TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 이 기준은 할당된 저류공간을 초과하는 홍수량 또는 유량을 안전하고 효율적으로 방류할 수 있도록 하기 위한 물넘이의 설계에 필요한 체계적인 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.
(2) 이 기준은 댐 부속 수리구조물의 설계에 필요한 체계적인 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.
(1) 이 기준은 농업용 댐(이하 ‘댐’이라 한다.) 물넘이 및 부속구조물의 설계에 적용한다.
·KDS 60 45 20 농지배수 수문설계
·감세공 : 물넘이의 고유속 흐름을 댐 하류단의 세굴이나 침식 또는 인접 구조물에 손상을 주지 않도록 에너지를 감세시켜 하류하천에 이르도록 하는 부분
·공기혼입장치(空氣混入裝置, air entrainment devices) : 고유속 흐름이 발생하는 댐의 물넘이에 공동현상(cavitation)으로 인한 구조물의 콘크리트 표면 손상을 방지하기 위하여 급경사수로에 설치되는 장치
·급경사수로(急傾斜水路, chute) : 물넘이 조절부의 말단에서 감세공 시점에 이르는 수로
·취수(Water Intake) : 생활, 공업, 농업, 발전 및 하천유지 등을 위하여 저수지의 물을 끌어오는 것
·강하(降下) : 어류가 하천을 내려가는 것
·물넘이(餘水路, spillway) : 할당된 저류공간에 수용할 수 있는 용량을 초과하는 홍수량 또는 전환댐에서 전환계통의 용량을 초과하는 홍수량을 안전하고 효율적으로 방류할 수 있도록 하는 수로
·물넘이 수문(餘水路 水門, spillway gate) : 일반적으로 철제로 제작되며, 조절부에 설치되어 홍수방류량을 조절하는 설비
·방류(Outlet) : 저수지의 저류수를 안전하게 배제시키는 것
·배사(排砂, Sediment Flushing) : 퇴적을 방지하기 위하여 저수지로 유입되는 토사를 배출시키는 것
·방수로 : 감세공으로부터 하류 하천에 이르는 수로
·상시 및 비상방류설비 : 상시 또는 비상시 저수지 수위조절, 댐 하류 하천유지유량 조절 등의 목적을 위한 설비
·소상(遡上) : 어류가 하천을 거슬러 올라가는 것
·소상로 : 어류를 어도입구로 유도하는 수로
·어도 (Fish Way) : 댐 등의 건설에 의해서 어류들의 이동이 차단되는 경우에 대비해서 어류들의 이동을 위하여 별도로 마련된 통로
·어도입구 : 어도의 하류단에서 소상한 어류의 어도 진입구
·어도출구 : 어도의 상류단에서 상류하천으로의 출구
·유사조절지 : 댐의 저류공간을 효과적으로 활용하는 방안으로 댐에 유입되는 유사를 사전에 차단하기 위하여 설치하는 구조물
·저수지물순환설비(수중폭기장치) : 심층수와 표층수의 순환 및 공기 공급 등으로 조류증식 억제 및 심층산소 증가를 통한 수질개선 시설
·접근수로(接近水路, approach channel) : 물넘이에 있어서 저수지에서 조절부에 이르는 수로
·회유(回遊) : 물고기가 알을 낳거나 먹이를 찾기 위하여 계절을 따라 일정한 시기에 한곳에서 다른 곳으로 떼 지어 헤엄쳐 다니는 일
· : 물넘이 웨어 유량계수
· : 상규면 경사와 접근유속에 따른 상수 또는 가속도가 방사류 운동에 작용하는 비율
· : 상류면 경사와 접근유속에 따른 상수
· : 최소 곡률반지름(m)
(1) 댐 물넘이 및 부속구조물은 주시설물 기능과 안전성을 높일 수 있도록 한다.
(1) 댐 물넘이 및 부속구조물의 조사는 KDS 67 10 15에 따른다.
(2) 댐 물넘이 및 부속구조물의 계획는 KDS 67 10 10에 따른다.
(1) 댐 물넘이 및 부속구조물에 필요한 재료는 구조적 안전성, 경제성, 내구성 등을 검토하여 결정한다.
(2) 댐 물넘이 및 부속구조물에 필요한 재료의 선정은 구조물의 결함 발생 원인을 분석하여 적절한 재료를 결정한다.
(1) 댐 물넘이 및 부속구조물의 재료 특성은 댐의 요구성능을 만족하도록 결정한다.
(1) 댐 물넘이 및 부속구조물에 적용되는 재료의 품질 및 성능 시험은 한국산업표준(KS)의 기준을 따른다.
4.1 물넘이
(1) 물넘이는 댐의 계획저수량 이상으로 유입되는 설계홍수량을 안전하게 유하시키는 구조물이다.
(2) 물넘이를 유하하는 유수의 수세를 완화할 필요가 있는 경우에는 적당한 감세공을 설치하도록 한다.
(3) 물넘이는 제체 및 기초지반에 지장을 주지 않는 구조로 한다.
4.1.1 물넘이 계획
(1) 물넘이는 댐의 계획저수량을 초과하는 홍수량을 안전하고 효율적으로 방류할 수 있도록 하는 수로를 말한다. 물넘이는 수리학적으로 유리하고 구조상으로 안전해야 하며, 물넘이 방류수의 높은 에너지에 대한 하류의 침식과 세굴을 방지하는 시설을 물넘이 끝부분에 설치해야 한다.
(2) 물넘이 월류부는 현지 지형과 암반 추정선을 고려하여 등고 방향으로 설치함으로써 절토량이 최대한 적게 되도록 계획하고, 방수로는 자연경사와 제당 성토경사면을 고려하여 최대한 연장이 짧고 방류수가 하천방향으로 흐르도록 하며, 방수로 끝의 정수지는 홍수 유하에 의한 충격에도 안전하도록 철근콘크리트로 계획한다.
(3) 특히, 물넘이는 콘크리트 구조물로서 주변경관과의 조화를 고려하는 식재 방안을 검토한다.
4.1.2 물넘이 위치
(1) 물넘이의 위치는 댐과 떨어진 저수지 주변이 가장 적당하나, 그렇지 못할 경우에는 물넘이 자체의 안전은 물론 댐 본체의 안전과 경제성 등을 고려하여 위치를 선정해야 한다. 댐 설계 홍수량을 안전하게 유하시킬 방류능력을 갖는 물넘이를 설치해야 한다.
(2) 필댐의 물넘이 위치 선정에 있어서는 지질적 요인을 우선 고려하고, 그 외에 지형조건, 수리조건, 다른 시설과의 관련 및 재료의 유용 등 통합적인 면에서 고려하도록 한다.
4.1.3 설계 홍수량
(1) 저수지 물넘이 설계에 사용되는 설계홍수량은 200년도 빈도 홍수량 또는 기왕최대홍수량 중에서 큰 값을 선택하며, 필댐의 경우 이 값에 20%를 가산한 값을 사용한다.
(2) 일정규모(유역면적 2,500ha, 저수용량 500만㎥ 수준) 이상이거나 붕괴 시 인명과 재산에 피해가 클 것으로 예상되는 댐에서는 가능최대홍수량(PMF)을 설계홍수량으로 적용할 수 있다.
(3) 홍수조절을 하는 일정규모(설계홍수량 500㎥/s 수준) 이상인 댐의 경우 필요에 따라 수리모형실험을 통하여 홍수배제능력을 검토한다.
(4) 홍수량 계산은 KDS 67 10 10 농업용 댐 계획을 참조하되 유역의 크기, 형상 등에 따라 적절한 방법을 선택하여야 한다.
4.1.4 물넘이 규모
(1) 댐 설계 홍수량을 안전하게 유하시킬 방류능력을 갖는 물넘이를 설치해야 한다.
(2) 물넘이 규모는 댐 취수시설 등과 관련하여 댐 전체의 계획이 가장 경제적으로 완성되도록 결정해야 한다. 물넘이의 규모는 물넘이 깊이와 폭, 최고 저수면, 월류 수심 및 공사비의 관계를 이용하여 결정할 수 있다.
(3) 물넘이 단면은 어느 부분이나 계획홍수량을 안전하게 통과시킬 수 있는 충분한 크기로 설계되어야 한다.
(4) 물넘이 용량을 결정하려면 유입홍수량곡선, 저수량곡선과 물넘이 유출량곡선이 필요하다. 여기서 유출량곡선은 물넘이 크기와 형식에 따라 다르다. 일반적으로 물넘이 유량은 수심의 증가에 따라 증가하나, 수문조작에 의해서도 유출량이 변화될 수 있다.
4.1.5 물넘이의 구성
(1) 물넘이는 접근수로, 조절부, 급경사수로(방류부), 감세공 및 출구수로 등으로 구성되며, 각 부분은 설계홍수량을 안전하게 유하시킬수 있는 단면을 가져야 한다. 물넘이 형식은 댐의 형식이나 구조 등을 고려한 후에 안전성, 경제성, 유지관리의 방법 등에 따라 결정된다.
(2) 접근수로는 저수지로부터 조절부에 이르는 수로를 말한다. 저수지에서 물넘이 조절부까지를 도수해야 하는 지형, 즉 댐접안부, 산등성이 또는 안부(鞍部)에 설치되는 경우에 접근수로가 필요하다. 접근수로에서의 손실수두를 최소로 하기 위하여 유속을 제한해야 하고 수로의 곡율도 완만하게 해야 한다.
(3) 조절부는 저수지로부터 방류시 유출을 조절하는 것으로 물넘이의 주요 부분을 형성하며, 일반적으로 유입부에서 이행부를 포함한 급경사수로 시점까지를 말한다. 조절수문의 유무에 따라 조절식과 비조절식이 있으며, 조절부의 수리특성에 따라 월류식, 측수로식, 선굴식 등이 있다. 각각 장단점이 있으므로 댐의 규모, 목적, 공사비 및 유지관리 측면 등의 다양한 요소를 고려하여 형식을 결정해야 한다.
(4) 급경사수로는 물넘이 조절부의 끝에서 감세공 시점까지를 말하며, 개수로식, 암거식, 터널식 및 이들의 병용식 등이 있다. 방수로가 설치되는 산바닥의 비탈이 완만하고 깊이 굴착하지 않더라도 경암반이 지표면에서 얕을 경우에는 일반적으로 개수로식이 유리하며, 지형이 약간 불리하여 어려운 점이 있더라도 가능하면 이 형식을 채택하는 것이 수리적 및 구조적으로 바람직하다. 그러나 굴착량이 많아 비경제적인 경우 또는 방수로를 가배수로의 일부로 이용하는 경우에는 터널식 또는 개수로와 터널의 병용식을 선택할 수 있다.
(5) 감세공은 급류부의 빠른 유속을 가진 흐름으로부터 댐하류단의 침식과 세굴의 방지와 아울러 인접한 구조물에 손상을 주지 않고 원래 하천에 유하시킬수 있도록 하기 위한 시설로서 현지 상황에 따라 방사식, 정수지식, 롤러버킷식, 플립버킷식 등이 적용된다.
(6) 출구수로는 감세공에서 높은 에너지를 잃어 버린 흐름을 감세공 하류끝에서 자연하천으로 유하시키기 위한 수로를 말한다.
4.1.6 물넘이 형식
(1) 물넘이 형식은 댐의 형식이나 구조 등을 고려한 후에 안전성, 경제성, 유지관리의 방법 등에 따라 결정된다.
(2) 물넘이 형식은 댐 전체, 물넘이 관련 구조 등 여러 가지의 조합을 고려하여 가장 합리적인 물넘이 제원을 결정하는 방법을 선택하도록 한다. 물넘이 형식, 수리구조적 특성, 위험도등에 따라 문제점이 있는 경우에는 비상 물넘이 설치를 검토한다.
(3) 물넘이는 수리학적으로 유리하고 경제적이며 구조상으로 안전한 형식이어야 한다. 따라서, 가능하면 직선개수로형으로 하는 것이 좋으며, 비조절형을 채용하는 것을 원칙으로 한다. 조절형의 물넘이는 계획홍수량이 매우 커서 연장이 길고 수심이 얕은 것으로 인하여 비경제적인 경우에 조절형이 유리하게 된다.
(4) 유수가 필댐의 제체를 월류하는 것은 절대로 안되므로 물넘이는 대단히 중요한 구조물이다. 따라서, 물넘이의 능력을 검토함에 있어서는 수리모형실험에 의하는 것이 바람직하다. 특히 유입부가 나팔형이거나 오리피스식인 경우 및 도류부가 터널식 경우에는 수리학적으로 충분한 검토가 필요하다.
(5) 물넘이 형식은 조절형과 비조절형으로 구분하고, 다시 개수로형(측수로형 물넘이, 슈트식 물넘이, 자유낙하식 물넘이, 월류식 물넘이)과 관수로형(터널 또는 암거 물넘이, 선굴식 물넘이, 사이폰식 물넘이)으로 세분한다. 이는 각각 장단점이 있으므로 댐의 규모, 목적, 공사비 및 유지관리 측면 등의 다양한 요소를 고려하여 형식을 결정해야 한다.
4.1.7 물넘이 마루 수문 (crest gate)
(1) 물넘이는 댐의 운용상 수문에 의한 조절을 계획하는 경우가 있다. 그러나 이 방식의 채택여부, 형식 및 치수의 결정은 조절시설의 유량특성, 기후, 홍수의 빈도와 특성, 방류에 대한 제약, 유지관리의 체제와 조직, 유지관리비(계측, 기록장치, 예측과 제어장치, 통신연락시설, 경보시설등의 유지와 인건비) 등의 제 조건을 충분히 검토해야 한다.
(2) 또한 저수지 조절시설로서의 기능, 신뢰성 및 안전성 등 모든 관계요소를 고려해야 한다. 특히 수문의 동력이 끊긴 경우에 대비하여 예비 동력을 병설해야 한다.
(3) 물넘이 월류부에 마루 수문을 설치하는 경우에는 유출특성, 댐형식 및 관리체제 등을 충분히 검토해야 한다.
(4) 물넘이 월류부의 수문 규모는 신중히 검토하여 결정해야 한다.
(5) 물넘이 수문과 댐마루 구조물
① 물넘이 유입부에서의 월류수맥은 공기연행과 저수지 수면의 변동에 의하여 진동이 생기는 것, 부유물에 의한 폐쇄 또는 수문 권양기 고장 등에 의하여 저수지 수위가 이상 상승함으로써 댐 하류의 범람, 제체의 비월류부에서의 월류, 수문 및 교량 등 댐 마루의 주요구조물이 파괴되는 일이 있다.
② 이에 대응하기 위하여 월류형 물넘이의 인상식수문의 최대 인상 시에 수문의 하단 및 월류형 물넘이에 부속하여 설치하는 교량, 권양기, 그 외의 댐마루 구조물은 설계홍수위로 방류되도록 한 유수의 월류수면에서 1.5 ｍ 이상 거리를 두는 것으로 한다.
③ 다만, 설계홍수량의 유수가 물넘이를 유하하는 경우 월류수심이 2.5 ｍ 이하인 경우는 월류수면에서 1.0 ｍ 이상 떨어져 있으면 된다.
④ 설계홍수위의 부분에 인상 시에 게이트의 하단 및 월류형 물넘이에 부속되어 설치된 교량, 권양기, 기타 댐마루 구조물이 있어서는 안된다.
(6) 물넘이 확장, 비상물넘이 및 비상방류시설
① 필댐에서 물넘이의 형식, 수리구조특성, 홍수유량 계산의 정밀도 중에서 어느 것이나 문제점이 있는 경우에는 물넘이 확장 및 비상물넘이의 설치를 검토해야 한다.
② 비상 물넘이는 물넘이가 어떤 원인으로 소정의 홍수능력을 발휘할 수 없을 경우가 예상되는 때에 정상 물넘이와는 별도로 또는 동시에 작동하여 제체 안전을 확보하기 위하여 설치하는 방류시설로, 물넘이 형식이나 조작방법 등에 의하여 필요에 따라 검토한다.
③ 물넘이의 확장은 어떠한 원인으로 소정의 홍수배제능력이 부족할 경우 제체의 안전성을 확보하기 위하여 설치한다.
④ 물넘이 확장 및 비상용 물넘이는 방류량 및 월류부의 표고와 설치위치 등과 같은 각각의 댐에 대한 제요소를 검토한 후에 설계하도록 한다.
⑤ 물넘이 확장 및 비상물넘이 설치 외에도 비상수문, 사이폰, 역사이폰 등 비상 방류시설 및 장비를 추가로 설치할 수 있다.
⑥ 비상물넘이 설계 등은 KDS 54 20 15 : 2022을 참조하여 설계할 수 있다.
4.1.8 접근수로 수리설계
(1) 접근수로는 저수지에서 조절부에 이르는 수로이다. 콘크리트댐의 월류의 경우에는 필요 없으나 필댐에서와 같이 댐 접안부, 산등성이 또는 안부에 설치되는 경우에는 접근수로가 필요하다.
(2) 접근수로는 수심을 크게 하고 유속을 작게 하며, 유수의 방향으로 유속의 변화를 완만하게 하여 흐름에 교란을 일으키지 않도록 한다.
(3) 접근수로에서 유속이 과대하면 유입손실수두가 커질 뿐만 아니라 충격파가 발생하여 수면이 동요하고 공기가 혼입하여 통수능력을 저하시키며, 흙․모래가 유입하므로 안정적인 수리현상을 위하여 접근 유속의 한계는 4 m/s 이하로 한다.
(4) 접근수로에서의 평면형은 흐름에 교란이 생기지 않도록 물넘이를 향하여 완만하게 점차적으로 축소시킨다.
(5) 접근수로의 흐름상태는 조절부 하류에서의 흐름상태에 영향을 미치는 일이 있으므로 평면형의 결정에는 신중을 기해야 한다.
(6) 특히 슈트형 물넘이의 일부 형식에서는 조절부의 정류작용이 약하여 접근수로에서 발생한 편류가 방수로나 감세공까지 계속되어 감세공의 기능을 감소시키는 경우가 있다. 따라서 큰 물넘이에 대해서는 수리모형실험 등을 통하여 흐름의 상태를 개선할 필요가 있다.
(7) 접근수로의 수심은 월류수심, 월류계수, 유량 등을 고려하여 결정하되, 웨어마루에서 접근수로 바닥까지의 깊이()는 웨어마루에서 설계수두()의 1/5이상이 되도록 한다. 일반적으로 월류수심은 0.8∼1.2 m가 적당하다.
4.1.9 조절부 수리설계
4.1.9.1 월류웨어
(1) 물넘이의 배수능력은 접근수로, 조절부, 방수로 등 각부의 능력에 따라서 영향을 받는다. 방수로는 지형상 급경사일 경우가 많기 때문에, 또 물넘이 능력은 조절부의 크기에 지배되는 경우가 많고 조절부 유입구에서 한계수심이 될 때가 많다.
(2) 조절부에 곡률반지름이 작거나 하류이행부나 방수로의 형상이 특수한 경우에는 수리모형실험을 하여 능력을 확인해야 한다.
(3) 월류웨어 마루의 단면형
① 월류웨어의 종단형상은 자유월류시의 유량계수를 크게 유지하는 한편 월류면에는 위험한 부압이 생기지 않도록 하는 것을 설계의 기본조건으로 한다. 표준형 월류웨어 마루를 기본형으로 하지만, 이들과 유사한 월류웨어 마루로서 2차 포물선형 월류웨어 마루도 사용된다. 또한 KDS 54 20 15을 참조하여 설계할 수 있다.
(4) 유량공식
① 유입부의 수리계산에 있어서 수리조건상 얕은 월류웨어와 높은 월류웨어로 구분할 수 있다.
② 이 양자의 구분은 웨어 상・하류 흐름의 영향을 받기 쉬운 수리조건으로 되는 경우를 얕은 월류웨어라고 한다. 접근수로의 조건이 H/P < 0.75이고, 월류웨어 하류의 흐름이 사류이면 높은 월류웨어라고 볼 수 있다. 물넘이 유량공식의 일반형은 다음과 같다.
……………………………………………………………… (4.1.-1)
여기서, : 유량 (㎥/s), : 유량계수, : 물넘이 웨어의 유효길이 (m)
: 접근속도수두를 포함한 물넘이 마루부에서의 총수두(m)
(5) 물넘이의 유량계수
① 물넘이 웨어의 유량계수는 여러 가지 인자의 영향을 받아 변하므로 설계시 각 인자에 대하여 검토하고, 영향을 적절히 반영해야 한다. 그러나, 소규모 물넘이인 경우 접근수로가 충분히 깊고 완전월류이며 웨어마루의 형상이 표준형이면 설계유량을 계산할 때 C = 2.0∼2.1을 사용하여도 된다.
<그림 4.1.-1> 웨어의 유량계수
가. 접근수로 깊이의 영향 : 유량계수는 접근수로에서의 수심의 영향을 받으며, 유량계수 C는 P/Ho에 따라 약 1.8에서 2.2까지 20 % 정도 변화한다. 보통 웨어마루에서 접근수로 바닥까지의 깊이 P는 Hd/5 이상으로 한다.
나. 웨어 상류면 기울기의 영향 : 접근수로의 수심이 월류수심에 비하여 작을 때, 즉 P/Ho가 작을 때에는 웨어상류면 기울기를 주의해서 정해야 한다.
다. 실수두와 설계수두와의 차로 인한 영향 : 유량계수는 실수두와 설계수두와의 차에 의하여 변화하며, 실수두와 설계수두와의 비 = 1.0 일 때 실유량계수와 설계유량계수의 비가 1.0에 가까우며 그 외는 약간의 차이가 생긴다.
라. 수문조절형 웨어 마루의 유량계수에서 수문으로 유량이 조절되는 경우 유량은 다음 식으로 계산한다.
…… ………………………(4.1.-2)
여기서, 과 는 접근유속수두를 포함한 웨어마루와 수문하단에 대한 총수두(m).
(6) 웨어의 유효길이
① 월류웨어의 능력은 유량계수, 월류수두, 웨어의 유효길이에 의해 결정된다. 월류웨어에서의 유량은 전체 길이에서 능력을 발휘하는 것은 아니고 웨어의 양안 접합부나 교각(pier)주변의 수리적인 수축에 의하여 능력이 감소한다. 이 월류웨어의 수리능력의 감소는 보통 웨어의 전체 길이 중 수축부분을 제외한 것을 흐름의 유효길이로 하여 수리설계에서 고려한다. 여기서 이 수축은 교각, 어버트먼트의 형상에 의하여 변화할 뿐 아니라, 설계수두와 임의의 수두와의 관계에 의해서도 변화된다.
② 웨어의 유효길이는 다음과 같이 계산한다.
……………………………………………………… (4.1.-3)
여기서, : 유효 웨어길이 (m) , : 웨어의 실제길이, : 교각의 수, : 교각의 수축계수, : 교대의 수축계수, : 웨어마루의 전수두 (m)
③ 필댐의 물넘이는 대부분 설계 월류수두에 대하여 웨어길이가 크며, 설계홍수량의 결정에 있어서 댐의 홍수조절능력을 고려하지 않는 것이 일반적이다. 따라서 비조절형 물넘이의 경우 월류웨어 양안접합부의 형상, 교각 등에 의한 수축은 고려하지 않는다. 반면, 조절형 물넘이로 설계하는 경우 또는 월류웨어의 길이에 대하여 월류수심이 큰 경우에는 이들의 영향을 고려해야 한다.
4.1.9.2 측수로형 물넘이 설계
(1) 일반 설계사항
① 측수로형 물넘이는 설계 홍수량에 대하여 웨어의 어느 부분도 수중웨어가 되지 않도록 설계해야 한다. 또한 최대수위에 대하여 측수로내의 수면이 그 최상류단에서 월류수심의 2/3 보다 높지 않도록 설계되어야 한다.
② 물넘이 측수로의 단면으로는 사다리꼴이 가장 보편적이다.
(2) 수리설계
① 측수로형 물넘이 수리설계에는 Hinds 설계이론이 가장 널리 적용되고 있다.
(3) 측수로 단면의 설정
① 측수로의 단면형을 결정하는 경우는 설계조건에서 수리적으로 가장 유리한 단면과 지형을 고려하여 굴착단면을 최소로 하는 방법 등이 고려되어왔다.
② 측수로의 월류측 기울기는 1 : 0.7, 대안(보통 원지반측)은 직벽으로 한다. 단, 지형의 현황 등에 의하여 대안을 직벽으로 하는 것이 부적합한 경우는 적당한 기울기를 정한다. 이 경우 수리모형실험 등에 의하여 제원을 선정한다.
③ 측수로의 바닥 경사는 I ≤ 1/13으로 한다.
④ 측수로 말단의 바닥 나비 B와 수심 d와의 비는 d/B = 0.5 정도가 바람직하다.
⑤ 측수로 말단의 프루드수(Fr)는 0.5 이하로 한다. 일반적으로 0.44정도가 바람직하다.
⑥ 측수로 상류단 수위(웨어마루 기준)를 월류수심의 1/2.5 이하로 한다.
⑦ 측수로에 연속되는 완경사 방수로는 ④의 조건을 만족하도록 충분히 완만한 경사를 준다.
⑧ 측수로에 연속되는 완경사 방수로 말단에 필요시 월류웨어를 설치하여 급경사 수로에 접속한다.
⑨ 측수로와 완경사 방수로의 접속부 월류측 측벽은 점축과 급축의 어느 것이라도 무방하다.
(4) 측수로 내 수면형의 계산과 물넘이 치수의 결정
① 측수로 물넘이의 수면형계산은 운동방정식에 의한다. 지금 측수로 임의의 단구간에 대하여 구간 상류단에 있어서의 운동량에 그 구간내에서의 증가운동량을 더한 것은 구간하류단에서의 운동량과 같아야 한다.
……………………………………… (4.1.-4)
여기서, ⊿h : ⊿x 구간 수위상승량, Q1 : 하류단면의 유량, Q2 : 상류단면의 유량,
v1 : 하류단면의 평균유속, v2 : 상류단면의 평균유속,
q : 단위폭당의 유입량 (이 때는 월류량), ⊿v : v1 ー v2, g : 중력가속도
② 이 식에 의한 계산은 하류에서 상류로 향하여 진행한다. 위 식의 우변에 마찰손실의 항을 더한 계산식도 있으나 측수로내에서의 심한 수면동요를 생각한다면 마찰손실은 중요하지 않다.
③ 상기 식으로 수면추적을 하려면 시산법에 의한다. 먼저를 가정하고 이로부터 구해지는 상류단면의 수리량 ,와 를 산출하여 이 값이 가정한 값과 일치할 때까지 계산을 되풀이한다. 수면형 중 가장 높은 수위에 대하여 물넘이 웨어마루에서의 월류가 완전월류의 조건를 만족시키도록 웨어마루고에서, 측수로 하류단 바닥면표고를 정한다. 현지조건이 이를 만족시키지 못하면 수로 폭 B, 수로장 L, 경사 I 등을 바꾸어 이 조건을 만족하도록 한다.
4.1.9.3 나팔형
(1) 유입부 형식에서 나팔형은 저수지에 수몰되어 있는 기초지반이 양호한 언덕을 이용하여 탑을 세우고, 이 상부 원주를 월류시키는 방식이다.
(2) 나팔형은 탑을 월류한 흐름이 터널 또는 관로를 통하여 댐하류로 방출되며, 흐름의 형상은 월류 바닥의 직경과 관로의 규모 및 유량에 따라 변화한다. 특히, 터널 또는 관로가 만류로 된 경우에는 관수로의 흐름으로 되어 유량계수는 급격히 감소한다.
(3) 수리구조의 특성에서 유황은 월류, 오리피스 및 관수로 등의 흐름으로 변화하며, 오리피스에서 관수로의 흐름으로 이행될 때에는 대단히 불안정한 유황을 나타낸다. 따라서, 이 형식을 선정할 때에는 수리모형실험에 의한 확인이 필요하고, 홍수시에 유목 등이 유입되지 않도록 하는 시설의 추가 도입을 고려해야 한다.
4.1.9.4 오리피스식
(1) 오리피스식 유입부에 있어서는 오리피스 내의 유황은 상류측 수위에 따라 자유 월류상태에서 관수로 흐름 상태로까지 변화하며, 양자의 변이구간에서는 관내 흐름이 불안정하여 유량도 안정되지 못하므로 오리피스의 배치와 설계에는, 상시 사용하는 상태에서 이와 같은 유황이 가급적 발생하지 않도록 고려하는 것이 좋다.
(2) 오리피스의 유량계수는 유황에 따라 유출기구도 달라서 일률적으로 결정할 수 없으므로, 수리모형실험 또는 기존의 유사 사례에 의하여 정한다.
(3) 오리피스 및 관련 부대구조물의 설계는 조작수두가 2.5m 정도 이내인 경우는 월류식 유입부에 준하고, 그 이상인 때는 방류관의 취급에 준한다.
4.1.9.5 이행부
(1) 물넘이의 이행부는 조절부로부터 유하량으로 인하여 조절부 상부에 불리한 수위 상승 또는 저하 배수가 생기지 않도록 하며, 이행부 내에 불리한 수면 저하 및 심한 난류가 일어나지 않고 유하되도록 설계해야 한다. 예상되는 이상홍수량에 대하여도 수위유량곡선 등이 현저히 변동하지 않도록 해야 한다.
(2) 급경사 물넘이에서 조절부는 댐과 직접 연결되므로 월류수심이 제한을 받지 않도록 일반적으로 폭을 넓게 해야 하며, 측수로 물넘이의 수로는 보통 비대칭 사다리꼴 단면이기 때문에 급경사수로 단면으로는 적합하지 못하다. 따라서 경제적 물넘이를 설계하려면 조절부와 급경사수로 사이에 이행부를 설치해야 한다.
(3) 이행부 평면의 모양은 급경사수로의 흐름과 물넘이의 방류능력에 큰 영향을 미치므로 편류를 방지하고 안정된 흐름을 유지하도록, 조절부, 이행부 및 급경사수로가 동일축에 있도록 해야 한다.
(4) 이행부 흐름이 비교적 급류인 경우는 이행부 시점과 종점의 최외측 유선을 연결하는 직선이 수로중심선과 거의 12˚ 30′의 각을 취한다. 지형상 축폭각도를 이 이상으로 취해야 할 때는 흐름의 개선을 위하여 수리모형실험이 필요하고, 설계에서는 이행부에서의 수리능력 변화를 충분히 검토해야 한다.
(5) 유량이 변동함에 따라 조절부 이외에 새로운 지배단면이 생겨 이 점의 수리능력이 물넘이 전체의 수리능력을 규제할 가능성이 있으므로 이와 같은 평면형을 설계함에 있어서는 종단면형의 결정이 특히 중요하다.
(6) 수리계산은 평면형의 결정과 함께 이행부 종단형상의 필요한 수리능력을 확보하는 관점에서 중요하므로 전기한 사항들을 고려하여 결정한다. 이행부에서 수면이 역경사 또는 극단적으로 감소되는 평면 및 종단형상은 피해야 한다.
4.1.10 방수로
(1) 측수로 및 급경사 방수로는 원활한 홍수배제를 위하여 가급적 직선형으로 계획하며, 지형상 부득이하게 만곡시켜야 할 경우 또는 특별한 형태의 물넘이 구조는 수리모형실험을 통하여 홍수배제능력을 검토하도록 한다. 방수로의 기초지반은 반드시 견고한 암반지반에 계획하며, 지질조건상 부득이한 경우는 콘크리트 등으로 치환하여 기초지반의 세굴 및 이완이 없도록 해야 한다.
4.1.10.1 방수로 형상
(1) 물넘이 방수로는 조절부에서 유입하는 홍수량을 안전하게 유하시키도록 하는 것으로 공사의 경제성과 구조물의 안정성을 유지하기 위하여 다음 사항에 유의해야 한다.
① 방수로의 수리학적 흐름 상태를 좋게 하기 위하여 직사각형 단면과 커브가 적은 평면형으로 측벽을 평행하게 하여 수로 단면 내 유수가 균일하게 흐르도록 직선으로 한다.
② 수로 기울기는 상류부에서는 완만하고 하류부에서는 급하게 하는 것을 원칙으로 하고 감세공에 유도되도록 한다.
③ 기울기를 변화시키려면 수맥이 수로바닥에서 떨어지지 않게 사류 유로를 설치한다.
④ 수로 바닥의 경사 변환에 있어, 철(凸)형인 연직곡선을 삽입할 때는 흐름이 수로바닥에서 분리하는 것을 막기 위하여 단면의 평균유속을 시점의 유속으로 한 포물선으로 하며, 흐름의 원심력에 의한 수로바닥으로의 동수압을 작게 하기 위하여 곡률반경을 충분히 크게 해야 한다.
⑤ 암거 또는 터널에서는 만류를 피하고 이행부에서는 설계유량에 대한 수면계산을 터널 또는 암거높이의 1/2 이하로 하는 것을 원칙으로 하고, 등류 또는 이와 비슷한 경우에는 약 0.7배 이하로 유지해야 한다. 부득이 만류시킬 때에는 만류구간을 짧게 한다.
4.1.10.2 수리계산
(1) 방수로의 수면추적은 한계수심이 발생하는 방수로 시점 또는 이행부 시점으로부터 Bernoulli 정리를 적용하여 수면을 계산한다.
(2) 개수로의 종단경사의 변환에 있어 철형인 연직곡선을 삽입하는 때는 다음과 같은 포물선 식으로 한다.
…………………………………………………………(4.1.-5)
여기서, : 종거 (원점은 방사류부 기점으로 한다), : 횡거,
: 방사류로 기점의 속도수두, : 방사류 기점에서의 수로의 경사각,
: 중력에 의한 가속도가 방사류의 운동에 작용하는 비율 (보통 0.5 이하)
(3) 방사류부 구간길이는 지형여건을 감안하여 결정하고, 방수로의 확대나비의 각도는 다음의 한계각도 이하로 한다.
……………………………………………………………… (4.1.-6)
여기서, θ : 확대나비 각도, : 프루드 수(=)
(4) 급경사수로를 부득이 만곡시켜야 할 경우에는 흐름이 상류상태에 있는 부분에서 만곡시킨다. 이 경우에 원심력에 기인하는 편수위 상승 및 흐름의 교란은 피할 수 없으므로 그 양을 작게 하기 위하여 될 수 있는 한 큰 곡률반경으로 만곡시키는데 수면폭의 10배 보다 작은 곡률반경의 만곡은 좋지 않다. 횡단수면이 수평면과 이루는 각을 øc, 수로중심선의 곡률반경을 , 유속을라면 다음과 같으며, 이 수위상승에 대해서 안전한 측벽고로 설계해야 한다.
……………………………………………………………… (4.1.-7)
(5) 수로만곡부에 있어서 충격파를 소거하는 방법으로는 수로바닥에 다음 식에서 얻어지는 횡단기울기를 준다.
…………………………………………………………………… (4.1.-8)
여기서 : 수로바닥의 경사각
(6) 일반적으로 고속류의 도류부에서는 공기혼입 현상이 발생하고 공기의 혼입에 의하여 수면이 상승함으로 모형실험 및 계산에 의하여 구한 수위를 보정해야 한다. 공기 혼입량은 다음 식과 같이 표시된다.
b …………………………………………………………… (4.1.-9)
여기서, m : 혼입된 공기향과 수량의 비, V : 유속 (m/s),
: 수심 (공기가 혼입된 수심), g : 중력가속도
(7) 급경사수로 여유고에 대하여 제안된 USBR 계산식은 다음과 같다.
………………………………………………… (4.1.-10)
식에서, : 여유고 (m), V : 유속 (m/s), d : 수심 (m) 이다.
① 여기서 수심, 여유고는 모두 급경사 수로바닥의 비탈면에 수직으로 취한다. 그러나, 가능최대홍수량으로 설계하지 않은 저수지는 이상 홍수에도 측벽 월류가 발생하지 않도록 USBR 제안식 으로 구한 값에 0.5m 를 가산한다.
4.1.10.3 터널내의 흐름
(1) 터널 또는 암거단면을 채용하는 경우는 만류를 피하고, 이행부에서는 설계홍수량에서의 수심을 터널 또는 암거높이의 1/2 이하를 원칙으로 하며, 등류 또는 이에 가까운 경우에는 대개 3/4 이하로 한다.
(2) 도류부의 평면형을 직선형으로 하고 단면을 직사각형으로 하는 이유는 이 부분의 흐름 영역은 당연히 사류이고 사류수로에서 일단 충격파가 발생되면 도류부 전체에 걸쳐 소멸되지 않고 감세공의 기능에 영향을 끼치기 때문이다.
(3) 사류 흐름은 대개 7m/s 이상의 유속이 되면 다량의 공기를 연행하기 때문에 이 흐름은 한층 복잡하게 된다. 이 때문에 터널내의 수류를 사류로 할 때는 실험적으로 충분한 검토를 수행하는 것이 바람직하다.
(4) 설계의 기본적인 사고 방법은 이와 같은 유황 예측이 곤란하지만, 이러한 경우가 일어나지 않도록 하는 것이 중요하다. 또한, 흐름이 개수로에서 관수로로 이행하면 터널은 셀프프라이밍(self priming)에 의한 파동이나 위험한 압력 변동이 생기기 때문에 좋지 않다.
(5) 셀프프라이밍의 발생방지를 위하여 설계홍수위에 대한 최대방류량의 유적과 터널 단면적 의 비는 3/4 정도를 상한으로 한다. 그러나 강한 흐름에 의한 공기 연행 현상과 이에 의하여 발생하는 수면의 상승이나 공기의 압축성 등을 충분이 고려해야 한다.
(6) 한편 유입구가 잠기고 흐름이 오리피스로부터 개수로의 흐름으로 되는 경우에도 개수로 흐름의 시점에 공동현상이 발생하기 쉽고 이 부분에 충분한 공기의 공급이 필요하다.
(7) 터널내 수류가 한계류 이상의 고속류로 되는 경우에도 평면만곡은 절대로 피해야 한다. 평면만곡이고 고속류인 경우의 터널내 흐름은 이미 보통의 흐름의 개념에서 벗어나 터널 단면의 중심에 공기핵이 폐쇄된 나선류로 된다. 물론 공동현상의 발생, 흐름의 불안정은 피할 수 없다.
(8) 터널내의 흐름이 상류라 하여도 프루드수가 0.40보다 큰 경우에는 수면만동이 큰 불안정한 흐름이 되기 쉽다는 것도 유의해야 한다. 이 결과 터널은 직선형으로 하고, 충분한 공기의 유통이 가능한 수리구조로 하는 것이 중요하다.
4.1.11 감세공
(1) 감세공은 방수로의 고속사류를 상류화시켜 에너지를 약화시킴으로써 구조물의 침식과 파괴를 막기 위하여 설치하는 구조물을 말한다. 감세공의 형식은 다음과 같은 여러 가지 요소를 고려하여 선정해야 한다.
① 선정하고자 하는 감세공의 수리특성
② 댐 본체와 감세공의 거리, 표고 등의 위치 관계
③ 물넘이 본체의 수리 및 구조특성
⑤ 하류 하천 부근의 경지, 택지, 제 공작물의 위치 및 중요도
(2) 감세공의 형식에는 플립(flip)형, 정수지(stiling basin)형, 롤러버킷(roller bucket)형 등이 있다.
(3) 감세공의 구조
① 감세공내에 물이 흐르지 않을 경우에는 수로바닥에는 하류측 수위의 수두 또는 이보다도 높은 수압원에서 수압을 받는 경우는 이에 알맞는 수두와 같은 양압력이 작용한다.
② 물이 흐르고 있는 경우에는 도수에 의한 수면형과 같은 물의 중량과 하류측수위의 수도와 같은 양압이 작용한다.
③ 이 경우 감세공의 상류측에서는 양압력이 물의 중량보다도 훨씬 크게 되기 때문에 충분한 배수시설을 설치함과 동시에 감세공의 바닥은 이 수압의 불균형에 대해서도 충분히 저항되도록 무겁게 하여둘 필요가 있다.
(4) 호안 및 바닥보호공
① 하천의 상황에 따라서는 감세공에 있어 유수의 수세를 어느 정도 완화한 후에도 종전의 하상에 있어서의 유수의 수세상태로 회복되지 않는다고 생각되는 구간에는 적당한 호안이나 바닥보호공 등의 시설을 설치한다.
4.1.12 방수관
(1) 방수관은 홍수조절 등의 방류를 위한 관로이므로 수심, 유속이 다 같이 크고 배사는 생각하지 않는다.
(2) 방수관 형식은 유량조건, 압력조건, 제체 및 유량조절구조물의 구조조건, 방수처리상의 제약, 수로형태적 조건 및 유지관리상 문제를 고려하여 선정한다.
(3) 방수관 유입구에는 위험한 공동현상이 일어나지 않도록 적당한 나팔모양으로 해야 한다. 나팔모양은 가급적 수리모형실험에 의해서 결정한다.
(4) 나팔모양에 실험곡선이 사용될 경우에는 방수로 단면형상에 관계없이 타원곡선을 사용하는 경우가 많다. 공동현상에 대하여 허용부압은 0.03 MPa (0.3kgf/㎠ )이내로 한다. 방수로 형상은 소정의 방류능력을 확보하고 위험한 공동현상이 발생하지 않아야 한다.
4.1.13 하류하천 정비
(1) 물넘이 시설의 설계빈도(보통 200년)와 하류하천의 설계빈도(보통 50∼100년)가 서로 달라 예상되는 피해를 줄이기 위해 정수지와 하류하천 연결부는 이상홍수에도 제방 세굴이 없도록 견고한 구조로 충분히 연장해야 한다.
4.1.14 비상방류시설
(1) 여수로수문과 같이 수문이 설치되지 않은 댐은 이상강우 또는 댐의 안전을 위해 일시적인 수위저하가 필요할 경우를 대비해서 비상방류시설을 설치할 수 있다.
(2) 비상방류시설은 여수로와 함께 저수지의 저류수를 안전하게 배제시킬 수 있는 구조물로서 물넘이 웨어마루 이하의 저류수를 가능한 빠른 시간 내에 안전하게 배제시킬 수 있는 시설물로 계획한다.
(3) 비상방류시설은 수문(인양식, 전도식)이나 사이폰 등 별도 시설을 설치하거나, 댐 설치시 취수시설인 사통 또는 취수탑에 취수용이 아닌 비상방류구를 설치하여 비상방류시설로 활용할 수 있다.
(4) 비상방류시설은 영구설비로서 유입구는 사수위보다 높게 설치하여 저수지 운영기간 동안 퇴사에 의해 유입구가 막히지 않도록 한다.
(5) 비상방류시설의 규모는 배제대상용량(배제목표수심)과 배제시간을 고려하여 시설규모를 결정해야 한다. 일반적으로 유효저수량의 20∼30%의 용량을 1∼3일이내 배제할 수 있는 규모로 결정한다.
(6) 비상방류로 인해 수위의 급저하로 인한 저수지 및 주변 사면의 슬라이딩이나 하류하천의 피해가 발생되지 않도록 시설물을 관리해야 한다.
(7) 댐의 비상방류는 일반적으로 취수시설과 병행하는 경우가 많으므로 복통 또는 취수터널과 하류하천을 연결하는 방수로를 함께 계획하는 것이 좋다.
4.1.15 수리모형실험
(1) 측수로 및 급경사 방수로는 원활한 홍수배제를 위하여 가급적 직선형으로 계획하며, 지형상 부득이 만곡시켜야 할 경우나 특별한 형태의 물넘이 구조 또는 홍수조절을 하는 일정규모(예 : 설계홍수량 500 ㎥/s 수준) 이상 저수지는 필요에 따라 수리모형실험을 통하여 홍수배제능력을 검토할 수 있다.
(2) 물넘이의 방류능력 및 방류수가 구조물이나 하류 하상에 미치는 영향에 대하여 수리공식, 기존 모형실험결과 및 실측자료에 의하여 신뢰할 만한 판단을 할 수 없는 경우에는 수리모형실험을 실시하여 구조물에 대한 각종 수리현상을 실측하여 설계에 대한 검토와 재해를 미리 방지하기 위한 대책을 강구하고 아울러 공사비의 절감을 도모할 필요가 있다.
(3) 필댐에서 물넘이 안전은 대단히 중요하다. 일반적으로 이상적인 흐름상태로 물넘이 수리현상을 수리공식을 활용하여 해석하고 있지만, 가급적 안전한 흐름을 입체적으로 해석할 필요가 있는 경우 현지조건과 적용범위를 확인하여 물넘이 수리모형실험을 실시하도록 한다. 즉, 수리모형실험을 통하여 방수로부의 공동현상에 의한 구조물 파손방지와 정수지의 적정규모 결정, 댐 붕괴 시 하류 침수피해를 예측하고 대책을 수립한다.
4.1.16 구조설계
(1) 물넘이의 위치 및 구조
① 물넘이 설치는 매우 양호한 기초를 요구한다. 구조물 기초에서 요구되는 지지력은 개략적인 기준으로서 소요암반지지력 R ≒ 3.0 × H (t/㎡, H : 벽고(m))이상이 필요하다. 특히 유입부, 감세부는 유수에 의한 충격이 가해지므로 매우 양호한 암반(RQD 또는 Q-system)에 설치한다.
② 굴착면은 산사태지대, 유반, 다량의 용출수지반을 피하고 안정된 원지반을 선정함과 동시에 필요에 따라 충분한 처리를 한다. 또한 사면의 붕괴문제는 굴착에 따른 원지반의 안정성의 상실 또는 강우지대에 있어서의 눈사태 등 복잡하므로 이들의 제 문제에 대비하기 위하여 지질조건 등을 충분히 조사할 필요가 있다.
③ 유입부 부근은 침투수의 영향을 크게 받으므로 내구성이 있고, 차수, 커튼 그라우팅 효과가 발휘될 수 있는 기반을 선정한다.
④ 노선전체로서는 직선형상이 바람직하고, 하류하천과의 연결이 원활하게 되도록 선정한다.
⑤ 댐 본체, 특히 차수부와의 평면적 연결은 하류폐쇄(교각 70∼80° 이하)로 하는 것이 바람직하고, 하류로 벌어지는 것은 피하는 것이 바람직하다.
⑥ 필댐에서는 물넘이 굴착에 따라 생기는 굴착재료를 축제용 도로의 전용 및 진입도로와의 관계를 고려하여 선정하는 것도 중요하다.
(2) 측벽의 안정
① 물넘이의 측벽은 그 자체로서 안정한 구조로 하거나, 견고한 암반 지반에 완전하게 밀착시켜야 한다.
② 캔틸레버 형식의 높은 측벽에서는 구조 단면을 취하는 방법에 따라 큰 처짐이 예상된다. 신축이음매 또는 수측이음매에서 측벽의 처짐으로 인하여 이음매를 경계로 하여 측벽표면상에 단차가 생긴 경우는 유수를 저해하고 미관상도 불리하게 된다. 따라서, 이음부에는 반드시 다우웰 바(dowel bar)를 배치하고, 최대처짐은 예상한 하중이 작용하였을 때 측벽고의 1/1,000이하로 되는 구조단면을 채용한다.
③ 측벽을 옹벽구조로 하는 경우에는 전도, 활동에 대한 안전성을 확보하도록 설계한다.
④ 측벽을 앵커로 원지반에 고정하는 때는 앵커의 극한 내력은 원칙적으로 인장실험을 하여 결정해야 한다.
(3) 측벽의 구조형식 및 구조계산은 옹벽계산에 준하여 현지여건에 따라 L형 옹벽, 앵커형 옹벽, 역T형 옹벽, 부벽식 옹벽 중에서 가장 경제적인 측벽형태로 설계한다.
(4) 옹벽의 구조설계 : KDS 14 20 74 및 KDS 11 80 05을 참조한다.
4.1.17. 기타
4.1.17.1 드레인
(1) 물받이 유입부 그라우트 커튼의 하류에 있어 도수로 측벽의 배면이나 수로저하부에는 필요에 따라 드레인을 설치하고, 침투수를 안전한 위치까지 도수한 후에 방류한다. 또한, 도수로 굴착 비탈면의 우수가 측벽 마루의 뒤측에 침입하지 않도록 배수로를 설치하는 것이 바람직하다.
(2) 유입부로의 원지반 침투수를 방지함과 동시에 저수지 내로부터의 침투를 방지하기 위해서는 커튼 그라우트를 시공하여 유입부 하류의 구조물에 유해한 양압력을 최소한으로 한다. 또한, 커튼 그라우트 이후의 침투수를 드레인에 의하여 안전하게 배제하여 양압력이 발생하지 않도록 해야 한다..
(3) 도수로 측벽에는 원칙적으로 횡단 드레인을, 바닥부에는 언더드레인(underdrain)을 설치하여 양압력의 경감을 도모한다.
(4) 간선 드레인이 한 줄이면 폐쇄되는 일이 있고, 이때 침투수가 이곳에 집중하여 드레인이 없는 경우보다 피해를 크게 받을 우려가 있다. 따라서, 간선드레인 파이프는 적어도 두 줄 이상으로 하여 서로 연결시키는 것이 바람직하다.
(5) 드레인 파이프의 유출구는 고속류의 콘크리트면에 직접 나오지 않도록 하며, 도수로 말단의 유속이 느린 위치, 체사(滯砂)에 의한 배수의 장애가 일어나지 않는 위치, 또는 배수로 측벽의 계획수면보다 높은 위치로 한다.
(6) 측벽의 배수공(weep hole)의 능력은 보통 작으므로 우수가 침입하면 측벽에 예상하지 않았던 수압이 걸리므로 인하여 파괴의 원인이 된다. 측벽말단의 소단은 반드시 점토, 콘크리트, 아스팔트 등으로 우수가 침입하지 않도록 보호해야 한다.
(7) 측벽의 배수공은 쉽게 배수되는 위치에 일반적으로 ø=5.0cm 정도의 크기로 2~3㎡당 1개소씩 설치(0.4×0.4m)하고, 부벽식 옹벽에서는 각 옹벽마다 적어도 1개소 이상 설치하여야 한다.
(8) 옹벽 뒤에는 배수공으로 물이 잘 모이도록 Filter를 설치한다.
(9) 방수로 및 측수로의 바닥은 굴착 비탈면과 저수지로부터 유입되는 침투수를 안전하게 배제하여 양압력이 일어나지 않도록 한다.
(10) 횡방향의 맹암거는 가능하면 한 블럭에서 처리되도록 하고, 종방향의 간선배수구는 2열 이상으로 한다.
4.1.17.2 이음(Joint)
(1) 벽체
① 옹벽의 종방향으로 수축이음을 설치하고, 노출되는 벽면에서는 연직방향으로 V형 홈을 가진 수축이음을 두어야 하며 그 간격은 9.0m이하로 한다. 단, 이때 철근이 갈라지지 않도록 하고 이음부의 철근은 방청처리 한다.
② 신축이음은 30m 이하의 간격으로 하며, 이음부의 철근은 절단하고 방청처리된 동지수판, 다웰바(Dowel bar) 및 마감 채움재(Mastic Filler), 신축 이음재(Elastic Filler)를 채운다.
③ 이음의 형태는 기초지반 토질에 따라 형태를 달리한다.
(2) 언체
① 최대 15m이내에 수축 또는 신축이음을 두어 수축이나 온도변화에 의한 균열을 방지한다.
② 수직이음에는 반드시 동지수판과 활동방지벽(Shear key)를 설치하여 전단력을 증대시킨다.
(3) 다우웰바
① 직경 D22~D32의 철근을 사용, 두부에 갈고리를 만들어 콘크리트 속에 고정시킨다.
② 두부의 반대편은 아스팔트를 칠하거나 P.V.C파이프를 끼워 가동될 수 있게 한다.
③ 콘크리트의 신축에 대해서 자유롭도록 한쪽은 고정단으로 한쪽은 자유단이 되도록 한다.
4.1.18 유입부의 구조설계
(1) 접근수로
① 접근수로의 라이닝
가. 물넘이 접근수로 바닥면 및 사면의 지질이 불량한 경우 또는 이 부분이 유수에 의한 세굴 등이 생길 우려가 있는 경우에는 라이닝을 설치해야 한다. 라이닝에는 콘크리트 라이닝, 사석공, 블랭킷(Blanket) 등이 있으나, 현지조건에 적합한 방법을 선택하도록 한다.
나. 다량의 흙깎기를 하여 물넘이를 설치하는 경우는 유수가 접하는 부분뿐만 아니라 상부절토 사면에 대하여도 사면의 안정도를 확인하여 원지반 붕괴에 의하여 물넘이가 폐쇄되지 않도록 처리해야 한다.
다. 누수를 방지하기 위하여 콘크리트라이닝을 하는 경우에는 이음부에 적당한 동지수판을 설치한다.
② 유목제거
가. 유목, 토사 등 유입에 의하여 물넘이가 손상하거나 폐쇄될 염려가 있는 경우에는 이들의 침입을 확실히 방지하기 위하여 유입수로 또는 상류에 적절한 시설을 해야 한다.
나. 게이트가 있는 물넘이 유입부가 오리피스식이고 도류부가 터널식인 경우 특히 상기의 가항과 같은 위험성이 많으므로 이에 대비할 수 있는 보호책이 필요하다.
다. 터널의 경우 유목이 유입되더라도 피해를 최소화하기 위해 가능한 한 평면은 직선으로 하고 종단은 완만한 만곡이 되도록 하는 것이 바람직하다.
라. 보호책의 종류로서는 월류면에서 조금 떨어진 곳에 스크린을 세우거나, 훨씬 상류에 플로트(float)를 단 것을 횡단시키므로써 방지하는 방법 등이 있다. 그러나 이들이 불확실하면 오히려 재해를 크게 하는 수도 있다.
마. 스크린바의 간격이 너무 작으면 소정의 통수능력을 얻지 못할 수 있음을 유의해야 한다.
(2) 조절부
① 조절부 기초의 지수
가. 물넘이와 제체의 접합부 및 물넘이 조절부의 기초는 그라우팅 또는 기타의 방법에 의하여 완전한 지수를 도모해야 한다.
나. 원지반에 설치한 물넘이의 기초는 완전하게 지수하고 불필요한 양압력이나 유입부하류에 과대한 누수가 생기지 않도록 한다. 방법으로는 그라우팅이 가장 많이 채용된다.
다. 측수로형 물넘이, 월류식 물넘이, 슈트식 물넘이의 조절부 기초는 완전하게 지수하고, 조절부 하류에 불필요한 양압력을 일으키지 않도록 설계한다. 이 방법으로서는 그라우팅이 가장 보통이나 기초지반에 따라서는 표면 브랑켓 등에 의한 방법이 효과적인 경우도 있다.
② 조절부의 수축이음
가. 물넘이 조절부 바닥부의 이음에는 모두 동지수판을 설치하여 누수를 방지한다. 지수판은 그라우팅 커튼의 최상단부에서 최상면(crest) 또는 문틀홈의 철물에 견고하게 연결시켜야 한다.
나. 조절부의 지수를 완전히 하기 위하여 수축이음매에 동지수판을 설치하여 누수를 방지하고, 동마루 하류의 양압력을 최소한으로 억제한다. 이때 수축이음이 문받이의 철물과 교차하는 경우에는 교차점의 문받이 철물도 반드시 수축 가능한 구조이어야 한다.
③ 월류웨어의 안정
가. 조절형 물넘이에서 웨어의 구조계산은 ① 만수위, 수문 폐쇄, ② 만수위, 수문 폐쇄, 임시수문 설치시, ③ 만수위, 수문 폐쇄, 인접수문 개방 등 각 항에 대하여 안정을 확인해야 한다.
④ 방수로 측벽의 안정
가. 물넘이와 방수로의 측벽은 그 자체로서 안정된 구조로 하거나, 견고한 기초지반에 견고하게 밀착시켜야 한다.
⑤ 안정성의 검토
가. 유입부의 구조는 댐 제체 및 기초지반과 저수지의 안정성에 영향을 끼치지 않는 구조로 하고 또 고려되는 하중에 대하여 안정된 구조이어야 한다.
나. 게이트가 있는 물넘이는 게이트를 설치하기 위한 문받이의 철물, 앵커, 상부조작교 등으로 인하여 상기의 가항의 기준에 의하여 계산한 단면보다 최종적으로는 큰 단면을 필요로 하는 경우가 많다. 또한, 구조물은 단순한 형상이 설계상 편리한 경우가 많다. 이는 하중조건이 단순하게 되기 때문에 실제에 가까운 응력상태로 설계된다는 이점이 있다.
4.1.19 도류부의 구조설계
(1) 슈트식
① 도수로의 라이닝
가. 물넘이 도수로의 바닥면 및 측벽은 장기간 평활한 면을 유지하도록 콘크리트라이닝을 하고, 수류에 의한 내구성을 고려하여 수밀성 구조로 하며 최소두께는 30∼50cm로 한다.
② 수로터
가. 도수로는 일반적으로 급경사임으로 콘크리트라이닝이 하류에 이동하지 않도록 적당한 간격으로 지수벽에 앵커 등을 설치한다.
4.2 취수시설
(1) 취수시설은 저수지로부터 물을 취수하기 위한 제반 시설을 말하며, 저류수를 관개용수 등에 이용하려면 적합한 취수시설을 설치해야 한다.
(2) 관개용 댐은 수량 및 수질의 유지뿐만 아니라 온수취수를 위하여 저수지 표층의 온수를 취수할 수 있도록 적당한 취수방법을 고려해야 한다.
(3) 취수탑 및 연결교량 등은 주변경관과 지역의 문화적 특성을 고려하여 주변환경과의 조화를 도모하고 경관훼손을 최소화하도록 한다.
(4) 취수시설 및 물넘이 이외의 방류시설은 최대취수량 이하의 유수를 안전하게 취수 또는 방류할 수 있는 구조로 한다. 유수의 수세를 완화할 필요가 있을 경우에는 적당한 감세공을 설치하도록 한다. 이들 시설은 제체 및 기초지반과 더불어 저수지에 지장을 주지 않는 구조로 한다.
4.2.2 설계시 유의 사항
(1) 원칙적으로 저수지의 표면 온수의 취수가 가능할 것
(2) 취수기구가 복잡하지 않을 것
(3) 유지관리가 편리할 것
(4) 유수 때문에 진동 또는 진공 등이 발생하지 않는 구조로 할 것
4.2.3 설계순서
(1) 취수시설의 구성 및 형식 결정
① 취수시설의 위치와 형식을 선정한다.
② 취수의 규모를 결정한다.
③ 취수형식별 장점과 단점을 비교한다.
(2) 취수공의 수리 계산
① 취수공을 배치하고, 취수공의 유량을 계산한다.
(3) 구조 설계
① 사통 또는 취수탑에 대한 구조를 설계한다.
② 스크린, 공기구멍(air-vent), 게이트 등 부대시설에 대한 설계를 한다.
4.2.4 취수계획
4.2.4.1 온수 취수
(1) 댐을 신설하는 경우 온수 취수에 대하여 충분히 고려해야 하며, 온수취수시설의 형식을 결정함에 있어서는 효과, 가능성, 공사비 등을 검토할 필요가 있다.
(2) 댐의 수심․수온곡선의 추정은 지리적, 시기적 조건, 유입하천의 유입량, 댐으로부터의 유출량과 수온, 일조, 기온, 바람, 저수지의 규모 형식 등을 고려하면서 부근의 유사한 댐으로부터 추정하는 것이 보통이다.
(3) 온수 취수의 방법으로서 표층취수가 있으며, 이를 위해서 플로우팅 게이트, 실린더 게이트, 다단 게이트, 다공 오리피스 등이 이용되고 있다.
4.2.4.2 탁수대책
(1) 댐을 설치한 경우 일반적으로 홍수시의 저수지내에는 물이나 토사와 함께 미세점토 입자 등에 의한 탁수가 장시간 저장되기 때문에 댐에서 방류수의 탁수현상이 장기화하는 경향이 있다.
(2) 이런 경우 홍수시 및 그 이후의 방류시에 될 수 있는 한 고농도의 탁수를 방류하여 빨리 탁수를 저수지 외로 내보냄과 동시에 필요한 경우에는 선택 취수를 한다.
4.2.5 취수시설의 구성
(1) 취수시설은 취수부, 조절부, 도수부로 구성되며, 적시 적량의 취수를 용이하게 할 수 있도록 가장 적절한 조합이 되도록 선정해야 한다.