농업용 방사상 집수정은 한국농어촌공사에서 1983년 경북 상주시 이안면에 지하댐 건설과 함께 최초로 설치하였으며, 지금까지 총 98개소의 농업용 방사상 집수정을 관리하고 있다. 이중 20개소는 농업용으로 건설된 5개의 지하댐 상류지역에 설치되었으며, 나머지 78개소는 지하댐 설치와 관계없이 설치되었다. 농업용 방사상 집수정은 대부분 1980년~1990년대 개발되었으며, 83개소는 설치한지 20년 이상 경과된 시설이다. 방사상 집수정의 집수 우물통은 일반적으로 내경 3.5 m, 심도 10 m 이내이며, 수평집수관은 65 mm 구경으로 30 m까지 천공한 후 PVC 집수관을 설치하였으며, 집수정 별로 9~28개 설치되어 있다. 집수정설치지점과 하천과의 이격 거리는 10~1,200 m이며, 최대양수량은 2,000~10,000 m3/day 이다. 방사상 집수정은 개발후 물리·화학적 원인에 의한 공막힘 현상 등으로, 취수량이 감소하여 효율이 저하되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 30년이상 경과된 방사상 집수정의 수평집수관에 대하여 서징과 고압세척을 실시하고, 양수시험 및 TV검층을 실시하여 우물세척에 의한 수평집수관 폐색제거 효과를 분석하였다. 우물세척후 비양수량은 67% 증가하였으며, TV검층결과 집수우물통에서 가까울수록 수평집수관 스트레너의 막힘(Clogging) 정도가 심한 것을 확인하였다. 본 연구결과를 활용하여 방사상 집수정에 대한 모니터링과 우물 효율 개선방안을 수립하고, 주기적인 사후관리를 통해 방사상 집수정의 지속가능한 이용을 도모 할 수 있을 것으로 사료된다.
농업용 방사상 집수정은 한국농어촌공사에서 1983년 경북 상주시 이안면에 지하댐 건설과 함께 최초로 설치하였으며, 지금까지 총 98개소의 농업용 방사상 집수정을 관리하고 있다. 이중 20개소는 농업용으로 건설된 5개의 지하댐 상류지역에 설치되었으며, 나머지 78개소는 지하댐 설치와 관계없이 설치되었다. 농업용 방사상 집수정은 대부분 1980년~1990년대 개발되었으며, 83개소는 설치한지 20년 이상 경과된 시설이다. 방사상 집수정의 집수 우물통은 일반적으로 내경 3.5 m, 심도 10 m 이내이며, 수평집수관은 65 mm 구경으로 30 m까지 천공한 후 PVC 집수관을 설치하였으며, 집수정 별로 9~28개 설치되어 있다. 집수정설치지점과 하천과의 이격 거리는 10~1,200 m이며, 최대양수량은 2,000~10,000 m3/day 이다. 방사상 집수정은 개발후 물리·화학적 원인에 의한 공막힘 현상 등으로, 취수량이 감소하여 효율이 저하되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 30년이상 경과된 방사상 집수정의 수평집수관에 대하여 서징과 고압세척을 실시하고, 양수시험 및 TV검층을 실시하여 우물세척에 의한 수평집수관 폐색제거 효과를 분석하였다. 우물세척후 비양수량은 67% 증가하였으며, TV검층결과 집수우물통에서 가까울수록 수평집수관 스트레너의 막힘(Clogging) 정도가 심한 것을 확인하였다. 본 연구결과를 활용하여 방사상 집수정에 대한 모니터링과 우물 효율 개선방안을 수립하고, 주기적인 사후관리를 통해 방사상 집수정의 지속가능한 이용을 도모 할 수 있을 것으로 사료된다.
Radial collector wells (RCWs) have been managed by Korea Rural Community Corporation (KRC) since 1983, installing 98 wells for agriculture in rural area over the country. Among them, 20 wells were installed upstream of 5 subsurface dams and the remaining were installed regardless of the subsurface d...
Radial collector wells (RCWs) have been managed by Korea Rural Community Corporation (KRC) since 1983, installing 98 wells for agriculture in rural area over the country. Among them, 20 wells were installed upstream of 5 subsurface dams and the remaining were installed regardless of the subsurface dam. Most of RCWs have been developed in 1980s and 1990s, and 83 wells have been passed more than 20 years after construction. The number of horizontal arms for RCWs varies from 9 to 28, with length and diameter being 10~30 m and 65 mm, respectively. The central caisson with an inner diameter of 3.5 m was commonly constructed to a depth of 10 m. The maximum pumping rates in RCWs, which are located at distances of 10 to 1,200 m from the river, are 2,000~10,000 m3/day. RCW has a fundamental problem that reduced pumping capacity and degraded well efficiency, due to the physical and chemical clogging. From the feasibility test for improving RCW performance, specific capacity increased to 67% after rehabilitation. TV logging for RCW horizontal arm shows that near the caisson is more severe clogging. From the results of this study, KRC has established the guidebook for monitoring and improving well efficiency through physical/chemical treatment, well logging, and hydraulic tests and managed RCWs periodically with its rehabilitation methods.
Radial collector wells (RCWs) have been managed by Korea Rural Community Corporation (KRC) since 1983, installing 98 wells for agriculture in rural area over the country. Among them, 20 wells were installed upstream of 5 subsurface dams and the remaining were installed regardless of the subsurface dam. Most of RCWs have been developed in 1980s and 1990s, and 83 wells have been passed more than 20 years after construction. The number of horizontal arms for RCWs varies from 9 to 28, with length and diameter being 10~30 m and 65 mm, respectively. The central caisson with an inner diameter of 3.5 m was commonly constructed to a depth of 10 m. The maximum pumping rates in RCWs, which are located at distances of 10 to 1,200 m from the river, are 2,000~10,000 m3/day. RCW has a fundamental problem that reduced pumping capacity and degraded well efficiency, due to the physical and chemical clogging. From the feasibility test for improving RCW performance, specific capacity increased to 67% after rehabilitation. TV logging for RCW horizontal arm shows that near the caisson is more severe clogging. From the results of this study, KRC has established the guidebook for monitoring and improving well efficiency through physical/chemical treatment, well logging, and hydraulic tests and managed RCWs periodically with its rehabilitation methods.
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문제 정의
본 논문에서는 국내에서 대용량 농업용 지하수 취수를 목적으로 1980~1990년대 설치된 농업용 방사상 집수정의 활용도 극대화를 위하여, 현황 파악 및 활용도 분석을 통하여 대용량 지하수 시설물에 대한 지속가능성을 포함한 효율성 증대방안을 제시하였다.
본 연구에서는 공주시 우성면에 설치된 농업용 방사상 집수정에서 에어서징 및 고압세척 실시 전후의 비양수량 변화를 분석하여 기능회복 시험 전후의 효율을 평가하였다. 실증시험을 실시한 시설은 1986년 옥성지하댐 건설 시 설치된 방사상 집수정으로, 직경 3.
제안 방법
8m, 수평집수관은 21개로 표토의 토성은 미사질 양토(silt loam)에 해당된다. 대수성시험은 집수정에 설치된 30 마력 용량의 모터를 이용하였으며, 초음파유량계를 이용하여 양수량을 측정하고 자동수위 측정기를 이용하여 1분 단위로 수위변화를 측정하였다.
96m에서 시험을 종료하였다. 양수시험 종료 이후에는 120분 간 회복수위를 측정하여 시간경과에 따른 회복수위를 측정하였다 (Fig. 5).
35m의 수위강하량이 발생함에 따라 우물세척 이전과 대비하여 비 양수량이 41% 증가하는 것으로 분석되었다(Table 6). 우물세척 이전의 양수시험에서 양수시작 40분 경과 후 지하 수위가 펌프 설치심도까지 하강함에 따라, 동일 시간 단위에서의 수위강하량과 비양수량을 비교하였다(Table 7). 우물세척 이후 양수시험 시 자연수위는 4.
우물세척 이전의 양수시험은 2015년 9월 23일 실시하였으며 자연수위 3.9m에 시작하여 40분 가동 시 펌프까지 수위가 하강하여 양수를 중단하고 회복수위를 측정하였다. 에어서징과 고압세척은 각각 11월 5일과 11월 6일에 실시였으며, 양수시험은 우물세척 완료 후 4일이 경과한 2015년 11월 10일에 실시하였다.
효율이 저하된 농업용 방사상 집수정의 우물개선 방안을 수립하고, 사후관리를 통한 방사상 집수정의 지속가능한 이용을 도모하기 위하여 우물세척을 실시하고 전ㆍ후의 비양수량 증가를 정량적으로 평가하였다. 에어서징 및 고압세척에 의한 수평집수관 폐색제거 효과 분석을 위한 현장실증시험 결과 폐색물질 제거로 수평집수관에서 집수정으로 유입되는 지하수의 흐름 개선으로 인한 비양수량이 67% 증가하고, 양수 가능시간이 3배 이상 증가하는 것으로 나타났다.
대상 데이터
실증시험을 실시한 시설은 1986년 옥성지하댐 건설 시 설치된 방사상 집수정으로, 직경 3.5m, 심도 9.7m, 펌프 설치심도 8.8m, 수평집수관은 21개로 표토의 토성은 미사질 양토(silt loam)에 해당된다. 대수성시험은 집수정에 설치된 30 마력 용량의 모터를 이용하였으며, 초음파유량계를 이용하여 양수량을 측정하고 자동수위 측정기를 이용하여 1분 단위로 수위변화를 측정하였다.
9m에 시작하여 40분 가동 시 펌프까지 수위가 하강하여 양수를 중단하고 회복수위를 측정하였다. 에어서징과 고압세척은 각각 11월 5일과 11월 6일에 실시였으며, 양수시험은 우물세척 완료 후 4일이 경과한 2015년 11월 10일에 실시하였다. 우물세척 후 양수시험 시 자연수위 4.
성능/효과
2) 수평취수정 공막힘에 의한 채수량 감소, 3)지반침하, 4) 주변농경지 사금 또는 골재 채취 후 수량감소, 5)사이펀식 집수정의 진공배관 노후로 집수가 잘 되지 않는 경우 등 총 5가지로 분류되었다.
농업용 방사상 집수정의 효율저하 유형은 충적층 지하 수위 하강에 따른 채수량 감소, 수평 취수정 공막힘에 의한 채수량 감소, 지반침하, 주변농경지 사금 또는 골재 채취 후수량감소, 사이펀식 집수정 진공배관 노후로 인한 집수가 잘 되지 않는 경우로 분류되었다.
에어서징 및 고압세척에 의한 수평집수관 폐색제거 효과 분석을 위한 현장실증시험 결과 폐색물질 제거로 수평집수관에서 집수정으로 유입되는 지하수의 흐름 개선으로 인한 비양수량이 67% 증가하고, 양수 가능시간이 3배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 또한 에어서징과 고압세척 이후에 각각 실시한 TV검층 결과, 고압세척 이후 수평집수관 벽면에 분포하던 공막힘 물질의 제거 효율이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 이는 에어서징의 경우에는 청수 및 압축공기가 수평집수관에 평행한 방향으로 분사되는 반면, 고압세척 방식은 고압수 회전 분사장치를 이용하여 수평집수관에 직각방향으로 고압 수가 분사됨에 따라 에어서징에 비하여 수평집수관의 공막힘 물질의 제거 효율이 높은 것으로 판단된다.
설치 당시 양토와 사양토 지역의 집수정에서의 최대 양수량은 4,000~6,000m3/일 이며, 미사질 양토에서는 최소 1,000m3/일 이하에서 최대 10,000m3/일 이상으로 넓은 범위로 나타났다. 양질사토와 미사질 식양토 지역의 집수정에서의 양수량은 각각 10,000m3/일 이상과 4,000m3/일 이하로 나타남에 따라, 토성에 따른 양수량의 편차가 크게 나타나는 것으로 분석되었다.
6ha가 수리답이며, 관개시설은 70, 138개소이다. 시설별 관개면적은 전체의 약 80%를 저수지 및 양수장을 이용하는 반면, 약 20%는 취입보나 지하수 시설을 이용하는 것으로 나타났다(MAFRA and KRC, 2015a)(Table 1).
나타났다. 양질사토와 미사질 식양토 지역의 집수정에서의 양수량은 각각 10,000m3/일 이상과 4,000m3/일 이하로 나타남에 따라, 토성에 따른 양수량의 편차가 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 하천과의 이격 거리는 양질사토 지역은 10m 이내인 반면, 미사질식양토 지역은 400~600m로 나타남에 따라, 양수량은 토성뿐만 아니라 하천과의 이격 거리도 상관성이 높은 것으로 판단된다(Fig.
증가를 정량적으로 평가하였다. 에어서징 및 고압세척에 의한 수평집수관 폐색제거 효과 분석을 위한 현장실증시험 결과 폐색물질 제거로 수평집수관에서 집수정으로 유입되는 지하수의 흐름 개선으로 인한 비양수량이 67% 증가하고, 양수 가능시간이 3배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 또한 에어서징과 고압세척 이후에 각각 실시한 TV검층 결과, 고압세척 이후 수평집수관 벽면에 분포하던 공막힘 물질의 제거 효율이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.
에어서징 이후에 실시한 TV검층 자료에서는 수평집수관 벽면에 공막힘 물질이 남아있는 반면, 고압세척 이후에는 수평집수관 벽면에 남아있던 공막힘 물질이 상대적으로 뚜렷하게 제거된 것을 확인할 수 있었다.
우물세척 이전의 양수시험에서 양수시작 40분 경과 후 지하 수위가 펌프 설치심도까지 하강함에 따라, 동일 시간 단위에서의 수위강하량과 비양수량을 비교하였다(Table 7). 우물세척 이후 양수시험 시 자연수위는 4.61m로 우물세척 이전의 3.90m에 비해 0.71m 낮은 상태에서 양수시험을 시작하였으나, 40분 경과 후 지하수 수위는 각각 8.62m와 7.43m, 수위강하량은 4.72m와 2.82m로 나타남에 따라 비 양수량이 67% 증가하는 것으로 분석되었다.
후속연구
사양토 지역의 경우 하천으로부터 1km 이상 떨어진 집수정 2개소에서는 양수량이 4,000m3/일 이상인 반면, 200m 이내에 위치한 집수정에서는 2,000m3/일 이하의 지하수를 양수하는 시설도 있었다. 이러한 결과를 종합하면, 방사상 집수정에서의 양수량은 하천과의 이격 거리 및 표토의 토성뿐만 아니라 대수층의 특성, 우물구조, 집수유역, 하천의 특성(이득하천, 손실하천) 등 다양한 수리지질학적 특성과 관련이 있을 것으로 추정된다. 방사상 집수정의 사용 시기는 주로 5~9월로 2012년부터 2014년까지의 연간 가동시간은 대부분 1,000시간 미만인 반면, 2,000시간 이상 가동한 시설은 2013년과 2014년에 각각 3개소와 7개소로 분석되었다(Fig.
참고문헌 (9)
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