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본 연구과제는 서울특별시와 수자원의 지속적 확보기술개발 사업단과의 협약을 근거로 청계천 복원현장에 대한 모니터링과 기술지원을 목적으로 하고 있다. 또한, 청계천 복원공사 사업 시공사인 대림산업(주), LG건설(주), 현대건설(주) 등 3사가 현물 참여를 하고 있다. 청계천 복원공사가 완료된 이후 하천유지유량으로 120,000㎥/일을 계획하고 있는데, 기본계획보고서에 의하면 증발손실, 침투손실 등을 포함하여 손실량을 3%로 책정하고 있다. 본 절에서는 청계천 복원후 하천유지유량을 공급할 경우, 손실량을 정밀하게 계측하는 방법을 검토하여, 현장 기술 지원 방안을 기술하였다.
청계천 복원후 하천유지유량의 유지여부는 복원사업의 효과를 가늠할 수 있는 직접적인 지표로서, 유지유량의 지속성을 파악하는 것이 중요하다. |
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청계천복원 타당성조사 및 기본계획 보고서(서울시정개발연구원, 2003)에 의하면, 손실량은 침투, 수면증발 및 증발산량 등을 포함하여 3%인 2,800㎥/일(당초 하천유지유량 97,000㎥/일에서 120,000㎥/일로 변경)로 책정되었다.
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손실유량을 계측하는 방법으로서는 하천에서의 유량을 직접 측정하는 방법과 기본계획에서 제시한 침투 및 수면 증발 손실량을 계측하는 방법이 있다.
하천에서의 유량을 측정하기 위해서는 유량측정 구조물이나 유속계를 이용한 측정방법이 있으며, 손실량을 측정하기 위해서는 수면증발계를 이용하여 증발량을 계측하고, 지하수위계를 이용하여 지하수위의 변화에 의한 침투량을 산정할 수 있다. |
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(1) 하천유량 계측 청계천 복원후의 시점부 혹은 중간지점의 공급량은 유량공급시설에 의해 공급되므로 정확한 유량 파악이 가능하다(관유량계, 혹은 정수장에서 가압하여 공급한 실적). 따라서, 각 공구의 종점별에서 유량 측정을 하여 상하류간의 유량차에 의한 손실량을 평가할 수 있다.
정밀한 유량(유속)을 파악하기 위하여, 각 공구별로 공구 종점부근에 낙차공이 있는 지점을 선정한 후, 유량측정 구조물(위어)를 설치하여 실시간으로 수위를 계측하여 유량을 산정하고, 유속계를 이용한 현장 측정을 병행하여 유량자료의 정도를 파악할 필요가 있다. 또한, 본류에 유입되는 지류의 유량과 본류 중에 설치되는 하천유지유량 공급량(한강원수, 지하철역사취수)을 정확히 파악하여야 한다.
유속계를 이용한 측정은 국내의 경험있는 연구진에서 수행하여도 갈수기에는 10% 이상의 오차가 발생할 수 있으므로 세심한 주의가 필요하다. |
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| 유량측정 구조물에 대해서도 검토하였다. 하천의 유량측정구조물로는 위어 혹은 풀륨 등이 있는데, 현장 여건상 상하류의 수위에 영향을 끼치지 않고, 하폭을 축소하지 않는 방법으로는 수중구조물이 적합한 것으로 판단되었으며, 구조물 상부에서 통제단면(한계수심)이 발생할 수 있는 턱의 높이를 산정하였다. 복원 구간의 저수로 폭은 10m～20m이며, 공급될 유량은 상류에서 65,800㎥/일(0.76cms), 하류에서 120,000㎥/일(1.4cms) 정도이다. 따라서, 수중 구조물의 턱의 높이는 7cm 정도가 될 것으로 계산되었다. |
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(2) 지하수위 모니터링에 의한 침투량 계측 하천 유지 유량을 결정짓는 하천 누수율의 정확한 평가를 위해서는 연계된 지하수계의 해석이 필수적이다. 청계천의 경우, 상,중, 하류의 지하수 대수층의 수리지질학적 특성과 경계조건들이 서로 상이하기 때문에, 각 공구별로 2개 지점씩 지하수위를 모니터링 할 필요가 있다.
청계천 복원 공사 전후의 누수율로 인한 청계천 지하수계 및 유동 분석을 위해서는 다음과 같은 순서로 접근하여야 한다.
1) 공사단계에서 하천바닥의 수리시험을 통한 대수층의 수리지질학적 특성 조사
2) 현장에서 직접 하천 바닥의 누수율 시험
3) 공사 전 후의 관측정 설치로 지하수위 및 수질의 지속적인 모니터링(2inch)
4) 공사 후의 지천과 인근 지하철 시스템에 의한 누수 증감 영향 조사
5) 수집된 자료의 전산화 작업
6) 1-3)자료를 이용한 공사 전후 지하수 유동해석으로 차수벽 또는 차수층에 의한 지하수계 변화모델링
7) 하천-지하수 연계 시스템에서의 지하수 유동 모델링을 이용한 물수지 분석
8) 지속적인 모니터링을 통한 청계천유역지하수정보시스템 구축
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개요