강변여과, 집수암거, 방사상집수정, 수평굴착(집수정 설치 장소, 목적, 구성 및 규격, 강변여과수 란, 취수방법)의 모든것

집수정이란, 대수층(aquifer, 帶水層)의 조건이 좋은 장소에 원통형 우물통(well, 井筒 / 맨홀박스라고도 칭함)을 설치하고, 우물통내의 하단부 측벽에서 대수층 내로 수평 천공(piercing, 穿孔)하여 다공(porous, 多孔) 집수관을 수평 방사상으로 매설한 우물 또는 집수시설을 말한다.  대수층의 하단까지 설치된 집수정(우물통)(Collecting Well, 集水井)에서 수평으로 설치된 다수의 다공 집수관을 통해 대수층에 저류된 다량의 지하수가 중앙부의 집수정에 집수 되도록 유도하여 집수된 물을 양수하여 이용하는 복합 집수시설물이다.(하상여과, 강변여과라고도 한다.)

- 방사상집수정(horizontal radial collector well, 放射狀集水井)  - 집수암거 (infiltration gallery, 集水暗渠) : 복류수와 같은 얕은 대수층의 지하수를 모으는 취수시설 - 집수정 (collecting well, 集水井) : 두 개 이상의 수원(水源)이나 못, 우물로부터 물을 모으는 우물(‘물을 모아 하류로 보내는 시설‘도 집수정이라고 하지만, 여기서는 물을 모으는 우물 (시설)을 일컫는다.) - 대수층(aquifer, 帶水層) :   ⅰ) 물의 공급원으로서 경제적으로 물을 취수하여 이용할 수 있고, 그 공극에 물을 함유하고 있는 지층 ⅱ)지하수를 함유하고 있는 지층으로 모래나 자갈 등으로 구성 - 우물통(well, 井筒) : 철근콘크리트로 만든 우물 모양의 구조물 - 천공(piercing, 穿孔) : 구멍을 뚫음 - 다공 (porous, 多孔) : 구멍이 많음 - 집수(water catchment, 集水) : 물이 한곳으로 모이는 것. 또는 모이도록 하는것. - 집수시설 : 물을 한곳으로 모으는 시설 - 관정[a tube[tubular] well, 管井] : 지하수를 이용하는 일종의 수리시설 - 집수암거 (infiltration gallery, 集水暗渠) : 복류수와 같은 얕은 대수층의 지하수를 모으는 취수시설 - 취수(water intake, 取水) : 상수도, 공업용수, 관개용수, 수력발전 등에 이용하기 위하여

집수정 설치장소

 지표 가까이에서 충적대수층의 발달이 양호하고 집수유역이 큰 하천변 주변이나 그 주위에 주로 설치하는 것이 좋으며, 집수정을 필요로 하는 목적물(시설)에 가깝게 설치하는 것이 좋으나 최근에는 펌프등 양수시설의 기술 발달로 먼 거리에 설치하는 경우도 많이 있다.

 주변 지질의 상태는 복류수(伏流水)의 수위가 높게 형성되어있으며, 수량이 풍부하고 사력층(砂礫層)이면서 굵은 모래와 자갈이 많이 섞여 있어 투수계수가 큰 곳일수록 집수정의 설치장소로 좋다.

집수정의 설치 목적

 잔디나 조경수의 관리등을 위해 주기적으로 물을 공급하거나 유지해야 할 필요가 있는 골프장이나 과일과 채소, 화초 등을 재배하는 농원, 농가, 공장등과 같이 오염되지 않은 많은 양의 물을 수원(水源)의 계절적 변동을 적게 받으면서 지표수가 고갈되어도 일정한 수량을 안정적으로 취수하여 공급 받는데 그 설치 목적이 있다.

 

집수정의 구성 및 규격

집수정의 구성은 크게 우물통(맨홀박스라고도 칭함)과 수평 집수관으로 구성되어 있다. 우물통의 구조는 통상 직경(내경) 3m와 4m, 6m의 원통형 철근콘크리트 구조물로 주로 시공하며, 우물통의 깊이는 일반적으로 15∼30m 내외로 시공한다.

 수평 착정공의 직경은 일반적으로 100~105mm이고, 착정 후 삽입하는 수평 집수관의 직경은 65mm 관을 사용하며, 수평 집수관 1본의 길이는 수평 착정기나 지질 상태에 따라서 다소 차이가 있으며, 일반적으로 10∼100m 범위에서 수평 착정하여 설치한다.

▶ 우물통의 직경은 개인이나 회사, 골프장등에서 시공시에는 직경 3m 규모의 우물통으로 주로 시공하고, 관급공사의 경우 대부분 직경 4m가 많으며, 드물게는 직경 6m의 우물통을 시공하기도 한다.

▶ 수평집수관의 설치 유무(有無)는 암반의 상태에 따라 결정되며, 암반의 상태가 좋지 않은 곳에만 설치하는 것이 일반적이다.

강변여과수란?

강변여과수란 하천 인근에 수평 집수정이나 수직정을 설치하여 지하수위를 하천수위 이하로 낮춤으로써 하천 표류수를 유도하여 취수하는 방식으로 하천 표류수가 대수층을 통과하면서 여과되는 이점을 활용하는 것이다. 강변여과수의 여과 메커니즘은 모래나 자갈의 공극을 통과하여 우물로 집수되면서 물리적 여과와 흡착이나 생화학적인 분해에 의해 용존 오염물질이나 병원성 세균이 제거되는 화학적·생물학적 여과로 구분된다.

강변여과수는 오염물질을 걸러 주기 때문에 비교적 양호하고 안정적인 수원을 제공하고, 정수처리시 발생하는 슬러지 처리비용을 줄이는 장점이 있다. 강변여과수 취수방식 중, 유럽에서는 많이 이용되고 있는 인공함양 방식은 해안가 사구지대 또는 강변의 둔치를 활용하거나 인공적으로 굴착한 인공함양지를 만드는 방식으로 시행하며 대체적으로 원수를 인공함양지로 직접 공급할 경우 여과 기간이 짧아져, 여과 효과를 떨어지게 하므로 우선 원수를 침전 및 여과로 전처리한 후 인공함양지로 공급하여 우물을 통해 취수 및 공급하는 방식을 주로 채택하고 있다. 그러나 인공함양지 조성을 위한 대규모 토지 매수와 막대한 투자비가 요구되는 단점이 있다.

강변여과취수의 방법

하천에서 충분한 이격거리를 두어 우물을 설치하여 여과수의 대수층 체류시간을 길게함으로서 수질개선 효과를 극대화하는 강변여과(Riverbank Infiltration)의 취수방법에는 수평집수정, 수직집수정 취수방식 등이 있다.

수평 집수정

우물통을 중심으로 하천 방향 또는 방사상의 형태로 수평집수관을 설치, 취수하는 방식이다. 대용량의 취수가 가능하며 (미국의 Kansas City, 최대 150,000㎥/일), 유지관리 비용이 저렴하다는 장점이 있는 반면 설치 공정이 복잡하고 공사비가 비싼 단점이 있다. 국내의 대표적인 시공 사례로는 한강 탄천변 하상여과(시공 중) 및 창원시 강변여과 시설이 있다

 

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