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하천 하상 유지 시설 시방서
1. 일반 사항
1.1 목적
하천 하상 유지 시설은 하상 침식, 하상 저하 및 국부 세굴을 방지하거나 구조물 보호를 위해 설치한다.
1.2 적용 범위
본 기준은 하상 경사를 완화시켜 하상을 유지하고 하천의 종단과 횡단 형상을 유지하기 위한 하상 유지 시설에 대한 표준적인 설계 기준을 제시한다.
1.3 참고 기준
본 기준을 적용할 때 관련 기준을 고려해야 한다. 관련 기준은 다음과 같다.
- KDS 51 14 20 하도
- KDS 51 40 05 하천보
- KDS 51 40 10 하천어도
- KDS 51 50 25 하천수문
- KDS 51 50 40 하천 사방 시설
- KDS 51 90 10 하천 교량
1.4 용어 정의
- 하상 유지 시설: 하상의 안정과 하천의 종단․횡단 형상을 유지하기 위해 하천 바닥에 설치하는 구조물
- 낙차공: 하상 경사를 완화하기 위해 보통 50cm 이상의 낙차를 둔 하상 유지 시설
- 완경사 낙차공: 하상의 경사를 완만하게 하기 위해 하류측 경사를 1:10~1:20 정도로 완만하게 설치하며 주로 돌과 목재를 이용한 시설
- 대공(帶工, 띠공): 하상의 저하가 심한 경우에 하상이 계획 하상고 이하가 되지 않도록 하기 위해 설치하며, 낙차가 없거나 매우 작은(보통 50cm 미만) 하상 유지 시설
1.6 시설물의 구성
하천 하상 유지 시설에는 본체, 물받이, 바닥 보호공 등이 있다.
2. 조사 및 계획
2.1 조사 및 계획 일반
(1) 하상 유지 시설은 하상의 일부를 고정시키는 하천 구조물로서 수문, 수리, 유사 등과 같은 현재의 하도 특성의 분석과 더불어 장래에 발생할 하도 변화를 예측하여 안정 하도가 유지될 수 있도록 설치해야 한다. 하상 유지 시설의 계획 절차는 다음과 같다.
(2) 하상 변동 계산에 의해 예측된 하상이 계획 하상고보다 낮아서 구조물의 안전이 위협받을 때에는 하상 유지 시설 등 그에 대한 대책을 마련해야 한다. 한편 하상 변동 계산에 의해 예측된 장래의 하상이 계획 하상고를 충분히 유지할 수 있다고 판단될 때에는 하상 유지 시설이나 다른 구조물을 설치할 필요가 없다.
(3) 하상 유지 시설의 낙차는 치수, 구조적 안정성, 각 낙차공 사이의 길이를 고려하여 낙차공의 설치 목적 및 현장 여건에 부합하도록 결정한다. 낙차공의 낙차는 1.0m 이내로 하는 것을 원칙으로 하되, 부득이한 경우에는 다단 낙차공으로 계획하며 1단의 낙차는 1.0m 이내로 한다.
3. 재료
(내용 없음)
4. 설계
4.1 설계 일반
(1) 하상 유지 시설은 그 시설 주변의 하안 및 하천 시설에 미치는 영향을 최소화하도록 계획해야 한다.
(2) 하상 유지 시설 설치 후의 하상은 설치 전의 하상보다 낮은 곳에서 안정되므로 물받이와 바닥 보호공은 현재의 하상에 설치하지 말고 계획 하상고에 설치해야 한다.
(3) 하상 유지 시설은 주위에서 발생하는 국부 세굴을 방지할 수 있어야 하므로 세굴에 견디고 하상 변동이 현저한 홍수 시에도 구조물이 안전할 수 있도록 하상 유지 시설 본체 상류 ․ 하류의 하천 세굴 방지를 위하여 보호공(保護工)을 설치해야 한다.
(4) 하상 유지 시설을 저수로와 고수부지에 하나의 구조로 설치하는 경우는 양 끝은 제방의 중심부분까지 연장하여야 하며 제방 사면은 옹벽과 같이 수직으로 설치하는 것을 피한다.
(5) 하상 유지 시설은 일반적으로 상하류 낙차를 일으키거나 하상 유지 시설 본체위에는 얕은 수심 흐름을 일으키며, 유수의 연속성을 끊고 어류의 이동 등을 방해한다. 따라서 하상 유지 시설은 하상의 안정을 도모하는 데 불가피한 경우에 한해 설치하는 것을 기본으로 한다. 하상 유지 시설을 설치하는 경우는 어도를 설치하거나 하상 유지 시설의 본체를 완경사 구조로 하는 등의 대책을 강구할 필요가 있다.
(6) 하천 환경의 보전 및 주위 경관을 고려하고 하천 환경을 고려하여 자연형 재료를 우선 적용한다.
(7) 기존의 취수보가 퇴적되어 하상 유지 시설의 기능으로 변할 경우 또는 취수보에 의해 홍수위가 크게 상승하거나 어도 설치의 필요성이 대두되었을 때에는 경작 상황, 주민의견, 관련 기관 의견 등을 조사하여 가급적 철거하거나 가동보와 같은 기능을 도입하여 홍수에 의한 범람 또는 내수 위험도를 최소화해야 한다.
4.2 구조
(1) 하상 유지 시설의 구조와 형상은 하상 변동, 수질 개선 및 생태 보전을 고려하여 결정하되, 주변 경관과 조화되도록 설계해야 한다.
(2) 하상 유지 시설은 계획 홍수위 이하 수위의 유수 작용에 관하여 안전한 구조로 하고, 부근의 하안 및 하천 시설물에 심각한 지장을 초래하지 않는 구조로 한다.
(3) 일반적으로 콘크리트 하상 유지 시설은 본체, 물받이, 바닥 보호공 등으로 구분된다.
(4) 하상 유지 시설은 어도를 설치해야 하며 어도에 관한 사항은 KDS 51 40 10(하천어도)을 따른다.
4.3 본체
4.3.1 기능 및 구조
(1) 하상 유지 시설의 본체는 상류측 하도의 하상고를 유지하기 위한 시설로서 낙차공과 대공이 있다.
(2) 하상 유지 시설의 본체는 전도, 활동, 침하에 대해 안정하도록 설계한다.
4.3.2 평면 형상
하상 유지 시설의 평면 형상은 하천 흐름의 직각 방향으로 설치하는 것을 원칙으로 하되, 하천 특성과 설치 목적에 따라 다양한 형상으로 계획할 수 있다.
4.3.3 횡단 형상
하상 유지 시설의 횡단 형상은 하천 흐름 방향을 기준으로 수직으로 계획하는 것을 원칙으로 한다.
4.3.4 종단 형상
(1) 하상 유지 시설의 폭, 하류측 비탈면 경사 및 상류측 비탈면 경사는 수리 현상, 하상 세굴, 낙차의 높이를 고려하여 결정한다. 또한 하상 세굴을 방지하고 안정 하상고와 안정 하상 경사를 유지할 수 있도록 설치되어야 한다.
(2) 본체 둑마루 폭은 콘크리트 또는 석재 구조일 경우에는 1m 이상으로 한다.
(3) 본체의 하류측 비탈면 경사는 1:0.5 보다 완만하게 하며 물의 낙하 등에 의해 생길 수 있는 소음을 방지할 목적으로 1:1 보다 완만한 경사로 할 수도 있으나 이 경우에 낙차가 크면 하상 세굴을 증대시킬 수 있으므로 주의해야 한다.
(4) 상류측 비탈면 경사는 수직~1:0.5로 한다.
4.3.5 차수벽
(1) 차수벽은 일반적으로 하상 유지 시설 본체 하부의 파이핑을 방지하기 위해 설치한다.
(2) 차수벽의 깊이는 차수벽 간격의 1/2 이내로 하며 1/2 이상의 길이가 되는 경우에는 물받이 길이를 늘린다. 강 널말뚝을 사용하는 경우에는 최저 2m로 한다.
4.4 물받이
4.4.1 기능 및 구조
물받이는 도수(跳水)를 발생시켜 유수의 세력을 완화시킬 목적으로 설치하며, 흐름에 안정성이 있는 구조로 해야 한다.
4.4.2 길이
(1) 물받이는 세굴을 방지할 수 있는 길이로 결정되어야 한다.
(2) 상류 흐름인 완경사 하천에서는 낙차의 2~3배 또는 하류측 바닥 보호공 길이의 1/3 정도로 할 수 있다.
(3) 낙차공의 물받이 길이는 KDS 51 40 05(하천보)의 방식 등을 사용하여 산정할 수 있다.
4.4.3 감세공
감세공은 본체 하류에 고유속의 방류수가 갖는 높은 에너지에 의하여 본체, 물받이, 바닥 보호공 등 구조물이 파괴 또는 세굴되는 것을 방지하기 위해 설치한다.
4.4.4 두께
(1) 물받이의 두께는 양압력에 견딜 수 있는 중량을 가지도록 설계해야 하며 KDS 51 40 05(하천보)를 따른다.
(2) 물받이의 최소 두께는 35cm로 한다.
4.4.5 정류벽 (整流壁, baffle wall)
정류벽은 수류력(水流力)을 효과적으로 감세시킬 수 있는 형상으로 결정해야 하며, 수리 현상을 검토해야 한다.
4.4.6 정류벽 높이 및 배열
정류벽의 높이는 구조물 본체 및 물받이의 안정성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 결정하며, 정류벽의 배열은 물받이 길이, 유속의 영향 등을 고려하여 결정한다.
4.4.7 정류벽의 이격 거리 및 배치
정류벽의 이격 거리는 물받이 길이를 고려하여 결정하며, 물받이의 폭과 길이, 수심을 고려하여 정류벽의 배치를 결정한다.
4.5 바닥 보호공
4.5.1 기능 및 구조
(1) 상류측 바닥 보호공은 하상 유지 시설 직상류에서 발생하는 국부 세굴을 방지하여 하상 유지 시설 본체를 보호한다.
(2) 하류측 바닥 보호공의 기능은 다음과 같다.
- 하상 유지 시설을 통과한 유수의 난류 현상을 감소시켜 하류 하도의 국부 세굴을 방지하고 본체 및 물받이를 보호한다.
- 홍수 시 하류 하도의 변동에 따라 변형되어 본체 및 물받이를 보호한다.
- 하류 하도의 하상 저하에 따라 발생하는 구조물과 하상의 표고차를 줄인다.
(3) 바닥 보호공은 굴요성 구조로 설계함을 원칙으로 하며 돌망태, 블록공, 사석 등을 하천의 종방향으로 설치한다.
4.5.2 높이
바닥 보호공은 하상 저하에 의한 바닥 보호공 자체의 붕괴를 방지하기 위해서 물받이와 같이 장래의 하상 저하량을 예상한 다음 안정 후의 하상에 설치한다.
4.5.3 길이
(1) 바닥 보호공의 설치 범위는 하상 유지 시설에 의한 영향이 없어진다고 추정되는 범위까지를 원칙으로 한다.
(2) 하상 유지 시설의 바닥 보호공 길이는 KDS 51 40 05(하천보)에서 제시하는 방식 등을 사용해서 산정할 수 있다.
4.6 연결 옹벽 및 밑다짐
4.6.1 기능 및 구조
(1) 하상 유지 시설 주위에는 하안을 보호하기 위해 연결 옹벽 또는 연결 호안을 설치한다. 하상 유지 시설의 본체와 물받이 부분에서는 연결 옹벽을 설치하고 그 외의 부분에서는 연결 호안을 설치하는 것을 원칙으로 한다.
(2) 바닥 보호공 하류의 옹벽 및 호안 전면에는 밑다짐을 설치하여 세굴로부터 보호한다.
(3) 하상 유지 시설을 저수로와 고수부지에 하나의 구조로 설치하는 경우 양 끝은 제방의 중심부분까지 연장하여야 하며 제방 사면은 옹벽과 같이 수직으로 설치하는 것을 피한다.
4.6.2 배치
(1) 연결 옹벽은 물받이를 포함한 하상 유지 시설 본체와 그 상하류에 설치하여 저수 호안과 접속한다.
(2) 바닥 보호공 하류의 연결 옹벽 전면에는 밑다짐을 설치한다.
(3) 완류 하천에서는 하안부의 세굴이 하상 유지 시설로부터 하류의 긴 구간에 걸쳐 발생하므로 하류 호안에는 반드시 밑다짐을 설치한다.
(4) 하상 유지 시설 상류 하도의 하상 저하량이 커지는 경우에는 상류 호안에 대해서도 밑다짐 공을 설치한다.
4.7 연결 호안
4.7.1 기능 및 구조
(1) 연결 호안은 하상 유지 시설 상·하류에 발생하는 하안 부분의 세굴을 방지하기 위해 설치한다.
(2) 연결 호안은 흐름의 작용에 대해 하안 또는 제방의 세굴을 방지할 수 있는 구조로 설치해야 한다. 단 지질 등의 상황에 의해 세굴의 염려가 없거나 치수상의 지장이 없으면 설치하지 않아도 된다.
(3) 저수로 하안의 호안 높이는 저수로의 호안 높이로 한다.
(4) 제방 호안 높이는 계획 홍수위 이상으로 하며, 유수가 현저하게 변화되는 구간에서는 제방 높이로 한다.
4.7.2 길이
연결 호안은 하안 또는 제방의 세굴을 방지할 수 있는 길이로 설치해야 한다.
4.8 고수부지 보호공
4.8.1 기능 및 구조
고수부지 보호공은 고수부지의 침식을 방지하기 위해 설치한다.
4.8.2 고수부지의 종단 형상
복단면 하도에 낙차공을 설치할 경우에 고수부지의 종단 형상은 주변 수리 현상을 검토하여 결정한다.
4.8.3 고수부지 보호공의 설치 범위
고수부지 보호공의 범위는 하도 형상이 만곡하여 있는 경우 등의 특별한 경우를 제외하고는 낙차공의 상하류 바닥 보호공의 위치까지 설치한다.
4.9 자연형 하상 보호 시설
4.9.1 일반 사항
자연형 하상 보호 시설은 다음 사항을 유의하여 설계한다.
(1) 최대 한계 소류력 및 한계 유속을 초과하지 않도록 한다.
(2) 곡류 하도의 바깥 하안에는 심한 침식이 발생하지 않게, 안쪽 하안은 심한 퇴적이 발생하지 않게 설계되어야 한다.
(3) 하천의 횡단은 지형적 조건에 맞게 설계되어야 하고, 적용 재료의 종류는 그 지역의 여건에 맞는 것으로 선택되어야 한다.
(4) 경관적인 요소는 지역적 특성과 조화되어질 수 있게 하며 다양한 동·식물의 서식처가 이루어질 수 있게 한다.
(5) 경제적인 측면을 고려한 유지 관리가 이루어질 수 있어야 한다.
4.9.2 자연형 하상 보호 시설
자연형 하상 보호 시설은 하상 보호공인 돌붓기와 부직포 깔기, 하안 기초 공인 섶단과 돌놓기 또는 돌망태, 고수부지 보호공 등이 있다.
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