자연친화적 소재 활용 생태하천복원기술 매뉴얼 : 저수호안 및 하상보호기술의 설계 및 시공

자연친화적 소재 활용 생태하천복원기술 매뉴얼 : 저수호안 및 하상보호기술의 설계 및 시공

 

□ 제목 : 자연친화적 소재 활용 생태하천복원기술 매뉴얼 : 저수호안 및 하상보호기술의 설계 및 시공

□ 발행 : 2019. 1.

□ 형식 : pdf 271 page

□ 제작 : 국토교통과학기술진흥원

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자연친화적 소재 활용 생태하천복원기술 매뉴얼 : 저수호안 및 하상보호기술의 설계 및 시공

 

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주요 내용

 

제1장 서론

1.1 관련 법과 규정

본 호안보호 및 구조물 하부 하상보호기술과 관련된 법 규정은 다음과 같다.
(1) 자연친화적 하천관리에 관한 통합지침 (국토교통부, 2009) : 6.6 하도안정화 설계, 6.8 서식처 설계
(2) 하천설계기준․해설 (국토교통부, 2016) : 24장 하천호안, 28장 보
(3) 하천공사표준시방서 (국토교통부, 2007) : 5장 호안, 7장 하상유지시설, 8장 보 바닥보호공, 16장 자연형하천공사

 

1.2 호안
1.2.1 호안의 정의
∘ 제방 또는 제외지 비탈면을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치하는 구조물을 말한다.
1.2.2 호안의 구조
∘ 호안은 호안머리보호공, 비탈덮기, 비탈멈춤, 밑다짐으로 구성된다.

 

1.2.3 호안의 위치별 종류
∘ 고수호안은 하천이 복단면일 경우 고수부지 위의 앞비탈을 보호하기 위해 설치한다.
∘ 저수호안은 저수로에 발생하는 난류를 방지하고 고수부지의 세굴을 방지하기 위해 저수로의 하안에 설치하며, 일반적으로 홍수시에는 수중에 잠기므로 세굴에 대한 배려가 필요하다.
∘ 제방호안은 단단면하도인 경우, 혹은 복단면하도에서 고수부 폭이 좁고, 제방과 저수로 하안을 일체로 해서 보호해야 하는 경우에 설치하는 것으로 고수호안과 저수호안이 일체화된 것을 말한다.

 

1.2.4 하천설계기준 상 호안
∘ 하천설계기준 “설계편 제 24장 호안” 개정(안)에는 상기 1.2 호안에 대한 제시와 더불어 다음과 같은 해설을 제시하고 있다.

 

1.3 하상보호공
1.3.1 하상보호공의 정의
∘ 하상경사를 완화시켜 하상을 유지하고 하천의 종단과 횡단형상을 유지하기 위한 기술을 통칭하여 말한다.
1.3.2 하상보호시설의 종류
∘ 하상유지시설은 낙차의　크고 작음에 따라 낙차공과 대공으로 분류하며, 일반적으로 본체공, 물받이공, 바닥보호공, 연결옹벽 및 연결호안공, 고수부지보호공으로 구성된다.

∘ 낙차공은 낙차가 큰 (보통 50 cm이상) 하상유지시설을 말한다.
∘ 대공은 낙차가 없거나 매우 작은 (보통 50 cm미만) 하상유지시설을 말한다.
∘ 바닥보호공은 보 본체 물받이공에 연속되어 유속을 약화시켜 하상의 세굴을 방지하고 보의 본체 및 물받이를 보호하기 위해서 설치된다.
∘ 바닥보호공은 일반적으로 이용되고 있는 재료에 따라 콘크리트 블록, 사석, 돌망태 등이 있다.
∘ 바닥보호공은 가능하면 조도가 다른 2종류 이상의 재료를 사용하여 유속을 서서히 감소시켜 흐름을 원활하게 하는 것이 바람직하다.

1.3.3 하천설계기준 상 바닥보호공
∘ 하천설계기준 “설계편 제 28장 보” 개정(안)에는 상기 1.3 바닥보호공에 대한 제시와 더불어 다음과 같은 해설을 제시하고 있다.

 

제2장 하천시설관리와 자연친화적 소재 활용기술

1. 개발의 필요성
1.1 호안
1.1.1 호안의 파괴 형상
∘ 호안 파괴 유형은 다음과 같이 5가지로 분류 할 수 있다.
① 하상 세굴로 기초부 유출
② 뒷 채움재 유출에 의한 연결체 부분의 휨 현상
③ 제방 후면부 유출에 의한 블록 군체 이탈
④ 사면부 블록의 개체 이탈/유출
⑤ 제방부 파이핑 현상에 의한 블록 군체 이탈

 

1.1.2 호안 조성의 문제점
∘ 자연친화적 하천관리 지침 (2006)에서는 하천의 치수적 안전성을 확보하며 생물의 생태 시스템을 유지하기 위하여 가능한 한 자연소재를 활용하도록 유도하고 있다.
∘ 그러나 하천에서 활용되고 있는 소재는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

- 자연석의 과도한 활용으로 인공하천 조성 및 2차적 환경파괴 초래
- 자중에 의한 시공으로 홍수시 포락 및 유실 발생
- 자연소재 틈새를 몰탈 처리로 생물서식공간 훼손 초래
- 목재의 경우 내구성에 대한 문제 제기
∘ 콘크리트 블록과 같은 제품화된 공법을 적용할때에는 기초부에 미끄럼방지공을 반드시 설치해야 하기 때문에 공사기간이 증가하여 시공비가 증가하는 등의 문제가 발생한다.
∘ 만약, 비탈멈춤공 (근고공)을 하지 않고 자중에 의한 시공을 할 경우, 홍수시 세굴 (찰쌓기 뒷채움재의 유출 등)에 의한 석재의 분리/이탈/포락 등이 발생하여 호안이 붕괴되는 결과를 초래한다.
∘ 또한, 호안조성시 토사유출 방지를 위한 차수시트를 반드시 설치하여야하는데, 이는 식생의 뿌리가 제방토체로 이어지지 못함으로 인하여 식생이 제대로 자랄 수 없고 호안식생이 기능을 발휘하지 못한다는 문제가 제기되고 있다.
∘ 또한, 수리적인 안전성이 과학적으로 검증되지 못함으로 인하여 하천관리자들이 믿고 사용할 만한 신뢰할 수 있는 기술제공이 이루어지지 못하고 있다.

 

1.2 하상보호공
1.2.1 하상보호공 (바닥보호공) 파괴의 원인
∘ 물받이공에 의하여 월류하는 부분의 세굴은 막을 수 있으나 물받이공 하류부에서 발생하는 하상세굴은 돌망태나 사석 등 굴요성을 가진 소재를 활용하여 세굴시 자중에 의하여 침하되어 세굴을 막도록 설계되어 있다.
∘ 그러나 재료간 공극이 크기 때문에 공극사이로 침입한 유수에너지를 저감시키지 못하여 지속적인 세굴이 발생하여 초기에는 사석이나 돌망태가 포락되지만 시간이 경과함에 따라 굴요성 소재가 이탈함으로 인하여 하상을 보호하지 못하는 현상이 발생되고 있다.
∘ 이러한 바닥보호공의 훼손은 구조물 하부에서 발생되는 와류에 의하여 횡단구조물 안쪽으로 침식이 발생되어 구조물의 안정성에도 직접적인 영향을 미치게 된다.
∘ 현재 국내 설계기준에서는 석재 (사석, 돌망태), 콘크리트, 콘크리트블록으로 활용하도록 되어있으며, 이들 사석과 돌망태는 공극에 의한 침식시 굴요성에 의하여 포락을 일정정도 허용하고 있는 실정이다.
∘ 그러나 이러한 굴요성은 홍수시 자중에 의하여 한시적으로 나타나게 되며, 근본적인 세굴을 억제/방어할 수는 없다.
∘ 따라서 이러한 홍수 세굴에 의한 하상을 보호하기위해서는 유수의 에너지를 저감시켜 하상을 보호할 수 있는 기술이 요구된다.

 

1.2.2 국외 관련 기준 (일본)
가. 설치목적
∘ 보에서 방류된 유수를 감세시키고 하류하도의 하상재료에 적합한 유속에 조절함으로써 하류하상의 세굴을 방지한다.
∘ 보와 물받이공, 하상의 조도가 크게 다르기 때문에 이 경계부근에서 점이부(漸移部)를 설치하여 와류를 억제하여 하상세굴을 방지한다.
∘ 취수보나 낙차시설에서 과도하게 발생된 유수력을 Pool을 통해 저감시켜 하류측 호안 또는 하안부에 안정된 흐름을 유도 할 수 있어야 한다.
나. 바닥보호공의 길이 산정
∘ 보가 비교적 소규모이고 수리조건이 비교적 단순한 경우에는 기존의 방식 (수리공식)으로 처리한다.
∘ 유황/세굴 시뮬레이션 방법을 수리모형실험과 병행 실시하는 것이 바람직하다 (하상세굴 수치 시뮬레이션은 일반적으로 점성토와 사질토에 대하여 수행).
∘ 예측된 세굴상황 및 하상토질 등을 종합적으로 검토하여 바닥보호공의 규모 및 공법을 결정한다.
다. 감세지 설치
∘ 보에서 방류된 유수의 수세가 강하여 일반 바닥보호공에서 대응할 수 없을 경우 감세지를 설치할 수 있다. 설치는 물받이 시설의 위치에 설치한다.
∘ 감세지의 깊이는 최대 수위차의 20%로 한다.
∘ 감세지의 길이는 20-25m 정도로 한다.

 

 

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