KDS 설계기준 51 40 05 하천보

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하천보 설치 시방서

1. 일반사항

1.1 목적

본 기준은 하천보 설치를 위한 관련 기준을 제시하는 데 목적이 있습니다.

1.2 적용 범위

본 기준은 수위를 높여 수심을 유지하거나 조수의 역류를 방지하기 위하여 하천을 횡단하여 설치하는 보(洑)의 표준적인 설계기준을 제시합니다.

1.3 참고기준

본 기준을 적용할 때 관련 기준을 고려해야 합니다. 관련 기준은 다음과 같습니다.

• KDS 51 40 20 하천주운시설
• KDS 51 50 05 하천제방
• KDS 57 00 00 상수도 설계기준

1.4 용어 정의

• 보: 각종 용수의 취수, 주운(舟運) 및 친수활동 등을 위하여 수위 또는 유량을 조절하거나 바닷물의 역류를 방지하기 위하여 하천의 횡단 방향으로 설치하는 시설 중 흐르는 물의 월류(越流)를 허용하는 시설
• 고정보: 수위, 유량을 조절하는 가동 장치가 없는 보
• 가동보: 수위, 유량을 조절하는 가동 장치가 있는 보

1.5 기호의 정의

내용 없음.

1.6 시설물의 구성

1.6.1 보의 종류

• 설치목적에 따라 취수보, 분류보, 방조보 및 유량조절 보로 분류
• 구조와 기능에 따라 가동보 및 고정보로 분류
• 평면형상에 따라 직선형, 경사형, 굴절형 및 원호형으로 분류
• 설치재료에 따라 자연형 보, 콘크리트보로 분류
• 가동보는 작동 방식에 따라 유압식, 공압식, 수압식 및 무동력 가동보로 분류

1.6.2 보의 형식

• 기초형식은 고정형(fixed type) 및 부상형(floating type)
• 구조형식은 하천의 전하폭을 고정보로 하는 형식, 하천의 전하폭을 가동보로 하는 형식, 그리고 일부 구간은 고정보로 하고 나머지 구간은 가동보로 하는 복합형식

2. 조사 및 계획

2.1 계획

2.1.1 보의 종류 및 형식의 선정

• 보의 종류와 형식의 선정 시 홍수위 변동, 하상변동, 수질변화, 생태계에 미치는 영향, 자정능력 변화 등을 고려
• 중규모 이상의 하천에서는 원칙적으로 가동보 및 복합형보로 설치
• 기존 고정보를 가동보로 개량 시 가동문짝을 설치하는 가동보구간은 홍수 시를 대비하여 양안으로부터 충분히 떨어져야 함

2.1.2 설치위치의 선정

보의 위치는 설치목적, 환경성, 경제성, 시공성, 하상변동, 물리적 교란, 유지관리 등을 고려하여 가장 유리한 지점을 선정합니다.

• 용수공급지까지 도수(道水)하는데 필요한 취수위가 확보되는 지점
• 유수의 주된 흐름이 취수구와 근접한 지점
• 하안 침식에 대해 안전한 지점
• 직선수로와 같이 유속의 변화가 적어 하상변동이 적은 지점
• 기초지반이 양호한 지점
• 구조상 안전하고 공사비가 적은 지점
• 계획홍수량을 유하시키는데 필요한 하폭을 가진 지점
• 유지관리가 용이한 지점

3. 재료

내용 없음.

4. 설계

4.1 설계일반

4.1.1 일반사항

• 보는 전도(轉倒), 활동, 침하, 파이핑(piping)에 대하여 안정성이 확보되고 지지력에 문제가 없도록 설치해야 합니다.
• 보를 설치하는 경우에는 상․하류 수위변화에 따른 제방 안정성, 지하수위 변화, 취․배수 구조물 및 하천시설 등에 대한 영향을 검토하여 기술적․구조적 문제가 발생하지 않도록 설치해야 합니다.
• 보를 설치하는 경우에는 본체 상․하류 하천의 세굴 방지를 위하여 보호공을 설치해야 합니다.

4.1.2 설치 기준

• 보는 계획홍수위 이하 수위의 유수 작용에 대하여 안전한 구조로 하여야 합니다.
• 보는 계획홍수위 이하 수위의 홍수 유하를 방해하지 않고 부근의 하안 및 하천시설물의 구조에 심각한 지장을 초래하지 않으며 보에 접속되는 하상 및 고수부지의 세굴에 대하여 안전한 대책이 있는 구조로 합니다.
• 보의 평면형상 및 설치방향은 홍수시 물의 흐름 방향을 고려하여 결정합니다.
• 계획홍수량이 크고 하상경사가 급하거나 하상재료의 입경이 굵은 하천구간에서 자동수문 등과 같은 전도식 수문의 설치는 신중히 검토해야 합니다.
• 보 상류의 관리수위가 제내지(堤內地)보다 높을 때에는 제방의 누수(漏水) 및 습윤화(濕潤化) 에 대한 방지대책을 수립해야 합니다.

4.1.3 보마루 표고의 결정

• 보마루 표고는 하천의 계획단면적을 충분히 확보하고 각종 용수수요량을 취수하는데 지장이 없도록 취수구 수위 또는 보의 목적에 따른 수위를 근거로 결정합니다.
• 보마루 표고는 홍수 시 계획홍수소통에 지장이 없고 통수단면적을 충분히 확보되도록 계획하여야 하며 다음 식에 의해 보마루 표고를 결정할 수 있습니다.
• 보마루 표고 = 계획취수위 ‒ ((갈수량 ‒ 취수량)의 월류수심) + 여유고
• 가동보의 바닥표고(sill 표고)는 원칙적으로 계획하상고와 일치시킵니다. 가동보에서 가동보의 턱높이는 턱위에 퇴사가 발생하여 수문의 개폐에 지장이 없도록 하상에 잘 부합되도록 결정해야 합니다. 배사구는 취수구 앞부분에 퇴적된 토사를 배제하고 수로를 유지하여 취수를 용이하게 하기 위해서 배수구보다 일반적으로 0.5~1.0m 정도 낮게 합니다. 배사구는 평수 시에도 토사를 배제하기 때문에 배사구의 수로부에는 어느 정도 경사를 줄 필요가 있습니다.

4.2 고정보

4.2.1 고정보의 단면결정

• 고정보의 본체는 콘크리트 구조를 원칙으로 합니다. 단면형상은 상류측을 연직 또는 이에 가까운 기울기로 하고, 하류측은 완만한 기울기의 사다리꼴로 합니다. 보의 단면은 역학적으로 구조적, 수리학적 안정조건을 만족시켜야 합니다.
• 돌과 자갈이 많이 유하하는 곳에서는 상류측 경사면을 완만하게 하고 하류측 경사면을 급하게 하여 유하하는 돌과 자갈에 의한 파괴를 방지할 수 있도록 합니다. 또한 수세를 약화시키기 위해 하류측 경사면 비탈 끝에 곡선을 만들지 않고 월류하는 물을 물받이에 수직으로 낙하시키는 경우도 있습니다.
• 고정보의 안전을 검토하기 위해서는 보의 상․하류 수위차에 의한 침투수의 침투길이와 외력에 의한 본체의 전도, 활동, 침하를 고려해야 합니다.

4.2.2 물받이

• 물받이는 파이핑과 월류에 의한 보 상․하류의 세굴을 방지하기 위하여 설치합니다.
• 물받이는 일반적으로 철근콘크리트 구조로 하지만 사석을 활용한 여울형상, 돌붙임형상을 고려할 수 있습니다.
• 보의 직하류는 월류하는 강한 흐름에 의해 하류하상이 심한 침식작용을 받게 됩니다. 하상 침식으로부터 보를 보호하기 위하여 물받이 내에서 도수를 발생시키는 등 수세를 약화시켜 유속이 적절하게 유지되도록 합니다.

4.2.3 바닥보호공

• 바닥보호공은 유속을 약화시켜 하상의 세굴을 방지하고 보의 본체 및 물받이를 보호하기 위해서 설치합니다.
• 바닥보호공은 콘크리트 블록, 사석, 돌망태, 다공성소재 등 투수성 재료를 이용하며, 바닥보호공이 유실되지 않도록 합니다.
• 바닥보호공은 조도가 다른 2종류 이상의 재료를 사용하여 유속을 서서히 감소시켜 흐름을 원활하게 할 필요가 있습니다.

4.3 가동보

4.3.1 가동보의 높이

가동보를 세웠을 때 높이는 치수상 안전성 확보를 위하여 보 지점의 계획하상고와 계획홍수위의 중간값보다 낮아야 합니다.

4.3.2 경간길이 및 가동부

• 가동보의 경간길이는 인접한 보기둥의 중심선간의 거리이며, 계획홍수량이 발생하였을 때의 배수위(背水位), 하천상황, 지형상황, 경제성 및 시공성 등을 고려하여 결정해야 합니다.
• 현재의 하상고보다 계획하상고가 낮은 경우에는 하상을 굴착하여 가동부를 시공한 후, 가동부 턱위에 퇴사가 발생되어 문짝의 조작에 지장이 없도록 하여야 합니다. 퇴사를 방지하기 위해서 가동부 턱을 계획하상고보다 다소 높게 설치하여 가동부 턱과 물받이에 광정보의 기능을 부여해야 합니다.
• 가동보의 가동부(可動部)가 인양식인 경우에는 최대 인양 시의 가동부 하단이 계획홍수위에 KDS 51 50 05 (하천제방) (표 4.1-1)에 따른 여유고를 더한 높이보다 높아야 합니다.

4.3.3 물받이 및 바닥보호공

가동보의 물받이와 상판과의 연결부는 수밀성이 있고 부등침하에 대응 가능한 구조로 합니다.

4.3.4 바닥판

바닥판은 상부하중을 지지하고 문짝의 수밀성을 확보할 수 있어야 하며 보기둥 사이에서 물받이의 역할을 할 수 있는 구조로 설계합니다.

4.3.5 보기둥

• 보기둥은 상부하중과 홍수 시 유수의 수압을 안전하게 상판에 전달하는 구조로 설계해야 합니다.
• 보기둥의 높이는 수문조작에 충분한 높이로 해야 하며, 여유고를 반영해야 합니다.
• 보기둥의 두께는 관리교의 폭, 수문의 치수, 권양기의 치수 및 역학적 안정 등을 고려해서 결정해야 하는데 일반적으로 1.5~3.0m 정도로 합니다.
• 보기둥의 폭 (t)은 수문의 크기, 보의 높이, 지반토질조건 등에 따라 결정되지만 최대한 작게 결정하도록 합니다. 관리교의 교각을 포함한 보기둥의 폭은 하천폭의 10%를 초과하지 않도록 합니다. 이것을 초과하는 경우, 배수효과에 따른 상류측 수위를 분석하여 필요하면 하천폭을 확장합니다.

4.3.6 문기둥

문기둥은 상부하중을 안전하게 보기둥에 전달할 수 있는 구조로 설계합니다. 인양식에서 문기둥의 높이는 개폐문짝을 완전히 열었을 때 문짝하단의 높이, 문짝의 높이, 관리에 필요한 여유고를 더한 값으로 합니다.

4.3.7 문짝

• 가동보의 문짝은 개폐가 확실하고 완전한 수밀성 및 내구성을 가지고 홍수소통에 지장을 주지 않는 구조가 되도록 설계합니다.
• 문짝에는 인양식과 전도식이 있으며 전도식일 경우에는 전도시의 상단높이는 가동보 기초부(바닥판 포함)의 높이 이하로 합니다. 가동보의 개폐문 부근에 토사가 퇴적되는 것을 피하기 위해 문짝의 고정부에 볼록부(凸)낙차를 설치할 필요가 있다고 생각되는 경우는 볼록부의 상단을 계획하상으로 합니다.

4.4 차수벽

• 보를 투수성 지반에 설치할 때는 파이핑(piping) 현상이 일어나지 않도록 충분한 투수로 길이를 확보해야 하고 투수량이 많을 때는 이를 방지할 수 있도록 차수벽을 설치합니다.
• 차수벽은 콘크리트, 강철 널말뚝, 케이슨 등을 사용하여 설치하고 상․하류의 수위차에 의해 생기는 침투수의 동수경사를 감소시켜 토사의 유동과 흡출을 방지하는 구조로 설계해야 합니다.

4.5 연결호안

• 보에 연결하는 호안은 유수의 작용에 의해 제방 또는 하안이 세굴되는 것을 방지하는 구조로 해야 합니다.
• 보에 연결되는 하안 또는 제방에는 이를 보호하는 구조물이 설치되어야 합니다. 구조물의 설치는 보의 구조, 제방법선의 선형, 보와 연결부의 선형, 어도, 배사구, 갑문의 유무와 그 위치 등에 따라 다르나 일반적으로 물받이 구간까지 점확대 또는 점축소 단면이 되도록 배치하고 연결부는 수리상 안전해야 합니다.

4.6 부대시설

4.6.1 일반사항

• 보를 설치할 때는 필요에 따라 취수구, 배사구, 침사지, 어도, 갑문, 관리교, 수문조작 및 유지관리 시설 등을 설치합니다.
• 가동보는 필요에 따라 관리교 등 적당한 관리시설을 설치합니다.
• 가동보 및 배사구가 있는 고정보에서 수문조작에 의한 하류측 수위변동이 뚜렷한 구간에서는 경보시설을 설치할 필요가 있습니다.

4.6.2 취수구

• 취수구는 취수기능을 충분히 발휘할 수 있어야 하고 구조적으로 유수에 안전해야 하며 유지관리가 편리하도록 위치, 구조, 수위 등을 결정해야 합니다.
• 취수구는 원칙적으로 취수보의 직상류에 설치하고 토사의 퇴적이 발생하지 않는 위치에 설치합니다.
• 원칙적으로 양안 취수는 피하는 것으로 합니다.
• 취수유속은 0.6~1.0m/s 정도를 표준으로 합니다.
• 체(screen)는 취수문 바로 앞에 설치합니다.
• 지형이 허용하는 한 취수정을 설치하는 것으로 합니다.
• 취수구에 관한 구체적인 설계사항은 KDS 57 45 00 (상수도 취수시설 설계기준) 3.7 취수구를 참조하여 적용합니다.

4.6.3 배사구 및 침사지

• 보 상․하류에 토사가 퇴적되지 않고 하류에 원활하게 공급되도록 배사구의 규모 및 위치를 결정합니다.
• 하천 토사가 함께 취수되면 수로에 퇴적되어 용수의 소통을 막으며, 경지에 유입되어 지장을 주기도 합니다. 이와 같은 유입토사를 퇴적시키기 위하여 침사지를 설치합니다.
• 침사도랑의 바닥기울기는 일반적으로 1/20~1/70으로 하고 관개용 침사지에서는 1/50 내외를 표준으로 합니다.
• 침사지 내에 침전된 토사를 자연배사할 때는 침사도랑의 바닥기울기, 침사도랑 말단에서 배사관까지의 이동부, 배사관 입구와의 높이차 및 배사관 연결각은 물론 배사유량과 배사관의 단면형과의 관계가 적절하여야 합니다.

4.6.4 갑문

• 보를 설치하여 하천을 주운으로 이용할 경우에는 갑문을 배사구 근처의 유심부에 설치해야 합니다. 또한 갑문의 폭과 길이는 운행하는 선박이나 바지선의 종류, 크기 및 척수에 따라 결정해야 합니다.
• 갑문에 관한 구체적인 설계사항은 KDS 51 40 20(하천주운시설)을 따릅니다.

4.6.5 기타시설

• 가동보를 설치할 경우에는 문짝이 기립하는 동안에도 하류측으로 하천유지에 필요한 유량을 보낼 수 있는 유지유량 공급시설을 설치해야 합니다.
• 보에는 조작 및 유지관리를 위해 필요시 부속설비를 설치합니다.

4.7 자연형 보

자연형 보는 보의 본체 및 물받이를 나무, 돌 등과 같은 자연재료를 사용하여 해당 하천의 특성에 따라 다양한 형상으로 계획하여, 수중생물 등과 같은 하천 생태계의 보전을 위한 서식처 및 이동경로를 조성하고, 하천 수변 식생과 하천경관의 보전 및 향상을 도모해야 합니다.

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