KDS 설계기준 67 40 30 밭관개

2024년 07월 25일 건설엔지니어

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밭관개사업 설계 기준

1. 일반사항

1.1 목적

농어촌정비법에 근거한 밭관개사업 수립에 필요한 기술적 사항 및 관련 기준 제시
현재의 밭관개 수요 충족 및 기후변화, 농업환경 변화, 농업수요 변화, 생태환경 변화 등을 고려하여 지속 가능한 기능 수행

1.2 적용 범위

농어촌정비법에 근거한 농업생산기반 조성 및 확충을 위한 정비사업 및 밭관개 관련 사업의 조사 및 계획
기술되지 않은 사항은 국가건설기준으로 제정된 타 설계기준 적용 가능

1.3 참고기준

관련 법규: 건설기술진흥법, 농어촌정비법, 농업·농촌 및 식품산업 기본법, 물관리기본법
관련 기준: KDS 14 00 00 구조설계기준, KDS 17 00 00 내진설계기준, KDS 67 20 00 용배수로, KDS 67 25 00 농업용 관수로, KDS 67 40 20 논관개, KDS 67 40 40 농지관개 수질관리, KDS 67 40 90 농지관개 유지관리, KDS 67 45 00 농지배수, KDS 67 50 00 경지정리, KDS 67 70 00 농지보전, KDS 67 80 00 농업수질 및 환경

1.4 용어의 정의

간단일수: 간단관개 간격일수 (총이용 유효수분 / 계획일 최대소비수량, 소수점 이하 버림)
계획용수량: 수로 설계용량 결정에 사용되는 조용수량
고랑관개: 고랑을 만들어 통수하여 관개하는 방법
관개강도: 단위시간에 관개되는 수량
관개시설: 작물에 관개수를 공급하기 위한 말단포장 내의 시설
관개효율: 수원 취수량 대비 밭 유효토층에 저류된 수량의 비율
농지보전: 농경지 농업적 이용가치 저하 방지 (홍수, 토양침식, 토양매몰 등)
다공관 관개: 경질관(염화비닐관 등)이나 연질호스에 구멍을 설치하여 물을 분출시키는 관개 방식
배치간격: 배치된 스프링클러, 드립 등의 상호 간격
살수지관: 스프링클러 혹은 직립관이 일정간격으로 접속된 최말단 관로
생장저해 수분점: 포장용수량 상태에서 수분이 줄어들어 작물이 정상적으로 성장할 수 없는 상태의 토양수분 상태
소비수량: 작물 증발산으로 인해 유효토층에서 손실된 토양수분 감소량
송수조직: 수원으로부터 배분조직에 이르는 일련의 시설
보더관개: 과수원 등에서 과수 뿌리 근처에 흙을 쌓아 보더를 만들고, 도랑이나 호스로 도수하여 관개하는 방법
스프링클러 관개, 살수관개: 압력수를 노즐로 분사하여 강우 또는 분무 상태로 관개하는 방식
스프링클러: 금속 또는 플라스틱으로 회전하며 살수하는 기구
암거배수: 토양 과습으로 인한 생산성 저하 시 암거를 매설하여 과잉수를 배제하는 방법
유효수분량: 식물이 유효하게 이용할 수 있는 토양수분량
유효우량: 작물 유효토층 토양수분 증가에 기여한 강우량
유효토층: 간단일수 정도의 청천일수 기간 동안 토양면 증발, 작물 근의 수분흡수, 모관공급 등에 의해 수분 소비가 일어나는 토층
이미터: 점적관개 등에서 급수관 말단에 설치된 감압장치
점적관개, 물방울관개: 관내 수압을 감압하여 작물 뿌리 근처에 연속적으로 물을 떨어뜨려 관개하는 방법
제한토층: 유효토층 내에서 수분 소비에 가장 큰 영향을 미치는 토층 (작물 생육, 수량, 품질에 큰 영향)
조절지(farm pond): 말단포장 관개 정지 시 간선 및 지선수로에서 공급된 수량을 저류하고 다음 관개 시 이용하기 위한 소류지
조직용량: 관개 블록에서 계획적인 관개에 필요한 배분조직의 최대 통수량
지표관개: 지표면을 유수 또는 담수에 의해 관개하는 방법
지하관개: 암거 또는 개거를 이용하여 근역 아래쪽에서 모관작용에 의해 관개하는 방법
총신속유효수분량(TRAM): 제한토층 내의 평균 토양수분이 포장용수량에서 생장저해 수분점까지 소비된 시점의 유효토층 내 전체 소비수량
침입수: 지표수 또는 강수가 모관 간극이나 암석 공극을 통해 지각 상부에 스며드는 물
토양수분 소비형: 유효토층 전체 수분감소량 대비 각 층의 수분감소량 비율
토층개량: 농지조성, 경지정리 등에서 작물 생육환경 향상, 농업기계 작업성 향상을 위한 토목적 수단
포장용수량: 토양이 유지할 수 있는 모관수의 최대량
살포기: 관개용수를 살포하는 기구

1.5 기호의 정의

내용 없음

1.6 시설물의 구성

밭관개 시설: 스프링클러, 고정관로, 지표식, 지하식 관개로 분류
- 스프링클러 관개
- 고정관로에 의한 관개: 다공관 관개, 물방울 관개 (점적관개법, 지표하관개법, 분수식관개법)
- 지표식 관개: 고랑관개, 보더관개
- 지하식 관개: 지하관개 (개거식, 암거식), 지중관개 (정압관개, 낮은 정압관개, 부압관개)

1.7 해석과 설계 원칙

안전하고 경제적이며 친환경적인 설계
사용과 기능 목적에 적합한 설계
영농, 기후, 환경 변화를 고려한 지속 가능성 고려

1.8 설계 고려사항

밭관개사업: 자원 효율적 이용, 농업 생산성 향상, 친환경·친생태적 설계
물리적, 사회적 지형여건, 경제여건 및 생태환경 여건에 맞는 조사 및 계획

1.9 구조설계도서

이 기준에 따라 안전하고 사용과 기능 목적에 적합하도록 작성
기술되지 않은 사항은 1.2(2)를 따를 수 있음

2. 조사 및 계획

2.1 조사 및 계획 일반

2.1.1 일반사항

물 이용 체계, 지역 특성, 사업 규모, 관련 사업 등을 종합적으로 검토하여 계획 수립
장래 개발계획 및 관리 운영 포함한 종합적인 계획 수립

2.1.2 계획수립

기본구상에 의해 기본계획 및 시설계획 관련성을 고려하여 계획 진행
계획 내용은 서로 관련성이 있으므로 전체적으로 생산성과 공익성이 높게 되도록 계획 수립

2.2 조사

2.2.1 일반사항

합리적이고 효율적인 수행을 위해 예정지 조사와 기본조사로 구분
예정지 조사: 사업 필요성 판정 및 기본계획 수립을 위한 개략적인 현황 파악 및 장래 예측

2.2.2 조사 단계

예정지 조사:
- 관련 행정기관 및 유지관리 기관 의견 수렴
- 구획, 용배수체계, 농도, 토층개량 등 사업 필요성 판정
- 자연환경 (기상, 지형, 지질, 생태 등) 및 사회환경 (도로, 온배수 현황, 영농상황, 농가의 영향, 관련 사업 등) 개략적인 현황 파악 및 장래 예측 조사
기본조사:
- 예정지 조사 자료, 도면, 현지 주민 의견 등을 고려하여 조사 계획 수립
- 사업의 기술적, 경제적, 생태환경적 타당성 조사·분석
- 사업 규모, 위치, 정비목표수준, 수혜면적 등 사업계획 결정 단계 (주요 시설물은 대안 비교설계 가능 수준의 조사)
- 기후변화 영향 및 취약성 평가 결과 확인

2.2.3 기본조사의 항목

기상조사: 지구 대표 기상관측소의 장기간 자료 (일 또는 시우량 등) 조사
지형 및 지적조사: 계획 및 설계에 필요한 정밀한 지형도 작성 (명확한 수혜면적 산정)
토양 및 토질 조사: 용수량 파악, 암거배수 등 계획 기초 자료 (지구 내 토양의 물리적, 화학적 특성 조사)
수리상황 조사: 지구 및 주변 수리시설 설치 및 사용 상황 조사 (밭 지하수 배수대책 수립)
수원 및 농지보전 조사: 수원계획 수립을 위한 지구 및 주변 하천, 저수지, 호소, 지하수 등 조사 (용수, 배수, 농지보전 현황 조사)
구획, 도로 및 수로 조사: 계획 기초 자료 (구획 크기, 형상, 배치, 단차, 도로 및 수로 폭, 구조, 배치, 관리주체, 이용 상황, 부대 구조물, 유지관리 상황 등 조사)
사회·경제조건 조사: 계획 기초 자료 (지구계획 관련 농업 일반현황 및 지역 경제 현황 조사)
영농재배상황 조사: 계획 수립 위한 영농 및 재배상 문제점, 지역 개발 방향 조사
농가의향 조사: 계획 기초 자료 (농가 및 농업경영체의 장래 영농구상 및 사업 조사)
생태환경 조사: 농지, 도로, 수로 등 기반시설의 생태환경 영향 최소화 위한 환경 설계 정보 수집 (생태 및 용배수 체계 등 조사)
관련 사업 등의 조사: 지구 및 주변의 시행 또는 계획 중인 관련 사업 내용 조사

2.3 계획

2.3.1 기본구상

지역 여건에 부합한 용수시설 설치 (밭작물 경쟁력 강화, 기계화 영농, 환경 친화적 조성)
종합적인 계획 수립

2.3.2 기본계획의 수립

기본조사 결과에 따라 영농계획, 용수계획 및 수원계획 종합 검토
기본구상에 맞춰 기본계획 수립

2.3.3 영농계획

지역농민 선호도, 시장성 등 생산 및 유통 전망 고려하여 작목 결정
작물 재배기간, 재배 방법, 비배관리 기술 등을 감안하여 확정

2.3.4 용수계획

용수량 결정 기본: 수혜지구 기상, 토양, 작물 특성 등 파악 후 영농 및 작부체계 추진 방향 고려
용수계획 제원 결정:
- 수분 보급 위한 용수량: 수혜지구 기상특성, 토양수분 특성, 밭작물 토양수분 소비특성 고려
- 토양수분 조사: 조사지점 선정, 측정 및 표시 방법 결정 (포장용수량, 생장저해 수분점, 유효수분량, 유효토층, 토양수분 소비형, 소비수량, 계획일 소비수량 등 결정)
- 총신속유효수분량(TRAM): 제한토층 내 평균 토양수분이 포장용수량에서 생장저해 수분점까지 소비된 시점의 유효토층 내 전체 소비수량 (1회분 순관개수량)
- 계획 간단일수: 총신속유효수분량(TRAM) / 계획 최대일 소비수량 (소수점 버림)
- 물방울 관개 용수량: 관개 방법 특이성 고려하여 결정
- 다목적 이용 계획: 수혜지구 이용목적에 따라 필요수량 및 필요시기 명확하게 설정
계획용수량 산정: 용수계획 제원, 수원에서 포장까지 용수 반송 및 살포 손실수량 종합적으로 고려
소비수량 산정: 작물이 정상적으로 생육하여 좋은 품질과 수확을 낼 수 있는 상태에서 소비되는 수분량 (증발산량, 침투량, 모관 상승량, 유효우량 등 고려)

2.3.5 수원계획

계획기준년: 10년에 1회 정도 발생하는 한발을 대표하는 년 (장기간 기상, 수문기록 기초로 판단)
유효우량:
- 밭에 내린 강우량 중 작물 생육에 유효한 우량 (강우량, 강우강도, 강우분포, 지형, 토양 투수성, 재배작물 종류 등 고려)
- 5 ㎜미만의 소량 강우는 유효우량에 포함하지 않음
- 강우 유효율: 지형, 토양 투수성, 재배작물, 강우강도, 강우분포 등 고려 (80% 정도)
- 유효우량 상한: 총신속유효수분량(TRAM) – 강우 직전 토양 유효수분량, 최대치는 총신속유효수분량
수원계획: 하천수, 지하수, 저수지 등 각 수원에 대한 기술적 가능성 검토 후 가장 경제적인 취수 방식 결정

2.3.6 전체조직계획

밭 포장에서 수원까지 용수조직: 말단 관개조직, 급수조직, 송수조직 (경제성, 기능성, 안전성 등 고려하여 조화)
- 말단관개조직: 여러 개의 살포 블록을 지배하는 분수밸브 등 밸브류와 2차적으로 설치된 시설 전체
- 급수조직: 조절지 또는 저수탱크에서 말단관개조직에 이르는 시설 전체
- 송수조직: 수원에서 급수조직에 이르는 시설 전체
- 조절지 또는 저수탱크 하류측 물관리 조직 분류: 면적 규모에 따라 살포블록, 윤번관개블록으로 구분

2.3.7 말단관개조직계획

스프링클러 관개:
- 영농조건에 적합하게 계획
- 다목적 이용 시 다양한 용수사용 만족
- 살포 블록 규모: 영농조건, 시설비, 유지관리비 종합적으로 판단하여 설정
- 말단 기자재 선정: 대상작물, 영농조건, 경지정리 상황, 지형, 기상조건 등 종합적으로 검토
- 말단 기자재 배치: 물 이용 목적에 따라 효과가 발휘되도록 결정 (스프링클러 배치 간격, 노즐 구경 등 결정)
- 말단살포시설 기능: 배관 적부에 의해 좌우 (배관방식 결정, 살포블록 내 수압차 최소화, 관 종류 및 지름 배열 적절히 고려)
고정관로에 의한 관개:
- 다공관개나 물방울관개: 파이프 수리특성 및 배치 방법 검토 (관개 후 습윤 지역 내에 재배작물 근역이 충분히 포함되도록 계획)
지표관개:
- 고랑관개: 침투율에 따라 적정한 고랑유량, 고랑길이, 고랑너비 및 관개시간 결정 (관개 후 습윤 지역 내에 재배작물 근역 포함)
- 보더관개: 침투율에 따라 적정한 포장유량, 보더너비, 보더길이 및 관개시간 결정 (관개 후 습윤 지역 내에 작물 근역 포함)

2.3.8 급수조직계획

급수조직계획 기본: 경제성, 기능성, 안전성 고려하여 관리운영이 원활히 되도록 결정
급수조직 지배규모: 관개작업 및 시설계획 단위인 1개 또는 여러 개의 윤번구로 구성 (작부계획, 영농계획, 지형조건, 포장 정비조건, 시설 경제성 등 검토)
조직용량 결정: 계획적 관개를 실시하기 위한 급수시설 최대 통수량 (이용목적에 따라 조직용량 결정)
급수조직 자유도: 집약적 재배작물 관개 대상 시 물수요 시간적 집중에 대응 (경제성 고려)
급수조직 구성 및 시설 배치:
- 급수조직 구성: 조절지 및 저수조, 펌프시설, 관로, 분·급수시설 등
- 시설 연계 및 조화 (말단 필요압력, 제어방식, 포장 정비조건, 살포작업 체계, 이용목적 및 안전성 고려)
급수시설 계획:
- 조절지 또는 저수조 설치 목적: 상위 간선수로 조직용량과 말단시설 조직용량 조정 및 균형 (관리 손실 수량 경감)
- 조절지 또는 저수조: 1개 관개구에 1개소 설치 (1일 이내 용수수급 관계 조절)
- 조절지 또는 저수조에서 각 포장까지 수로 형식: 원칙적으로 폐쇄형 관수로 (지형조건에 따라 반폐쇄형 관수로 가능)
- 관수로 계획: 말단시설까지 전구간 적절히 작동, 시설 이용조직과 연계 (관 규격 및 재료 선정)
약액 및 비료 혼입처리 조직계획:
- 블록 구성: 살포블록, 윤번구, 관개구
- 기본 시설 구성: 급수시설 및 말단살포시설 (방제, 시비 등 자재살포 목적 시 자재혼입시설 및 잔액처리 시설 부가)
- 다목적이용조직: 시설 통합 종합 시스템 (효과적으로 기능 수행)
- 자재 혼입방식 결정: 포장 집단 상황, 규모, 작물 유형, 작부체계, 작업체계 등 고려
- 잔액처리: 급수시설과 말단 살포시설 구분 (자재혼입방식, 영농형태, 작업체계 등 고려)

2.3.9 조정시설 계획

수로조직 취수량, 통수량, 사용량 불균형 조정 (용수 사용 유연성 확보)
배치, 용량 및 구조: 포장 물 사용 방법, 용수 공급, 시설 관리 등 고려

2.3.10 배관계획

저류지 또는 저수조에서 각 포장까지 수로 형식: 원칙적으로 폐쇄형 관수로 (지형조건에 따라 반폐쇄형 관수로 가능)
관수로 계획: 말단시설이 적절히 작동, 시설 이용조직과 연계 (관 지름 및 재료 선정)

2.3.11 송수조직계획

송수방식 결정: 수원 상황, 지형, 관개방식, 용수관리 방법 등 고려 (가장 적합한 송수방식 결정)
조정시설: 경제성, 조작성 향상, 물 이용 합리화, 효율적인 물관리를 위한 설치 검토 (조정 기능 충분히 발휘)
펌프시설: 계획 최대유량 안전하고 경제적으로 확보 (유량변동, 기타 시설과의 관련성, 운전제어 방법, 유지관리 등 고려)
부대시설: 송수시설 도수기능 또는 유수제어 기능 안전하게 유지 및 발휘
종합수리해석: 송수시설, 급수시설 및 물관리 시설 계획 수립 시 종합적인 수리해석 실시 (계획 조건 충족 여부 검토)

2.3.12 관리제어시설계획

용수와 시설이 밭관개 목적에 적합하고 경제적으로 장기간 안전하게 관리 운영될 수 있도록 계획

2.3.13 시설의 관리운영 계획 및 관리항목

관리운영 계획:
- 밭관개시설 적절한 관리운영 도모 (운영 조직 및 유지관리 방법 검토)
- 효율적 관리운영 예상 시 IT 기술 적용 검토
관리항목:
- 수원 감시, 물 이용계획, 취수 및 송급수 조작, 긴급 시 대응, 시설 점검·정비, 물관리 데이터 수집·정리·해석 등 (수리시설 구조 및 배치, 관리제어 시설 기능 종합적으로 검토)

2.3.14 수처리 시설계획

영농계획에 부합하는 관개 용수원 수질 확보 (이용 가능한 수원 종류, 필요 용수량, 수처리 공정 및 수질기준 달성 가능성, 운영관리 등 고려)

2.4 사업효과

논관개(2.4)를 참조

3. 재료

국가기준으로 제정된 타 설계기준 및 관련 참고문헌에서 제시된 사항을 따름

4. 설계

밭관개 방식: 스프링클러 관개, 고정관로에 의한 관개, 지표 관개 (지표관개 중 등고선 고랑관개방식, 보더관개, 지하관개방식은 아직까지 보편화되지 않음)

4.1 스프링클러 관개 설계

4.1.1 스프링클러 설계

영농조건, 대상작물, 지형, 토양 등 여러 조건 고려
영농조건에 충분히 대응하는 형식으로 설계

4.1.2 살포관로의 설계

관로상 최대 압력점에서의 살포기 살포량과 최소 압력점에서의 살포량 비를 1:1 이하로 함
관내면 조도, 관지름 및 유속에 의해 발생하는 마찰손실에 의한 수두손실 고려
수압차가 작은 경우 살포량 차를 10%로 하면 압력차는 20% (관로내 평균압력은 말단 스프링클러 수압에 관로 마찰손실의 1/4을 더한 값을 근사적으로 사용)
스프링클러 평균 살포량 결정
관내 총 유랑: 평균 살포량 x 관로상 스프링클러 수

4.2 고정관로에 의한 관개

4.2.1 다공관 관개

다공관 종류: 다공파이프, 진동기가 붙은 노즐라인, 유연성 다공호스
다공관 설계: 일반적으로 스프링클러 지관과 같이 설계
다공관로 방향: 포장구획, 도로배치, 주풍향 등 고려 (관 지름, 관로 길이, 관개강도 등 일반적인 수리 특성 참고)

4.2.2 물방울 관개

낮은 압력수를 지면에 배치한 플라스틱 급수관에 공급하여 장시간 동안 연속적으로 물방울을 떨어뜨리도록 설계
물방울 관개 시설 종류: 점적관개(drip)법, 지표하관개(subsurface)법, 분수식관개(bubbler)법

4.3 지표식 관개

4.3.1 고랑관개

적정 포장유입량 결정: 고랑 유속은 주로 고랑 기울기와 유량에 의해 지배 (최대유량 결정)
고랑 물발 유속과 고랑 침투율 결정: 실측에 의해 결정 (토양수분이 관개를 필요로 하는 상태에서 측정)
관개시간 결정: 고랑길이, 관개수량, 침투율, 고랑 내 흐름 등 실측자료 이용
고랑길이 및 고랑너비 결정: 토양침식이나 다량의 심층손실이 발생하지 않는 최대 허용고랑 길이, 관개수가 옆으로 침투하여 근역이 침윤범위 내에 충분히 포함되는 간격
관개효율: 70% 이상

4.3.2 보더관개

침투율에 따라 적정한 포장유량, 보더너비, 보더길이 및 관개시간 결정 (관개 후 습윤 지역 내에 작물 근역 포함)
경지를 낮은 두렁으로 좁고 길게 띠모양으로 만들어 일정한 기울기를 주어 관개수를 보더에 엷은 층으로 전면 유하시켜 토양 중에 침투시키는 방식

4.4 지하식 관개

지중에 인위적으로 만들어진 수원에서 토양 모세관 상승 작용에 의해 뿌리층에 수분을 공급하는 관개 방식
급수원 상태나 시설 형태에 따라 지하수를 공급하는 방식, 지중관수 방식으로 구분

4.4.1 지하관개

지하수가 존재하여 일정 깊이에 지하수를 설정하고 지하수면에서 모세관 상승에 의해 수분하는 관개법 (개거식, 암거식)

4.4.2 지중관개

압력 물을 주입한 배수관 및 다공성 관 등을 일정 깊이에 선형 또는 점상으로 매설하여 급수원에서 용수를 공급하는 방식 (정압 관개, 낮은 정압 관개, 부압관개)

주의: 이는 밭관개사업 설계 기준의 주요 내용을 요약한 것으로, 실제 설계에는 더 자세한 내용과 추가적인 고려 사항이 필요합니다.

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