KDS 설계기준 취입보 취수구 설계

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취입보 취수구 설계 시방서

1. 일반사항

1.1 목적

• 본 기준은 취입보 취수구 설계에 대한 목적을 명시한다.
• 취수구 위치는 취수 기능 유지, 취수구 몸체 안전성, 유지관리 편의성을 고려하여 선정해야 한다.
• 취수구 위치 선정에 대한 자세한 내용은 KDS 51 40 15 하천 취수시설 설계기준을 따른다.

1.2 적용 범위

• 본 기준은 농어촌정비법을 근거로 설치하는 취입보의 취수구 설계에 적용한다.

1.3 참고 기준

• 취수구 위치 선정에 대한 자세한 내용은 KDS 51 40 15 하천 취수시설 설계기준을 따른다.

1.4 용어의 정의

• 해당 항목은 내용이 없음

1.5 기호의 정의

• 해당 항목은 내용이 없음

1.6 시설물의 구성

• 해당 항목은 내용이 없음

1.7 해석과 설계 원칙

• 해당 항목은 내용이 없음

1.8 설계 고려 사항

• 해당 항목은 내용이 없음

1.9 신규 기술 적용

• 해당 항목은 내용이 없음

1.10 구조 설계 도서

• 해당 항목은 내용이 없음

2. 조사 및 계획

2.1 조사 및 계획 일반

• 해당 항목은 내용이 없음

2.2 조사

• 해당 항목은 내용이 없음

2.3 계획

• 해당 항목은 내용이 없음

3. 재료

3.1 재료 일반

• 해당 항목은 내용이 없음

3.2 재료 특성

• 해당 항목은 내용이 없음

3.3 품질 및 성능 시험

• 해당 항목은 내용이 없음

4. 설계

4.1 취수구의 설계

• 취수구는 계획 용수량을 안정적이고 확실하게 취수할 수 있도록 설계해야 한다.
• 취수량 조절이 용이해야 하고, 토사나 부유물이 유입되지 않거나 쉽게 제거 가능하도록 설계해야 한다.
• 유지관리가 편리한 모양으로 설계해야 한다.

4.1.1 취수구의 턱높이

• 취수구로 토사 유입을 방지하기 위해, 자연취수의 경우 설계취수위에서 0.4H(H는 취수구 앞면 수심) 이내로 정한다.
• 취수보를 설치하는 경우는 배사구 턱높이보다 1.0m 이상 높게 정한다.

4.1.2 취수 수심

• 자연취수의 경우 취수구 턱높이에 의해 취수수심은 0.4H(H는 취수구 앞면 수심) 이내로 정한다.
• 취수보를 설치하는 경우는 설계취수위 계산에 의해 결정된다.

4.1.3 취수 유속

• 일반적으로 취수구 유입 유속은 0.6~1.0m/s 정도를 표준으로 한다.
• 농업용수로에 유입 시, 입경 0.3mm 이상의 토사 유입 방지를 위해 접근 유속(취수구 상류측 하천내의 유속)은 0.4m/s 이하로 한다.
• 간선 수로 내에서 수생식물이 무성하지 않도록 하기 위해 평균 유속은 0.75m/s 이상으로 설계한다.
• 취수 유속이 크면 취수구 나비가 좁아져 공사비가 감소하지만, 토사 유입이나 손실 수두가 커져 침사지가 필요할 수 있다.
• 취수 유속이 작으면 토사 유입이나 손실 수두는 감소하지만, 단면이 커져 공사비가 증가한다. 이러한 상관관계를 고려하여 결정해야 한다.

4.1.4 취수 나비

• 취수구 나비는 설계취수량, 취수 수심, 취수 유속을 고려하여 경제적으로 결정한다.
• 취수구 나비가 큰 경우 게이트 크기나 취수 관리 등을 고려하여 여러 개의 문으로 나눈다.
• 문짝을 인력으로 들어올릴 경우 1~2m, 기계로 들어올릴 경우 3~5m로 나누어 문기둥을 설치한다.
• 문기둥 모양은 유속에 의해 흐름이 수축되지 않도록 하고, 손실 수두가 작게 되도록 고려한다.

4.1.5 스크린

• 스크린은 취수구 제수문 바로 앞에 설치하며, 부유물을 쉽게 제거할 수 있도록 스크린 기울기를 1:0.3 정도로 한다.
• 스크린 설계는 KDS 51 40 15 하천 취수시설 설계기준을 따른다.

4.1.6 취수 마당

• 취수 마당은 취수구로 유입한 흐름을 정류로 만들어 도수로로 유도하는 도수로 입구까지의 점축 완화 공간을 말한다.
• 지형 지세가 허용하는 한 취수 마당을 설치하는 것이 바람직하다.
• 취수 마당은 취수구에서 도수로 입구까지 유입한 수류를 원활하게 정류 상태로 흐르게 하기 위해 설치하는 점축의 붙임 부분으로, 도류벽을 만들어 편류를 방지하는 경우가 많다.
• 취수구에서 도수로 입구까지의 길이는 공사비를 고려할 때 짧게 하는 것이 유리하지만, 흘러들어온 흐름을 원활하게 정류 상태로 만들고 점축 모양으로 무리하지 않게 접속시키려면 어느 정도 길이가 필요하다.
• 침사 도랑을 취수 마당 내에 두려면 침사 도랑을 향하여 취수 마당의 바닥이 기울어지도록 하고, 편류가 생기지 않도록 주의해야 한다.
• 침사 도랑에 퇴적된 토사를 쉽게 배사할 수 있는 구조여야 한다. 침사 도랑은 배사구를 향하여 기울어져 있어야 하고, 최상류 끝에서 최하류 끝으로 가면서 점축되도록 하는 것이 가장 효과적이다.

4.2 취수구의 유입량

• 취수구 유입 형식은 수리학적으로 월류식 및 오리피스식의 두 가지가 있으며, 각 형식에 따라 유입량을 계산한다.

4.2.1 월류식 취수구

• 월류식 취수구의 월류 상태는 보통 잠긴 보와 같으므로, 취수구 유입량도 이에 준하여 계산한다.

4.2.2 오리피스식 취수구

• 토사 유입 방지 측면에서 표면 취수 방식이 일반적이지만, 갈수 시부터 평수 시까지는 표면 취수 방식으로 하고, 하천 유량이 증가하여 수위가 높아질 때는 오리피스식 취수가 될 수 있도록 설계하는 경우가 있다.

4.3 취수구의 수위 계산

• 취수구 수위 계산은 설계 취수위를 구하는 것을 목적으로 한다.
• 용수로 기점의 수위를 미리 아는 값으로 하여 각종 손실 수두 중에서 필요한 것을 각각 계산하고, 이들을 용수로 기점의 수위에 더하는 방법으로 계산한다. 이때의 유량을 설계 취수량으로 한다.

• 손실 수두에는 다음과 같은 것들이 있다.

  • 유입에 의한 손실 수두
  • 턱에 의한 손실 수두
  • 보기둥에 의한 손실 수두
  • 스크린에 의한 손실 수두
  • 마찰에 의한 손실 수두
  • 단면 확대(급확 또는 점확)에 의한 손실 수두
  • 단면 축소(급축 또는 점축)에 의한 손실 수두
  • 만곡에 의한 손실 수두
  • 취수량 조절을 위한 수문 등의 손실 수두
  • 계량을 위한 손실 수두

• 취수구 수위 계산 순서는 다음과 같다.

  1. 설계 취수량을 미리 아는 것으로 하여 취수구 모양을 예상한다.
  2. 이 모양에 따라 각 손실 수두를 계산한다.
  3. 각 손실 수두의 합계를 용수로의 기점 수위에 더하여 취수위를 대략 정하고, 취수구 세부 설계를 한 다음 다시 손실 수두를 검산한다.

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