KR101440138B1 - 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 빗물을 효율적으로 활용하기 위한 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집중호우 시 충분한 치수 능력을 가짐과 동시에 저장된 빗물을 효율적으로 이용할 수 있도록 이수기능 공간과 치수기능 공간으로 가변할 수 있는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유입관을 갖는 초기빗물 분리조; 상기 초기빗물 분리조의 일측에 설치되는 이수 및 치수 겸용의 이치수 저류조; 상기 초기빗물 분리조와 이치수 저류조 간을 연결하는 빗물 유입관; 상기 이치수 저류조에 설치되며, 일정 수위 이상의 우수를 외부로 배출하기 위한 가변형 오리피스 유닛; 상기 가변형 오리피스 유닛의 배출 수위를 조절하도록 상기 가변형 오리피스 유닛을 상하로 구동시키기 위한 구동 수단; 및 상기 이치수 저류조에 설치되는 복수의 펌핑 수단을 포함하는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 제공한다.

Description

가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비{VARIABLE ORIFICE INSTALLED IN A RAINWATER TANK FOR RAINWATER USE AND FLOOD CONTROL}
본 발명은 빗물을 효율적으로 활용하기 위한 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집중호우 시 충분한 치수 능력을 가짐과 동시에 저장된 빗물을 효율적으로 이용할 수 있도록 이수기능 공간과 치수기능 공간으로 가변할 수 있는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비에 관한 것이다.
일반적으로 빗물 저류시설은 이수를 목적으로 하는 빗물 저류조와 치수를 목적으로 하는 치수용 저류조로 구분된다.
평상 시에 유출되는 빗물을 저류하여 활용하는 것만으로도 이수, 치수, 비점오염 관리 등 여러 가지 효과를 얻을 수 있지만, 목적에 맞는 규모와 용도로 설치하지 않으면 기대하는 효과를 얻기 어렵다.
따라서 이수, 치수, 비점오염 관리 등 각각의 목적에 맞는 용도로 설계하여 주된 기능을 하도록 하고 나머지는 부가적인 효과로 취급되고 있다.
최근에는 치수용 저류설비에서도 유출 저감 및 유출 지연 기능만 수행하지 않고 저장된 빗물을 유용하게 이용하고자 이용 시설과 연계한 기술도 행해지고 있다. 그러나 치수 기능을 원활하게 수행하기 위해서는 강우 유입 전에 항상 저류조가 비워져 있어야 하기 때문에 치수 저류조와 이수 저류조를 분리하여 운영하도록 하고 있다.
한편, 단일 빗물 저장설비에서 이수와 치수기능을 동시에 하기 위해서는 강우가 유입되기 전에 저류조에 저장된 빗물을 가능한 많이 이용하여야 강우가 시작 되었을 때 빗물을 저장할 공간이 확보된다. 이를 위해서 강우예보에 따라 관리자가 온라인 및 오프라인으로 적극적으로 이용하거나 방류하여 사전 대비를 하는 방법도 이루어지고 있지만 예측이 힘든 집중호우의 대응 문제와 관리자 및 관리시스템 운영에 소요되는 고비용 문제를 해결해야 한다.
또한, 상기와 같은 이유로 관리자를 통한 대응이 어려운 경우에는 저류조의 상당부분을 항상 비워 놓고 집중 호우를 대응할 수 있으나, 강우 유입 후 다음의 강우를 위하여 또다시 유입된 만큼 비워 놓아야 하는 비효율적인 문제가 있다. 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0039673호(2010.04.16)에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 단일 빗물 저장시설에서 이수와 치수기능을 동시에 가능하도록 하는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고비용의 운영시스템 없이도 예측이 어려운 집중호우를 대응할 수 있고, 저류된 빗물은 효율적으로 이용할 수 있는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 이수 및 치수 겸용의 이치수 저류조; 상기 이치수 저류조의 일측에 설치되는 초기빗물 분리조; 상기 이치수 저류조에 설치되며, 설정된 수위 이상의 빗물을 외부로 배출하기 위한 가변형 오리피스 유닛; 상기 가변형 오리피스 유닛의 배출 수위를 조절하도록 상기 가변형 오리피스 유닛을 상하로 구동시키기 위한 구동 수단; 및 상기 초기빗물 분리조와 이치수 저류조 간을 연결하기 위한 배관 구조로 이루어져 초기 빗물을 관리하기 위한 관로 유닛을 포함하는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 제공한다.
상기 초기빗물 분리조는 퇴적물 배출관과 상등수 배출관을 각각 포함하며, 상기 퇴적물 배출관은 초기빗물 분리조의 바닥에 침전된 퇴적물을 배출하도록 구비되고, 상기 상등수 배출관은 상기 초기빗물 분리조에서 초기빗물 내의 오염물질이 침전된 상태에서 상등수를 이송하도록 구비될 수 있다.
상기 관로 유닛은 상기 관로 유닛은 상기 퇴적물 배출관과, 상기 상등수 배출관, 상기 가변형 오리피스 유닛 및 상기 상등수 배출관과 연통되는 오버플로우관을 포함하며, 상기 가변형 오리피스 유닛이 위치되는 영역에 대향하는 상단 면에 형성되는 점검구를 포함할 수 있다.
상기 가변형 오리피스 유닛은 유입관과 유출관 및 상기 유입관과 유출관을 연결하며 관리 수위의 조절을 위하여 수축 및 확장가능하게 형성되는 벨로우즈관을 포함하며, 상기 구동 수단은 상기 가변형 오리피스 유닛의 유입관에 설치되는 구동 기어와, 상기 구동 기어와 치합되게 형성되는 랙 기어, 및 상기 구동 기어를 회전 구동시키기 위한 구동 모터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변형 오리피스 유닛은 유입관과 유출관 및 상기 유입관과 유출관을 연결하며 관리 수위의 조절을 위하여 수축 및 확장가능하게 형성되는 벨로우즈관을 포함하며, 상기 구동 수단은 상기 가변형 오리피스 유닛의 유입관에 설치되는 구동 기어, 상기 구동 기어와 치합되게 형성되는 랙 기어, 상기 구동 기어의 회전을 제어하고 그 회전 위치를 고정시키는 조절 유닛, 및 상기 유입관에 하중을 제공하기 위한 무게추를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 벨로우즈관에 연결되는 상기 유출관이 상기 이치수 저류조의 높이를 기준으로 30% 내지 70% 범위로 상하 이동가능하며, 조절된 높이에 따라서 상기 이치수 저류조를 이수 공간과 치수 공간으로 배분하여 빗물을 관리하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 의한 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비에 따르면, 빗물 저장시설 내부에 구획된 이수기능 공간과 치수기능 공간이 서로 독립된 형태가 아니며, 강우 유입과 빗물 이용으로 인하여 수위가 변동됨에 따라 이 두 공간의 효율성이 높아지도록 함으로써, 관리가 용이하며 토목 및 기계설비 비용 절감이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이수, 치수, 비점오염관리 등 빗물이용시설이 갖는 다양한 기능을 통합적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 구성을 개략적으로 도시한 정면 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 구성을 개략적으로 도시한 측면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 원리를 설명하기 위하여 간략히 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 구성하는 가변형 오리피스 구성을 개략적으로 도시한 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 구성하는 가변형 오리피스 구성을 개략적으로 도시한 측면도.
도 6a는 치수공간의 비율이 40 % 인 경우의 수문곡선을 나타내는 그래프.
도 6b는 치수공간의 비율이 30% 인 경우의 수문곡선을 나타내는 그래프.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비에 대해서 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 구성을 개략적으로 도시한 정면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 구성을 개략적으로 도시한 측면 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 원리를 설명하기 위하여 간략히 나타내는 도면이다, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 구성하는 가변형 오리피스 구성을 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비를 구성하는 가변형 오리피스 구성을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비는, 일측에 유입관(110)을 갖는 초기빗물 분리조(100); 상기 초기빗물 분리조(100) 일측에 설치되는 이수 및 치수 겸용의 이치수 저류조(200); 상기 초기빗물 분리조(100)와 이치수 저류조(200) 간을 연결하는 빗물 유입관(120); 상기 이치수 저류조(200)에 설치되며, 일정 수위 이상의 우수를 외부로 배출하기 위한 가변형 오리피스 유닛(300); 상기 가변형 오리피스 유닛(300)에 의한 배출 수위(즉, 오리피스 유닛의 높이)를 조절하도록 상기 가변형 오리피스 유닛(300)을 상하로 구동시키기 위한 구동 수단(400); 및 상기 이치수 저류조(200)에 설치되는 복수의 펌핑 수단(510, 520)을 포함한다.
상기 초기빗물 분리조(100)는 고농도의 오염물질을 포함하는 초기빗물 유입으로 인하여 빗물 저장설비(즉, 이치수 저류조(200))의 수질 오염을 방지하기 위하여 설치되는 것으로, 일정량의 초기 빗물을 분리하여 이후의 양질의 빗물만을 이치수 저류조(200)로 유입시키는 설비이다.
또한, 상기 초기빗물 분리조(100)의 바닥부에는 그 초기빗물 분리조(100)의 바닥에 침전된 퇴적물을 하수관거나 다른 저장조로 분리 배출시키기 위한 퇴적물 배출관(130)이 연결된다.
또한, 상기 초기빗물 분리조(100)의 일측에는 상등수 배출관(140)이 연통되게 설치된다. 이는 빗물 속의 오염물질이 대부분 입자성이기 때문에 초기빗물 분리조(100)의 빗물도 일정시간 침전만 시키면 상등수는 충분히 활용할 수 있다. 따라서, 상등수 배출관(140)은 이를 통해서 상등수를 재이용하거나 우수관으로 배출할 수 있도록 한다.
상기 빗물 유입관(120)은 U자형 빗물 유입관으로 형성될 수 있다.
상기 이치수 저류조(200)는 가변되는 가변형 오리피스 유닛(300)의 수두 높이에 따라 치수용 저류 공간(210)과 이수용 저류 공간(220)으로 나눠진다.
상기 이치수 저류조(200)의 일측 상단에는 오버플로우관(230)이 설치된다. 이와 같은 오버플로우관(230)은 만일 치수용 저류 공간(210)이 만수위까지 채워지고 나서도 강우가 계속 유입되면 이 오버플로우관(230)을 통해 오버플로우가 일어나도록 한다.
상기 오버플로우관(230)은 상등수 배출관(140)과 후술할 가변형 오리피스관 등과 연통되어 사용되게 설치되는 것이 바람직하며, 이에 따라 예를 들면 150mm 이상의 관을 사용하여 간섭이 일어나지 않도록 한다.
상기 이치수 저류조(200)는 상기 가변형 오리피스 유닛(200)이 위치되는 영역에 대향하는 이치수 저류조(200)의 상단면에 형성되는 점검구(240)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 퇴적물 배출관(130)은 초기빗물 분리조(100)의 바닥과 연통되게 형성되고, 상등수 배출관(140)은 일단이 초기빗물 분리조(100)의 일측에 연통되게 형성되며, 상기 오버플로우관(230)은 일단이 이치수 저류조(200)의 치수용 저류공간(210)과 연통되게 설치된다. 여기에서, 상기 상등수 배출관, 상기 오버플로우관, 상기 퇴적물 배출관, 및 상기 가변형 오리피스 유닛은 초기빗물 분리조와 이치수 저류조 간의 배관 구조를 이루는 관로 유닛을 구성한다.
다음으로, 상기 가변형 오리피스 유닛(300)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 유입관(310)과 유출관(320) 및 상기 유입관(310)과 유출관(320)을 연결하며 수축 및 확장가능하게 형성되는 벨로우즈관(330)을 포함한다.
상기 가변형 오리피스 유닛(300)을 상하 구동시키기 위한 구동 수단(400)은 상기 가변형 오리피스 유닛(300)의 유입관(310)에 설치되는 구동 기어(410); 상기 구동 기어(410)와 치합되고, 상기 이치수저류조(200)의 수직방향으로 연장하는 빗물 유입관(120)의 수직 연장부에 구비되는 랙 기어(420) 및 상기 구동 기어(410)를 회전 구동시키기 위한 구동 모터(미도시)를 포함한다.
다른 실시 형태로, 상기 구동 수단(400)은 상기 가변형 오리피스 유닛(300)의 유입관(310)에 설치되는 구동 기어(410); 상기 구동 기어(410)와 치합되게 형성되고, 상기 이치수저류조(200)의 수직방향으로 연장하는 빗물 유입관(120)의 수직 연장부에 구비되는 랙 기어(420); 상기 구동 기어(410)의 회전을 제어하고 그 회전 위치를 고정시키는 조절 유닛(430); 및 상기 유입관(310)에 하중을 제공하기 위한 무게추(440)을 포함할 수 있다.
상기 구동 수단(400)은 바람직하게 상기 벨로우즈관(330)에 연결되는 상기 유출관(320)이 상기 이치수 저류조(200)의 높이를 기준으로 30% 내지 70% 범위로 상하 이동가능하게 구동되며, 이 조절된 높이에 따라서 상기 이치수 저류조(200)를 치수용 저류 공간(치수 공간)(210)과 이수용 저류 공간(220)으로 배분하여 빗물을 관리하도록 구성될 수 있다.
상기 펌핑 수단(510, 520)은 이치수 저류조(200) 내의 빗물을 배수시키기 위한 배수 펌프(510); 및 저장된 빗물을 조경 용수, 청소 용수, 세차 용수, 화장실 세정용수, 비상 용수 등 원하는 사용처로 공급하기 위한 급수 펌프(520) 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 가변형 오리피스를 갖는 이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비의 기능 및 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 강우가 발생하면 초기빗물은 빗물 유입관(110)으로부터 유입되어 초기빗물 분리조(100)를 채운 후 U자형 빗물 유입관(120)을 통해 이치수 저류조(200)에 집수된다.
초기빗물 분리조(100)는 고농도의 오염물질을 포함하는 초기빗물 유입으로 인하여 빗물 저장설비의 수질 오염을 방지하고, 일정량의 초기빗물을 분리하여 이후의 양질의 빗물만을 이치수 저류조(200)로 유입시킨다.
여기에서, 초기빗물 분리조(100)는 강우가 종료된 이후에는 다시 공간을 비워서 다음 강우에 초기빗물을 다시 받을 수 있도록 하는 유지관리가 가장 중요하다. 또한 초기빗물 분리조(100)에 모인 초기빗물은 오염물이 많이 존재하기 때문에 분류식 관거에서 우수관로로 배출하면 수계를 오염시킬 우려가 있기 때문에 따로 모으거나 하수관거로 분리 배출해야 한다.
다음으로, 초기빗물 분리조(100)를 통해 강우가 유입되면, 이치수 겸용 저류조(200)에는 일정 지점에 위치한 오리피스 유닛(300) 까지 빗물이 저장된다. 이때 더 많은 강우가 유입될 경우에는 치수용 저류공간(210)까지 빗물이 차오르며 동시에 오리피스 유닛(300)을 통해 서서히 유출된다.
이후 강우가 종료되면 치수용 저류 공간(210)의 빗물은 오리피스 유닛(300)이 위치한 지점까지 천천히 유출되며, 유출이 종료되어도 하단의 이수용 저류 공간(220)에는 빗물이 보존되어 이수 목적으로 활용된다.
상기 오리피스 유닛(300)은 가변형 구조를 구비하고 있기 때문에 계절변화, 기상정보, 용수 소요량에 따라 시뮬레이션(또는 경험치)을 통해 관리자가 오리피스 유닛(300)의 높이를 조절하여 가장 효율적인 범위에서 치수용 저류공간(210)과 이수용 저류 공간(220)을 구분할 수 있게 한다.
강우가 일시에 다량 유입될 경우에는 이수용 저류 공간(220)을 모두 채우고 치수용 저류 공간(210)까지 빗물을 채우게 된다. 이때에는 높이 조절되는 가변형 오리피스 유닛(300)을 통해 일정 유량이 배출되도록 한다. 저류공간(220)과 오리피스 유닛(300)에 의하여 강우 유출수의 총량과 유출시간이 지연되면서 첨부 유출을 제어하게 된다.
치수용 저류 공간(210)까지 채워진 빗물은 활용처 급수펌프(520)를 통해 이수 목적으로도 활용할 수 있으며, 활용하지 않으면 오리피스 유닛(300)을 통해 수위가 점차 내려가서 치수를 위한 공간 확보를 스스로 하게 된다.
만일 치수용 저류 공간(210)이 만수위까지 채워지고 나서도 강우가 계속 유입되면 오버플로우관(230)을 통해 오버플로우가 일어난다.
이수용 저류 공간(220)에서 오리피스 유닛(300)을 통해 빗물이 유출될 때 바닥면의 침전물이 빠져나가 수계를 오염시킬 수 있는 문제도 치수용 저류 공간(210)이 상부에 위치하기 때문에 침전물의 재부상이나 유출을 방지할 수 있다.
본 발명은 가변형 오리피스 유닛(300)을 통해 이수용 저류공간(220)과 치수용 저류공간(210)을 구분하지만 저장된 빗물을 유동적으로 활용할 수 있기 때문에 추가적인 용수 확보나 추가적인 치수공간 확보가 가능하다.
한편, 가변형 오리피스 유닛(300)은 구동 수단(400)을 통해 관리자가 수동 또는 자동으로 높이를 조절할 수 있도록 되어 있다.
오리피스의 사이즈는 기존 치수용 저류시설의 설계 인자를 활용하여 규모에 맞는 오리피스의 사이즈를 결정할 수 있으며 가변형 오리피스 유닛의 높이는 계절변화, 기상정보, 용수 소요량에 따라 시뮬레이션(또는 경험치)을 통해 관리자가 조절하도록 한다.
아래의 설명에서는 가변형 오리피스 유닛의 위치를 결정하기 위하여 실제 강우사상을 바탕으로 이치수 저류조의 이수 및 치수 기능에 대하여 모의 한 결과이다. 도 6a는 치수공간의 비율이 40 % 인 경우의 수문곡선을 나타내는 그래프이며, 도 6b는 치수공간의 비율이 30% 인 경우의 수문곡선을 나타내는 그래프이다.
서울시에서 내린 3년간의 강우 자료를 바탕으로 집수면 1000㎡, 주간용수사용량 30㎥ 인 빗물 저류설비를 설계하였다. 저류조의 용량은 300㎥ 로 하였으며 이수용 저류공간 대비 치수용 저류공간의 비율을 약 30%, 40%, 50, 60% 70% 비율로(정확하게는 33%, 42%, 50%, 58%, 67%) 구분하여 각각 모의하였다.
아래의 표 1은 이수 및 치수용 저류공간 비율에 따른 이수/치수 효과를 나타내는 것이다. 표 1과 같이 치수용 저류공간의 비율을 70 ~ 50% 비율로 구획하였을 때 빗물 이용률이 약 65 ~70% 가까이 나타났으며, 치수용 저류 공간의 용량을 벗어나 오버플로우되는 양도 없었음을 확인하였다.
Figure 112012099589456-pat00001
반면 치수용 저류 공간의 비율이 40% 인 경우에는 대부분의 첨두 유출을 저감하였으나 15.3㎥ 의 오버플로우가 발생하였다. 또한, 보다 작은 비율인 30%로 구획하였을 때는 오버플로우량이 51.4㎥ 으로 크게 증가하는 것으로 나타났다.
도 6a는 치수용 저류 공간의 비율이 40% 인 경우이고, 도 6b는 치수용 저류 공간의 비율이 30% 인 경우의 수문곡선을 보여주는 것이다. 치수공간의 비율을 40%로 하였을 때 모의기간 3년 동안 1회의 강우사상에서 전량 대응하지 못하고 오버플로우가 발생되었지만 첨두 유출 지연 효과는 가질 수 있었다.
반면 치수용 저류 공간의 비율을 30%로 하였을 때(도 6b 참조)는 집중호우기간 3회에 걸쳐 오버플로우가 발생되었으며, 40%의 수문곡선(도 6a 참조)과 비교할 때 첨두 유출(푸른색 곡선) 발생시 오버플로우(붉은색 곡선)양이 커 첨두 유출지연 효과가 낮은 것으로 나타났다.
상기와 같은 모의 결과로서 가변형 오리피스 유닛의 위치를 치수공간의 비율이 40 ~ 50% 범위에서 설정하는 것이 이수 및 치수관점에서 효율적이다. 즉 이수용 저류 공간을 더 늘리게 되면 빗물 이용률과 상수 대체율은 증가 하지만 집중호우 시 치수용 저류 공간의 용량이 부족해 질 수 있는 경우가 발생된다.
가변형 오리피스 유닛의 위치 범위는 지역에 따른 강우패턴이나 계절적 요인, 사용자의 용수 소요량에 따라 유동적이기 때문에 상기와 같은 시뮬레이션을 통해 결정하거나 간편식, 경험식 등을 이용하여 오리피스 유닛의 위치(높이)를 조절하도록 한다.
본 발명에 따른 빗물 저장 설비는 이치수의 일체형 구조를 구비하고 있기 때문에 종래의 이수 및 치수기능을 갖는 저류 시설에 비하여 공간 효율성이 높으며 펌프 및 배관 등의 기계설비도 줄일 수 있는 것이 특징이며, 특히 집중호우와 같이 비가 일시에 다량으로 오는 상황에서는, 즉 저류조의 수위가 오리피스 유닛 상부 이상 만수위로 차는 경우 치수용 저류 공간까지 이수용 공간으로 활용할 수 있어 추가적인 용수 확보 효과를 얻을 수 있고, 반대로 강우가 유입되기 전 이수용 저류 공간에 저류된 빗물을 많이 사용한 상태라면 치수용 공간으로 활용할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 초기빗물 분리조
110: 빗물 유입관
120: U자형 빗물 유입관
130: 퇴적물 배출관
140: 상등수 배출관
200: 이치수 저류조
210: 치수용 저류 공간
220: 이수용 저류공간
230: 오버플로우관
300: 가변형 오리피스 유닛
310: 유입관
320: 유출관
330: 벨로우즈관
400: 구동 수단
510, 520: 펌핑 수단

Claims (6)

  1. 이수 및 치수 겸용의 이치수 저류조;
    상기 이치수 저류조의 일측에 설치되는 초기빗물 분리조;
    상기 이치수 저류조에 설치되며, 설정된 수위 이상의 빗물을 외부로 배출하기 위한 가변형 오리피스 유닛;
    상기 가변형 오리피스 유닛의 배출 수위를 조절하도록 상기 가변형 오리피스 유닛을 상하로 구동시키기 위한 구동 수단; 및
    상기 초기빗물 분리조와 이치수 저류조 간을 연결하기 위한 배관 구조로 이루어져 초기 빗물을 관리하기 위한 관로 유닛을 포함하고,
    상기 가변형 오리피스 유닛은 유입관과 유출관 및 상기 유입관과 유출관을 연결하며 관리 수위의 조절을 위하여 수축 및 확장가능하게 형성되는 벨로우즈관을 포함하는
    이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기빗물 분리조의 바닥부에 연통되어 구비되는 퇴적물 배출관, 및 상기 초기빗물 분리조의 상부 일측에 연통되어 구비되는 상등수 배출관을 포함하며,
    상기 퇴적물 배출관은 초기빗물 분리조의 바닥에 침전된 퇴적물을 배출하도록 구비되고,
    상기 상등수 배출관은 상기 초기빗물 분리조에서 초기빗물 내의 오염물질이 침전된 상태에서 상기 초기빗물 분리조의 상등수를 이송하도록 구비되는
    이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관로 유닛은 상기 상등수 배출관; 상기 이치수 저류조의 상단부에 연통되는 오버플로우관; 상기 퇴적물 배출관; 및 상기 가변형 오리피스 유닛을 포함하며,
    상기 가변형 오리피스 유닛이 위치되는 영역에 대향하는 상기 이치수 저류조의 상단 면에는 점검구가 구비되는
    이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은
    상기 가변형 오리피스 유닛의 유입관에 설치되는 구동 기어와, 상기 구동 기어와 치합되게 형성되는 랙 기어, 및 상기 구동 기어를 회전 구동시키기 위한 구동 모터를 포함하는
    이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은
    상기 가변형 오리피스 유닛의 유입관에 설치되는 구동 기어, 상기 구동 기어와 치합되게 형성되는 랙 기어, 상기 구동 기어의 회전을 제어하고 그 회전 위치를 고정시키는 조절 유닛, 및 상기 유입관에 하중을 제공하기 위한 무게추를 포함하는
    이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벨로우즈관에 연결되는 상기 유입관은 상기 이치수 저류조의 높이를 기준으로 30% 내지 70% 범위로 상하 이동가능하며, 조절된 높이에 따라서 상기 이치수 저류조를 이수 공간과 치수 공간으로 배분하여 빗물을 관리하도록 구성되는
    이수 및 치수 겸용 빗물 저장설비.
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