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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.
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