능하게 설치된 게이트(101)와; 상기 게이트(101)의 상류측 전방에 소정 공간을 가지도록 형성되어 상류로부터 유입된 지하수를 일시 저유하는 상류 저유부(120)와; 일단부가 상기 상류 저유부(120)에 접속되어 있고 외벽에는 다수개의 통공(123)이 형성되어 있는 지중관으로 구성되어 있고 지중에 매설되어 상류 지반의 지하수가 상기 통공(123)을 통하여 자연적으로 유입되도록 하며, 유입된 지하수를 상기 상류 저유부(120)로 모이도록 하는 상류 지하수 유입관(122)과; 상기 게이트(101)의 하류측 전방에 소정 공간을 가지도록 형성되어 상기 상류 저유부(120) 및 상기 게이트(101)를 통하여 유입되는 상류측 지하수를 일시 저유하는 하류 저유부(130)와; 일단부가 상기 하류 저유부(130)에 접속되어 있고 외벽에는 다수개의 통공(133)이 형성되어 있는 지중관으로 구성되며 지중에 매설되어 상기 하류 저유부(130)에 저유된 지하수가 상기 통공(133)을 통하여 자연적으로 하류측 지반으로 유출되도록 하는 하류 지하수 유출관(132)을 구비하므로써, 상류측의 지하수 수위가 과다하게 상승하게 되면 상기 게이트(101)를 개방하여 상류측 지하수를 하류 지하수 유출관(130)을 통하여 하류측 지중으로 신속하게 배출하므로써 지하수 수위의 과다 상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 지하댐 구조물이 제공된다.

이러한 본 발명에 따른 지하댐 구조물에 의하면, 상류측 지하수의 수위가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 높은 지하수 수위로 인한 농작물의 피해, 홍수 조절 기능의 저하 등의 단점들을 해소할 수 있게 된다.

Description

수위 조절용 게이트를 구비한 지하댐 구조물{Underground Dam Structure having Gate for Controlling the Ground Water Level}

본 발명은 지중에 설치되어 지하수를 확보하기 위한 지하댐 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중에 설치되어 지하수를 저유하므로써 지하수를 확보하는 지하댐에 있어서 저유된 지하수의 수위 조절용 게이트를 구비하여 지하수의 수위가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있는 하는 지하댐 구조물에 관한 것이다.

지표수의 부족으로 인하여 갈수기에 사용할 용수가 날로 부족하게 되어 감에 따라 지하수의 확보와 이용이 매우 중요하게 대두되고 있다. 지하수는 지반내의 투수층에 저유하여 종국에는 하천으로 흘러가게 되는데, 이렇게 자연적으로 유하되어 하천으로 흘러가는 지하수의 흐름을 차단하여 지하수를 저유시켜 지하수자원을 확보하기 위한 노력이 계속되어 왔고, 최근에는 그 방편으로서 지하댐 구조물이 이용되고 있다.

도 3은 지하댐 구조물이 지반 내에 설치되어 있는 상태를 개념적으로 도시한 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 불투수성 재료로 구성된 지하댐 구조물(10)은 지표층(투수층;1)과 기반암(불투수층;2) 사이의 충적층으로 형성된 대수층(3)에 설치되어 지하수의 흐름을 차단하므로써 지하수를 저유시켜 필요한 용수를 확보하게 된다.

그런데, 여름철 집중 호우 등과 같이 지표면으로부터 유입되는 지표수의 양이 증가하거나, 상류의 투수층으로부터 지하수가 지속적으로 유입되는 경우, 지하댐 구조물(10)에 의하여 저유된 지하수의 수위(Q)가 상승하게 된다. 지하수의 수위가 지하댐 구조물(10)의 높이 보다 높아지게 되면 지하수는 지하댐 구조물(10)을 월류하여 하류로 유하하게 되는데, 지반 내에서의 지하수 유속은 매우 낮기 때문에 비록 지하댐 구조물(10)을 넘어서 지하수가 월류한다고 하더라도 지하수의 수위가 신속히 저하되지 않아, 높은 지하수 수위 상태가 소정기간 지속되게 된다.

이와 같이, 지하수의 수위가 소정 정도 이상으로 높아지게 되어 지표면 가까이에 이르게 되는 경우, 높아진 지하수의 수위로 인하여 농작물의 뿌리가 썩게 되는 경우가 발생하며, 여름철의 집중 호우가 있게 되면 강우가 지하로 흡수되지 못하고 지표면으로 유하하게 되어 홍수피해를 유발하게 된다.

요컨대, 비록 지하수의 수위가 높아지면 지하댐 구조물을 넘어서 지하수가 흐를 수 있으나, 자연적인 지하수의 월류만으로는 과도한 지하수의 수위 상승으로 인한 문제점을 해결할 수 없다.

따라서, 이러한 지하댐 구조물에 있어서는, 지하수의 수위가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있는 수단이 절실히 요구되고 있다.

이에 본 발명은 지하댐 구조물에 의하여 저유된 지하수의 수위가 과도하게 상승함으로써 발생하는 문제점을 사전에 예방하기 위하여 개발된 것으로서, 지하댐 구조물에 의하여 저유된 지하수의 수위가 소정 높이 이상으로 상승하는 경우, 지하수가 신속히 하류로 유하하도록 하므로써 지하수 수위의 과도한 상승을 방지할 수 있는 지하댐 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 불투수성 벽체로 이루어진 차수벽과, 상기 차수벽에 형성된 개폐 가능한 게이트와, 상기 게이트의 상류 방향 전방에 소정 공간을 가지도록 형성되어 상류로부터 유입된 지하수를 일시 저유하는 상류 저유부와, 일단부가 상기 상류 저유부에 접속되어 있고 외벽에는 다수개의 통공이 형성되어 있는 지중관으로 구성되며 지중에 매설되어 상류 지반의 지하수가 상기 통공을 통하여 자연적으로 유입된 지하수를 상기 상류 저유부로 모이도록 하는 상류 지하수 유입관과, 상기 게이트의 하류 방향 전방에 소정 공간을 가지도록 형성되어 상기 상류 저유부와 상기 게이트를 통하여 유입되는 상류측 지하수를 일시 저유하는 하류 저유부와, 일단부가 상기 하류 저유부에 접속되어 있고 외벽에는 다수개의 통공이 형성되어 있는 지중관으로 구성되며 지중에 매설되어 상기 하류 저유부에 저유된 지하수가 상기 통공을 통하여 자연적으로 하류측 지반으로 유출되도록 하는 하류 지하수 유출관을 구비하므로써 지하수 수위의 과다 상승시 상기 게이트를 개방하여 상류측 지하수를 하류 지하수 유출관을 통하여 하류측 지중으로 신속하게 배출하고 그에 따라 지하수 수위의 과다 상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 지하댐 구조물이 제공된다.

이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지하댐 구조물(100)의 개략적인 형상을 사시도로 도시한 것으로서, 상류측에서 하류측을 향하여 바라본 상태로 도시한 것이며(우측이 상류측임), 도 2는 본 발명에 따른 지하댐 구조물(100)의 측단면도를 개략적으로 도시한 것으로서, 도면의 우측이 상류측이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지하댐 구조물(100)은 기반암에 기초하여 지반의 대수층에 설치되며 불투수성 벽체로 이루어진 차수벽(110)을 구비하고 있다. 본 발명에서는 상기 차수벽(110)의 일부 영역에 게이트(101)가 설치된다. 일반적으로 상기 차수벽(110)은 벤토나이트 등의 재료를 지중에 충전하여 형성하게 되는데, 상기 게이트(101)를 설치하는 구간의 경우는, 게이트의 설치를 위하여 지반을 굴착하여 콘크리트를 이용하여 차수벽(110)을 형성하게 된다.

상기 게이트(101)는 전동 모터 등의 구동기구에 의하여 개폐될 수 있는 구조로 설치된다. 상기 게이트(101)는 상하부로 슬라이딩되거나 좌우측으로 슬라이딩되어 개폐되는 구조로 설치될 수 있는데, 이러한 개폐가능한 게이트(101) 자체의 구체적인 구조는 이미 공지된 것으로서, 지하댐 구조물이 시공되는 상황에 맞추어 적절한 공지의 개폐가능 게이트 장치를 선택하여 활용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 게이트(101)의 상류측 전방에는 지하수를 저유할 수 있도록 소정의 공간을 가진 상류 저유부(120)가 형성되어 있다. 상기 상류 저유부(120)에는 복수개의 유입구(121)가 형성되어 있으며, 상기 유입구(121)에는 후에 상술할 상류 지하수 유입관(122)이 접속되어 있다.

상기 상류 지하수 유입관(122)은 그 외면에 복수개의 통공(123)이 형성된 지중관으로 형성되며 상류측 지중의 대수층에 매설된다. 상류측의 지하수는 상기 통공(123)을 통하여 상류 지하수 유입관(122)으로 흘러 들어오고 이렇게 흘러 들어온 지하수는 상류 지하수 유입관(122)을 따라 상기 상류 저유부(120)에 모여 저유된다.

지중의 대수층과 접촉하는 면적을 증가시켜 용이하게 상류측의 지하수가 유입되도록 하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상류 지하수 유입관(122)을 격자 형태로 배열하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 상류 지하수 유입관(122)을 배열하여도 무방하다. 한편, 상기 상류 지하수 유입관(122)은 상류측에서는 지하수가 흘러내리기 용이하도록 상류 저유부(120)를 향하여 경사지도록 배열하는 것이 바람직하다.

도면에는 도시되지 아니하였으나, 상기 상류 저유부(120)의 일측에는 수위계를 설치하여 상류 저유부(120)에 저유된 지하수의 수위가 소정 정도에 이르게 되면 자동적으로 상기 게이트(101)를 개방하도록 하고, 저유된 지하수의 수위가 소정 정도 이하로 내려가게 되면 상기 게이트(101)를 자동적으로 폐쇄하도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 수위계에 의하여 측정된 상류 저유부(120)의 지하수 수위에 대한 검출 신호는 제어장치(도시되지 않음)로 전송되고, 상기 제어장치에서는 상기 검출 신호에 근거하여 상기 지하수 수위가 소정 기준치에 이르렀는 지의 여부를 판단하고, 지하수 수위가 기준치에 이르렀다고 판정되면 게이트(101)의 개방신호를 전송하여 게이트 구동모터(도시되지 않음)로 하여금 게이트(101)가 개방되도록 작동시키게 되는 것이다. 상기 제어장치는 지하수 수위가 소정 기준치에 이르지 못하는 경우 게이트(101)의 폐쇄상태를 유지시키게 된다.

상기 수위계로부터의 신호에 따라 게이트(101)를 자동적으로 개폐하는 기술적 구성은 반드시 위에 한정되지 아니하며 다양한 기계제어 기술을 이용할 수도 있다.

한편, 공지의 장치와 방식에 의하여 상류측 대수층내의 지하수 수위를 직접 측정하여, 지하수 수위가 소정 높이 이상으로 상승하게 되면 자동적으로 게이트(101)를 개방하고, 수위가 소정 높이 이하로 하강하는 경우 자동적으로 게이트(101)를 폐쇄하도록 구성할 수도 있다.

상기 게이트(101)는 지상에 설치된 제어장치(도시되지 않음)를 통한 수동조작에 의해서 필요한 경우 언제든지 개방/폐쇄되도록 구성되는 것인데, 그에 더하여 위와 같이 수위계를 통하여 자동적으로 개방/폐쇄되도록 하는 구조를 부가적으로 더 설치하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 게이트(101)의 자동개폐 제어를 위해서 게이트(101)의 소정 위치에 마그네틱 유속계, 초음파 유속계 등과 같은 유량계(도시되지 않음)를 설치하여 상류 저유부(120)로부터 게이트(101)를 통하여 하류로 흐르는 지하수의 유량을 측정하여, 그 측정된 신호에 근거하여 유량이 소정 정도 이상인 경우에는 게이트(101)의 개방상태를 유지하고, 유량이 소정 정도 이하인 경우에는 게이트(101)를 자동적으로 폐쇄하도록 구성할 수 도 있다.

본 발명에서는 상기 게이트(101)의 하류측 전방에도 상기 상류 저유부(120)와 유사한 구조의 하류 저유부(130)가 설치된다. 상기 하류 저유부(130)는 상기 게이트(101)가 개방될 때 상류측으로부터 유입되는 지하수를 일시적으로 저유하는 기능을 한다. 상기 하류 저유부(130)에는 복수개의 유출구(131)가 형성되어 있으며, 상기 유출구(131)에는 하류 지하수 유출관(132)이 접속되어 있다.

상기 하류 지하수 유출관(132)은 그 외면에 복수개의 통공(133)이 형성된 지중관으로 형성되며 하류측 지중에 매설된다. 상기 하류 저유부(130)에 저유된 지하수는 유출구(131)를 통하여 상기 하류 지하수 유출관(132)으로 유출되고, 계속하여 상기 하류 지하수 유출관(132)의 통공(133)을 통하여 하류측 지중으로 흘러들어 하류로 유하하게 된다.

상류측 지중에 흐르는 지하수는 지중에 매립된 상류 지하수 유입관(122)을 통하여 상류 저유부(120)로 모이게 되고, 상류 저유부(120)에 저유된 지하수가 소정 정도 이상이 되면 자동적으로 또는 작동자의 조작에 의하여 게이트(101)를 개방하게 되는데, 게이트(101)가 개방되면 저유되었던 지하수가 하류 저유부(130)와 하류 지하수 유출관(132)을 통하여 하류측 지중으로 흐르게 된다.

따라서, 종전에는 차수벽(110)에 의하여 저유되었던 상류측 지하수의 수위가 상승하게 되면 그 지하수 수위가 차수벽(110)의 높이 이상으로 높아져야만 지하수가 월류하여 하류로 흐르게 되었으나, 본 발명의 경우에는 필요한 경우 인위적으로 또는 자동적으로 지하수를 차수벽 넘어 하류측으로 방류할 수 있으므로, 지하수의 수위가 차수벽(110)의 높이 이상으로 높아지지 아니하여도 지하수를 하류로 방류할 수 있으며, 그에 따라 지하댐 구조물(100)에 의하여 저유되어 있던 상류측 지하수의 수위가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상류측 지하수의 수위가 낮아 상류 저유부(120)로 유입되는 지하수가 적은 경우에는 게이트(101)를 폐쇄하여 상류측 지하수의 수위가 과도하게 저하되는 것을 방지한다.

위와 같이, 본 발명은 불투수성 차수벽으로 이루어진 지하댐 구조물의 소정 위치에 상류측 지하수가 하류측으로 방류될 수 있도록 게이트를 형성하고, 상류측 지하수의 수위에 따라 게이트의 개폐를 제어하도록 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 본 발명의 지하댐 구조물에서는, 상류측 지하수의 수위가 소정 정도 이상으로 과도하게 상승하게 되는 경우, 게이트가 개방되어 상류측 지하수를 게이트를 통하여 하류측으로 방류시키므로써 상류측 지하수의 수위를 적정하게 조절하게 된다. 따라서, 종래의 지하댐 구조물과는 달리 상류측 지하수의 수위가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 높은 지하수 수위로 인한 농작물의 피해, 홍수 조절 기능의 저하 등의 단점들을 해소할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 상류측 대수층에 통공이 형성된 유입관을 매립하므로, 상기 유입관을 통하여 상류측 지하수가 게이트로 용이하게 모이게 되며, 하류측으로 배출하는 구성에 있어서도 하류측 지중에 통공이 형성된 유출관을 매립하여 그 유출관을 이용하여 하류측 지중에 골고루 지하수를 배출할 수 있으므로, 지하수가 신속하게 하류로 배출되어 유하될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 지하댐 구조물의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고,

도 2는 지중에 설치되어 있는 도 1에 따른 지하댐 구조물의 개략적인 단면도이고,

도 3은 종래의 일반적인 지하댐 구조물의 설치형상을 보여주는 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1 : 지표층 2 : 기반암

3 : 대수층 10, 100 : 지하댐 구조물

101 : 게이트 110 : 차수벽

120 : 상류 지하수 저유부 121 : 유입구

122 : 상류 지하수 유입관 123, 133 : 통공

130 : 하류 지하수 저유부 131 : 유출구

132 : 하류 지하수 유출관

Claims (1)

1. 불투수성 벽체로 이루어진 차수벽(110)과;

   상기 차수벽(110)에 개폐가능하게 설치된 게이트(101)와;

   상기 게이트(101)의 상류측 전방에 소정 공간을 가지도록 형성되어 상류로부터 유입된 지하수를 일시 저유하는 상류 저유부(120)와;

   일단부가 상기 상류 저유부(120)에 접속되어 있고 외벽에는 다수개의 통공(123)이 형성되어 있는 지중관으로 구성되어 있고 지중에 매설되어 상류 지반의 지하수가 상기 통공(123)을 통하여 자연적으로 유입되도록 하며, 유입된 지하수를 상기 상류 저유부(120)로 모이도록 하는 상류 지하수 유입관(122)과;

   상기 게이트(101)의 하류측 전방에 소정 공간을 가지도록 형성되어 상기 상류 저유부(120) 및 상기 게이트(101)를 통하여 유입되는 상류측 지하수를 일시 저유하는 하류 저유부(130)와;

   일단부가 상기 하류 저유부(130)에 접속되어 있고 외벽에는 다수개의 통공(133)이 형성되어 있는 지중관으로 구성되며 지중에 매설되어 상기 하류 저유부(130)에 저유된 지하수가 상기 통공(133)을 통하여 자연적으로 하류측 지반으로 유출되도록 하는 하류 지하수 유출관(132)을 구비하며;

   상기 상류 저유부(120)에는 수위계가 구비되어, 상기 수위계에 측정된 상류측의 지하수 수위가 과다하게 상승하여 소정 정도에 이르게 되면 상기 게이트(101)를 개방하여 상류측 지하수를 하류 지하수 유출관(130)을 통하여 하류측 지중으로 신속하게 배출하므로써 지하수 수위의 과다 상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 지하댐 구조물.