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목차

제1장 과업개요 18

1.1. 과업배경 및 목적 18

1.2. 추진경위 18

1.3. 지하수저류지의 정의 19

1.4. 과업범위 19

1.5. 과업기간 20

1.6. 과업수행내용 20

제2장 사업의 필요성 24

2.1. 도서지역 수자원확보의 문제점 24

2.1.1. 도서지역의 반복되는 식수난 문제 24

2.1.2. 도서지역의 물공급 현황 25

2.1.3. 도서지역의 자연환경 특성 26

2.1.4. 도서지역의 수원개발 현황 27

2.1.5. 도서지역의 해수침투 29

2.2. 대이작도 도서지역 수원확보의 필요성 31

2.3. 지하수원 확보사업의 필요성 및 기대효과 32

2.4. 국내외 사례조사 33

2.4.1. 국내사례 33

2.4.2. 해외사례 36

2.4.3. 해외선진사례 조사 37

제3장 관련계획 검토 51

3.1. 상위계획 51

3.1.1. 제4차 국토종합계획 수정계획(2011~2020)(대한민국정부, 2011. 1) 51

3.1.2. 수자원장기종합계획(2011~2020)(국토해양부, 2011. 10) 52

3.1.3. 전국수도종합계획(환경부, 2007. 3) 53

3.1.4. 2025 수도정비기본계획(광역상수도 및 공업용수도)(국토해양부, 2009. 12) 53

3.1.5. 지하수관리 기본계획(2012~2021)(국토해양부, 2012) 54

3.1.6. 2030 수도정비기본계획(광역상수도 및 공업용수도)(수립 중) 57

3.2. 관련계획 58

3.2.1. 지하수저류지 개발방안 수립조사(건설교통부/한국수자원공사, 2002. 10) 58

3.2.2. 도서해안지역 지하수확보방안 기본조사(국토해양부/한국수자원공사, 2012. 12) 60

3.2.3. 도서해안지역(1단계) 지하수자원확보 타당성조사(국토해양부/한국수자원공사, 2013. 12) 62

3.2.4. 농어촌·도서지역 2단계 상수도 확충계획 2005~2014(환경부, 2005) 64

3.2.5. 농어촌·도서지역 2단계 상수도 확충 수정계획(2010~2014)(환경부, 2010) 65

3.2.6. 농어촌·도서지역 3단계 상수도 확충 수정계획(2013~2022)(환경부, 2013) 66

3.2.7. 대체수원개발방안기본조사(국토해양부/한국수자원공사, 2009. 12) 67

3.2.8. 도서지역의 친환경적 용수공급계획 수립방안(KEI, 2010) 68

3.2.9. 제3차 도서종합개발 10개년(2008~2017) 계획(행정자지부, 2008. 1) 69

3.2.10. 식수용저수지 건설 추진계획(안)(환경부, 2009) 70

3.3. 사업대상 지자체 관련계획 71

3.3.1. 옹진군 지하수 부존량 및 함양량 조사(한국농어촌공사, 2012. 3) 71

제4장 기본조사 및 타당성조사 검토 73

4.1. 사업지역 일반현황 73

4.1.1. 인문 및 사회 현황 73

4.1.2. 기상 및 수문 현황 73

4.1.3. 용수공급 현황 75

4.1.4. 공급시설 현황 76

4.1.5. 잠재오염원 77

4.1.6. 사업지역 지형 특성 78

4.1.7. 지질 및 토양 특성 78

4.1.8. 토지이용현황 79

4.2. 수리 및 수문현황 80

4.2.1. 수문학적 유역특성 80

4.2.2. 강우량 및 증발산량 84

4.2.3. 장기유출분석 89

4.2.4. 유황분석 97

4.3. 용수수급계획 99

4.3.1. 수요량 산정방법 99

4.3.2. 생활용수수요 검토 99

4.3.4. 농업용수수요 검토 108

4.3.5. 용수공급시설 현황 및 계획 108

4.3.6. 용수수급전망 109

4.3.7. 용수공급계획 109

4.4. 용수공급능력 확보방안 110

4.4.1. 검토개요 110

4.4.2. 도서지역 수자원 확보방안 111

4.4.3. 대안검토 121

제5장 현지조사 128

5.1. 지질 및 토질조사 128

5.1.1. 조사개요 128

5.1.2. 조사원리 및 방법 130

5.1.3. 조사결과 138

5.1.4. 수리특성평가 155

5.2. 수질조사 156

5.2.1. 간이수질검층 156

5.2.2. 공내검층 분석결과 157

5.2.3. 먹는물기준 수질분석 결과 158

5.2.4. 화학분석 결과 160

5.3. 측량조사 161

5.3.1. 측랑일반 161

5.3.2. 측량 과업 내용 및 위치도 161

5.3.3. 세부 측량 162

5.3.4. 보상조사 166

제6장 기본 및 실시설계 보완 168

6.1. 설계 고려사항 168

6.1.1. 입지조건 168

6.1.2. 수문분석 169

6.1.3. 차수벽 설계 169

6.1.4. 취수시설 설계 170

6.1.5. 수질 171

6.1.6. 시공중 고려사항 171

6.1.7. 운영시 고려사항 172

6.2. 최적개발규모 선정 173

6.2.1. 지하수 개발가능량 산정방법 173

6.2.2. 지하수 개발가능량 산정결과 174

6.2.3. 지하수저류지 최적개발규모 184

6.3. 지하차수벽 185

6.3.1. 기본 방향 185

6.3.2. 지하차수벽 설계기준 185

6.3.3. 지하차수벽 위치 선정 190

6.3.4. 지하차수벽 공법 선정 195

6.3.5. 지하차수벽 205

6.4. 취수시설 212

6.4.1. 취수방식 선정 212

6.4.2. 취수정 위치 및 영향반경 검토 214

6.4.3. 적정취수량 검토 223

6.4.4. 스크린 규격 및 충전력 결정 225

6.4.5. 취수시설 228

6.5. 배수시설 231

6.5.1. 배수방식 비교 231

6.5.2. 배수방식 선정 232

6.6. 관측시설 233

6.6.1. 시설개요 233

6.6.2. 관측정 설치계획 233

6.7. 기계 설비 235

6.7.1. 기계 설계의 기본방향 235

6.7.2. 계획 취수 및 정수생산량 235

6.7.3. 공사 개요 235

6.7.4. 주요자재 비교검토 및 선정 236

6.7.5. 설비 계획 238

6.7.6. 장비 목록 239

6.8. 전기분야 242

6.8.1. 개요 242

6.8.2. 설계범위 242

6.3.3. 기본방향 242

6.3.4. 적용법규 및 규정 242

6.3.5. 전력인입 조사현황 242

6.8.6. 시설계획 243

6.8.7. 배전설비 243

6.8.8. 동력설비 244

6.8.9. 간선설비 245

6.8.10. 조명설비 246

6.8.11. 전열설비 246

6.8.12. 접지설비 246

6.9. 계측제어 설비 247

6.9.1. 공사개요 247

6.9.2. 감시제어 시스템의 구성계획 248

6.9.3. 현장 계측기기 249

6.10. 건축분야 250

6.10.1. 건축계획의 방향 250

6.10.2. 사전조사 251

6.10.3. 건축개요 252

6.10.4. 배치계획 253

6.10.5. 동별 세부계획 254

6.10.6. 자재선정 계획 256

6.10.7. 에너지 절약 계획 257

6.11. 기타시설 258

6.11.1. 정수시설 258

6.11.2. 관로 262

6.11.3. 펌프 용량 265

6.12. 환경관리 계획 265

6.12.1. 대기질 265

6.12.2. 수질 266

6.12.3. 폐기물 266

제7장 수리모델링 269

7.1. 개요 269

7.2. 수리모델링 구축 269

7.2.1. 모델영역 및 격자망 설정 269

7.2.2. 수문지질단위 270

7.2.3. 지하수 함양량 270

7.2.4. 경계조건 272

7.2.5. 대수층 수리상수 및 모델보정 273

7.3. 수리모델링 정류모사 결과 275

7.4. 차수벽 설치에 따른 지하수계 변화 276

7.5. 취수정 설치에 따른 지하수계 변화 279

제8장 시공(공사관리) 계획 282

8.1. 지하차수벽 설계 기준 282

8.1.1. 지하수저류지의 역할 282

8.1.2. 기능 282

8.1.3. 차수기준 282

8.1.4. 내구성 283

8.1.5. 배수시설 284

8.1.6. 차수벽 위치 284

8.2. 차수벽 공법선정 284

8.2.1. 공법선정시 고려사항 284

8.2.2. 주입공법 비교검토 286

8.2.3. 주입재의 침투성 검토 288

8.3. 교반혼합 공법 설계기준 및 시공순서 292

8.4. 공정계획 296

제9장 사업비 선정 298

9.1. 개요 298

9.2. 사업비 산정 298

9.2.1. 산정기준 298

9.2.2. 사업비 산정결과 299

9.3. 종합적 평가 300

표 1.2-1. 지하수자원확보사업 중장기추진 대상지역 18

표 1.5-1. 주요 공종별 수량 21

표 1.5-2. 주요 시설물계획 22

표 2.1-1. 가뭄피해 도서지역 식수지원 현황 24

표 2.1-2. 시군구별 도서해안지역 현황 25

표 2.1-3. 지역규모별 상수도 보급수준(2008년) 25

표 2.1-4. 도서지역 상수도 보급률 변화추이 25

표 2.1-5. 도서지역 식수전용 저수지 현황 27

표 2.1-6. 도서지역 해수담수화시설 현황 28

표 2.1-7. 도서지역 빗물이용시설 사례 28

표 2.1-8. 해수침입 피해사례 30

표 2.2-1. 대이작도 용수수급 전망결과 31

표 2.2-2. 인천광역시 옹진군 조사결과 31

표 2.3-1. 도서지역 수자원확보시설사업 기대효과 32

표 2.4-1. 국내 지하수저류지 시공사례 33

표 2.4-2. 국내 지하수저류지 차수벽 제원 34

표 2.4-3. 국내 지하수저류지 시설 현황 35

표 2.4-4. 해외 지하수저류지 시공사례 36

표 3.1-1. 대체수원 확보방안 54

표 3.1-2. 중장기 추진계획 56

표 3.1-3. 도서해안지역 지하수자원 확보사업 추진계획 57

표 3.2-1. 지하저류지 개발방안 수립조사 주요 과업내용 58

표 3.2-2. 지하저류지 개발 후보지점 현황(21개소) 59

표 3.2-3. 정밀조사지점 15개소의 자연조건 및 개발조건 61

표 3.2-4. 사업지역 평가결과 61

표 3.2-5. 도서별 과부족량 및 공급계획량 62

표 3.2-6. 도서지역별 지하수저류지 최적개발규모 63

표 3.2-7. 상수도 확충계획의 주요 지표 비교 65

표 3.2-8. 농어촌.도서지역 3단계 상수도확충계획 66

표 3.2-9. 도서지역 식수원 개발사업 추진계획 66

표 3.2-10. 용수공급방안 수립절차 67

표 3.2-11. 도서지역의 여건과 전망 69

표 3.2-12. 부처별 투자계획 70

표 3.3-1. 옹진군 지하수 부존량 및 함양량 조사 과업내용 71

표 3.3-2. 옹진군 도서별 대체용수 확보방안 71

표 4.1-1. 대이작도 인근 기상관측소 현황 74

표 4.1-2. 인천기상관측소 기상현황(1964~2013년) 75

표 4.1-3. 대이작도 용수공급 현황 75

표 4.1-4. 대이작도 시설사업 추진사항(2012) 75

표 4.1-5. 대이작도 지하수이용시설 현황 76

표 4.1-6. 잠재오염원 현황 77

표 4.1-7. 대이작도 지형특성 78

표 4.1-8. 대이작도 토지이용현황 79

표 4.2-1. 대이작도 및 지하수저류지 유역특성 80

표 4.2-2. 대이작도 및 대상유역 표고분석결과 81

표 4.2-3. 대이작도 및 대상유역 평균고도 및 평균경사 81

표 4.2-4. 대이작도 및 대상유역 토지이용현황 81

표 4.2-5. 대이작도 및 대상유역 수문학적 토양군 82

표 4.2-6. 인천기상관측소 현황 83

표 4.2-7. 대이작도 대상 강우관측소 84

표 4.2-8. 인천관측소 월평균 강우량 84

표 4.2-9. 인천관측소 월·연강우량 84

표 4.2-10. 인천관측소 월별 증발산량 89

표 4.2-11. 각 유역별 추정 매개변수표 92

표 4.2-12. 권역별 추정 매개변수 적용 중권역 94

표 4.2-13. 지하수저류지 유역 TANK모형 추정 매개변수 94

표 4.2-14. 대이작도 지하수저류지 유역 유출분석 결과 95

표 4.2-15. 대이작도 지하수저류지 유역 연도별 월평균 유출분석 결과 95

표 4.2-16. 대이작도 지하수저류지 유역 유황분석결과 비교 97

표 4.2-17. 대이작도 지하수저류지 유역 갈수현황 분석결과 98

표 4.3-1. 생활용수수요량 산정방법 100

표 4.3-2. 상수도 이용현황 100

표 4.3-3. 과거 인구추이 101

표 4.3-4. 자연적 증감인구 예측 방법 및 특징 103

표 4.3-5. 시계열 추정방법 및 모델식 103

표 4.3-6. 장래인구추정 104

표 4.3-7. 대이작도 계획급수 보급률 104

표 4.3-8. 대이작도 급수량 원단위 105

표 4.3-9. 대이작도 생활용수수요 105

표 4.3-10. 생활용수수요 총괄 105

표 4.3-11. 최대일률 106

표 4.3-12. 대이작도 최대일률 적용 106

표 4.3-13. 체류시간 별 회전율 107

표 4.3-14. 대이작도 관광용수수요 107

표 4.3-15. 기타용수수요 총괄 108

표 4.3-16. 대이작도 용수공급시설 109

표 4.3-17. 대이작도 용수공급시설 공급가능량 109

표 4.3-18. 대이작도 용수수급전망 109

표 4.3-19. 대이작도 과부족량 및 공급계획량 109

표 4.3-20. 시기별 용수수급전망 결과 110

표 4.3-21. 대이작도 월별 용수공급계획 110

표 4.4-1. 지하수저류지의 사용목적에 따른 분류 112

표 4.4-2. 지하수저류지의 저류형태에 따른 분류 112

표 4.4-3. 지표댐과 지하수저류지의 장단점 비교 113

표 4.4-4. 식용전용저수지 특성 115

표 4.4-5. 도서지역 식수전용 저수지 현황 116

표 4.4-6. 도서지역 해수담수화시설 현황 117

표 4.4-7. 시설용량에 따른 도서지역 해수담수화시설 톤당 운영비 118

표 4.4-8. 대이작도 기존 수원 및 급수현황 121

표 4.4-9. 대이작도 용수 수요량 및 공급량 122

표 4.4-10. 지하수저류지 유역특성 122

표 4.4-11. 대지작도 지하수 함양량 및 개발가능량 산정결과 123

표 4.4-12. 대이작도 지하수저류지 건설사업비 123

표 4.4-13. 영광군 해수담수화 시설 현황(2013.1.25. 현재) 124

표 4.4-14. 대이작도의 해수담수화 시설규모 124

표 4.4-15. 대이작도 해수담수화 시설용량별 사업비 125

표 4.4-16. 대이작도 해수담수화 연간운영비 산정 125

표 4.4-17. 대이작도 수자원확보방안 검토 결과 126

표 5.1-1. 지질 및 토질조사 내역 129

표 5.1-2. 수질분석 항목 137

표 5.1-3. 탄성파탐사 결과 140

표 5.1-4. 시추조사 및 착정조사 위치 142

표 5.1-5. 지층별 분포현황 142

표 5.1-6. 수압시험 결과 144

표 5.1-7. 공내재하시험 결과 144

표 5.1-8. 시추공영상 촬영결과 145

표 5.1-9. 시추공영상 분석(타당성, EJ-04) 145

표 5.1-10. 평사투영 분석(타당성, EJ-04) 146

표 5.1-11. 절리군 분석(타당성, EJ-04) 146

표 5.1-12. 시추공 영상분석(금회, NEJ-2) 147

표 5.1-13. 평사투영 분석(금회, NEJ-2) 148

표 5.1-14. 절리군 분석(금회, NEJ-2) 148

표 5.1-15. 단계양수시험 결과 149

표 5.1-16. 장기양수시험 및 회복시험 결과(토사층) 151

표 5.1-17. 장기양수시험 및 회복시험 결과(풍화대) 151

표 5.1-18. 순간수위변화시험 결과 153

표 5.1-19. 입도 분석 성과 154

표 5.1-20. 입경, 균등계수 및 곡률계수 154

표 5.1-21. 대수층 분포현황 155

표 5.1-22. 토층별 수리전도도 155

표 5.1-23. 토층별 수리전도도 선정 155

표 5.2-1. 현장 수질검층 범위 156

표 5.2-2. 공내검층 결과 157

표 5.2-3. 먹는물 수질검사 결과(1) 158

표 5.2-4. 먹는물 수질검사 결과(2) 159

표 5.2-5. 화학분석 결과 160

표 6.2-1. 지하수 개발가능량 산정방법 173

표 6.2-2. 물수지 분석(기본조사)에 의한 지하수 함양량 및 개발가능량 174

표 6.2-3. 지하수위 강하곡선 해석(기본조사)에 의한 지하수 함양량 및 개발가능량 174

표 6.2-4. 지하수 기초조사 자료분석(기본조사)에 의한 지하수 함양량 및 개발가능량 174

표 6.2-5. 지하수관리기본계획(2012-2021) 자료분석에 의한 지하수 함양량 및 개발가능량 175

표 6.2-6. 기존 지하수 이용량 산정결과 175

표 6.2-7. 지하수 가용개발량 산정결과 175

표 6.2-8. 지하수개발 여유수량 산정결과 176

표 6.2-9. 충적층 구성 물질의 공극률과 비산출률 177

표 6.2-10. 심도별 대수층 분포현황 및 기존저류량 산정결과 178

표 6.2-11. 지하수위 상승폭 및 추가저류량 산정결과 178

표 6.2-12. 유효저류량 및 개발가능량 산정결과 181

표 6.2-13. 적용 강우관측소 현황 및 함양계수 181

표 6.2-14. 각 지점별 월 평균 함양량 및 유입량 182

표 6.2-15. 지하수 개발규모 182

표 6.2-16. 수문학적 모의 운영결과 182

표 6.2-17. 개발가능량 산정결과 비교 184

표 6.2-18. 최적개발규모 184

표 6.3-1. 지하차수벽 시공법에 따른 벽체두께 186

표 6.3-2. 지하차수벽 관련 자문 결과 187

표 6.3-3. 한국의 지하수저류지 현황 188

표 6.3-4. 일본 지하댐에 시공한 지하차수벽 시공사례 및 특징 189

표 6.3-5. 지하차수벽의 입지조건 190

표 6.3-6. 대이작도 지하차수벽 설치에 따른 해수 영향 및 취수량 모델링 결과 193

표 6.3-7. 대이작도 지하차수벽 위치 비교 194

표 6.3-8. 지하차수벽 시공공법 분류 196

표 6.3-9. 과업지구 현황을 고려한 공법 선정 고려사항 197

표 6.3-10. 시멘트계 주입재의 물리적 특성치 200

표 6.3-11. 주입재별 주입 가능한 암반균열의 최저폭비교 201

표 6.3-12. 주입대상 토질별 주입비 검토 202

표 6.3-13. 지하차수벽 공법 개략 검토 203

표 6.3-14. 지하차수벽 교반혼합공법 상세 검토 204

표 6.3-15. 차수기준 205

표 6.3-16. 기반암 수압시험 결과 205

표 6.3-17. 지하차수벽 주입공 배치 및 간격 206

표 6.3-18. 지하차수벽 제원 206

표 6.3-19. 그라우팅 시멘트 재료 비교표 208

표 6.3-20. 시공 순서 211

표 6.4-1. 취수방식 비교 213

표 6.4~2. 대수층 특성 214

표 6.4-3. 취수방식 선정 214

표 6.4-4. 공별 대수층 분포현황 216

표 6.4-5. 대표적인 대수층에 대한 양수시험 결과 216

표 6.4-6. 대표적인 대수층에 대한 양수시험 내용 217

표 6.4-7. 대표적인 대수층의 수질상태 비교 217

표 6.4-8. 취수가능 여부 검토결과 218

표 6.4-9. 영향반경 산정 경험식(자유면대수층 적용 가능) 218

표 6.4-10. 경험식에 의한 영향반경 산정결과 219

표 6.4-11. 대수층 구성물질에 따른 추정 영향반경 219

표 6.4-12. 대수층 구성물질에 따른 영향반경 추정결과 219

표 6.4-13. NW-2에 대한 영향반경 220

표 6.4-14. 대수층 구성물질에 따른 영향반경 추정결과 220

표 6.4-15. WHPA 프로그램을 이용한 NW-1의 포획구간 산정결과 221

표 6.4-16. WHPA 프로그램을 이용한 NW-2의 포획구간 산정결과 222

표 6.4-17. 영향반경 산정결과 223

표 6.4-18. 단계양수시험 결과를 이용한 적정취수량 산정결과 224

표 6.4-19. 입도분석 시험결과 226

표 6.4-20. 취수정 배치 검토 229

표 6.4-21. 취수시설 계획 230

표 6.5-1. 배수방식 비교 231

표 6.5-2. 배수방식 232

표 6.6-1. 지하수 관측정 설치계획 233

표 6.7-1. 계획 취수 및 정수처리량 235

표 6.7-2. 막여과 방식 비교검토 및 선정 236

표 6.7-3. 이송펌프 비교검토 및 선정 237

표 6.7-4. 취수설비 장비 목록 239

표 6.7-5. 정수처리설비 장비 목록 239

표 6.8-1. 전동기 기동방식 244

표 6.8-2. 전동기 보호장치 244

표 6.9-1. 설계적용 법규 및 규정 247

표 6.11-1. 기존 지하수 수질분석 결과 259

표 6.11-2. 관로시설 검토 262

표 6.11-3. 관종 검토 263

표 6.11-4. 펌프 제원 265

표 6.12-1. 대기질 영향요인 및 저감대책 266

표 6.12-2. 수질 영향요인 및 저감대책 266

표 6.12-3. 폐기물 영향요인 및 저감대책 266

표 7.2-1. 모델영역 및 격자망 설정 269

표 7.2-2. 기본조사 지하수 함양을 산정결과 270

표 7.2-3. 지질, 토양형 및 토지이용 현황 270

표 7.2-4. 도서별 지하수 함양율 선정결과 271

표 7.2-5. 모델에 적용된 지하수 함양량(2004년~2013년) 271

표 7.2-6. 차수벽 공법 및 제원에 따른 지하수저류지 모델 입력값 272

표 7.2-7. 대수성시험결과값 적용시 모델보정결과 274

표 7.2-8. 최종모델 보정결과 275

표 7.4-1. 지하수저류지 설치 전후의 물수지 변화 277

표 8.1-1. 차수기준 차수벽 시공법에 따른 벽체두께 283

표 8.2-1. 지하차수벽 시공공법 분류 285

표 8.2-2. 주입공법 비교표 286

표 8.2-3. 시멘트계 주입재의 물리적 특성치 289

표 8.2-4. 주입재별 주입 가능한 암반균열의 최저폭비교 290

표 8.2-5. 주입대상 토질별 주입 가능비 검토 291

표 9.2-1. 토목공사 원가계산 제비율 적용기준(18개월) 298

표 9.2-2. 전기 및 계측공사 원가계산 제비율 적용기준(6개월) 298

표 9.2-3. 사업비 산정결과 299