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Published by소라 마 Modified 7년 전
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1 금강운하개요 및 공학적 타당성 2008. 4. 16 갑 천 전 경 금강운하 건설개요 및 공학적 타당성 검증 금강운하 건설개요 및 공학적 타당성 검증 대전대학교 토목공학과 허 재영 내부workshop자료
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2 금강운하개요 및 공학적 타당성 1. 서론 2. 경부운하와 금강운하 계획의 개요 3. 주운( 舟運 ) 가능 유량확보의 문제 4. 경부운하 영향권의 취수유량 5. 운하 건설이 수질에 미치는 영향 6. 취수량의 문제 7. 강변 여과수에 대한 검토 8. 홍수의 위험에 대한 검토 목차
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3 금강운하개요 및 공학적 타당성 남수북조( 南水北調 )project 남쪽의 풍부한 물을 북부에 공 급하는 project로서 중국의 물 부족 문제를 해결하기 위하여 1950년대 마오쩌둥 전 주석이 처음 제안하였고, 1980년대 이후 물 부족문제가 심각해지 면서 대두되기 시작했다가 2001년 3월 전국인민대표대 의 승인을 거쳐서 본격적으로 전개되었다 (2008년 2월말 서 선( 西線 ) 부분 300km준공/3억 톤공급) 최종목표는 연간 448억톤 공급이 며 2050년 완공예정
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4 금강운하개요 및 공학적 타당성 중국은 수자원 총량이 약 2조 8000억톤으로 세계 6위권이지만 대부분 남방에 치중되어 있다. 장강(양쯔강) 유역을 비롯한 남부 지역은 중국 하천 유량의 80%를 차지하는 데 비하여 황허 등 북부 지역은 10%대에 그쳐 해마다 물 부족 현상에 시달리고 있다. 이 사업의 골자는 양쯔강의 물을 황허로 끌어들이는 것이며, 이를 위해 동선( 東線 ) · 중선( 中線 ) · 서선( 西線 )의 3개 노선으로 공사가 진행된다. 동선 공사는 2002년 12월 착공하였다. 총길이 1,150㎞의 이 노선은 다 시 2갈래로 나뉘는데, 하나는 북쪽으로 황허를 넘고 다른 하나는 동쪽으 로 자오둥[ 膠東 ] 지역을 통해 산둥성의 옌타이[ 煙臺 ]와 웨이하이[ 威海 ] 로 물을 수송한다. 2003년 1월 착공한 중선 공사는 총길이 1,246㎞로 베이징과 톈진을 향한다. 이를 위해 2007년 7월 황허 밑으로 2개의 터 널을 뚫는 공사가 착공되었다. 허난성 자오쭤[ 焦作 ]시 원[ 溫 ]현의 천거 우[ 陳溝 ]촌 서쪽에서 착공된 이 터널은 길이 4,250m, 지름 7m에 이르 는 세계 최대의 하저 터널로서 황허밑을 지나 정저우[ 鄭州] 에 도달한다. 2010년 착공 예정인 서선 공사는 양쯔강 상류의 물을 칭하이성 등 가뭄 에 시달리는 서북의 6개 지방으로 끌어들이는 공정이다. 3개 노선이 완 공되면 연평균 448억톤의 수량을 수송할 계획인데, 이 가운데 동선이 148억톤, 중선이 130억톤, 서선이 170억톤을 차지한다.수자원장강(양쯔강)산둥성옌타이웨이하이 베이징허난성 자오쭤정저우칭하이성
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5 금강운하개요 및 공학적 타당성 중국 Sanxia( 三峽 ) dam(Three Gorges dam)의 위치도 전국 전체 전기사용량의 1/10을 생산
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6 금강운하개요 및 공학적 타당성 삼협댐의 전경 삼협댐은 입안 으로부터 완공 까지 약 100년 이 걸렸다.
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7 금강운하개요 및 공학적 타당성 삼협( 三峽 Sanxia)댐(Three Gorges Dam) Google로부터
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8 금강운하개요 및 공학적 타당성 삼협댐 운하
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9 금강운하개요 및 공학적 타당성 서론 : 하천의 기능 및 하천의 관리 1 하천(river)이란? 지표에 도달한 강수가 (무강우시에는 지하수가 유출하여) 중력의 작 용하에 주로 하상( 河床 )의 마찰저항을 받으면서 집중유하하는 부분을 하도( 河道 river channel)라 하며, 범람하여 단기간 하천수가 존재하 는 부분을 홍수터(flood fringe)라 하는데, 이들을 통틀어 하천이라 한다.(Murota Akira, River Engineering) 하천환경의 정의 하천환경은 물과 주변 공간의 통합적인 하천 그 자체로서 하천수량, 하천수질, 그리고 하천공간의 3대요소로 구성되는 자연 및 인위적인 모습(하천설계기준, 건교부, 2000)
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10 금강운하개요 및 공학적 타당성 한반도 대운하의 하천공학적 관점 수량(이수, 치수) 공간(경관)의 활용 수질(수환경) 『하천공간의 이용이 이수 및 치수와 수질(생태계)에 어떠한 영향 을 미칠 것인가?』가 주된 관점이 됨 이수 및 치수에 관련한 문제 수질(생태계)에 관련된 문제 하천공간의 효율적 이용
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11 금강운하개요 및 공학적 타당성 경부운하와 금강운하계획의 개요 2 경부운하계획
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12 금강운하개요 및 공학적 타당성 운하의 종 · 횡단면도의 예시
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13 금강운하개요 및 공학적 타당성
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14 금강운하개요 및 공학적 타당성 금강운하계획
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15 금강운하개요 및 공학적 타당성 금강운하 계획의 변화 금강 종합개발 기본계획(1992)(충청남도) 스크류식 20톤급 유람선과 water jet 식(FRP) 50톤급 유람선이 운 항할 수 있도록 주운 수심을 1.5m로 계획함. 하구 둑에서 부여읍 낙화암까지의 구간은 하구 둑의 관리수위(E.L. 2.0m)가 영향을 미치는 배수구간이기 때문에, 현북지점에서 규암지 점까지 부분적으로 준설하여 주운수심과 수로 폭을 확보하도록 계획 하고, 부여에서 공주사이의 구간은 주운수심의 확보를 위해 4개의 고 무 댐(RUBBER 보)(정동지점, 탄천지점, 놋점지점, 웅진지점)을 설치 하는 것으로 계획함.
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16 금강운하개요 및 공학적 타당성 대전광역시 검토안(1996) 금강 하구둑에서 금강과 미호천이 합류하는 동면 합강리까지의 약 110km구간과 합강리에서 갑천합류점까지와 미호천교까지의 16.5km 구간을 포함하여 126.5km구간임. 1994년 현재 금강권에서 반출된 물동량과 금강권으로부터 반출되는 물 동량이 각각 141백만톤 및 139백만톤으로 추정되었으며, 사용하는 선 박은 5000톤급 River-Sea 바지선임.
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17 금강운하개요 및 공학적 타당성 내륙주운개발 기본조사(2000. 9)(한국수자원공사) 금강하구둑에서 대청댐 역조정지까지의 총 130.5km 구간을 대상으 로 검토한 결과, 하류의 일부구간만이 주운을 위한 자연적인 조건인 1/5,000이하를 만족하였고, 관광선은 하구둑에서 부여군 규암면까지 저수위상태에서 주운수심을 확보할 수 있으며, 바지선은 부여군 장암 면(금천합류점)까지 저수위 상태에서 주운수심을 확보할 수 있을 것 으로 조사됨. 관광의 잠재수요가 큰 구간은 부여읍에서 공주시 이인면사이의 19.0km 구간과 공주시 이인면에서 공주시 반포면 사이의 25km 구 간인데, 이 구간은 15개소의 관광자원이 분포하고 있으나, 주운수심 을 확보하기 위해서는 2개소의 수중보를 설치하는 등의 방안이 필요 함. 물동량은 최대량이 공주~대전구간에서 연간 약 132만톤 정도인데, 2,500톤의 바지선을 사용한다면 하루에 약 1.45척의 운항이 예상됨.
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18 금강운하개요 및 공학적 타당성 왜 한반도 대운하인가(추 부길, 2007. 10) 금강운하는 금강하구에서 대전 갑천 합류점까지의 구간과 미호천 합 류점으로부터 오송 산업단지까지의 2개 노선으로 구성됨. 금강하구에서 갑천 합류점까지는 126km이고, 미호천 합류점에서 오 송 산업단지까지는 약 14km임. 수로의 폭은 200m 정도이고, 수심은 6m로 계획하고 있으며, 2,500 톤급의 배를 운행하는 것을 목표로 하고 있음. 갑문과 보는 3군데 설치되는데, 백제대교 부근(하구로부터 52km)에 높이 9m, 공주대교 부근(하구로부터 86km)에 높이 10m, 미호천 합 류점 부근(하구로부터 109km)에 높이 10m의 규모임. 사업비는 총 1조 1,700억원 정도이며, 골재 수입은 2,130억원 정도 로 추산됨.
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19 금강운하개요 및 공학적 타당성 주운( 舟運 )가능유량 확보의 문제 3 금강의 종단면도 관리수위 E.L. 1.46m 관리수위 E.L. 5m 관리수위 E.L. 12m 관리수위 E.L. 19m
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20 금강운하개요 및 공학적 타당성 금강 유역도 강경지점 갈수량 1.12m 3 /sec 규암지점 갈수량 2.83m 3 /sec 공주지점 갈수량 51.27m 3 /sec 자료:한국수문조사연보, 2006, 건교부
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21 금강운하개요 및 공학적 타당성 구분 지점 최대량평수량저수량갈수량 공주4151.8970.7260.4052.16 규암4432.6089.4754.962.83 강경4525.35385.45219.788.32 금강의 유황 자료: 한국수문조사연보, 2006, 건교부
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22 금강운하개요 및 공학적 타당성 사 벌 하천유지유량 (평균갈수량) Q=29.3m 3 /sec Q=61.0m 3 /sec 유량자료 : 전국하 천조사서, 1992, 한국수자원공사 낙동강
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23 금강운하개요 및 공학적 타당성 Q 365일 355일275일185일95일 Q 95 (풍수량) Q 185 (평수량) Q 275 (저수량) Q 355 (갈수량) 낙동강의 유황( 流況 )
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24 금강운하개요 및 공학적 타당성 금강/낙동강의 유량은 갈수기와 풍수기의 유량 변동이 큼. 특히 저 · 갈수기의 유량은 25~76cms 정도로 상당히 작은 편임. 하도 구간별 필요 유량 산정을 위한 과학적 검토가 필요하며, 이는 다 양한 수자원 확보를 위한 대안과 동시에 타당성이 검토되어야 함.
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25 금강운하개요 및 공학적 타당성 강경 최심하상고 -6.0m전후
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26 금강운하개요 및 공학적 타당성 규암 최심하상고 0.2m전후
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27 금강운하개요 및 공학적 타당성 공주 최심하상고 9m 전후
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28 금강운하개요 및 공학적 타당성 지점적용범위수위-유량 관계곡선식비 고 사 벌 H=h+1 1.06≤H≤2.92Q=52.455(H-0.200) 2.660 1.06m 미만 외삽 2.92≤H≤3.97Q=360.600(H-1.500) 2.100 3.97≤H≤7.38Q=238.873(H+0.600) 1.520 12.70m까지 외삽가능 진 동 H=h+2 1.66≤H≤2.75Q=31.474(H-0.490) 3.000 1.66m미만 외삽 2.75≤H≤11.10Q=259.335(H-1.500) 1.510 11.10≤H≤12.28Q=10.623(H-0.500) 2.800 17.53m까지 외삽가능 낙동강 주요지점의 수위-유량 곡선
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29 금강운하개요 및 공학적 타당성 주운 가능 수심을 6m로 하였을 경우의 각 지점의 유량 사벌지점 : 5,212m 3 /sec 진동지점 : 4,379m 3 /sec 수계대표구간기준수위표 계획홍수량 (m 3 /sec) 지정홍수량 (m 3 /sec) 하구언~ 장암보 진동17,5004,400 화상보~ 영강합류점 사벌13,3202,700 주운보(댐)이 필요한 이유임 낙동강 (한국수문조 사연보) 지정홍수량 : 홍수 발생 가능성에 주의를 요하는 홍수량으로서 계 획홍수량의 100분의 20에 해당하는 유량 또는 1년에 평균 2회나 3회 정도의 횟수로 도달하는 유량
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30 금강운하개요 및 공학적 타당성 자료 : 한반도대운하연구회
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31 금강운하개요 및 공학적 타당성 자료 : 한반도대운하연구회 낙동강 구간
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32 금강운하개요 및 공학적 타당성 연간교환율(정체수역의 폐쇄성을 판단하는 경우에 사용 하는 지표- 安藝 白砂, 1974) π 1 =연간 총 유입량/저수지 용량 π 1 <10 : 안정된 성층형의 수온구조 형성(성층형) π 1 >20 연직방향으로 거의 균일한 수온분포 형성 혼합형
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33 금강운하개요 및 공학적 타당성 낙동강 구간 중 왜관지점을 대표지점으로 하여 검토한 결과 하폭 : 평균 700m 수심 : 6m로 유지 퇴강댐~구미댐 사이의 저수용량 : 700mⅩ6mⅩ67km=281,400,000m 3 갑문조작을 위해 필요한 수량 : 년간 720,000,000m 3 (자료의 출처:한국지구과학회지, Vol. 18, No. 3, 1997) π 1 =720,000,000m 3 ÷281,400,000m 3 =2.56 (용수 전용 댐 저수지에서 볼 수 있는 강한 안정형 구조)
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34 금강운하개요 및 공학적 타당성 자료 : 한반도대운하 기본구상, 2007, 5, 21 한반도대운하
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35 금강운하개요 및 공학적 타당성 연강수량의 변화추이(1905년~2003년) 연간 강수량은 증가추세에 있음 최고치 1792mm(2003년)는 최저치 754mm(1939년)로서 2.4배 1960년대 이후 가뭄과 홍수가 증가, 특히 1990년대 대홍수와 극심 한 가뭄이 빈발하고 있음
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36 금강운하개요 및 공학적 타당성 내륙수운이 가능하기 위해서는 연간 강수량의 변동폭이 적어야 함. 우리나라는 연간 강수량의 변동폭이 커서 경우에 따라서는 주운 이 곤란할 경우도 발생할 가능성이 큼(교통수단으로서의 기능 상실)
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37 금강운하개요 및 공학적 타당성 월 국가 123456789101112계 한국 21.623.645.877.0102.2133.3327.9348.0137.649.353.024.91,344.2 독일 42.934.137.540.955.775.552.460.745.536.249.353.4584.1 영국 77.751.260.154.155.456.845.055.367.573.376.679.6752.6 프랑스 54.346.053.644.963.257.253.751.553.658.256.255.5647.9 한국(서울)을 제외한 독일(베를린), 영국(런던), 프랑스(파리)는 운 하가 발달된 국가임. 유럽의 경우 연간 강우량은 적은 편이지만, 연중 고르게 분포함. 우리나라의 경우 5월~9월의 5개월간 연 강우량의 78%를 차지함 (유량변동계수가 크기 때문에 치수/이수 모두 어려운 상황임). 강우의 분포형태
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38 금강운하개요 및 공학적 타당성 경부운하 영향권의 취수유량 4 구분취수 용량(천톤/일)실 취수량(천톤/일) 전국31,13015,667 한강 유역권 15,6388,000 낙동강 유역권 7,2224,000 소계22,86012,000 전국대비 비율 (%) 73.476.6 경부운하 영향권 전국민의 70%이상이 경부 운하권에서 이 물을 용수로 사용하고 있다.
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39 금강운하개요 및 공학적 타당성 운하 건설이 수질에 미치는 영향 5 수질의 변화를 나타내는 지표 수질의 순 변화량=유입오염량(비점오염원 포함)+자체 발생 오염량 (조류 및 바닥의 저니)-자체 분해량-유출 오염량 수질의 순 변화량 > 0 : 오염이 심화됨 수질의 순 변화량 < 0 : 수질이 개선됨 현재, 북한강과 한강본류는 BOD의 면에서는 수질의 순변화량 < 0 으로 수질이 개선되는 상태인데, 북한강유역의 생활환경 개선과 규제 및 수질개선을 위한 지속적인 투자로 인함.
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40 금강운하개요 및 공학적 타당성 한강수계의 수질변화 추이 1.2mg/l 1.0mg/l
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41 금강운하개요 및 공학적 타당성 2.0mg/l 3.6mg/l
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42 금강운하개요 및 공학적 타당성 낙동강의 수질 변화 추이 2.6mg/l 1.6mg/l
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43 금강운하개요 및 공학적 타당성 2.8mg/l 1.7mg/l
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44 금강운하개요 및 공학적 타당성 5.9mg/l 6.1mg/l
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45 금강운하개요 및 공학적 타당성 5.1mg/l 5.2mg/l
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46 금강운하개요 및 공학적 타당성 4.9mg/l 5.2mg/l
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47 금강운하개요 및 공학적 타당성 금강수계의 수질변화 추이
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48 금강운하개요 및 공학적 타당성 3.0mg/l 2.6mg/l
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49 금강운하개요 및 공학적 타당성 5.2mg/l 8.7mg/l
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50 금강운하개요 및 공학적 타당성 방류에 의한 수질개선효과 구분달성고령적포남지하남 삼랑진 물금 도수전 수질 실측 치 보장시 보장 시 백만톤 백만톤 도수전 수질 실측 치 보장시 보장 시 백만톤 만톤 백만 톤 평수기 백만 톤 갈수기 자료 : 지역간 용수수급 불균형 해소방안, 1998, 한국수자원공사
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51 금강운하개요 및 공학적 타당성 『지역간 용수수급 불균형 해소방안(1998, 한국수자원공사)』 3억2천만톤의 방류에 대한 수질개선효과 : 10~20% 1억4천톤의 방류에 대한 수질개선효과 : 10%내외 방류에 의한 수질개선효과는 그다지 효율적인 수단이 아님. 수질의 순변화량은 저수구간의 유입량과 유출량에 따라 상대적으로 달라지겠지만, 상류지역으로부터 유입되는 오염원의 총량에 대한 각 별한 관리 및 투자가 지속되지 않으면 수질의 개선은 기대하기 어려움. 저수량이 많으면 오염도의 증가시간이 지체될 뿐으로 수질의 순변화 량이 0보다 작은 경우를 제외하고는 저수구간의 수질악화는 시간의 문제로 됨.
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52 금강운하개요 및 공학적 타당성 하상의 준설 선박의 운항수심 확보를 위한 준설은 구간에 따라서는 부패한 토사 가 퇴적된 구간에서는 조류포자의 제거, 영양염류의 공급감소 등의 효 과가 있음. 생태계의 변화는 불가피함. 준설시 발생하는 퇴적오니의 부상( 浮上 )으로 인한 수질의 악화도 간 과할 수 없음. 배수갑문의 설치로 인하여 하상토사의 이동이 구간별로 차단되므로 하류구간에서는 토사의 퇴적이 크게 감소할 것임.
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53 금강운하개요 및 공학적 타당성 한반도 대운하 연구회의 대안 1. 갈수시 수량을 7억톤에서 17억톤으로 방류량을 늘려 하천 수질 개선 2. 주운시 낙동강으로 2억톤/년을 방류하여 하천 수질을 개선 3. 하상을 주운 가능수심인 6m로 준설하여 하천 수질을 개선 4. 한강 유역은 취수원을 북한강으로 이전하고, 나머지는 간접취수 (강변 여과수) 5. 낙동강은 댐 network, 강변여과 등 수원을 다변화 6. 강변여과 등의 간접취수로 상류지역의 규제 및 민원을 해소
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54 금강운하개요 및 공학적 타당성 취수량의 문제 6 현재의 취수량 한강수계 : 팔당댐 400만톤/일 한강본류 400만톤/일 낙동강수계 : 400만톤/일 경부운하의 취수계획 한강수계 : 북한강(양수리) 400~600만톤/일 (최근 5년간 청평댐 평균 방수량 1,480만톤/일) 강변 여과수 취수 285~347만톤/일 (양화, 미사리, 토평, 뚝섬)
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55 금강운하개요 및 공학적 타당성 강변취수 후보지(한강)
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56 금강운하개요 및 공학적 타당성 낙동강 수계 : 400만톤/일 소규모 취수장 : 전량 강변여과수로 전환(170~220만톤/일) 대구 : 80만톤/일 댐 취수 40만톤/일(운문댐, 가창댐, 냉천댐, 공산댐) 강변여과수 취수 40만톤/일 부산 : 100~150만톤/일 영남권 광역상수원 댐(7개댐) 네트워킹 또는 강변여과수 30~80만톤/일 하상 여과수 취수 70만톤/일
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57 금강운하개요 및 공학적 타당성 북한강(양수리)의 취수가능성 2월평균 : 578만톤/일 3월평균 : 638만톤/일 자료: 한국수문조사연보(유량편), 2004, 건교부
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58 금강운하개요 및 공학적 타당성 강변여과수에 대한 검토 7 강변여과 하상여과
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59 금강운하개요 및 공학적 타당성
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60 금강운하개요 및 공학적 타당성 창원시에 설치된 강변여과(방사형) 집수정
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61 금강운하개요 및 공학적 타당성 항 목하 상 여 과강 변 여 과 주요 목적 하천수질 개선 상수원수 생산 집수정 위치하천에 인접하천에서 50 ~ 100m 대수층 체류시간0.5일~3 일50일~100일 이상 오염물질 체류시간0.5일~수십일50일~100일 이상 여과수의 기원 하천수 95~100% 지하수 0~5 %(무시) 하천수 60~80% (창원 65%) 지하수 20~40% (창원 13%) 수량상대적으로 많음적음 오염물질 발생지하수 유입이 적어 유리 배후지에서의 유입 등(농약, 비료, 유류, 철, 망간 등) 시공성양호 수변에서 50~100m지역에 구조물 존재시 시공 불가능 하상여과와 강변여과의 특성비교
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62 금강운하개요 및 공학적 타당성 강변여과는 대수층을 통과한 하천수 및 지하수를 취수하는 방식이 므로 충분한 충적 대수층이 발달되어 있어야 함. 하천수의 수질도 3급 이상은 유지되고 있어야 함. 질산성 질소는 강변여과를 통해서는 처리하기 힘듬. (오재일, 이선구, 강변여과기술을 활용한 상수원 확보방안, 환경공학연구정보센터, 2002) (오재일, 이선구, 강변여과기술을 활용한 상수원 확보방안, 환경공학연구정보센터, 2002) 낙동강 부근에는 강변여과수가 시도되고 있으나(창원, 김해 등), 대규모의 강변여과수 취수에 대한 검토가 충분하다고 할 수 없음. 강변여과수를 주요 상수원으로 하는 경우, 하천수(지표수)관리가 소홀해질 가능성이 크며, 결국 강변여과수의 원수의 수질이 악화될 우려가 있음. 강변여과시설의 수명을 예측할 수 없으며, 대략 15년~20년정도 로 예상함 (강변지하수개발사업의 추진현황과 개발방향, 2004. 6, 창원시 상하수도사업소) 강변여과수 취수에 있어서 고려할 사항
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63 금강운하개요 및 공학적 타당성 강변여과수 취수설비 건설비용 창원시 대산취수장 : 72억원/1만톤/일(2001년)→72만원/톤/일 725억원/6만톤/일(2006년)→121만원/톤/일 725억원/6만톤/일(2006년)→121만원/톤/일 김해시 생림취수장 : 670억원/18만톤/일→37만원/톤/일(2009 년 12월 완공예정, 김해시 홈페이지 ) 600만톤/일의 취수설비 : 2조2천200억원(김해시 기준) 7조2천600억원(창원시 기준) 7조2천600억원(창원시 기준)
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64 금강운하개요 및 공학적 타당성 홍수의 위험에 대한 검토 8 금강 종단
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65 금강운하개요 및 공학적 타당성 홍수의 위험에 대한 검토 8 금강의 종단면도 관리수위 E.L. 1.46m 관리수위 E.L. 5m 관리수위 E.L. 12m 관리수위 E.L. 19m
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66 금강운하개요 및 공학적 타당성
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68 금강운하개요 및 공학적 타당성 정체수역의 결빙도 고려해야 한다(팔당댐, 2008. 2월).
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감 사 합 니 다
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