KDS 설계기준 51 70 05 여울과 소

자연형 여울과 소 설계 기준

1. 일반사항

1.1 목적

본 기준은 하천에 적용하는 자연형 여울과 소의 설계를 위한 제반 요소를 제공합니다.

1.2 적용 범위

본 기준은 하천 수생태 환경 개선을 위해 하상 경사를 변화시켜 자연형 하천에 가깝도록 인위적으로 설치하는 여울과 소에 대한 설계 기준입니다.

1.3 참고 기준

본 기준 적용 시 다음과 같은 관련 기준을 고려해야 합니다.

• KDS 51 12 45 하천환경 조사
• KDS 51 40 05 하천보
• KDS 51 50 20 하천하상유지시설
• KDS 34 10 00 조경설계기준
• KDS 34 70 10 하천조경

1.4 용어 정의

• 여울: 폭기 작용을 통하여 용존 산소량을 증가시키고 유속을 빠르게 하여 부착 조류 등 특정 수생식물의 먹이를 제공하며 하상 안정에도 기여하는 시설
• 소(웅덩이): 유속을 느리게 하여 부유물 및 오염물의 침전 작용, 흡착 작용 및 산화 분해 작용을 유도하고 어류 등 수생 생물의 서식처를 제공하는 시설
• 하천 회랑(stream corridor): 하천에서의 생물 서식처와 하천의 물리적 기능 (길이, 넓이, 깊이)이 결합하여 형성된 경관 생태 측면의 하천 통로
• 참조 하천: 대상 하천과 유사한 물리적, 지형학적, 생태적 특성이 유사하여 비교의 척도로 적용하기에 가능한 하천

1.6 시설물의 구성

1.6.1 종류

• 자연형 여울은 평여울형과 급여울형으로 구분되며, 여울의 특성상 상류부는 급여울형, 하류부는 평여울형이 연속적으로 나타납니다.

1.6.2 구조

• 상류부는 급여울형, 소(웅덩이) 하류부는 평여울형의 구조를 갖습니다.

2. 조사 및 계획

2.2 계획

2.2.1 일반사항

• 자연형 여울은 석재, 통나무 등과 같은 자연 재료를 활용한 시설입니다.
• 하천의 특성에 따라 다양한 형상으로 계획하여 수중 생물 등 하천 생태계의 보전을 위한 서식처 및 이동 경로를 조성하고 하천 수변의 식생과 하천 경관의 보전 및 향상을 도모해야 합니다.
• 하천에 관하여 다음과 같은 사항을 조사하고 하천 생태계의 특성을 분석합니다.
  • 하천의 수리
    ·수문
    ·수질
    ·형태를 조사하여 하상 변동 분석, 여울-소(웅덩이) 구조의 특성을 분석합니다.
  • 생태계 조사를 통하여 하천 생태계의 구조 및 기능을 분석하고 하천 경관 특성을 분석합니다.
• 하천에 대해 하천 수량, 수질, 생태계, 경관 등 하천 환경을 평가합니다.
• 하천에 관한 조사
  ·분석
  ·평가 결과를 자연형 여울의 설계 내용에 반영합니다.
• 하천 하상 유지 시설에 대해서는 하도의 수리적 안정을 고려한 하상 유지 시설을 검토할 때, 자연형 하상 유지 시설(급여울형)이 하도 안정화에 악영향을 주지 않는다면 생물의 종
  ·횡적 연속성을 고려하여 자연형 하상 유지 시설 계획을 고려합니다.

2.2.2 자연형 여울과 소 설계 시 고려 사항

• 여울과 소의 위치와 형식은 하천의 특성을 고려하여 물 흐름에 안전하고 자연 친화적인 구조로 계획해야 합니다.
• 여울과 소(웅덩이)의 구조는 시간 및 공간에 따라 주기적으로 퇴적과 침식을 반복되게 하므로 해당 하천 구간의 특성 (하천 규모, 하상 경사, 유량 등)에 맞는 평면으로 계획해야 합니다.
• 하천 생태계에 영향을 미치는 일차적인 요소는 수량과 수질이지만 수생 생물에 필요한 물리적 환경이 갖추어지지 않으면 생존이 불가능합니다. 하천에서 수생 생물이 생존할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 계획해야 합니다.
• 이송되는 물, 얼음 또는 유사를 무리 없이 통과시켜야 하며, 갈수기에는 가능한 한 깊은 수심이, 홍수기에는 낮은 수심이 유지될 수 있어야 합니다.
• 유량이 통과될 때 한계 소류력 및 한계 유속치를 넘어서는 안 됩니다.
• 여울 조성에 사용되는 재료는 일반적으로 다양한 크기의 돌을 사용할 수 있으며, 가장 큰 소류력을 받는 여울 정상부에는 저수로 만제 유량에서 떠내려가지 않는 크기의 거석을 사용합니다. 여울의 하류부에는 일정 구간까지 하상에 돌을 깔아서 과도한 침식이 발생하지 않도록 합니다.
• 저수로 만제 수위에서 여울 지점에 한계류가 발생한다고 가정할 수도 있습니다. 홍수 시의 통수능을 계산하여 통수능에 문제가 있을 경우에는 여울의 높이를 조정하거나 위치를 조정하여 필요한 통수능을 확보하도록 설계합니다.
• 경제적인 측면을 고려한 유지 관리가 이루어질 수 있어야 합니다.

4. 설계

4.1 설계 일반

• 여울의 형태, 재료, 기능 등은 자연 하천에 가깝도록 계획합니다.
• 여울과 소의 수리적 안정성을 검토하고 하천의 홍수에 대한 영향을 검토해야 합니다.

4.2 자연형 여울과 소의 설계

• 설계 수위: 저수로 만제 수위를 기준으로 여울과 소의 안전성, 계획 홍수위에 대한 영향 등을 검토합니다.
• 설계 인자: 하폭, 여울 사이의 간격, 사행 파장, 하도의 곡률 반경 등입니다. 곡률 반경 산정 시 기준선은 하도의 기하학적인 중앙선으로 합니다.
• 여울의 높이: 하상, 고수부지 표고, 하상 경사, 저수 시의 소의 수심 등에 의해 결정합니다. 하류 여울의 정상부 표고는 상류부 여울의 표고보다 낮아야 하고 계획 홍수량에 따른 문제가 발생하지 않도록 높이를 조절해야 합니다.
• 사행형 하도 계획: 대상 지점의 침식과 퇴적 흔적을 조사하여 하도 선형을 결정합니다.
• 하도 단면 결정: 평균 하폭, 평균 수심을 결정해야 하며 하도 폭은 하천 회랑의 폭보다 작아야 하고 상하류 수위, 마찰 저항, 시설 주변의 표고 등에 의해 결정합니다.
• 수리 기하 공식에 의해 하폭, 수심, 하상 경사 등을 결정할 수 있으나 제안자에 따라 결정된 계수값에 의한 결과는 다양한 값을 나타냅니다. 따라서, 적용 대상 하천의 특성과 유사한 계수를 적용하고 수리 계산 및 유사 이동에 대한 검토가 수반되어야 합니다.
• 참조 하천 비교: 결정된 하도 제원을 적용하기 전에 참조 하천을 비교하여 단면형을 계획할 수 있습니다. 참조 하천은 유역과 하도의 형태가 안정되어 있어야 합니다.
• 자연형 하상 유지 시설: 자연 하천에 가장 근접한 여울형 낙차공, 사석과 통나무(방부목) 등 다양한 형식을 고려할 수 있으며, 설치되는 사석(자연석)은 유수의 흐름에 떠내려가지 않도록 지지되어야 합니다.