TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
· 농업생산기반정비사업계획설계기준, 1991 : 해면간척편.
· 농업생산기반정비사업계획설계기준, 2017 : 농업용댐 (KDS 67 10 20 : 2017)
· 농업생산기반정비사업계획설계기준, 2017 : 농지관개 (KDS 67 40 20 : 2017)
· 농업생산기반정비사업계획설계기준, 2017 : 농지배수편 (KDS 67 45 20 : 2017)
· 농업생산기반정비사업계획설계기준, 2017 : 양배수장편 (KDS 67 30 20~60 : 2017)
4.1 용수 설계
4.1.1 해면간척과 용수
(1) 해면간척으로 발생하는 용수문제는 용수의 개발(주로 담수호) 과 용수의 공급이다. 용수의 개발은 일반적인 수자원개발과 비교해서 수질과 용수공급체계, 용수의 재이용 및 유량파악, 홍수시 수위상승과 배수영향 거리 등에 있어 차이가 있으며 용수계획은 이러한 문제들을 고려해야 한다. 용수의 공급은 간척지의 토지이용계획에 따라 용수수요가 다양화되고 있는 것에 주의해야 한다.
(2) 해면간척과 용수의 관계는 양면성을 가지고 있다. 하나는 방조제에 의해 조성되는 용수의 연발(담수호)이고 다른 하나는 간척지의 토지 이용계획에 따라 필요한 용수를 공급하는 것이다. 해면간척의 주요한 목적중의 하나가 용수의 개발이며, 또 다른 목적을 효과적으로 달성하기 위해서는 용수의 이용이 중요한 문제가 된다.
(3) 해면간척에 의한 용수의 개발은 일반적인 수자원개발과는 많은 점에서 차이가 있다. 먼저 이수적인 측면에서 수질이 용수로 이용하기 전에 먼저 담수호화가 이루어져야 하며, 이러한 염도뿐만 아니라 일반 수질, 예로 상류에서 사용된 후의 퇴수를 저류하였다가 사용하게 되므로 일반적인 수자원개발보다 영양분이 많은 물을 저수하게 되며 또한 용수공급체계에 있어서도 불리하다. 일반적인 수자원개발(지표수댐)은 대부분 자연흡수가 가능한 반면에 해면간척에 의한 용수개발은 양수장에 의해 공급해야 하기 때문이다. 그 외 특징으로는 담수호와 물수요지가 동일 유역내에 있으면 용수의 재이용률이 높게 되며, 담수호가 일반적으로 하천 말단부에 위치하기 때문에 조수의 영향을 받아 유량파악이 어려운 점도 본 특징 중의 하나로 볼 수 있다.
(4) 치수적인 측면에서 해면간척에 의한 용수개발은 홍수 시 불리한 특징을 가지고 있다. 조석변화에 따른 제한된 시간 내 홍수배제로 종래보다 홍수위가 높아질 수도 있으며, 이로 인한 배수(back water)의 영향은 더 먼 거리까지 상류로 미친다. 특히 감조구간에서 수리해석이 복잡하다.
(5) 간척에 의해 조성된 토지에는 용수의 공급이 필요하다. 종래의 용수공급은 간척지의 대부분이 경지로 이용되었기 때문에 농업용수만을 계획하면 되었으나, 최근에는 효율적인 토지이용계획에 따라 도시, 공업, 축산, 수산용지 등 다양한 용도로 개발되므로 이에 맞추어 용수의 공급도 다양화되어야 한다. 이렇게 볼 때 용수의 다목적 사용과 조석의 영향 및 간척지의 배수문제 등과 함께 새로운 담수호계획에 필요한 기법이 개발되어야 한다.
(6) 이와 같이 용수의 개발이 종래 단일 목적에서 다목적(Multi-Purpose)으로, 단일 시설물에서 여러 개의 조합된 시설물(Multi-Unit)로, 또한 단일 목표에서 다목표(Multi-Object)로 전환하기 위해서는 현대적인 분석기법 즉, 체계분석법(System Analysis), 최적화기법(Operation Research) 및 컴퓨터의 프로그래밍기법 등의 도입이 필수적이다.
4.1.2 용수개발계획
(1) 간척지의 토지이용이 다용도로 계획되기 때문에 용수의 개발도 다목적이 된다. 여기에는 필요한 용수를 공급하는 것뿐만 아니라 용수의 개발과 관련된 수질관리 및 자연과 사회 환경보전 등도 여의의 용수개발의 목적이 될 수 있다.
4.1.2.1 개발 목적
(1) 해면간척에 의한 용수의 개발목적은 여러 가지 측면에서 생각할 수 있다. 우선 간척지개발에 따른 각종 물 수요를 공급 (Water Supply)하는 것이며 다음으로 주운과 같은 수역내에서 필요유량의 유지(in stream Flow) 등을 용수개발의 목적으로 할 수 있다. 한편 용수개발의 목적을 사회·경제적인 측면에서도 고찰할 수 있으며, 생태계의 보전과 수질관리를 위한 환경보전도 용수개발의 중요한 목적중의 하나이다.
(2) 용수공급이 다목적일 경우 다음과 같은 용수수요를 고려해야 한다.
① 관개용수(답, 전)
② 생활용수
③ 공업용수
④ 축산 및 수산용수
⑤ 발전소의 냉각수
(3) 또한, 배수 및 환경보전과 관련하여 다음과 같은 용수개발의 목적도 고려한다.
① 홍수조절 및 재해방지
② 주운 및 하구유지를 위한 유량방류
③ 수질관리를 위한 희석수
④ 하구 및 담수호의 생태계보전을 위한 수량확보
⑤ 관광·위락을 위한 수역확보
(4) 한편, 용수개발의 궁극적인 목적은 인간생활의 질을 향상시키는 것이라고 볼때 다음과 같은 목적도 생각할 수 있다.
① 지역 및 국가경제의 발전
② 개인의 수익증대
③ 건강한 삶과 안전한 생활 향유
④ 교육 및 문화적 기회부여
⑤ 재해에 대한 예방
4.1.2.2 개발계획 수사 과정
(1) 용수개발계획 수사단계는 목표를 절정하고, 이 목표를 달성하는 데 있어 여러 가지 문제점을 도출하여 분석한 다음 이 문제점을 해결하기 위한 다양한 방안을 수립하고 이 방안이 미치는 영향을 개략적으로 평가한다. 다음으로 여러 가지 방안을 공평하게 비교하기 위해 기준을 설정하고 이로 인한 상세한 영향을 평가 하도록 한다. 그 후 우선순위 및 공정계획을 수립하고 최종적인 안을 확정한다.
4.1.2.3 개발 계획 수립시 고려사항
(1) 기후와 기상변화, 한발의 불확실성과 위험도 (Risk)를 고려하여 신뢰도가 90%(10년 빈도)가 되도록 용수개발계획을 수립한다.
(2) 홍수배제와 한발 모두를 만족시킬 수 있는 비시설물의 계획에 중점을 둔다. 즉 최대한 간척지 면적을 늘리기 위하여 방수제(담수호내제)를 과도하게 담수호 측으로 옳길 경우 만조시 홍수의 일시 저류능력을 감소시켜 홍수를 유발시킬 가능성이 많다. 여기서 비시설물이란 물 관리 체계의 확립, 홍수보험 및 토지이용계획의 조정 등 시설물이 아닌 모든 수단을 의미한다.
(3) 관개용수를 최대로 절약할 수 있도록 관개조직을 구성하고 타 용도의 용수사용 기회를 확대하도록 계획한다.
(4) 담수호를 수원으로 할 경우 유입수의 수질을 예측하고 특히 비점오염 (Non-Point Pollution) 의 관리방안을 구상한다.
(5) 유역내 토양침식과 유사이동 등을 관찰하여 수리시설물 및 환경에 미치는 영향을 파악해야 한다.
(6) 가까운 장래 용수공급을 확대할 획기적인 기틀은 아직 없으므로 간척지를 포함한 배후지의 토지이용계획 및 물 수요에 대한 정확한 예측이 필요하다.
(7) 다용도 용수를 공급하는 계획일 경우 최적이용관리 방안을 염두에 두고 계획한다.
(8) 물 관리 중 용수의 절약이 가장 저렴한 용수개발임을 고려하고, 특히 약간의 관개용수절약이 타 생·공업용수의 경우 완전공급이 가능해질 수 있음을 고려하여 계획을 수립한다.
4.1.2.4 개발모형
(1) 해면간척에 의한 용수개발모형은 일반 저수지, 담수호, 양수, 저유지 등 3가지로 분류된다. 담수호방식은 다시 금강형, 대호형, 영암호형 등 3가지 유형으로 분류할 수 있다. 일반적으로 대호형이 이치수면에서 무리가 없다. 향후의 서해안 담수호 개발형태는 영암호형이 많아질 것으로 보인다. 양수저류지 방식은 용수개발측면에서 피하는 것이 좋다.
(2) 해면간척과 관련된 용수개발은 이제까지 3개 유형 정도로 분류된다. 소위 담수호, 저수지 및 양수 저류지 등이며 이 밖에 각 유형 중에서 간접유역으로 부터 도수방법에 따라 몇 개 유형이 더 있을 수 있다.
(3) 우리나라에서 이제까지의 용수개발방법은 간척방식에 따라 변해왔다. 일제시대의 간척과 미완공 간척방식 (여기서 미완공 간척이란 방조제만을 축조하고 간척지개발이 유보된 간척방식)의 경우 대부분 간척지의 조성에 주목적을 두었기 때문에 담수호에 의한 용수개발방식은 이루어지지 못하고 주로 배후유역의 기존 관개조직으로 부터 용수를 공급받거나 신규 저수지를 축조함으로써 용수를 해결하였다. 이러한 방식은 배후유역의 수자원부존량이 풍부한 것에 연유하기도 하지만, 방조제가 짧고 물막이가 용이한 지리적 여건이 깊은 갯고랑구간을 회피하였기 때문으로 풀이할 수 있다.
(4) 한편 미완공 간척 중에 양수저유방식이 나타났다. 이는 배후유역을 고려하지 않고 간척지역조성에만 중점을 둔 결과 배후지에는 저수지의 적지가 없고 간척지내에는 깊은 갯고랑구간이 없어 담수호조성도 불가능한 곳이기 때문이다. 이 경우 간척지내 또는 인근에 저류지를 축조하고 유역에서 유출된 수량을 양수하여 저류하는 방식이다.
(5) 그 후 대단위 농업종합개발사업의 일환으로 담수호에 의한 용수개발방식이 채택되어 왔다. 이 방식은 아산·남양지구에서 최초로 시작되어 주위 간척지의 용수공급은 물론 배후지에 관개용수도 함께 공급하고 있다. 이러한 담수호용수개발방식이 가능했던 배경은 깊은 갯고랑구간의 물막이공법이 발달하였기 때문이다.
(6) 일반적인 저수지를 용수원으로 개발하는 방식에 대해서는 농업생산기반정비사업계획설계기준 (댐편, 2002) 및 농업용댐(KDS 67 10 20 : 2017)을 참조한다.
4.1.3 용수 수요 추정
(1) 용수수요 추정은 간척지의 토지이용계획과 배후지의 관발계획에 따라 필요한 모든 용수수요를 고려해야 한다. 관개용수는 경지면적의 개념으로 추정하고 나머지 생·공·축·수산용수 등은 원단위용수 개념으로 추정한다. 관광·위락용수는 관광객 수에 의한 수익을 고려하여 타 용수공급과의 최적배분량을 결정해야 한다.
(2) 용수수요는 간척지와 배후지의 개발계획의 목적에 따라 종합적으로 수요를 추정해야 한다. 특히 배후지의 경우 물수요는 기존의 수리권(시설현황)과 추정능력을 판단해야 하며 물 공급체계에 비효율적인 요소가 없는가를 파악해야 한다. 간척지를 포함한 일정지역의 용수수요는 별도의 용수개발계획이 가까운 장래에 없다고 보고 가능한 한 넓은 지역의 용수수요를 추정할 필요가 있으며 인근지역의 용수개발계획도 연계해서 파악해야 한다.
(3) 물수요의 목표연도도 장래 토지이용계획과 인구 및 산업계획에 따라 달라지므로 타 개발계획의 목표연도를 참고하여 되도록이면 장기간의 목표연도를 채택하도록 한다.
각 용수수요별로 추정방법을 살펴보면 다음과 같다.
4.1.3.1 관개용수
(1) 관개용수는 전답 등 경지에 필요수량을 공급하는 것이다. 간척지를 경지로 개발할 경우 특히 용수부족이 발생하지 않도록 해야 한다. 이는 물이 부족할 경우 토괴속의 염분이 모세관현상에 의해 상승하기 때문이다. 일반적으로 관개계획은 10년 빈도(물부족이 발생하지 않을 확률 90%)를 기준으로 하지만 배후지의 경지에 비해 동일한 한발에도 그 피해는 더 심할 수 있기 때문에 숙답이 될때까지 물관리에 주의하는 수밖에 없다.
(2) 관개용수의 상세한 추정방법은 농업생산기반정비사업계획설계기준 (관개편, 1998) 및 농지관개(KDS 67 40 20 : 2017)을 참조한다.
4.1.3.2 생활용수
(1) 생활용수의 추정은 장래 인구수에 1인 1일 급수량(1pcd)을 곱하여 얻는다. 인구수는 용수공급 예정식구내의 인구를 추정하여야 한다. 인구추정방법은 과거의 인구변동상황을 수십 년간 조사 자료에 연평균 증가률 또는 감소률을 구하여 목표연도(보통 2015을 목표로 한다)까지 최소자승법 또는 등비급수법에 의해 추정한다.
(2) 급수대상 인구는 전체 추정인구에서 해당지역의 취수실태 (특성)을 고려하여 100∼70%의 범위 내에서 결정한다.
4.1.3.3 공업용수
(1) 공업용수의 원단위 추정은 여러 가지 방법으로 할 수 있다. 예를 들면 공종별 생산량에 의하는 방법과 공장종업원수에 의하는 방법 및 공장부지면적에 의하는 방법 등을 들 수 있다. 앞의 방법 2가지는 장래 임의지역의 산업형태와 지역경제개발계획에 따라 업종이 변할 수 있기 때문에 출하액과 종업원 수의 예측이 곤란하다. 그에 비해 공장부지면적당 기준 급수량(업종별 평균)을 정해 놓고 장래 공장계획 또는 확장계획만을 조사하여 단위면적당 용수량을 곱하면 수요추정이 가능해 진다.
(2) 일반적으로 우리나라의 공업용수량은 업종평균 21.1㎥/일/1,000㎡이고 농공지구의 경우 일반 공단보다 적은 14.7㎥/일/1,000㎡이다.
4.1.3.4 축산용수
(1) 축산용수 추정은 사육종목과 사육두수 및 사육방법에 따라 달라진다. 사육종목과 사육두수의 추정은 장기적인 지역농업 개발계획에 수립된 곳에서는 이 계획을 수용하면 되나 그렇지 못한 지역의 경우 또는 간척지내에 축산단지를 계획할 경우 현재 축산업 현황을 조사하고 향후 산업개발에 대한 주민의 요구를 파악하여 이의 개발모형을 적용하는 방법도 있다.
(2) 축산계획이 확정되면 장래 축산두수에 1일 급수량을 곱하여 축산용수를 추정할 수 있다.
4.1.3.5 수산용수
(1) 수산용수의 추정은 수산종목과 생산량에 따라 달라진다. 일본의 경우 연평균 수산생산량 t당 140천㎥의 용수를 공급한 실적이 있다.
4.1.3.6 관광. 위락용수
(1) 관광· 위락의 종류에 따라 용수는 달리 확보된다. 단순한 자연경관을 감상하는 것이라면 관광객에 대한 생활용수차원에서 해결할 수 있으나, 보트 또는 뱃놀이, 낚시 또는 수영 등의 위락시설로서 담수호를 이용하려면 일정 수위를 유지하고 있어야 한다. 이런 의미에서 관광. 위락용수는 일반적인 용수공급과는 이율배반적인 관계에 있다. 이와 같은 용수를 만족시키면서 관광·위락용수의 추정은 저수지의 모의조작을 통해서 가능하다. 이와 함께 관광·위락용수의 확보와 용수공급으로 얻어지는 수익을 시기별로 분석할 필요도 있다.
(2) 기타 사항은 농업생산기반정비사업계획 설계기준 농지관개편(KDS 67 40 10 : 2017)을 따른다.
4.1.4 수자원 부존량 추정
(1) 수자원 부존량은 강우가 담수호로 유입되는 수량으로 설명할 수 있다. 유입되는 수량은 자연상태 유출량, 증가유출량 및 수면강수량 등 여러 형태로 유입된다.
4.1.4.1 자연상태 유출량
(1) 자연상태 유출량이란 유역이 개발되지 않은 상태하의 유출량을 의미한다. 이의 추정방법은 직접법과 간접법이 있으며 직접법은 장기간에 걸쳐 수위관측과 정기적인 유속 및 하천횡단측량이 행하여 져야 한다. 반면에 간접법은 수문모형에 의해 강우량으로부터 유출량을 추정하는 것이다. 이 방법은 유역의 특성, 수문자료의 유효성, 용수개발의 목적 등에 따라 적절히 적용해야 한다.
(2) 완전한 자연상태의 유역이란 있을 수 없으며 어느 정도의 개발은 불가피하다. 이 경우 유역내에 자연상태 유출량을 전량 소모하는 개발형식이 있을 수 있으며, 반대로 기존의 유출량을 증가시키기 위한 개발형식도 있다.
(3) 자연상태의 유출량은 수문학적인 방법에 의해 산정 또는 추정한다. 여기서 수문학적인 방법이란 유역의 특성, 수문자료의 질과 량, 용수개발의 목적 등에 따라 수문학적인 이론이 달리 적용됨을 의미한다. 이를 위한 수문학적인 방법은 많이 있으나 여기서는 종류와 이에 따른 고려사항을 위주로 언급하고자 하며 구체적인 분석방법은 해당 전문서적을 참고한다.
① 직접법
직접유량을 측정하는 방법(간접법)은 다음의 절차에 의하여 유출량을 산정한다.
② 간접법
간접법은 일반적으로 수문모형에 의해 강우량으로부터 유출량을 추정하는 것이다. 이러한 수문모형에는 많은 종류가 있으나 실무적인 입장에서는 대상지역의 조건을 만족시킬 수 있는 모형이 선정되어야 한다.
가. 관개용수를 포함하는 경우 일 변화에 대응할 수 있도록 일단위 유출량을 추정할 수 있어야 한다.
나. 일반적으로 실측 유출량 자료가 없는 경우가 많으므로 모형의 매개변수는 현장에서 실측할 수 있는 것이 좋다.
다. 단기간의 실측 유출량 자료가 있는 경우에는 이 자료에 의해 모형의 매개변수를 보정(calibration)한 후 사용하기 때문에 입력자료의 수가 적고 모형의 구조가 단순해야 한다.
라. 상기 조건을 만족시키기 위하여 모형의 출력인 유출량의 정확성을 희생시켜서는 안 된다. 다시 말해서 될수록 정확한 결과를 얻을 수 있는 모형을 선정하여 사용할 수 있도록 해야 한다.
(4) 실제적으로 상기 4가지 조건을 동시에 만족시키는 수문모형이란 존재할 수 없다. 예를 들면 우리나라 장기 유출량 추정에 가장 많이 사용되는 가지야마(梶山)식은 입력 자료수가 적고 실측 유출량 자료가 없는 유역에서도 쉽게 적용할 수 있는 이점은 있으나, 시간 간격이 순단위이다. 그 정확성에 있어서는 타 모형에 비해 떨어짐이 그 동안 많은 국내 수문학자들에 의해 증명된 바 있다.
4.1.4.2 증가 유출량
(1) 증가 유출량은 상류댐에 의한 하천 유지수, 인접유역으로부터 도수 및 회복수로 구성된다. 대규모 하천의 댐인 경우 하천유지 수량은 추정이 용이하며 인접유역의 도수량은 시기별로 파악함이 중요하다. 회복수는 유역의 물수지에 의해 간접적으로 추정이 가능하다. 정확한 회복율과 그 시기의 추정은 거의 불가능하다.
(2) 증가 유출량(Augmentation Flow)은 자연상태 유출량보다 임의 기간에 있어 증가된 유량을 말한다. 증가되는 원인은 일반적으로 상류의 저수지에 의해 하천유량이 조절되고나 인접유역으로부터 도수되어 오거나 洑 또는 양수장에 의해 급수된 후 퇴수로서 회복되는 것 등에 의해 일어난다.
(3) 용수계획 수립시 이러한 하천유지 용수량 또는 향후 계획수량 등을 하천지점별로 조사하여 담수호 유입량 산정시 고려되어야 할 것이다.
4.1.4.3 유역물수지
(1) 유역물수지는 저수지를 포함하여 유역내 발생하는 모든 물수지 요소를 임의의 계산지점을 중심으로 계산하는 기법이다. 이를 통해 담수호의 유입량을 합리적으로 추정함이 가능하다. 유입요소로는 자연상태 유출량, 지류유입, 회복수, 지하수유입 등이 있고, 유출요소로는 용수공급, 증발, 하천유지수 등이 있다. 계산지점은 유입, 유출이 분명한 곳을 선정해야 하며, 계산간격은 일별로 하는 것이 좋다.
(2) 계산지점의 선정은 유입유출이 분명하게 나타날 수 있는 소유역의 경계가 되거나 지류와의 합류점전후, 댐 직하류지점 등이 되도록 하고 경지의 중간이나 저수지 직하류가 되지 않도록 한다.
(3) 유역물수지의 계산시간 간격은 담수호 물수지계산과 일치시킨다.
4.1.4.4 담수호유입량
(1) 담수호로 유입하는 수량은 일반 저수지유역으로부터 유입하는 수량과 그 종류와 유사하다. 즉 자연상태 유입량, 증가 유입량, 지하수 유입량, 수면강수량, 간천지로부터의 회복수 등을 들 수 있다. 일반 저수지와 다른 점은 회복수의 비중이 크다는 점이다.
(2) 자연상태 유입량은 직접법과 간접법이 있으며 간접법은 수문모형을 이용하여 추정하는 것이다. 증가 유출량은 유역조사를 통해 댐 관리자로부터 해당 자료를 구할 수 있다. 수면강수량은 담수호 만수면적과 강우량으로부터 계산이 가능하다. 그러나 지하수 유입량과 회복수에 관해서는 어떤 구체적인 방법이 제시되어 있지 않다. 따라서 지하수유입량에 대해서는 안전을 고려하여 보통 생략하며 회복수에 대해서는 기존의 간척지구의 예를 참조하여 지구의 크기, 간척지의 토양, 경지의 물관리 행태 등을 고려하고 급수량의 비율을 적용하여 산정할 수밖에 없다.
(3) 자연상태 유입량을 간접법에 의해 추정할 때 유역내 관개용 저수지가 있을 경우 동 유역면적을 제외하고 추정해야 한다. 이 경우 하천 길이가 길고 유역내 관개용 저수지가 산재할 경우 원칙적으로 앞에서 기술한 유역물수지 기법을 도입해야 하지만, 개략적인 방법으로서 다음과 같은 방법도 많이 사용된다.
① 관개용 저수지를 중심으로 물 수지를 계산한다.
② 물넘이 방류량만을 담수호 유입량으로 간주한다. 이때 저수지의 규모에 따라 방류량과 그 시기가 달라진다.
③ 동 저수지의 급수구역이 담수호 유역내에 있다면 회복수량도 생각할 수 있다.
(4) 기타 사항은 농업생산기반정비사업계획 설계기준 농지관개편 (KDS 67 40 10 : 2017)을 따른다.
4.1.5 담수호 규모 결정
(1) 담수호의 규모는 호의 홍수위, 만수위, 사수위를 결정함과 동시에 계절별 여러 가지 관리수위를 검토하여 결정한다. 다시 말하면 총저수량, 유효저수량, 사수량, 홍수저유용량 등을 각각 결정하여 방조제단면 또는 내방수제높이 결정시에 기초자료를 제공하게 된다.
4.1.5.1 저수용량 구분
(1) 담수호 저수용량의 종류는 일반 저수지와 동일하며 총저수량, 유효저수량(필요저수량), 사수량, 홍수저유용량 등으로 구분된다. 다만 홍수저류용량에 있어, 일반 저수지의 홍수조절용량은 하류의 홍수조절에 기여하는데 비하여 담수호의 경우 만조시 홍수의 일시 저류역할만을 수행하기 때문에 홍수저류용량으로 구분하였다.
(2) 만수위를 가정하고 담수호의 규모조작에 의해 필요저수량을 확정하면 사수위가 결정된다. 동 사수위는 다시 배수문바닥표고와 연관하여 조정된다. 총저수량은 만수위 이상에서 주어진 설계홍수가 유입하였을 때 최고로 상승한 수위까지의 용량이므로 배수문 나비(통수단면적)과 관계가 있다.
(3) 저수용량 결정 방법은 종류에 따라 <표 4.1-1>과 같이 요약할 수 있다.
<표 4.1-1> 담수호 저수용량의 종류

저수용량의 종류

결정방법

수위

(1) 총저수위

(2)+(3)+(4)

홍수위-최심바닥

(2) 유효저수량(필요저수량)

모의조작

만수위-사수위

(3) 홍수저유용량

홍수추적

홍수위-만수위

(4) 사수량

비수갑문 바닥표고

사수위-최심바닥
4.1.5.2 만수위
(1) 담수호의 만수위는 조위, 간척지의 지배적인 표고, 호의 홍수저유능력, 필요저수량의 크기, 물 관리방식, 제염방식 및 사수위 등의 여러 인자에 의해 결정된다. 이런 인자는 하나 또는 그 이상 상호 연관되어 있으며 지구에 따라서는 모든 인자를 고려해야 할 경우도 있다. 따라서 최적화 기법을 사용하여 최적화된 만수위를 결정해야 한다.
(2) 담수호의 만수위는 보통 소조평균 간조위 부근이 유리하다고 할 수 있다. 이는 담수호의 수위를 인위적으로 조절하지 않을 경우 자연적으로 유지되는 수위이기도 하다. 자연적인 방법에 의해 담수호의 수위를 가장 낮춘다고 하더라도 대조평균간조위 이하로는 거의 불가능할 것이다. 이론적으로는 약최저간조위까지 낮아질 수는 있으나 유입량과 배수문 배제시 필요한 수두로 인해 사실상 이 수위까지 저하되기는 힘들다. 그 외 만수위 결정에 관련되는 인자는 다음과 같다.
① 조위(소조평균간조위)
② 주변 간척지의 지배적인 표고(최저개발표고)
③ 담수호내 홍수저류능력
④ 필요저수량(필요수량)
⑤ 관리수위(물관리방법)
⑥ 제염방식(담수호화정도)
⑦ 사수위
(3) 주변 간척지의 지배적인 표고는 간척지개발의 최저표고가 될 수 있다. 만수위는 상기 표고가 정해진 후 평상시 지하수위를 고려하여 0.8m∼1.0m정도 낮게 결정하는 것이 일반적이다. 이 때 소조평균간조위를 기준한 만수위와 비교 검토하여 개략적인 만수위의 범위를 정할 수 있다. 이와 같이 만수위의 개략 범위가 결정되면 여러 가지 인자를 고려하여 최종적으로 만수위를 확정해야 한다.
(4) 특히, 최고 홍수위의 상승에 여유가 없을 경우 만수위를 낮추어야 하고, 필요저수량의 확보가 어려울 경우 반대로 만수위를 높여야 함은 당연하다. 최고 홍수위의 상승은 기설 배후지에 영향을 미치지 않아야 하고 개발간척지의 배수에 지장이 없어야 한다. 필요저수량의 확보가 어려울 경우 담수호에서는 일반 저수지의 경우와 달리 사수위를 낮추는 것이 일반적이나 제염과 배수문의 공사비 등의 제한을 받아 사수위를 낮출 수 없는 경우도 있으므로 만수위를 올려 조정할 수밖에 없다.
(5) 만수위는 물관리기술에 따라 여러 수위가 있을 수 있다. 만수위는 원래 미래의 물 부족에 대한 불확실성으로 인하여 많은 양을 가지고 있어야 한다. 최근에는 자동계측 및 조작 장비의 발달로 이의 여유를 점차 줄여 갈수 있게 되었다. 이러한 방식의 물 관리로 만수위의 결정은 실제 시설물을 관리하는 입장에서 얻을 수 있는 효과이고 계획단계에서는 장기간에 걸쳐 모의조작을 해보다야 알 수 있다. 즉 계절별 필요저수량의 변화와 연중 집중되는 물 부족의 기간 및 일수 또한 이들의 발생빈도 등은 모두 장기간에 걸친 모의조작에 의해서만 가능하다.
(6) 제염방식이 만수위결정에 미치는 영향은 사수위와 연관되어 있다. 배수문만으로 제염을 하면 배수문바닥 이하에는 여전히 담수호화가 되지 않아 용수로서 사용하기 곤란하기 때문에 사수위는 배수문 바닥표고 이하로는 낮출 수 없다. 만약 배수문방식이 아니고 제염암거를 병용하는 제염방식일 경우 담수층은 깊어지고 따라서 사수위를 낮출 수 있기 때문에 만수위는 사수위가 낮아진 만큼 이론적으로 낮출 수 있다.
(7) 만수위 결정에 미치는 여러 인자들 간에는 최적화가 이루어져야 한다. 만수위를 어느 선에서 확정하면 개발면적 수자원을 최대로 확보하면서도 사업비는 최소로 되는가 등의 문제를 생각해 보아야 한다. 상기 예에 사용된 변수는 3가지에 불과하지만 실제로는 앞에서 예시한 7가지 인자 모두가 상호 연관되어 있으므로 지구 성격에 따라 적합한 최적화모형을 개발해야 한다.
4.1.5.3 필요저수량
(1) 필요저수량은 담수호의 모의조작을 통해 얻어지며 이 모의조작은 주로 물수지 방법에 의해 이루어진다. 주어진 기간의 물수지 결과 ”—”가 되는 해당기간의 필요저수량을 누가하고 이것으로부터 연최대 필요저수량의 시계열을 구성하여 10년 빈도치를 구하면, 구하고자 하는 필요 저수량이 된다. 기간 필요 저수량을 누가할 때는 이웃하는 해의 결과를 연속해서 누가 하느냐에 따라 제로베이스(zero base)방법과 케리오버(carry over)방법이 있다.
(2) 담수호에서 확보해야 할 필요저수량은 통상 담수호를 모의 조작해 봄으로서 알 수 있다. 여기서 모의조작이라 함은 담수호를 중심으로 해서 유입유출수량의 시간적인 변화에 따라 담수호의 수위 또는 저수량의 반응을 살피는 것으로 볼 수 있다. 이는 통상 물 수지를 계산함으로써 달성될 수 있다.
① 담수호 물수지방정식
담수호에 있어 물수지 요소의 종류와 그 관계를 식으로 나타내면 다음과 같은 물수지방정식을 얻을 수 있다. 즉, 일의 저수량 는 다음 식과 같다.
일의 저수량
여기서, : t일의 지표수유입량(㎥/일), : 지하수 유입량(㎥/일)
: 수면상 강수량(㎥/일: 강우량x수면적), : 양수장에 의한 용수공급량(㎥/일)
: 배수문에 의한 잉여수 배제량(㎥/일), : 수면증발량(㎥/일:증발량x수면적)
: 지중침투손실량(㎥/일), : 배수문 및 방조제 누수량(㎥/일)
② 기간필요저수량
기간필요저수량이란 물수지 계산기간별 저수해야 될 수량을 말한다. 즉, 일별로 물수지계산을 하였을 경우 하루 동안의 유입요소의 합에서 유출요소의 합을 뺏을 경우 그 결과가 “+”이면 잉여수량이 되고 “-“이면 이 값이 당일의 필요저수량이 된다. 계산간격이 10일 또는 월의 경우도 동일하다.
③ 년최대필요저수량
기간 필요저수량을 앞에서 제시한 물수지식에 따라 전기간의 저수량 즉 t-1일의 저수량에 더해 가면, 일별 저수량의 변화를 추적함과 동시에 필요저수량을 누가해 나간다. 이 때 “-“저수량이 연속되어 계속 누적된 것 중 최대치를 연최대 필요저수량이 되고 담수호에서는 이 저수량을 확보해 두어야 물부족이 없이 용수공급이 가능해 진다.
년최대 필요저수량을 계산할 때 전년도의 기간 필요저수량을 고려하느냐에 따라서 제로베이스(zero base)방법과 캐리오버(carry over)방법으로 구분한다.
④ 필요저수량의 빈도
필요저수량의 빈도는 몇 년만에 발생하는 갈수년에 대해 용수공급을 보장할 것인가를 결정하는 것이다. 이는 앞에서 구한 년최대 필요저수량의 시계별 자료를 빈도 분석함으로서 해결된다.
한편 이렇게 빈도분석된 10년 빈도의 필요저수량을 가정된 만수위에서 빼면 사수위가 얻어지며 또한 담수호의 규모도 결정된다.
(3) 기타 사항은 농업생산기반정비사업계획 설계기준 농지관개편 (KDS 67 40 10 : 2017)을 따른다.
4.1.6 담수호화 계획
(1) 담수호는 호의 규모 및 방조제축조의 적정단위선정 등 건설조건에 따라서 하구의 일부 또는 전체가 바다와 접하는 해안에 건설된다. 담수호는 배수시설인 배수문을 포함하는 방조제를 축조함으로써 조성된다.
4.1.6.1 담수호의 정의와 분류
(1) 담수호의 정의
외해와 격리된 해수는 배수문을 적당히 운영하거나 해수를 배제하는 수리시설(제염암거)에 의하여 점진적으로 담수로 치환시킨다.
담수호의 해수염도를 용수로 사용할 수 있는 낮은 염도로 전환시키는 진행과정을 염수화 과정이라 한다.
담수호 염도의 변화를 평가하는 작업 즉 염수화 분석은 저수지 염수화 계획에 가장 중요한 업무이다. 저수지 염도수지에 근거를 둔 이 작업은 염도의 변화를 예견하고 어떤 염도까지 도달하는데 필요한 기간을 추정하는데 특별한 의의가 있다. 그러므로 이 업무로부터 나온 결과는 담수화가 요수되는 수질을 만족시킬 수 있는지의 여부에 대한 중요한 자료를 제공할 수 있다.
(2) 담수호는 일반저수지와 비교할 때 다음과 같은 유리한 점이 있다.
① 담수호는 여러 갈래의 하천으로부터 풍부한 담수를 공급받을 수 있고 집중적이고 다목적의 물 소요량을 충족시킬 수 있다.
② 몽리면적이 비교적 담수호 가까이 있기 때문에 물공급은 경제적이다.
③ 단위 수량 당 건설비가 저렴하다.
④ 배후지는 염해로부터 경감될 수 있다.
⑤ 기존 수리권의 심각한 분쟁은 발생되지 않는다.
(3) 담수호의 분류
담수호를 특성에 따라 지형의 형태, 수자원이용의 시기적 형태, 및 염수배제의 기술적 형태 등에 따라 분류할 수 있다.
① 얕은 담수호
배수문이 하천바닥 최저부에 설치가 가능한 지형․형태로서 일반적으로 해수가 쉽고 완전하게 배제될 수 있다.
② 깊은 담수호
기술적 경제적 제한 때문에 배수문을 하천최심부에 설치가 불가능한 지형의 담수호를 말하며 배수문 문턱(sill) 표고 이하에는 해수가 저류되어 보조적인 해수배제기술이 필요한 경우를 말한다.
(4) 수자원이용의 시기적 형태에 따른 분류
① 계절담수호
집중적인 물수요가 있는 계절에만 담수화시키는 경우이며 지형적 조건으로 영구화가 불가능할 때 농업용수개발계획으로 계획될 수 있다.
② 영구담수호
연중 필요한 용수를 사용할 수 있도록 계획된 영구적인 담수호를 말하며 대부분의 담수호가 이 형태에 속한다.
(5) 염수배제의 기술적 형태에 따른 분류
① 배수문에 의한 담수호
염수배제작업을 홍수배제기능을 가지고 있는 배수문으로만 수행한다.
② 배수암거에 의한 담수호
저수지의 형태가 깊은 담수호이고 외해의 조위차가 클 때에는 이 방법이 효과적이다. 제염암거의 한 쪽 입구는 가능한 한 호내의 최저깊이에 설치하고 다른 한쪽은 외해에 가라앉힌다. 그리고 유출 입구에 자동밸브를 부착시켜 내외수위 차에 의하여 높은 염도를 가진 저위부 해수를 자연 배제시킬 수 있다.
③ 배수펌프에 의한 담수호
저수지의 수위가 해수의 조위보다 항상 낮을 때에는 저수지 바닥에 저류되어 있는 염수는 배수펌프를 이용하여 배제해야 한다.
④ 배수암거 및 배수펌프에 의한 담수호
담수호가 필요로 하는 수질에 따라서 배수펌프와 배수암거를 같이 설치하여 담수화를 진행시키기도 한다.
4.1.6.2 담수호의 제염시설 및 수리구조물
(1) 담수호 가용수량의 수질개선을 위하여 제염시설을 설치하여야 할 경우는 제염시설의 종류, 규모, 시설의 효율을 고려한 시설계획을 수립해야 한다.
(2) 담수호 시설은 담수호 요수 이용목적에 따라 달라지며 관계시설로만 이용할 경우는 비교적 간편한 시설로 충분한 경우도 있으나 생활용수를 포함하여 다목적으로 이용되는 담수호의 시설은 저염분 농도를 항상 유지시켜야 되므로 세심한 검토를 해야 한다.
(3) 담수호내의 전체 수질이 비교적 균일한 농도로 변하는 담수호에서는 배수문에 의한 배제만으로 가능할 수 있지만 배수문 문턱(sill) 표고 보다 수심이 깊은 호에서는 문턱(sill)을 경계로 상층수와 하층수의 염분농도 차에 따라 밀도차가 발생되며 밀도류의 개념을 도입한 수리학적 특성을 생각할 수 있다.
(4) 저층부의 질은 염분농도를 배제하고 이 염분층이 상승하지 않도록 조절하기 위하여 제염시설이 필요하게 된다. 이들 시설로서는 제염암거, 제염펌프, 배수문, 방조제, 해수역류저수조 등이 있으며 그 밖의 구조물로서는 통선문이 있다.
4.1.6.3 담수화 이론
(1) 담수화 과정계획을 수립하는데 있어서 여러 가지 이론적 방법을 생각할 수 있으나 여기에서는 수학적 접근방법과 수리학적 접근방법에 대하여 연구한다.
(2) 수학적 접근방법
과거의 담수화과정에 대한 경험적요소를 분석하고 이것을 수식화하여 수학적 공식을 유도함으로서 새로운 담수호의 담수화기간 및 목표염도를 수식에 의하여 구하는 방법을 말한다.
이 방법을 이용한 경우 수식화되어 있는 공식을 이용하기 떄문에 쉽게 담수화 과정을 추정할 수 있다는 이점이 있으나 지형적. 수리학적 특성을 세밀히 수식에 고려할 수 없어서 어떤 경우에서는 실제 담수화 과정과 추정계산 결과에 큰 차이가 생길 수 있는 결함이 발생될 수 있다.
이 방법에는 젠센(Jansen)이론식과 오꾸다(이전)이론식이 있다.
(3) 수리학적 접근방법
담수호를 하나의 수리학적 모델로 착고하고 유입될 수 있는 모든 수리학적 조건을 검토하여 이에 따르는 수량적 수지를 계산하고 염도배제량을 추정하여 담수화과정에 영향을 주는 모든 인자를 실험 또는 관측에 의하여 결정하고 이를 담수화계획수립에 적용하는 방법으로서 미나미 이론식이 있다.
(4) 미나미 담수화이론식
미나미의 담수화이론식에서는 담수화과정에 필요한 요소로서 다음과 같은 수리학적 특성을 고려하였다.
① 대류적 담수화과정
② 내부경계면을 통하여 염수층으로부터 담수층으로 확산되는 염분의 혼합작용
③ 호내의 호저토로부터 염분확산
젠센과 오꾸다(奧田)는 위의 3요소를 고려하지 않았기 때문에 표준담수호에 적용하기에는 적당하지 않다.
위의 수학적 접근방법의 결함을 개선하고 표준담수호의 특성을 고려한 미나미 담수화이론식은 다음과 같다.
여기서, : 담수층의 염도(tf/㎥), : 염수층의 염도 또는 초기의 해수의 염도(tf/㎥)
: 하천유입수의 염도(tf/㎥), : 하천의 유입량(㎥/s)
: 내부경계층에서 담수층으로 혼입되는 염분확산속도(m/s)
: 호저토에서 담수층으로 확산되는 염분확산속도(m/s)
: 내부경계면의 표면적, : 담수층과 호저토가 접하는 면적
4.1.6.4 담수화계산
(1) 조사사항
담수화계산에 필요한 조사사항은 일강우량, 증발량, 풍속 등 기상자료와 해상자료인 조위, 제염배수량 각종 염분 확산도(VK, VKW, VSD), 지하수 유입량, 용탈(leaching) 환원수와 관개환원, 수문(gate)역류입량, 제방 침투량, 농업용수 취수량 등이 있다.
① 일강수량
일강수량은 담수호상에 강하하는 유입량을 계산하고 용탈(leaching) 용수공급시 삼투량이 강우량보다 많으면 용탈용수를 그 차이만큼 공급하게 되며 삼투량이 강우량보다 작으면 용탈용수를 공급하지 않는다.
② 증발량
증발량은 호내의 증발량을 계산하기 위하여 일계기 증발량을 순별로 계산하며 다음 식에 의해서 개략적인 호내 증산량을 계산한다.
호의 증발량=일계기 증발량×호수의 표면적×0.7
③ 풍속
풍속에 따라서 풍량에 의한 혼입속도(VKW)치가 변화되며 일년 자료만 입력하여 반복하여 사용한다.
④ 조위
조위는 연중 대표적인 월을 선택하여 1개월치만 입력하고 연속적으로 반복 사용한다.
⑤ 제염암거 및 제염펌프(pump)의 배제량 계산
가. 밀도에 의한 수두차 계산
외해의 염수밀도는 1.03, 담수의 밀도는 1.0으로 보고 밀도에 의한 수두차(EPS)를 계산한다.
여기서, : 담수호수위(m)
: 외조위(m)
수두차, 이다.
나. 제염암거 배제량(QC) 계산은 다음 식에 의한다.
여기서, : 마찰손실계수, : 중력가속도(9.8m/), : 조도계수
: 윤변(m), : 유속(m/sec), : 제염암거의 연장(m), : 제염암거단면적(㎥)
다. 제염펌프의 배수량
제염펌프의 배수량은 담수호의 유입량, 제염효과에 따라 그 규모를 정한다.
라. 제염암거 및 제염펌프의 효율
제염암거 및 제염펌프의 제염효율에 대한 실험결과에 의하면 0.89∼0.80정도 이다.
마. 제염암거 및 제염펌프의 제염효율변화
⑥ 해수염분확산율
해수염분확산율은 게이트의 역류수량, 방조제침투수량, 지하수유입량, 관개환원수량 등에서 담수층으로 확산되는 율을 말하며 일본에서의 시험수치는 다음과 같다.
가. 게이트의 역류수량 확산율 = 0.1
나. 방조제 침투수량 확산율 = 0.1
다. 지하수 유입량 확산율 = 0.1
라. 관개환원 수량 확산율 = 0.2
⑦ 내부경계층으로부터 담수층으로 혼입되는 염분확산속도(VK) 담수호의 실험결과를 이용하는 것이 보통이며 평균적인 실험결과치는 이다.
⑧ 풍량에 의한 혼입속도(VKW)
풍량에 의한 염수층에서 담수층으로의 혼입속도는 풍속, 대안길이, 수심, 및 담수층의 깊이에 따라 다르다.
⑨ 호저토로 부터의 염분확산 속도(VSD)
호저토에서의 염분확산속도(VSD)는 미나미에 의하면 개략 정도라고 하지만 일반적으로 확산속도는 경과시간증가에 따라 감소하는 영향이 있기 때문에 네덜란드의 실험식을 쓴다.
여기서, : 호저토의 공극률, : 확산상수, t : 경과시간(day), : 확산속도(m/day)
⑩ 지하수 유입량
간척지로부터 담수호로 유입되는 지하수유입량을 계산하기 위해서 다음 식을 이용한다.
여기서, : 호안장(m) 즉 만수위와 홍수위중간에 있어서의 호조변장
: 호주변 간척지의 투수계수, : 호에서 간척지까지의 영향반경
: 호수면에서 불투수층까지의 깊이
: 간척지 끝부분의 지하수위에서 불투수층까지의 깊이
⑪ 하천유입량 및 유입수염도
하천유입량은 유역면적이 크기 않고 유역내 유량관측치가 없는 데에서는 가지야마유출량공식을 이용하고 유량관측치가 있으면 탱크모델(Tank Model) 등 유출모형을 사용하여 계산된 유입량자료를 이용한다.
하천유입수 염도는 수질조사에 의하여 결정하는 것이 좋으나 대략 100ppm정도라고 가정하여 사용한다.
⑫ 도시하수 및 공장배수와 그의 염분농도
생활용수와 공장용수로 취수된 후 다시 도시하수와 공장배수가 배수계통을 통하여 다시 유입되는 량을 말하며 그의 염분농도는 측정치가 없을 경우 보통 500ppm으로 가정한다.
⑬ 용탈환원수와 관개 환원수
용탈용수는 간척지 몽리면적에서의 삼투되는 수량만큼 급수하는 것으로 계산하여 이 삼투량 전량이 환원된다고 가정하고 관개용수도 삼투량 만큼 환원된다고 본다.
⑭ 용탈환원수의 염도 및 관개환원수의 염도
용탈환원수와 관개환원수의 농도는 담수호가 진행됨에 따라 간척지토양의 염도가 저하되므로 환원수의 염도도 토양염도에 비례하여 저하된다.
그러므로 이러한 현상을 고려하여 토양조사에 의하여 측정된 염도를 기간별로 분류하고 현실에 맞도록 시기별로 염도를 감조정하여 적용한다.
⑮ 게이트의 역류입량 및 방조제 침투량
게이트 역 유입량은 게이트에서 누수되는 수량과 게이트조작관리 잘못으로 역 유입되는 양을 예상하여 게이트 역유입량(㎥/s)을 추정한다.
방조제 침투량은 외수위가 내수위보다 높을 때 수두차로 침윤선을 통하여 역 유입되는 해수의 양을 말하며 다르시(Darcy)공식을 응용하여 계산한다.
⑯ 농업용수 취수량
농업용수 취수량은 몽리면적에 필요한 필요수량을 펜만(Penman)식 또는 브레니-크리들(Bleney-Criddle)식을 이용하여 작부체계에 따라 순별로 전산처리한 결과를 사용한다.
⑰ 생활용수 및 공업용 수취수량
생활용수와 공업용수의 취수계획은 사업계획에 포함시키거나 또는 인근 도시발전계획과 연관시켜 담수화계획에 반영시키는 것이 좋다.
⑱ 보급요수량 및 보급용수의 염도
자체유역의 용수공급만으로는 목표로 하는 저염도까지 염도가 저하되지 않을 때 인근유역의 용수를 도수하여 공급할 수 있으면 그 공급 가능량을 순별로 계산하여 보급용수량으로 하고 그 용수의 염도를 측정하여 계산에 사용한다.
⑲ 기타 필요한 자료
가. 담수호 내용적
나. 담수호 관리수위
다. 최초의 담수층의 깊이 및 그 염도
라. 담수호 유역면적(담수호표면적 포함)
마. 간척지 경지면적
바. 간척지 경지면적 이외의 면적
사. 관개면적의 삼투량
(2) 담수화기간의 단계적 분류
담수화기간은 초기단계, 용탈단계, 농업용수취수단계로 분류하여 계산한다.
① 초기단계
초기단계는 방조제끝막이후 배수문 및 제염시설을 통하여 유입 하천수 및 염수층의 염수를 배제시킴으로서 호내의 담수층 염도를 2000ppm까지 저하시키는 단계이다.
② 용탈단계
초기단계에서 희석된 담수를 간척지에 도수하여 간척지토양의 염분을 제거시키는 과정을 말하며 용탈보급수량은 토양의 삼투량과 같다고 보고 삼투량만큼 공급한다.
③ 농업용수 취수단계
이 단계는 담수층의 염도가 1000ppm이하로 떨어져서 호내수자원을 농업용수로 사용할 수 있는 단계를 말한다.
④ 농업용수 취수단계에서 검토해야 할 사항
담수화 계산은 약 20년간의 유입량자료를 사용하여 단계별담수화 과정을 분석하는 것이 보통이다.
특히, 20년중 5∼3년씩 연속적으로 묶어서 가장 유입량이 적은 갈수기를 선택하여 농업용수 취수시기에 맞추어 놓은 다음 담수화 계산을 하여 보는 것이다. 이 기간에는 유입량이 적어 내수위가 떨어진다. 따라서 지하 유입수, 외해에서 역 유입되는 침투수 등 유입염수가 증가하여 담수층이 얇어지고 이 층의 염도도 증가하여 동시에 염수층이 상승하게 된다. 이때에 내부경계층의 이동상황을 고려하여 양수장에 설치된 양수기의 흡입부의 위치 등을 설계계획시 검토되어야 한다.
(3) 기타 사항은 농업생산기반정비사업계획 설계기준 농지관개편 (KDS 67 40 10 : 2016)을 따른다.
4.2 배수 설계
(1) 강우시 농지를 포함한 어느 한정된 구역내의 지표 및 지하과잉수를 배제함으로써 토지 및 노동생산성을 높일 수 있으므로 배수계획은 계획지구의 현황을 조사하여 배수불량의 원인을 규명하고 배수방식별 배수량, 배수시설규모 및 유지관리방법 등을 경제적, 사회적 조건에 조화되도록 검토한다.
(2) 간척지는 상대적으로 외수면보다 얕으므로 배수의 좋고 나쁨이 간척사업 전반의 성공여부를 좌우한다.
(3) 강우량, 유역상황에 다른 유입량, 배수량, 지구내의 지반높이, 조석(또는 홍수위), 유지관리 및 개발목적 등에 관한 조사 및 계획결과는 현지여건에 적합하도록 계획해야 한다.
(4) 이 경우 인접배후지의 용.배수 사업과 기타 관계 사업을 포함하여 종합적으로 실시하는 것이 좋다.
4.2.1 용수의 방식
(1) 배수는 대상범위에 따라 포장배수, 지구내 배수, 지구외 배수로 구분할 수 있으며 각 대상범위별 배수방법, 시설규모, 배수조직 등을 검토한다.
(2) 배수는 강우시 과잉수를 될 수 있는 대로 빨리 지구 외로 자연배제 시켜 지구내의 배수량을 경감시켜야 한다.
(3) 일반적으로 소규모 간척지에서는 외수위보다 높은 곳에 승수로를 설치하여 지구외로 자연배수 하든가 방조제의 일부에 배수문을 설치하여 저조시에 자연배수 하는 것이 가장 경제적이다.
(4) 그러나, 해측 조위와 비교하여 지구내 지반이 얕은 경우는 자연배수와 기계배수를 겸용하거나 매우 얕고 자연배수가 곤란한 경우는 기계배수에 의해야 한다. 또 배수처리는 홍수시와 평상시로 나누어 검토할 필요가 있다. 배수는 가급적 자연배수로 계획해야 하며 따라서 대규모 간척개발에 있어서는 필연적으로 지구외 조위의 영향을 줄이기 위하여 <담수호나 조류지를="" 계획하여> 배수문을 통한 홍수배제도 고려해야 한다.
<표 4.2-1> 논의 높이와 배수방식

논 의 높 이

배 수 방 식

상하현 평균면조위 이상일때

자연배수

상하현 평균조위와 삭망평균만조위

와의 사이일때

자연배수와 기계배수의 병용

자연배수와 매립의 병용

삭망평균 간조위 이하일때

기계배수
(5) 기타 사항은 농업생산기반정비사업계획 설계기준 농지배수편(KDS 67 45 10 : 2017)을 따른다.
4.2.2 지구외 배수
(1) 지구외 배수계획은 지구내 배수불량으로 인한 피해가 최소화 될 수 있도록 수립해야 하며, 지구내 배수처리계획과 관련하여 대상시설의 계획홍수 산정과 그 확률평가, 실행 가능한 복수의 배수처리방식별 비용편익 비교에 의해서 최적의 배수처리 및 시설규모가 되도록 한다.
(2) 지구외 배수는 자연배수방식이 일반적으로 채택되나 지구조건상 기계배수와 병행하거나 기계배수방식으로 계획할 경우도 있다. 지구외 배수는 배수로, 승수로, 방수제, 배수장(배수펌프), 배수문(통관, 통문포함), 담수호(조유지, 유수지, 저유지 포함) 등의 여러 가지 방식이 있으며 그 지역의 장래 발전 방향을 고려한 최소의 비용이 드는 시설 계획이 되도록 한다.
4.2.2.1 계획기준
(1) 지구외 배수계획을 수립하기 위해서는 타당한 강우 규모를 결정하고 그에 의한 홍수량을 대상으로 시설계획을 한다.
(2) 홍수량은 유역내 또는 인근에 분포되어 있는 관측소, 측후소 및 기타의 강우 기록과 장기간의 홍수 실측치를 기초로 함이 좋으나 위치적으로 보아 장기간 호수 실측치를 얻는다는 것은 매우 어려우므로 강우기록으로 추정하는 경우가 많다. 특히 대상 배수시설이 법정시설(직할, 지방 및 준용하천 등)과 관련될 경우는 법 규정을 따라야 한다.
① 계획기준 강우량
계획기준 강우량의 규모는 연초과 확률 또는 빈도년으로 평가하는 것으로 하고 강우규모의 결정은 기왕홍수를 검토하여 사업의 효과, 계획대상지구의 규모, 피해실태, 민생안정 등의 요소를 종합적으로 고려하는 것이 좋다.
② 계획기준 내수위
홍수배제란 계획기준 시간내에 내수위가 기준수위 또는 그 이하로 내려가고 계획기준홍수위 이상 올라가지 않는 상태를 말한다.
그러므로 계획강우량에 의한 내수위 기준은 계획하고자 하는 배수시설물의 규모를 배수제 기준에 만족할 수 있도록 계획해야 한다. 따라서 가능한 한 최저 답의 지하수위의 저하에 소요되는 시간 이내에 담수호나 조유지의 상시수위가 되도록 함이 좋다.
③ 계획기준외수위
설계홍수량을 지구외로 배수시의 외수위(조위)조건은 관측치에 의한 조화 분석에 다라 대조, 중조, 소조로 구분 검토해야 한다. 그러나 지구 여건에 따라 장기 관측치(약최고조위)가 있을 때는 설계홍수량의 계획확률년값과 동일한 빈도치를 적용할 수도 있다.
4.2.2.2 배수로 및 승수로
(1) 하천이나 대형 배수로 설계에서는 계획유량, 수위, 종단기울기, 외수위, 배수대상 지역의 지형 등을 고려하여 반드시 수면기울기에 의하여 설계하고 배수가 시작되는 논에서부터 최종 유출구까지의 수면상황을 확인 검토해야 한다.
① 설계유량과 수위
하천이나 배수로의 구간마다 그 수로의 비유량(단위배수량)과 그 구간의 지배 유역면적을 고하여 그 수로 구간의 설계유량으로 하거나 해당 유역면적에 대한 홍수량을 실측치 또는 계산에 의하여 설계유량으로 한다.
설계수위는 홍수배제를 위한 수위와 지하배수(상시배수)를 위한 수위가 서로 다르므로 동시에 만족되도록 계획해야 한다.
배수로의 수위는 배수기능면에서 낮을수록 좋으나 사업비가 높아지는 문제점이 있으므로 비교 검토가 필요하며 최종 유출구의 외수위(조위 또는 하천수위)보다 낮아지면 안 된다.
홍수시 배수의 설계수위에 대하여는 수로의 상류단에서 하류단에 달하는 각 수로구간․상호의 표고 관계를 고려하여 홍수시 배수에 대한 설계수면 기울기선을 각 수로 구간마다 결정한다.
이 수면기울기에 따라 설계유량을 흐를 수 있는 수로 폭과 수심을 결정하면 배수로의 단면이 결정되고 수로의 바닥 계획고가 결정되는 것이다.
② 수면기울기 결정 방법
외수위의 영향을 직접 받는 배수로 또는 지형이 평탄하거나, 배수장에서 원거리의 구역에 저지대가 있을 경우 배수장으로 인수하는 배수로를 계획할 때 등의 수면기울기를 추적하는 방법은 여러 가지가 있으나 여기서는 직접축차법으로 계산하고 시산법으로 검산하는 방법을 사용한다.
4.2.2.3 방수제
(1) 노선(하천법선) 및 하폭의 결정
방수제의 노선(하천법선 및 하폭)은 계획홍수량이 안전하게 배제되도록 정하되 연안의 토지이용계획, 홍수시의 유황, 현재 및 장래의 하도, 경제성, 현지형, 기초지반 등을 고려하여 결정해야 한다.
방수제는 담수호의 주변에 간척지의 이용면적을 최대가 되도록 설치되는 경우와 하천의 홍수량을 안전하게 배제될 수 있도록 상류의 기존 하천에 연결되어 사업이 완료될 경우 하천으로 관리되는 경우로 구분하고, 방수제의 안전에 지장이 없도록 결정해야 한다.
하폭은 계획홍수유량에 따라 하천의 종단기울기, 지형, 지질, 연안의 토지 이용 상황 등을 고려하여 정한다. 하천의 계획하폭은 계획 홍수유량에 관계가 있을 뿐 아니라 각각의 하천의 하상과 주위의 상황에 의해 정해지는 것이다. 계획홍수유량은 동일해도 수심, 경사, 하상의 조도가 다르면 적정한 하폭은 달라진다. 또한 기설제방의 상태, 연안의 가옥밀집상황, 용지취득의 상황에 의해서도 달라진다. 따라서 하폭은 하도 전체의 검토를 하는 입장에서 정할 필요가 있다.
(2) 둑마루 표고
방수제의 둑마루 표고는 담수호 또는 하천의 계획홍수위에 여유고를 가산하여 결정하며 여유고는 계획홍수량에 따라 방수제 기초지반의 토질, 파고, 하상변동예측, 만곡부의 수위상승, 합류부의 백워터(back water) 등을 고려하여 증감해야 한다.
(3) 계획홍수위
① 계획홍수위는 계획홍수유량, 하도의 종횡단 형태와 연관하여 정하는데 하천연안의 지반고보다 낮게 하고 가능하면 기왕의 최고 홍수위의 이하로 하는 것이 요망된다. 특히 계획규모가 작은 하천에서 충분히 수면기울기가 취해지는 경우 계획홍수위를 제내 지반고정도로 설정하는 것으로 한다.
② 방수제 계획에 필요한 계획홍수위는 담수호에 연한 경우는 담수호의 계획홍수위를 채택하면 되고 하천(배수로)의 경우는 내수배제, 지류처리 등을 고려하여 하천 관리청의 규정에 준하되 기왕의 최고 홍수위보다 낮게 취한다.
③ 상하류의 하도조건이 저수시에 있어 지하수위의 확보, 각종 용수를 위한 취수위의 확보, 기타 유수의 정상적 기능의 유지를 도모하기 위한 대책이 충분히 행해지는 경우 굴입식(堀入式)하도로 하는 것을 적극적으로 검토한다. 따라서 계획홍수위는 지반고 정도로 하는 것이 가장 바람직한 것이다.
(4) 둑마루 나비