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문제 정의
- 하천의 유지용수 확보 방안으로 현재 국내에 시행된 사례로는 지하수 개발, 지하철의 역사 배출수, 한강도 수, 우수저류시설(건물 간 저류, 공원, 학교 등 공공건물 이용 저류 등)확보, 우수침투시설설치 등을 고려할 수 있으나 본 지역에서 적용될 수 있는 유지용 수 확보 대안이 될 수 없다고 판단된다. 따라서 연구 대상 지역에 적합한 확보방안을 마련해보았다.
- 본 연구는 홍제천의 생태하천 정비를 위한 방향을 제시하기 위하여 수행되었으며, 이를 위해 대상 하천의 건천화 현황조사가 이루어졌고 그에 따른 하천의 유지용량산정과 유지용수의 확보에 다음과 같은 결과를 도출할 수 있었다.
- 본 연구에서는 홍제천 상류종로 구간에 생태하천 정비를 위한 타당성 조사 및 기본계획을 수립하는 과업의 일부로 하천의 건천화 현황을 구간별로 조사하였다.
제안 방법
- 1.홍제천 유역의 건천화 현황조사를 위하여 총 4차례에 걸쳐 유량 조사를 실시하였으면 본류는 ST-1 에서 ST-11 까지 11개 지점을 측정하였고, 지류인구기천 및 신영천에 대하여 각각 3지점을 조사하였다. 홍제천 본류에 구기천 합류 전 약 200m 지점에서 갈수기(1차) 및 저수기(2차 및 3차)에 일시적으로 건천화가 나타났으나 평수기(4차)에는 유량의 감소는 있으나 건천화는 나타나지 않는 것으로 조사되었다.
- 6m 이상의 수면폭이 필요한 것으로 조사되었다. 경관 측면에서 유속은 0.2 - 0.3 m/s, 수심은 0.1m 이상을, 친수성 측면에서 0.3m/s, 수심은 0.5m 이하로 제시하고 있어 이를 기준으로 유속은 0.1 - 0.3m/s, 수심은 0.1 - 0.2m, 저수로 폭은 1.0 - 2.0m 범위에서 하천 유지용수량을 계산하였다. 산정 결과에 의하면, 경관 측면을 고려한 최소 폭 1.
- 앞서 제시한 기능별 목표 유량을 고려하여 하천의 친수성 기능 회복을 위해 대상 구간 내 저수로 정비가 가능한 구간에 대하여 구간별 하천 유지 유량을 분석하였다.
- 2m 이상의 수면폭이 필요한 것으로 조사되었다. 유속은 0.1 - 0.2m/s, 수심은 0.1 - 0.2m, 저수로 폭은 2.0 - 3.0m 범위에서 하천 유지용수량을 계산하였다. 산정 결과에 의하면, 경관 측면을 고려한 최소폭 3.
- 필요한 유량을 확보하기 위하여 구기천 상류에 소형 댐을 만들어 야간에 저수하였다가 주간에 도수 하는 방안을 고려하여 저수 가능한 양을 산정하였고 에 나타내었다.
- 하천수의 수기별 일 변화량을 조사하기 위하여 2시간 간격으로 24시간 연속 측정하였다. 조사 시기는 저수기에 해당하는 2004년 10월 22일 - 23일과 평수기에 해당하는 8월 24일 - 25일 2회이며, 조사 지점은 홍제천 본류 3지점, 구기천(지류) 1지점, 신영천 (지류) 1지점에 대하여 수행하였다.
- 홍제천 상류 유량의 계절별 변화를 파악하기 위하여 계절별로 1-3회 유량 조사를 수행하였다. 조사지점은 홍제천 본류 12지점, 구기천(지류) 3개 지점, 신영천 3개 지점이며, 조사 시기는 2월 2일, 3월 10일, 5월 12일, 6월 24일, 7월 23일, 8월 25일, 9월 23일, 10월 22일 등 4월을 제외하고 월 1회 하여 총 8회 조사하였다.
- 홍제천 종로구 관내 본류 및 지류 하천을 포함하여 구간별 건천화 현상을 조사하기 위하여 갈수기 (1차), 저수기 (2차) 및 평수기 (3차) 에 대하여 수기별 1회씩 총 3회 유량 조사를 실시하였으며, 그 결과를 (그림 1)에 나타내었다.
대상 데이터
- 조사지점은 홍제천 본류 12지점, 구기천(지류) 3개 지점, 신영천 3개 지점이며, 조사 시기는 2월 2일, 3월 10일, 5월 12일, 6월 24일, 7월 23일, 8월 25일, 9월 23일, 10월 22일 등 4월을 제외하고 월 1회 하여 총 8회 조사하였다. 유속은 AEM1-D 유속계(ALEC Electronics , (2002) Electromagnetic Current Meter for River Model AEMl-D)를 사용하여 측정하였다.
- 하천수의 수기별 일 변화량을 조사하기 위하여 2시간 간격으로 24시간 연속 측정하였다. 조사 시기는 저수기에 해당하는 2004년 10월 22일 - 23일과 평수기에 해당하는 8월 24일 - 25일 2회이며, 조사 지점은 홍제천 본류 3지점, 구기천(지류) 1지점, 신영천 (지류) 1지점에 대하여 수행하였다.
- 홍제천 상류 유량의 계절별 변화를 파악하기 위하여 계절별로 1-3회 유량 조사를 수행하였다. 조사지점은 홍제천 본류 12지점, 구기천(지류) 3개 지점, 신영천 3개 지점이며, 조사 시기는 2월 2일, 3월 10일, 5월 12일, 6월 24일, 7월 23일, 8월 25일, 9월 23일, 10월 22일 등 4월을 제외하고 월 1회 하여 총 8회 조사하였다. 유속은 AEM1-D 유속계(ALEC Electronics , (2002) Electromagnetic Current Meter for River Model AEMl-D)를 사용하여 측정하였다.
이론/모형
- 소규모 댐의 용량산정에는 국립지리원에서 발행하는 1:5000 지형도를 이용하였으며, 표고 110m에서의 면적과 115m에서의 면적을 구한 후 양단면 평균법에 의하여 산정하였다. 산정 결과에 따르면 제방의 높이를 4m 이상으로 하였을 때 약 4,300톤가량의 물을 확보할 수 있고, 이는 부족분 2,100톤/일에 약 2배에 해당하는 유량으로 저수량의 약 1/2를 야간저수/주간도 수하여 홍제천 본류의 하천 유지 용수 부족량을 채울 수 있는 것으로 판단된다.
성능/효과
- 2. 지하수 개발, 지하철 역사 배출수, 한강도수, 우수저류시설설치, 우수침투시설 설치 등의 국내에 알려져 있는 유지용 수 확보 사례는 본 연구대상 지역의 특성상 효율적인 유지용수확보 대안이 될 수 없다고 판단되었다. 때문에 대상지역의 지역적 특징을 충분히 반영한 구기천 소규모 댐 저류 및 간헐도수, 구기천 직접도수, 신영천 상류 소규모 하수처리장 방류수 이용, 신영천 하천수홍제천 본류 유입과 같은 방안은 하천 유지용 수 확보에 효과적일 것으로 사료된다.
- 홍제천 본류의 유량은 1차 (갈수기) 즉정시 상류 ST-1+2 지점에서 215 ㎥/d, ST-4 지점에서 각각 301 ㎥/d, 404 ㎥/d로 급격히 증가하였으며, ST-5 지점에서 247 ㎥/d로 감소하였고, ST-9 지점까지 유량의 변동이 거의 없이 평균 유량이 246㎥/d로 일정하였으며, ST-9에서 ST-10 지점 사이에 유량이 갑자기 소멸되었다가 구기천의 유입으로 ST-10 지점 164 ㎥/d, ST-11 지점 245㎥/d, ST-12지점 385 ㎥/d로 증가하는 것으로 조사되었다. 2차 및 3차 (저수기) 측정 시에도 유량 증감 패턴은 유사하였으며, 본류 ST-5 지점부터 ST-9 지점까지 평균 유량이 2차 352 ㎥/d, 3차 593 ㎥/d으로 시기별 유량의 변동에 따라 증가하는 것으로 나타났다.
- 결론적으로, 저수로 폭 1.5m, 수심 0.1m, 유속 0.2m/s를 택할 경우 저수기를 기준으로 약 2, 100톤/일의 유지용수가 부족하게 된다.
- 결론적으로, 저수로 폭 3.0m, 수심 0.15m, 유속 O.lm/s를 택할 경우 저수기를 기준으로 약 2,400톤/일의 유지용수가 부족하게 된다.
- 구기 1천과 구기 2천은 복개 구간 내에서 합류되어 약 800m 유하하여 신영상가 밑 복개구간에서 홍제천과 합류하는 것으로 나타났으며, 이 과정에서 구기 1천과 2천의 깨끗한 수질이 복개 구간을 거치면서 수질이 급속히 악화되는 것으로 조사되었다. 이에 따라 복개 구간 시작 전의 구기천의 맑은 물을 홍제천 본류로 도수 할 경우 2004년 2월 2일 조사한 자료에 의하면 갈수기 경우 164톤/일, 3월 10일 자료에 의하면 저수기 경우 281톤/일의 유량을 확보할 수 있는 것으로 조사되었다.
- 백사실 위 신영천 상류 불량 주거지역의 하수를 처리할 수 있는 간이 하수처리장을 설치할 경우 방류수 약 48톤/일을 확보할 수 있을 것으로 산정되었다
- 소규모 댐의 용량산정에는 국립지리원에서 발행하는 1:5000 지형도를 이용하였으며, 표고 110m에서의 면적과 115m에서의 면적을 구한 후 양단면 평균법에 의하여 산정하였다. 산정 결과에 따르면 제방의 높이를 4m 이상으로 하였을 때 약 4,300톤가량의 물을 확보할 수 있고, 이는 부족분 2,100톤/일에 약 2배에 해당하는 유량으로 저수량의 약 1/2를 야간저수/주간도 수하여 홍제천 본류의 하천 유지 용수 부족량을 채울 수 있는 것으로 판단된다.
- 0m 범위에서 하천 유지용수량을 계산하였다. 산정 결과에 의하면, 경관 측면을 고려한 최소 폭 1.6m에 가장 근접한 저수로 폭 1.5m를 기준으로 수심을 0.1m로 유지할 경우 유속에 따라 1, 296 - 3, 888 m3/d의 유량이 필요한 것으로 산정되었다. 저수기에 이 구간에서 유량이 500톤/일 (2004년 3월 2일, 3월 10일 2회 조사), 평수기에 800톤/일 (2004년 5월 28일 조사)으로 조사되어 유지용수 부족이 큰 0.
- 0m 범위에서 하천 유지용수량을 계산하였다. 산정 결과에 의하면, 경관 측면을 고려한 최소폭 3.2m에 가장 근접한 저수로 폭 3.0m를 기준으로 수심을 0.15m로 유지할 경우 유속에 따라 3,888 - 7,776 m3/d의 유량이 필요한 것으로 산정되었다. 저수기에 이 구간에서 유량이 1,000톤/일 (2004년 3월 2일, 3월 10일 2회 조사), 평수기에 1,500톤/일 (2004년 5월 28일 조사)으로 조사되어 유지용수 부족이 큰 0.
- 15m로 유지할 경우 유속에 따라 3,888 - 7,776 m3/d의 유량이 필요한 것으로 산정되었다. 저수기에 이 구간에서 유량이 1,000톤/일 (2004년 3월 2일, 3월 10일 2회 조사), 평수기에 1,500톤/일 (2004년 5월 28일 조사)으로 조사되어 유지용수 부족이 큰 0.2m/s의 유속보다, 유속이 0.1m/s일 때 유량 3,888 ㎥/d가 적합할 것으로 판단된다. 유속이 0.
- 1m로 유지할 경우 유속에 따라 1, 296 - 3, 888 m3/d의 유량이 필요한 것으로 산정되었다. 저수기에 이 구간에서 유량이 500톤/일 (2004년 3월 2일, 3월 10일 2회 조사), 평수기에 800톤/일 (2004년 5월 28일 조사)으로 조사되어 유지용수 부족이 큰 0.3m/s의 유속보다, 유속이 0.2m/s일 때 유량 2, 592 ㎥/d가 적합할 것으로 판단된다. 유속이 0.
- 지류인 구기 천은 1차 측정 시(갈수기) GK-1 지점 (구기 1천)과 GK-2 지점 (구기 2천)에서 각각 68 ㎥/d 76 ㎥/d으로 조사되었으며, 합류 후 유하하면서 구기천 말단(GK-3 지점)에서 164㎥/d로 증가되어 홍제천으로 유입되어 본류의 유량을 증가시키는데 기여를 하는 것으로 조사되었다. 홍제천 본류로 유입량은 2차 및 3차 측정 시 각각 281 ㎥/d, 370 ㎥/d로 시기별로 증가되는 것으로 나타났다.
- 홍제천 유역의 건천화 현황조사를 위하여 총 4차례에 걸쳐 유량 조사를 실시하였으면 본류는 ST-1 에서 ST-11 까지 11개 지점을 측정하였고, 지류인구기천 및 신영천에 대하여 각각 3지점을 조사하였다. 홍제천 본류에 구기천 합류 전 약 200m 지점에서 갈수기(1차) 및 저수기(2차 및 3차)에 일시적으로 건천화가 나타났으나 평수기(4차)에는 유량의 감소는 있으나 건천화는 나타나지 않는 것으로 조사되었다. 구기천은 유량조사 기간 중 건천화된 곳은 없는 것으로 조사되었고, 신영천 역시 조사기간중 건천화된 곳은 없었으나, 갈수기 시 상류의 유량이 상당히 적게 흐르는 것으로 조사되었다.
- 홍제천 본류의 유량은 1차 (갈수기) 즉정시 상류 ST-1+2 지점에서 215 ㎥/d, ST-4 지점에서 각각 301 ㎥/d, 404 ㎥/d로 급격히 증가하였으며, ST-5 지점에서 247 ㎥/d로 감소하였고, ST-9 지점까지 유량의 변동이 거의 없이 평균 유량이 246㎥/d로 일정하였으며, ST-9에서 ST-10 지점 사이에 유량이 갑자기 소멸되었다가 구기천의 유입으로 ST-10 지점 164 ㎥/d, ST-11 지점 245㎥/d, ST-12지점 385 ㎥/d로 증가하는 것으로 조사되었다. 2차 및 3차 (저수기) 측정 시에도 유량 증감 패턴은 유사하였으며, 본류 ST-5 지점부터 ST-9 지점까지 평균 유량이 2차 352 ㎥/d, 3차 593 ㎥/d으로 시기별 유량의 변동에 따라 증가하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 지하수 개발, 지하철 역사 배출수, 한강도수, 우수저류시설설치, 우수침투시설 설치 등의 국내에 알려져 있는 유지용 수 확보 사례는 본 연구대상 지역의 특성상 효율적인 유지용수확보 대안이 될 수 없다고 판단되었다. 때문에 대상지역의 지역적 특징을 충분히 반영한 구기천 소규모 댐 저류 및 간헐도수, 구기천 직접도수, 신영천 상류 소규모 하수처리장 방류수 이용, 신영천 하천수홍제천 본류 유입과 같은 방안은 하천 유지용 수 확보에 효과적일 것으로 사료된다.
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