TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 사이펀은 내외압이 작용하기 때문에 기성 제품을 사용하는 경우 이음매구조에 상응한 허용휨각도를 만족시키도록 한다. 일반적으로는 곡선으로 하지 않고 곡관 등을 사용하여 수밀성을 보존시키는 일이 많다.
(2) 편각이 큰 사이펀의 굴곡점에서는 굴곡점에 양측으로부터 수압이 작용하기 때문에 굴곡부분은 밀어내는 방향으로 큰 힘을 받는다. 이 때문에 편각이 큰 사이펀 굴곡부에서는 보통 드러스트 블록(thrust block)을 설치하여 구조의 안정과 수밀의 유지를 도모한다.
(3) 현장타설 콘크리트의 사이펀에서는 박스형암거의 곡률반경을 준용하지만 특히 수압이 큰 경우에는 이음매 구조의 설계에 신중을 기해야 한다.
1.12.2 종단기울기 및 종단곡선의 제한
(1) 각종 통수시설의 수로바닥 기울기는 보통 지형기울기 또는 지점마다 필요한 수위로부터 구하지만 허용되는 최대 기울기를 취하면 단면적이 작아 경제적이 된다. 그러나 과대하게 유속이 증대하면 유황의 악화, 수로단면의 세굴 등을 일으켜 문제가 생긴다.
(2) 따라서 수로바닥 기울기 또는 유속 등에 수리적, 구조적 제한이 필요하다. 유속은 수로의 재질에 따라 세굴 또는 심한 마모 등의 지장이 생기지 않는 범위에 있어야 한다.
(3) 단, 배수로와 같이 유량의 변동에 따라 크게 유속이 변화하고 이 한계를 넘는 경우에는 유사한 시공 예를 참고하여 심한 세굴에 의해 구조물의 안정이 해치지 않도록 조치를 강구한다.
(4) 또한, 개수로 형식의 용수로에서 유속이 빠른 경우 수리적으로 불안정하게 되어 분수 등에 지장을 일으키지 않도록 설계해야 한다. 또 용배수로를 불문하고 수로 내에 토사의 퇴적이나 수중식물이 무성하게 되면 흐름에 지장을 일으키지 않는 정도의 유속이 필요하고 과소한 유속도 좋지 않다.
(5) 노선선정 및 다음에 기술할 수두배분에 있어서는 이런 점도 고려하여야 한다. 불가피하게 허용최소유속 보다 작은 경우에는 수로구조 또는 토사의 침입방지시설 등에 대하여 특별한 대책을 강구한다.
1.12.3 최소 흙덮이
(1) 암거, 사이펀, 관수로 등 지중에 매설되는 시설에는 그 구조물의 보호, 지하수에 의한 부상의 방지, 지상의 이용 등 목적에 상응하여 적절한 흙덮이를 확보하여야 한다.
(2) 일반적으로 관수로 등 관을 사용한 통수시설의 최소 흙덮이 두께의 표준치는 통과하는 위치에 따라 다음과 같다.
① 경지: 0.6m 이상
② 도로: 1.2m 이상, 단 도로관리자와 협의한 후 결정한다.
③ 하천: 2.0m 이상, 단 하천관리자와 협의한 후 결정한다.
④ 농도 및 사도: 관경 450mm 이하의 경우 1.0m 이상, 관경 500mm 이상의 경우 1.2m 이상
⑤ 한랭지방에서는 동결의 염려가 없는 깊이로 한다.
(3) 박스형 암거 또는 사이펀의 경우도 이를 준용한다.
(4) 최소 흙덮이 두께를 줄이든가 또는 흙덮이를 하지 않는 경우에는 차량 등에 의한 집중하중이 재하된다 하더라도 구조물의 안전을 해치지 않게 충분히 고려한다.
(5) 또 흙덮이 두께는 물관리면에서도 충분히 고려하여 결정한다.
1.13 수두배분
(1) 용수로의 각 형식 및 각 구간의 수두배분에 의한 종단 기울기는 수로의 기능과 안전성을 확보하며, 허용유속의 범위 내에서 수로조직 전체의 공사비를 절감할 수 있는 방향으로 결정한다.
(1) 용수계획에 있어서 취수지점에서 경작지까지의 노선이 정해지면 수로의 전체 길이와 전체 낙차에서 평균기울기가 정해진다. 개수로 계통은 일반적인 원칙에서 수로가 지구의 고위부를 통과하는 경우가 많으므로 지형적으로 개수로, 사이펀, 터널 등 여러 가지 공종으로 구성된다. 수로계통 전체의 경제성을 확보하기 위하여 주어진 전체 수두를 각 공종에 어떻게 배분할 것인가는 수로의 효율적인 배치에 있어서 중요한 문제이다.
(2) 특히 대규모 수로는 수두의 배분에 의해 경비절감 효과가 큰 경우가 많다. 그러므로 소규모 수로에 대해여는 상황을 판단하여 기울기 배분을 생략해도 좋다.
(3) 배수로나 용배수겸용 수로에서도 수로의 성격과 지형 조건상 대부분 개수로가 되므로 공종별 수두배분이 용수로에 비하여 큰 문제가 되지 않는다.
(4) 용수로의 수위계획은 최종적으로 농경지에 물이 들어가도록 분수위를 확보하는데 있다. 길이가 긴 수로에서는 경작지의 지형, 표고, 영농상황 등에 따라 각 지점의 분수위가 다르므로 이런 점을 고려하여 각 구간별로 이용수두를 개략 결정하고 각 구간의 공종별 수두배분을 고려한다. 이 경우 지선분수위는 가급적이면 자연관개가 되도록 수위를 유지시켜야 하지만 경작지의 일부를 양수관개함이 유리할 때가 있으므로 수로전체에 대한 기능을 고려한 비교검토가 필요하다.
1.13.2 경제적인 기울기의 배분
(1) 구간별 이용수두가 정해지면, 각 구간에서 공종별 종단기울기의 배분을 한다. 이때 경제적인 기울기의 배분이 가장 중요한 요소이며 기본적인 고려사항은 다음과 같다.
1.13.2.1 경제적인 기울기의 배분 기본방법
(1) 경제적인 기울기 배분 기본방법은 공종별 수로종단기울기와 공사비와의 관계에서 결정된다. 취수시설의 표고와 수로기울기의 관계는 전체공사비의 경제성을 결정한다.
(2) 이러한 방법을 “Cost-Slope Tangent Method"라 부르며 경제적인 기울기 배분의 기본방법으로 쓰고 있다.
1.13.2.2 수로의 공종별 기울기의 배분
(1) “Cost-Slope Tangent Method"를 응용하여 각종 수로형식이 있을 경우 경제적 기울기 배분을 생각할 수 있다.
(2) 이 밖에 경제적 기울기 배분법으로는 통수 단면적과 공사비와의 관계를 공종별로 조사하여 그 관계를 지수식으로 표시하고, 1차미분하여 최소치를 구하고 경험적인 수치(전체공사비의 합이 대략 최소가 되는 기울기의 배분비율은 단위길이당의 공사비비율0.90~1.10승에 비례한다)를 대입함으로써 구한 예가 있다.
1.13.3 수두배분의 유의사항
(1) 수두가 충분하여 모든 공종이 최대허용유속을 나타내게 되는 기울기로 설계되는 경우나 유량이 적고, 모든 공종의 통수단면이 시공상 또는 유지관리상 필요로 하는 최소단면인 경우에는 수두배분은 필요치 않다.
(2) 수두배분은 시설의 건설비합계치를 최소로 하기 위한 기법이며, 시설의 유지관리 물관리 등에 관한 경비는 고려되지 않는다. 따라서 유지관리, 물관리에 요하는 경비가 큰 공종에서는 이들의 비용도 포함한 총경비를 기초로 검토할 필요가 있다.
(3) 수리적으로 종단기울기를 검토하는 경우에는 수두배분뿐만 아니라 수로바닥의 종단기울기에 대하여도 검토할 필요가 있다. 각 공종 단면의 수위를 단순히 연결하면 일반적으로 터널로부터 개수로에 이어지는 부분으로 바닥이 높아진다.
① 이런 경우 터널의 바닥에 토사의 퇴적이 생기는 경우가 있다. 또 보수, 관리시의 배수에 대해 불편한 경우가 많다. 따라서 이러한 곳에 대해서는 토사의 유입, 배수공, 수로의 단면형과 공사비의 관계를 충분히 검토할 필요가 있다.
(4) 수두 배분에 따른 수로유속은 수로의 수면기울기에 따르는데, 침식 등에 대해 안전하면서도 토사의 침전을 일으키지 않는 범위여야 한다.
(5) 단면 혹은 형상의 변화지점에서는 가급적이면, 수두손실이 적은 형상의 완화공을 설치하여 수두를 효과적으로 이용한다.
1.14 구조물의 비교설계
(1) 구조물의 설계 시에는 미리 몇 개의 비교설계를 하여 기술적, 경제적, 사회적 여러 조건을 종합․판단하여 가장 적합한 형식을 선정하여야 한다.
(2) 수로 설계에서는 노선선정과 공종배치에 의하여 수로조직의 골격이 형성되며, 각 구조물의 기본설계에 있어서는 몇 개의 비교설계를 하는 것이 일반적이다. 비교설계에서는 구조물상의 안전성과 경제성을 주로 검토하며 사회적 조건에 대하여도 검토를 하여야 한다.
(3) 수로에는 여러 종류와 다양한 구조물이 있어 이들 하나하나에 대하여 비교․검토하는 것은 곤란하다. 따라서 과거의 많은 설계 예와 실적자료, 계산도표, 기타 표준화된 것은 가급적이면, 이것을 활용하고 설계의 정밀도의 향상과 능률화를 도모해야 한다.
(4) 이들 설계자료는 비교설계를 용이하게 할 수 있는 자료가 되므로 소중하게 정리․보관하는 것도 매우 중요하다.
1.15 친환경 수로계획
(1) 수로의 환경친화적 계획은 현황조사 결과를 활용하여 현황특성 분석, 계획수립의 과제도출, 계획의 기본방침 설정 등의 절차를 거친다. 수로계획에는 유지관리 내용도 포함한다.
(1) 환경친화적 수로의 계획은 기술적인 부분과 인문사회적인 부분, 주변생태계 등을 종합적으로 고려하고, 특히 지역의 문화, 수로의 기능적 요소, 친수성, 생태계 보전,경관, 수질정화, 개발의 용이성 등을 고려하여 계획한다.
1.15.2 수로계획
(1) 용배수로의 환경친화적 정비계획은 현황조사 결과를 활용하여 현황특성 분석, 계획수립의 과제 도출, 기본방침의 설정 등의 과정을 걸쳐 수립한다.
1.15.2.1 현황특성의 분석
(1) 조사내용을 분석하여 자연환경, 사회환경, 역사․문화적 환경 요소 등에 대한 특성을 정리하고 분석함으로서 환경친화적 용배수로 정비목표를 설정하고 계획수립에 활용한다.
① 자연환경요소
가. 지형적 특성, 노선주변의 수변환경, 동물의 서식환경, 주요경관 등
② 사회환경요소
가. 마을의 위치와 규모, 학교, 수련장, 체험시설, 도로교통상황, 농업시설, 농산물, 지역특산물, 인근의 농촌관광지(관광지) 등
③ 역사문화적인 환경요소
가. 용배수로 인근의 사원, 종교행사, 역사․문화적 유적지, 마을고유의 풍속, 의례 등
1.15.2.2 계획수립의 과제 도출
(1) 정리된 현황특성 요소에 대하여 환경친화적 관점에서 보존할 것인가, 개선할 것인가, 현 상태로 활용할 것인가 등을 검토하여 과제를 발굴한다.
① 보존되어야 할 요소
가. 보존해야 할 요소들 중 자연생태계 및 역사문화재에 관한 것들에 대하여는 특별한 고려가 있어야 한다.
나. 희귀동물의 서식처, 지정문화재 등은 물론이고, 현재 지정되지 않은 것들에 대하여도 지역주민이 애착을 가지고 있는 요소, 경관형성에 유리한 요소들은 보존하도록 노력해야 한다.
다. 지역경관은 지역주민 뿐만 아니라 필요한 경우 전문가 의견 및 자문을 통해 판단할 수 있다.
② 개선이 필요한 요소
가. 개선을 요하는 요소들 특히 농촌관광과 연계할 수 있는 경우에는 가능한 현재 시점에서 개선될 수 있도록 정비하는 것이 바람직하다.
나. 주변에 학교, 농촌체험시설 및 수련장이 있는 경우 친수공간과 수변환경 정비를 고려할 수 있다.
다. 절개지의 나지는 주위경관에 악영향을 주므로 자연식재를 통하여 주위경관과 조화를 이루게 하는 등의 방법이 있다.
③ 현재 상태를 유지할 필요가 있는 요소
가. 수로 주변에 위치한 것으로서 용배수로 환경과 일체적으로 활용 가능한 요소가 대상이 된다.
나. 또한 현재로서는 별로 이용되지 않지만 앞으로 보다 유용하게 활용될 수 있는 요소들의 발굴도 포함된다.
④ 신규로 조성되어야 할 요소
가. 현재는 없지만 필요한 요소들을 찾아내어 정리한다.
나. 용배수로를 이용한 친수공간, 주변 휴게시설, 낙수기에 어류의 피난처가 될 수 있는 어도, 침사지 겸용 여울, 팜폰드(farm pond) 등 환경친화적인 요소들을 발굴하여 정리한다.
1.15.2.3 계획의 기본방침 설정
① 용배수로 전 노선(시점부터 종점까지)을 지형 등 주변환경과 용배수로 이용형태,용배수로 주변의 특징물 등 특성을 고려하여 몇 개의 구간으로 나누고 각 특성에 따라 정비한다. 친환경수로 정비구간(구역)은 다음 사항을 고려하여 설정한다.
가. 용배수로 주변환경
(가) 용배수로 노선주변의 지형이나 토지이용형태의 변화 등 노선의 환경 변화에 유의한다.
나. 용배수로 이용형태
(가) 용배수로는 농업생산뿐만 아니라 그 지역의 산업이나 마을주민의 생활면에서 다양하게 이용될 수 있으므로 그러한 이용형태에 대하여 유의한다.
다. 용배수로 주변의 특징물
(가) 용배수로 주변에 있는 특징물에 유의한다.
(2) 용수로계획
① 용수간선
가. 용수로는 해당지역의 농경지보다 높은 곳에서 등고선방향으로 유하하면서 가능한 한 높은 지대의 농경지에도 자연급수가 되도록 설치하는 것이 일반적이다. 최근에는 구릉 경사지대의 용수개발을 많이 하고 있으므로 용수로 노선 전 구간이 평탄한 지역만을 지날 수 없는 실정이다. 용수로의 경우 하천상류에 설치된 수원공(저수지, 양수장, 보 등)에서 하류의 평야부까지 송수되기까지는 하천변 또는 경지를 통과하는 구간, 마을을 통과하는 구간 또는 산지의 경사면을 통과하는 구간, 기타(환경용수 확보를 통해 연중 물이 흐르는 지구) 등 여러 경우를 생각할 수 있다.
(가) 하천변 또는 경지를 통과하는 구간
㉮ 수로와 연계하여 사적지, 문화유적지 또는 나대지 등이 있고, 영농 활동에 지장을 주지 않는 범위 내에서 주민들의 의견을 청취하여 쉼터(소공원 등)를 계획할 수 있다.
㉯ 조절지 또는 팜폰드를 계획하여 영농편의를 제공하고 비오톱을 형성하여 낙수기에 수서생물의 피난처를 제공하고 논과 수로, 수로와 늪지(조절지)를 연결하는 생태환경의 조성을 검토할 수 있다.
(나) 마을을 통과하는 구간
㉮ 마을종합정비계획을 검토하고 그 일환으로 수로계획을 수립하며 특히 수로의 다각적인 이용방안을 검토하고 주민의견을 청취하여 계획수립에 반영할 수 있다.
· 수로의 다각적 이용방안과 경관형성에 특히 유의하여 계획을 수립한다.(수변공원, 쉼터, 산책로, 정자 등)
· 안전에 유의하여 그에 대한 대책을 계획한다.
· 경관을 고려한 수로 구조물을 계획한다.
(다) 산지의 경사면을 통과하는 구간
㉮ 이 구간에서 특히 고려해야 할 사항은 수로의 안전성이다. 따라서 이 구간은 수로의 안전과 유지관리를 고려하여 콘크리트 개거, 암거, 관수로 등으로 계획한다.
㉯ 콘크리트 개거로 계획할 때에는 개거에 들어간 양서류, 작은 동물 등이 빠져나올 수 있는 탈출로 등을 계획한다. 작은 동물들이 자주 이동하는 곳에는 이런 동물들이 빠지지 않고 이동할 수 있도록 암거 또는 덮개를 갖춘 콘크리트 개거 등으로 계획한다.
㉰ 수로 설치로 인하여 단절되는 생태환경에 대한 대책을 수립한다(동물의 이동통로로서 생태다리를 계획하고 이에 대한 안전대책과 유도로 등).
㉱ 수로설치로 인한 절·성토면의 보호와 나지의 경관복구에 대한 계획을 수립한다.
(라) 기타 (환경용수 확보를 통해 연중 물이 흐르는 지구)
㉮ 생태계의 보전을 위하여 물 흐름의 연속성을 유지하도록 계획한다.
㉯ 지형여건과 수로의 수리안정성 등을 고려하여 설치하는 낙차공은 완만한 기울기의 전단면 어도구조(계단공 등)로 하여 어류 등의 생물이동이 가능하도록 배려한다.
② 용수지선 및 지거
가. 용수로 마을 계획할 때는 수로의 형식과 구조에 있어 먼저 관수로 및 암거화 에 의한 수로망으로 계획하는 것을 검토한다.
나. 용수지선을 관수로 또는 암거화로 하지 않고 개수로로 할 경우에는 수로 단 면의 형식은 수리적, 구조적 안정성과 수로의 기능성, 물관리의 생력화 등을 고려한 구조형식으로 한다.
다. 용수지선을 환경친화적으로 계획할 시에는 병행하는 농로의 길섭이나 수로 둑을 이용하여 꽃나무, 정원수, 과일나무 등을 심어 비오톱을 연결하는 녹지 선의 구축을 검토하고, 콘크리트 수로 안에 들어갔던 동물이 빠져나올 수 있 도록 탈출로는 검토한다.
라. 용수지거를 관수로 또는 암거가 아닌 개수로로 계획할 경우에는 물관리 생 력화를 고려하여 생태계의 영향을 최소로 하는 구조물 형식으로 계획한다.
(3) 배수로 계획
① 배수로의 경우 그 특성에 따라 단순 농경지 배수뿐만 아니라 집단 거주지의 생활하수까지를 배제하는 시설로 용수로와 차별되고 있다.
가. 배수간선
(가) 하천변 또는 경지를 통과하는 구간 및 마을을 통과하는 구간
㉮ 세부 정비방안은 용수로와 유사하며, 배수로 구간의 특성을 파악하고 그 특성에 따라 각 구간에 맞는 단면형상, 구조, 경관조성, 이용계획 등을 수립토록 고려한다.
(나) 다른 수계와 연결구간
㉮ 배수로 종점부에서 다른 수계와 구조물 없이 직접 연계(낙차 유무)되는 구간과 배수문, 배수장, 배수갑문을 통해 연계되는 구간으로 구분하여 각 특성에 맞는 정비계획을 고려한다.
㉯ 상시 흐름이 유지되어 수생 생태계가 양호한 지역의 경우에는 이에 대한 대책을 수립한다 (어도 등).
나. 배수지선
(가) 생태․환경적인 측면에서 볼 때 하천의 생태계가 배수로를 거슬러 올라와 배수지선으로 연결된다고 할 수 있으므로 생태 환경을 고려한 단면으로 계획한다. 그러나 배수지선부터는 치수 목적 및 기능 수로이므로 이를 소홀히 할 수도 없다. 그러므로 수로 바닥을 흙으로 하고 가능한 한 갈수기에도 바닥에 물이 있도록 하는 것이 좋다. 또한 계획수위까지는 호안을 하되 콘크리트가 아닌 환경친화적인 재료를 사용토록 계획수위 높이에 소단을 두는 등 이상 수위에 대비토록 계획한다.
(나) 배수지선의 종점과 배수로가 만나는 지점에서는 가급적 단차(표고차)를 가급적 없도록 계획하고, 수로 바닥의 표고차에 대한 처리는 낙차가 급류형의 구조물을 지양하고 어도 구조의 여울공 구조로 계획한다.
(4) 환경친화적 물꼬
① 흄관에서 콘크리트 수로에 폭포와 같이 떨어지는 접속 형태에서는 양서류의 이동이 불가능하다.
② 수로사면을 경사진 구조물을 설치하여 소규모 어도로서의 기능을 가지게 하는 것이 바람직하다.
1.15.2.4 정비계획의 수립
(1) 대상 수로의 정비과제 및 구간별 정비목적을 설정하여 그에 맞게 정비계획을 수립하고, 동일 정비구간 내에서도 필요할 경우 세부 구간을 설정하여 정비계획을 수립할 수 있다.
1.15.2.5 유지관리 수준의 설정과 관리방안
(1) 환경친화적 시설의 유지관리는 계획내용에 따라 크게 달라질 수 있다. 당초 훌륭한 환경시설을 시공하였다 하더라도 유지관리가 적절히 시행되지 않는다면 기대한 효과를 발휘할 수 없게 된다. 또한 설치 후의 시설이 기대만큼의 효과를 거두고 있는지 여부를 조사 평가하는 것도 유지관리의 중요한 내용이 될 수 있다.
(2) 환경친화적 용배수로를 계획하는 단계에서는 시설 완공후 큰 줄기의 유지관리 수준을 설정하고 이에 대응한 계획수립을 검토할 수 있다. 시설물 유지관리 수준은 누가 어떻게 어떠한 수단을 이용하여 가장 최적의 관리방법을 찾는 것이고 이때 비용의 최소화가 요구된다.
(3) 유지관리의 수준은 다음과 같은 사항을 검토할 필요가 있다.
① 누가 -- 유지관리 주체
② 어느 정도의 시간과 노력으로 -- 유지관리 내용, 일정, 빈도
③ 어느 정도의 금액으로 -- 유지관리비
(4) 이러한 사항을 검토하여 관리방안을 설정하고 그에 합당한 계획을 수립하며, 공공 근로사업과 취로사업을 활용한 시설물 유지 및 관리방안을 관련기관과 협의할 수 있다. 또한, 당해 사업지구가 농촌체험단지 및 유사시설 범위 내에 위치한 경우에는 해당 단지의 관리자에게 수리권을 제외한 유지관리 업무를 위탁하여 체험프로그램으로 활용할 수 있도록 관련기관 및 관리자(당사자)와 협의할 수 있다.
1.15.3 종단계획
(1) 수로의 종단계획은 연속성이 유지되도록 시설물을 계획한다. 팜폰드, 조정지, 유수지, 저류지 등 수생생물의 서식처 제공을 위한 시설물을 계획한다.
① 친환경 수로정비지구에서는 수리·수문학적 분석을 통해 수로단면의 다양화를 고려할 수 있다.
② 수로의 연속성을 유지할 필요가 있는 지구에서는 일정 흐름이 지속될 수 있는 용수량(환경용수, 하천유지수, 관광용수 등) 확보를 계획할 수 있다.
③ 용배수로 특정 구간에 팜폰드, 조정지, 유수지, 저류지라고 할 수 있는 넓은 수로단면의 계획을 검토한다.
④ 용수여건이 가능하다면 비관개기에도 일정량의 물흐름이 유지되도록 계획한다. 낙수기에 어류 등의 피난처로서 팜폰드 등을 검토하고 양서류의 탈출로 등을 계획한다.
4.1 수리설계
(1) 수로의 수리설계는 원칙적으로 설계유량을 기준으로 한다. 그리고 최다유량과 기타 위험스러운 조건을 발생시키는 유량에 대해서는 자세히 검토해야 한다. 또한 수로설계는 수로조직 내 각 시설의 수리학적 및 구조적인 일관성이 있도록 해야 한다.
4.1.1.1 수로의 수리설계
(1) 수로의 수리설계는 설계유량을 대상으로 설계수위가 확보되도록 설계한다. 또 수로조직 내의 각 시설의 설계에서는 그 수로시설이 소기의 목적과 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 설계유량 이외의 유량에 대해서도 검토해야 한다.
(2) 설계유량 이외의 유량으로서 용수로에서는 최다빈도유량 및 최소유량, 배수로에서는 저수호안(低水護岸) 등을 검토하기 위한 유량 및 기타 중요시설에 지장을 준다고 생각되는 유량 등이 있고 각각 다음과 같은 검토를 하는 경우에 사용한다.
(3) 용수로
① 최다빈도유량
가. 수로시설에서 최소허용유속을 검토하는 경우에는 최다빈도유량을 사용하여 유황을 확인한다.
② 최소유량
나. 통수량이 감소했을 때의 분수공 및 그에 부속된 수위조절시설 등의 기능을 확인하는 경우에는 최소유량을 사용한다.
① 저수호안 등을 검토하기 위한 유량 배수로에 저수호안을 설치하는 경우에는 당해 수로의 유속, 토질, 유황의 발생빈도 등을 검토하여 결정할 필요가 있으나, 일반적으로는 1년 또는 2년 확률유량이 많이 사용된다. 유량 등에 의해 구해진 수위를 사용하여 호안높이를 결정하는 것에 의하여 배수로의 구조설계 등을 한다. 이 유량은 낙차공의 기능을 검토하는데도 사용한다. 또한 배수로에서의 최소허용유속을 검토함에 있어서도 이 저수호안 등을 검토하기 위한 유량이 많이 사용되고 있다.
② 기타 중요시설에 지장을 준다고 생각되는 유량 수로단면을 만수하여 흐르는 유량 등으로 그 시설의 규모에서 볼 때 상당한 피해가 예상되는 경우, 수로의 유황 능력을 확인함과 동시에 시설의 구조, 배치 등 그 대책방법을 검토하는 경우에 사용된다.
4.1.1.2 수로설계의 일관성
(1) 수로설계에서 수리학적인 일관성의 확보는 본 계획설계기준이 기본적으로 고려해야 할 사항의 하나이다. 그러나 여기서 말하는 일관성이란 단순 획일적인 통일을 뜻하는 것이 아니고 통일적인 기능성, 안전성 및 경제성 확보의 관점에서 일관된 기술적 판단을 뜻한다.
4.1.2 평균유속 및 등류계산
(1) 수로단면의 치수는 원칙적으로 설계유량에 대해 평균유속공식을 사용하여 구한다. 개수로의 등류계산을 위한 평균유속공식으로는 Manning공식이 많이 사용되고 있으며, 관수로에서는 일반적으로 Hazen-Williams공식에 의하여 평균유속을 계산한다.
4.1.2.1 평균유속
(1) 개수로의 평균유속공식
① 개수로의 평균유속은 일반적으로 Manning 공식에 의하여 계산한다.
여기서, V: 평균유속 (m/s), n : 조도계수, R: 경심(동수반경) (m), I : 동수경사
(2) 조도계수
① 조도계수의 결정
가. Manning 공식의 적부는 조도계수의 결정이 적절한가의 여부에 달려있다. 따라서 이를 결정하는데 있어서는 표면조도, 초생수로의 불규칙성, 수로의 만곡, 단면형상, 유속, 경심, 침전과 세굴, 부유물질 등 여러 가지 요인에 따라 변화하기 때문에 신중히 고려할 필요가 있다. 유속이 매우 느리거나 경심이 극히 작은 경우에는 조도계수의 값이 크게 되는 경향이 있으나 설계에서는 일반적으로 표준값을 사용한다.
② 합성조도계수의 계산
가. 윤변의 조도가 부분적으로 서로 다른 수로단면에 Manning 공식을 적용하는 경우에는 전체 윤변에 대한 합성조도계수를 구하여 전단면의 평균유속을 계산한다.
4.1.2.2 등류계산
(1) 유량의 계산
① 개수로의 흐름에 있어서 수심, 유속, 유수단면적, 유량 등 흐름의 특성이 수로구간의 모든 단면에서 시간적으로나 장소적으로 항상 일정한 흐름을 등류라고 하며, 등류로 흐르는 수로내의 유량은 다음 식에 의하여 계산한다.
여기서, Q: 유량 (㎥/s), A: 다면적 (㎡), V: 평균유속(m/s)
② 배수로 및 자연하천 등에서 고수부지의 수심이 얕은 복합단면수로에서는 전술한 합성조도계수에 의해 평균유속을 산출하여 유량을 계산하는 것은 부적당하며, 유수단면적을 구분해서 계산하는 것이 합리적인 경우가 많다. 유량계산 구분의 경계면은 윤변으로 취급하지 않는다.
(2) 등류수심의 계산
① 수로의 유량, 수로바닥기울기, 조도계수, 단면형상을 표시하는 여러 가지 수치가 주어지는 경우에는 등류수심을 Manning의 평균유속공식에 의하여 계산하지 않고 직접 계산법에 의하여 간편하게 구할 수 있다.
4.1.3 손실수두
(1) 수로 내에서의 유수는 흐름중 내부마찰이나 벽면 또는 장애물로 인한 외부마찰 외에도 유입, 유출, 단면변화, 형상변화, 기타 각종 수로구조물에 의해서 에너지 손실이 발생하며 이에 따라 수두가 감소한다. 따라서 수로의 수리설계에서는 이러한 손실수두를 고려해야 한다.
4.1.4 허용유속
(1) 수로의 유속은 토사가 퇴적되지 않고 수로에 수중식물이 자라지 못하는 최소유속과 수로단면을 구성하는 재료가 유수에 의해 침식을 일으키지 않으며 수리학적으로 흐름이 불안정한 상태가 발생하지 않는 최대유속의 범위 내에 있어야한다.
(2) 수로와 수리구조물의 단면을 결정할 경우, 최소 및 최대허용유속을 결정하는 것이 매우 중요하므로 양자를 고려하여 수로의 기능, 구조 등에 적합한 설계유속을 결정해야 한다.
4.1.4.1 최소허용유속
(1) 최소허용유속을 제약하는 요소는 매우 불명확하여 정확한 값을 쉽게 결정한다는 것은 간단하지 않다. 일반적으로 실트(silt) 및 그 보다 큰 입경의 부유토사가 적은 경우에는 0.45~0.90m/s의 평균유속이 있으면 부유토사의 퇴적을 일으키지 않고, 또 유수를 현저하게 방해하는 식물의 생육도 평균유속이 0.7 m/s 이상이면 방지할 수 있다.
(2) 사이펀(잠관), 암거 및 터널 등에서 토사가 퇴적되면 이를 배제하는 유지관리가 곤란하기 때문에 적어도 인접한 개수로에서의 유속보다 빠르게 해야 한다. 보통 표준으로 하는 유속비는 다음의 값을 취하는 경우가 많다.
(3) 사이펀: 개수로 유속의 1.5배 이상 암거 및 터널: 개수로 유속의 1.3배 이상 배수로의 경우는 흘러내리는 유량의 변동범위가 넓기 때문에 최소유속의 결정은 더욱 어렵다. 설계유량에 관해서는 물론 적은 유량에 대해서도 최소허용유속 이상의 유속이 얻어질 수 있게 수로의 제원을 결정해야 한다.
4.1.4.2 최대허용유속
(1) 최대허용유속은 일반적으로 라이닝을 한 수로에서는 크게 문제가 되지 않지만, 흙수로 또는 흙 라이닝 수로, 매설막 라이닝 수로 등에서는 특히 내면의 침식이 큰 문제가 된다. 이 유속은 수로를 형성하고 있는 재료에 따라 현저하게 다르며 확정적이지 않기 때문에 경험과 다른 사례로부터 판단해야 하는데 수로와 수로구조물의 내면이 갖는 재질에 따라 대략 아래의 <표 4.1.-1>에 있는 값이 제한치로 되어 있다.
<표 4.1.-1> 최대허용평균유속

종 류

유 속(m/s)

종 류

유 속

사질토

0.45

두꺼운 콘크리트 (18cm 정도)

3.00

사질롬

0.60

얇은 콘크리트 (10cm 정도)

1.50

롬

0.70

아스팔트

1.00

점질롬

0.90

호박돌메쌓기 (뒷길이 30cm미만)

1.50

점토

1.00

호박돌메쌓기 (뒷길이 30cm 미만)

2.00

사질점토

1.20

호박돌찰쌓기

2.50

연암

2.00

철근콘크리트관

3.00

중경암

2.50

철근콘크리트 제품

3.00

경암

3.00

강철관

5.00

염화비닐

5.00
용수로에 설치하는 방수로, 수로 물넘이 등 일시적으로 물이 흐르는 구조물내의 최대허용유속은 <표 4.1.-1> 최대허용평균유속 값의 1.5배까지로 한다. 또 급류공, 급경사 배수로 등에서 해당 시설에 바닥보호공 및 콘크리트의 두께를 크게 하거나 철근 등으로 보강하는 경우에는 유속을 제한하지 않아도 된다.
4.1.4.3 유속결정시 유의사항
(1) 개수로에 대한 설계유속을 결정할 때는 수로의 수리학적 상태에 관하여 고려해야 한다. 특히 한계상태에 가까운 흐름에서는 본질적으로 수면이 불안정하게 되기 쉬우며 일단 파가 발생하면 이것이 소멸되기 어렵고 수로의 기능 저하를 초래하는 경우가 있다.
(2) 그러므로 개수로의 설계유속을 결정하는데 있어서는 한계상태에 가까운 흐름을 피하는 것이 바람직하다. 따라서 유속을 한계유속의 2/3 (Froude 수: 0.54) 정도 이하로 되게 하면 일단 안정된 수면이 기대된다. 또한 유속이 빠른 만곡부에서는 수면이 한쪽으로 치우치게 되어 분수공, 양수시설, 낙차공 등 구조물의 정상적인 기능을 방해하는 경우가 있으므로 설계유속을 결정하는데 있어서는 충분한 주의가 필요하다.
4.1.5 수로의 여유고
(1) 수로의 설계 시에는 수리상 안전을 확보하기 위하여 계획최대유량에 대응하는 설계수면 위에 여유고를 가산해서 통수허용단면을 결정해야 한다.
4.1.5.1 여유고의 정의
(1) 여유고라 함은 계획최대유량에 대한 수면으로부터 ① 라이닝수로에서는 라이닝 정상부까지, ② 플륨형 수로에서는 플륨 정상부까지, ③ 터널 및 암거 단면에서는 정상면까지, ④ 굴착수로에서는 양안 토공높이까지의 높이를 말한다. 여유고는 원칙적으로 수로 조도계수의 변동에 대한 여유, 유속수두의 정수두 변환 가능성에 대한 여유, 수면동요에 대한 여유 등을 가산해서 결정한다.
4.1.5.2 여유고 결정을 위한 요인
(1) 조도계수
① 실측결과에 의하면 수로표면의 조도계수는 수로의 시공이나 배치에 따라 상당한 폭의 변동이 생긴다. 가능성 있는 변동에 대해서 전량을 여유고의 요인으로 보고 계산하면 안전하겠지만, 발생의 가능성과 변동폭 등의 불확실성 때문에 콘크리트 라이닝에 대해서는 조도계수 n＝ 0.001 정도의 변동을 가산한 실례도 있다. 조도에 따라 필요한 여유고는 수로의 재료, 단면형 등에 따라 다르지만 콘크리트 수로의 경우는 수심의 5~7 % 정도로 하는 것이 통례이다.
(2) 속도수두
① 수로를 흘러내리는 흐름은 운동상태에 있기 때문에 항상 속도수두를 가지고 있으며 이 수두는 정수두로 변해서 수면을 상승시킬 가능성이 있다.
(3) 수면동요
① 수로내의 흐름은 수문, 낙차공, 급류공, 펌프장 등의 수로구조물이나 바람 등에 의해 파동을 일으키고 수면을 동요시키게 된다.
② 수면동요의 정도는 ① 수로내의 구조물 배치, ② 풍향과 수로 방향과의 관계, ③ 폭, ④ 수심 등에 따라 변하지만 보통 10~30cm 정도이며, 수로의 상황에 맞추어 반파고인 5~15cm를 수면동요에 대한 여유고로 덧붙인다.
(4) 유량비율에 의한 수로의 여유고
① 여유고는 수로가 예측할 수 없는 사태에 대응하기 위한 것으로 여유고의 부분을 포함하여 흐를 수 있는 유량에 의해서도 그 대소가 판단된다. 여유고를 포함한 단면으로서의 통수가능량과 설계유량과의 비는 (통수가능량)/(설계유량) = 1.25~1.35 정도로 하고 적어도 1.2 이하로 내려가지 않게 한다.
4.1.5.3 여유고 결정을 위한 착안점
(1) 전술한 요인에 의하여 수로의 여유고를 판단하지만 담당기술자는 각 현지조건에 대하여 검토하고 현지에 적합하도록 수정할 필요가 있다.
① 규모 및 중요성
가. 여유고를 결정함에 있어서는 수로의 규모 및 중요성에 대하여 우선 고려해야 한다.
나. 넓은 지역에 관개하는 간선수로와 한정된 관개면적만 갖는 지선, 분선 또는 지거수로와를 동격으로 취급하는 것은 불합리하므로 수로의 규모를 고려하여 여유고를 결정하는 것이 바람직하며, 또한 인가에 가까운 성토수로와 산간부 수로의 여유고도 어느 정도 차이를 둘 수 있다.
② 공 종
가. 수로는 통수시설의 공종이나 수로의 단면형에 따라 예측할 수 없는 사태에 대한 적응성이 다르다. 터널이나 암거 등은 어느 한계를 넘으면 수두의 증가와 통수능력 증가의 관계가 변화한다. 따라서 여유고의 결정에 있어서는 수로의 공종이나 수리특성에 대해서도 고려해야 한다.
③ 구조물의 배치와 수로의 만곡
가. 수로내의 어떤 종류의 구조물과 수로의 만곡부는 배수현상(背水現象)을 일으키거나 파동의 원인이 된다. 이 때문에 여유고를 결정함에 있어서 이와 같은 관계를 고려하여 수로에 따라서는 표준치 이상의 여유고로 설계하는 것이 필요한 경우도 있다.
④ 홍수의 유입
가. 원칙적으로는 홍수를 수로에 유입시키지 않는 것이 바람직하지만 할 수 없이 유역으로부터 홍수류를 유입시켜야 하는 경우 또는 수로부지에 강하하여 유입하는 우수에 대해서는 그 수량도 고려하여 여유고를 결정해야 한다. 이 경우 중요한 수로에서는 라이닝 정상부까지 10cm 정도의 여유가 있는 것이 바람직하다.
⑤ 관 리
가. 유량의 변화 가능성, 분수공 및 물넘이의 구조와 관리상황에 따라서 예상 이상의 유량이 수로를 흐르는 경우가 있으므로, 이와 같은 수로의 경우에는 취입구 부근의 여유고를 결정할 때 이러한 요소들도 고려해야 한다.
4.1.5.4 여유고의 결정방법
(1) 흙수로 및 라이닝 수로
① 흙수로 및 라이닝 수로의 여유고는 원칙적으로 아래 식에 의하여 계산한다.
여기서, Fb: 여유고 (m) d: 설계유량에 대한 수심 (m),
hv: 속도수두 (m), hw: 수면동요에 대한 여유 (m),
β: 속도수두의 정수두 변환계수 (β＝ 0.5~1.0)
(2) 옹벽형 수로 (플륨, 옹벽수로, 직사각형 암거, 기성품 수로 등)
① 옹벽형 수로의 여유고는 원칙적으로 아래식에 의하여 구한다.
hv: 속도수두 (m) hw: 수면동요에 대한 여유 (m),
(3) 터널 및 암거
① 터널과 암거(직사각형 암거의 경우는 플륨에 준함)의 여유고는 원칙적으로 다음 가. 나. 중에서 큰 쪽을 택하여 단면의 크기를 결정한다.
가. 설계유량에 대한 경우
d1/D1=0.80~0.83 (4.1-5)
여기서, d 1: 설계유량에 대한 수심 (m) D 1: 높이 (m)
단, (D1-d1)0.3 (m)
나. 홍수를 유입시키는 경우
d2/D2=0.90~0.93 (4.1-6)
여기서, d 2: 홍수를 가산한 유량에 대한 수심 (m) D 2: 높이 (m)
(가) 이상은 일반적인 경우이고 최소시공단면의 터널, 부등류의 터널 및 암거의 여유고는 상기한 값보다 크게 할 수 있다. 또한 도수터널과 같이 도중에서 홍수의 유입이 없는 경우 ① 유량의 변화가 없고, ② 급한 만곡이 없으며 흐름이 난류가 아니고, ③ 조도계수의 추정이 정확하며 악화될 염려가 없는 경우 등의 조건에서는 d/D = 0.90 정도로 할 수 있다.
(나) 일반적으로 원형 또는 표준말굽형 단면의 수로에서는 d/D = 0.80 부근에서 최대유속을 나타내고 d/D = 0.90~0.93 부근에서 최대유량이 되기 때문이다.
(4) 급류수로
① 흐름이 사류인 직사각형단면 급경사수로의 여유고는 일반적으로 아래식에 의하여 계산한다.
여기서, Fb: 여유고 (m) V: 유속 (m/s) h: 수심 (m)
(5) 수로교
① 원칙적으로 직사각형단면의 경우는 옹벽형 수로, 원형단면의 경우는 터널 및 암거에 준한다. 다만, 짧은 수로교인 경우 연결되는 구조물과 같은 여유고를 사용할 수 있다.
4.1.6 부등류
(1) 개수로의 흐름에서 수심, 유속, 유수단면적, 유량 등 흐름의 특성이 시간적으로는 변하지 않지만 장소에 따라서 변하는 흐름을 부등류라고 한다. 수로 내에서 수로단면의 변화, 웨어의 높임, 저하배수 등으로 인하여 흐름의 단면이 균일하게 되지 않는 구간의 유황은 부등류의 계산에 의하여 해석한다.
4.1.7 부정류
(1) 개수로의 흐름에서 수심, 유속, 유수단면적, 유량 등 흐름의 특성이 시간적으로 변화하는 흐름을 부정류라고 하며, 수심 및 유속 등의 시간적 변화가 수로의 흐름에 크게 영향을 주는 경우에는 부정류의 계산에 의하여 유황을 해석한다.
4.2 구조설계
(1) 수로의 구조설계에서는 구조물이 받는 하중, 지반의 역학적 성질, 기상조건 등에 대응하는 시공조건 및 경제성 등을 고려하여 구조물의 형식, 설계수치 및 구조세목 등을 결정해야 한다.
(2) 수로의 구조설계를 함에 있어서는 본 기준 외에 「한국산업규격」, 「KDS 14 00 00구조기준」,「KDS 24 00 00 교량설계기준」, 기타 필요한 규정 등을 참고한다.
4.2.2 하중
(1) 구조물의 설계에서 고려해야 할 하중은 그 구조물의 중요도, 형식, 사용재료, 설치장소, 시공방법, 자연조건 등에 따라서 정해지며, 자중, 수압, 토압, 부력 또는 양압력, 자동차하중 및 충격하중, 군집하중, 궤도하중, 지진하중, 풍하중, 설하중,시공시 하중, 온도변화, 동상압 등 필요한 하중을 고려한다.
4.2.3 기초반력
(1) 기초지반의 반력은 지반과 구조물을 탄성체로 보고 해석해야 되지만 편의상 구조물에 뒤틀림이 생기지 않는다는 가정 하에서 계산한다.
4.2.4 개수로의 작용하는 하중
(1) 개수로의 구조계산에서 고려해야 할 하중은 일반적으로 자중, 내수압, 외수압, 부력 또는 양압력, 토압, 자동차하중, 충격하중, 군집하중, 지반반력 등이며, 중요한 구조물에서는 지진하중과 기타 하중을 고려해야 할 경우도 있다.
4.2.5 매설구조물에 작용하는 하중
(1) 매설구조물의 구조계산에서는 지상의 재하조건, 토질, 지하수상황, 시공조건 등을 잘 파악하여 구조물에 대한 하중의 크기와 분포상태를 구하고, 구조물의 부재에 최대응력이 작용하는 하중조건에 의하여 부재의 소요강도를 결정한다.
(2) 자세한 설계기준은 KDS 11 00 00 지반 설계기준 및 KDS 14 00 00 구조 설계기준을 참고한다.
4.2.6 무근 및 철근콘크리트
(1) 무근 및 철근콘크리트의 구조설계는 원칙적으로 KDS 14 00 00 구조 설계기준에 따른다.
4.2.7 토공구조물
(1) 성토나 지반의 굴착에 의해서 축조된 흙수로 및 라이닝 수로 등의 토공구조물에 대해서는 수로의 기능을 유지하기 위하여 침하, 사면붕괴 등에 대해서 충분히 안전하도록 검토해야 한다.
4.2.8 연약지반
(1) 토질이 연약지반인 경우에는 지반의 침하, 변형, 파괴 등에 대해 검토하고 수로에 악영향을 끼칠 것으로 판단될 때에는 적절한 대책공법을 강구해야 한다.
(2) 자세한 설계기준은 KDS 11 00 00 지반 설계기준을 참고한다.