지하방수로

(1) 이 기준은 하천의 홍수 부담을 저감하기 위한 지하방수로의 설계에 체계적인 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.

(1) 이 기준은 지하방수로 설계 시 고려해야할 기준에 대하여 다룬다.

(2) 이 기준은 지하방수로의 유입시설, 방류시설, 수로터널, 유지관리시설에 적용한다.

(3)

(1) 이 기준을 적용할 때 관련 기준과 법규를 고려해야 한다. 이 기준과 관련된 기준 및 법규는 아래와 같다.

∙KDS 51 12 25 지하수 조사

∙KDS 51 14 05 하천유역종합 계획

∙KDS 51 14 10 설계홍수량

∙KDS 51 14 15 홍수방어 계획

∙KDS 51 14 20 하도 계획

∙KDS 51 17 00 하천 내진설계

∙KDS 51 50 35 하천내수배제 및 우수유출저감시설

∙KDS 51 90 05 하천수로터널

∙KDS 51 50 60 홍수조절지 및 저류지

∙하천법(기후에너지환경부)

∙하천의 구조․시설 기준에 관한 규칙(기후에너지환경부)

∙수자원의 조사․계획 및 관리에 관한 법률(기후에너지환경부)

∙

∙지하방수로:

∙

내용 없음

(1) 지하방수로는 방류방식에 따라 다음과 같이 분류한다.

그림 1.6-1 지하방수로의 방류방식에 따른 분류

(1) 지하방수로는 유입시설, 방류시설, 수로터널, 유지관리시설로 구성된다.

(1) 이 기준은 지하방수로 설계 시 고려해야할 기준에 대하여 다룬다.

① 하천유역수자원관리계획

② 지역수자원관리계획

③ 특정하천유역치수계획

④ 특정도시하천 침수피해방지 기본계획

⑤ 하천기본계획

⑥ 하수도정비기본계획

⑦ 도시기본계획

⑧ 기타 지하방수로 계획과 관련된 계획

(1) 치수 효과를 극대화할 수 있는 노선 결정과 유입시설, 방류시설, 수로터널 및 보조 유입시설의 위치 선정, 지하방수로 계획의 적합성 검토에 필요한 다음 사항을 종합적으로 조사한다.

① 지형 및 지질 조건

② 지하매설물 현황(국가 중요시설, 국가문화재 포함)

③ 토지이용 현황 및 계획

④ 주변 환경 현황 및 계획

⑤ 지하공간 이용 현황 및 계획

⑥ 지하수위, 지하수질, 우수관로 현황 및 처리 능력

(2)

(1) 지하방수로 계획 시에는 유역 및 본류, 방류구역, 지하방수로 주변 환경의 변화, 토지이용계획, 지하수위 변화, 내수 침수 방지대책, 도시 기능에 대한 영향에 대해 공학적, 환경적, 경제적, 사회적 측면에서 검토해야 한다.

① 공학적 측면에서는 본류의 통수능력과 방류 하천의 수위 변화를 1차원 또는 2차원 수치해석 및 수문 모형, 수리모형실험을 활용하여 분석하고, 지반 조건과 구조물의 안정성을 평가해야 한다.

② 환경적 측면에서는 지하수위의 변화, 하천유지용수 확보 여부, 하천 수질 및 생태계에 미치는 영향을 평가하며, 필요 시 환경영향평가를 반영해야 한다.

③ 경제적 측면에서는 LCC 분석, 시공 및 유지관리 비용, 대안 간 비용 대비 편익을 비교하고, 도시 기반 시설 및 토지이용계획과의 정합성도 고려해야 한다.

④ 사회적 측면에서는 주민 생활환경 변화, 수재해 발생으로 지역사회에 미치는 영향에 대해서 고려해야 한다.

(2) 지하방수로의 계획단면 규모는 본류 하도의 통수능력을 검토한 후에 분담홍수량을 고려하여 검토해야 한다.

(3) 지하방수로는 홍수 시 부유물로 막히거나 유지관리에 문제가 없도록 계획해야 한다.

(4) 지하방수로는 설치 후 분담홍수량이 증가할 경우 확장이 제한되므로 향후 유역의 치수대책을 통합적으로 분석한 후 계획해야 한다.

그림 2.3-1 지하방수로 계획 절차

내용 없음

(1)

(2) 지하방수로 설계 시 다음의 사항을 고려해야 한다.

① 본류 및 방류구역의 계획홍수량 및 계획홍수위, 홍수 시 수위 변화

② 분담 홍수량 및 통수능력

③ 유입시설과 방류시설 성능

④ 유입부 및 유출부에서의 세굴 방지대책

⑤ 유지관리계획

⑥ 시공계획

⑦ 지형 및 지질조건, 지하수위, 지하수질, 지하매설물, 장래 도시계획

⑧ 지상·지하 건축물 및 시설물 안전성

(1) 지하방수로의 설계 유량은 본류의 계획홍수량과 분담 홍수량을 기초로 정하며, 다음의 사항을 고려하여 결정한다.

① 지하방수로에서 분담해야하는 유량의 규모

② 본류 통수능력을 초과하는 유량

(1) 유입시설은 본류의 흐름을 분류시켜 지하방수로로 유입시키는 시설로 크게 유입부(분류부 및 유입수로, 침사지)와 감세부(유입구 및 감세지)로 구분한다.

(2) 지하방수로의 다목적 활용을 위하여 본류의 평수량 및 갈수량의 일부를 유지용수로 사용할 경우 유입부 설계에 고려해야 한다.

그림 4.3-1. 유입시설 측면도

(1) 지하방수로 분류부 형식은 횡월류위어(고정보 또는 가동보), 월류제, 오리피스, 단순 분기로 구분할 수 있으며, 분담 홍수량이 충분히 유입될 수 있도록 설계해야 한다.

(2) 분류의 확실성, 토지 사용의 제약, 유지관리의 용이성, 조작의 안정성 등을 충분히 고려하여 월류부 높이와 길이 등 분류부 제원을 결정해야 한다.

(3) 본류 하천에서 토사유입을 방지하기 위하여 월류부를 설치하는 경우 마루고를 본류 하상보다 높게 한다.

(4) 본류의 유황에 따라서 유입량이 결정되므로 1차원 또는 2차원 수치해석에 의하여 월류량을 산정한 경우에는 안정한 흐름 상태를 확인하기 위하여 수리모형실험을 통해 월류량 및 유황을 검증하는 것을 원칙으로 한다.

(5) 횡월류 방식의 분류부는 KDS 51 60 50 (2.1.4(3), 2.1.4(5))를 참고하여 목표유입량을 확보할 수 있는 규모로 설계해야 한다.

(1)

(2) 유입수로의 수위가 본류 흐름 및 분류부에 영향을 주지 않도록 수위 및 유속을 검토해야 하며, 유입수로 및 침사지에서의 최대 유속은 일반적으로 0.5m/s ~1.0 m/s 정도를 기준으로 한다.

(3) 사수역과 국부적인 와류가 발생하지 않도록 설계하며, 지하방수로를 압력관 형식으로 계획한 경우에는 공기 혼입량을 최대한 줄이는 형태로 설계한다.

(4)

(1) 유입구 형식은 토지 이용 상황, 본류 및 유입부 유황, 공기 혼입, 에너지 감세 효과, 수로 터널에 대한 영향 등을 종합적으로 검토하여 결정해야 한다.

(2) 유입구는 지하방수로 내부에서의 흐름 형태(개수로 방식, 압력관 방식)에 적합한 형식으로 선택해야 한다. 개수로 방식은 유황 안정을 위해서 에너지 감세 효과가 높은 형식을 선택하며, 압력관 방식은 동수경사선 저하 방지를 위해서 에너지 감세 효과가 작은 형식으로 선택한다.

(3) 지하방수로 수로터널 시공 시 진입로로 겸용하는 유입구는 다음 중 큰 직경으로 결정한다.

① 유입구에 유지관리 등을 위한 시설을 설치하기 위해 필요한 직경

② 지하방수로 터널 시공 장비 진입에 필요한 직경

(4) 유입구의 기본적인 제원을 결정한 후 도수 현상의 발생, 유입구 입구에서의 질식(choking) 발생 및 원활한 공기배출 여부 등을 수리모형실험을 통해 검증하고, 그 결과를 반영하여 최종적으로 유입구의 형식을 결정해야 한다.

(1) 감세지는 유입구 연장이 길어질수록 증가하는 고유속의 수충격을 감소시키는 용도로 사용하는 구조물로 유입구와 마찬가지로 공기 혼입, 수로터널에 대한 영향 등을 종합적으로 검토하여 설계해야 한다.

(2) 설계 시에는 유입구와 마찬가지로 4.3.3에 따라 공기 유입 여부, 수위 및 유속 조건, 수로터널에 대한 감세지 영향 등을 수치모의 또는 수리모형실험으로 설계해야 한다.

(1) 방류시설은 지하방수로에 유입된 홍수량을 신속하게 방류하는 시설이다.

그림 4.3-2 방류시설 측면도

(1) 지하방수로로 유입된 홍수량의 신속한 방류를 위해 지하방수로의 종단경사와 방류방식, 시설 규모는 다음 사항을 고려하여 시공이 용이하고, 경제적으로 유리한 방법을 선택한다.

① 방류구역의 하천흐름과 조류(潮流)에 대한 수리학적인 영향과 주변 환경에 주는 영향을 고려한 후 방류방식과 시설규모를 결정

② 자연방류가 가능한 경우라도 방류구역으로부터 역류가 발생하지 않는 방류 방식으로 계획

③ 압력관 방식에서 펌프를 이용하여 강제 배수하는 경우에는 펌프 양정에 따라 동수경사선이 변화하므로 지하방수로의 계획 단면과 펌프(양정) 규모에 맞춰서 검토

(2) 지형 등의 제약으로 인해 방류시설의 배치가 조압수조와 유출구 접속부 흐름에 편류 발생이 예상되는 경우에는 수리모형실험을 통해 방류조건을 검토하는 것을 원칙으로 한다.

(1) 방류시설을 계획하는 경우 방류구역에 대한 영향을 충분히 검토해야 한다.

(2) 방류구역이 하천인 경우에는 다음의 사항을 고려한다.

① 첨두 홍수 발생시간 중첩 등 방류구역 하천 홍수에 대한 영향

② 하천 수질 및 수량에 대한 영향

③ 상하류 배수펌프장에 대한 영향

④ 방류구역 하천의 유황과 하상변동에 대한 영향

⑤ 생태계 등에 대한 영향

⑥ 선박 항행에 대한 영향

⑦ 기타 방류시설 설치로 인해 예상되는 특이 사항

(3) 방류구역이 해양인 경우에는 다음의 사항을 고려한다.

① 고조와 홍수의 동시발생 가능성과 대응 방안

② 장래 간척 및 매립계획에 대한 영향

③ 선박 항행에 대한 영향

④ 해역 수질에 대한 영향

⑤ 생태계 등에 대한 영향

⑥ 기타 방류시설 설치로 인해 예상되는 특이 사항

(1) 펌프시설의 설계는 KDS 51 50 35를 참고하여 충분한 배수능력을 확보할 수 있도록 규모를 결정한다.

(2) 펌프시설의 규모를 결정할 때 유지관리 공간, 승강기 등 장비 반출입을 위한 공간을 고려한다.

(3) 펌프시설의 총 수평 길이는 유입부에서 펌프 유입관에 이르는 거리로, 유입 유량과 펌프 배출량의 차이를 고려하여 펌프의 효율 저하나 공동현상(cavitation)이 발생하지 않도록 결정해야 한다.

(4) 지하방수로에 이용되는 펌프는 대규모 용량인 경우가 많으므로 충분한 양정을 확보하고 홍수 시 펌프 작동이 용이하며 품질이 인증된 제품을 선택한다.

(1) 지하방수로에 적용되는 수로터널은 유입 하천의 수위, 계획홍수량, 방류구역의 수위, 지하방수로 노선의 지반고를 고려하고, 홍수에 대한 안정성, 경제성, 유지관리 및 운영의 편이성(便易性), 시공성 등을 종합적으로 검토해야 한다.

(2) 지하방수로 수로터널은 충분한 통수능력을 확보할 수 있도록 규모를 결정한다.

(3) 지하방수로 수로터널 방식은 지하공간에서의 제약조건이 없는 경우에는 시설 운용의 안정성과 경제성을 높이기 위하여 자연유하 개수로 방식을 적극적으로 검토해야 한다.

(4) 지하공간에서의 제약조건 때문에 자연유하 개수로 방식을 적용할 수 없는 경우에는 강제배수 개수로 방식, 자연유하 압력관 방식, 펌프병용 압력관 방식 순으로 우선 검토하고 수리학적인 거동이 불안정한 개수로 및 압력관 혼재 방식은 지양한다.

(5)　개수로방식으로 설계할 경우, 종단 및 횡단계획을 우선 수립하고 관내 유속과 통수 단면적을 산정해야 하며, 수로 연장이 길 경우에는 보조 유입구의 수리적 안정성을 검토해야 한다.

(6) 압력관 방식으로 설계하는 경우 분담 홍수량을 원활히 배제할 수 있도록 수리 검토를 통해 동수경사선 및 유입 수위를 결정하고 터널에 작용하는 내수압에 대한 구조적 안정성을 검토해야 한다.

(7) 수로 연장이 긴 경우에는 압력 흐름이 발생할 때까지 시간이 소요되므로 유입 초기 관내 흐름의 수위 변동을 검토하여 수격 현상(water hammer) 발생을 억제하고 계획홍수량에 대한 초기 통수능을 확보할 수 있도록 설계해야 한다.

(8) 지하방수로 내부 공기 혼입(aeration)과 수격현상, 공동현상(cavitation) 발생에 따른 수리적 안정성 확보 여부를 수리모형실험을 통하여 검증하는 것을 원칙으로 한다.

(9) 나머지 설계 일반 사항은 KDS 51 90 05를 따른다.

(1) 수로터널의 노선과 종단 계획에 따른 수리 분석 결과와 분담 홍수량을 비교 검토하여 적절한 설계유량을 결정한다.

(2) 지하방수로가 운영 목적 및 단계에 따라 저류지로 사용되는 경우 분담 홍수량을 고려하여 적절한 저류용량을 추가로 설정할 수 있다.

(3) 지하방수로 허용유속은 KDS 51 90 05를 참고하여 결정한다.

(1) 지하방수로 계획 횡단면은 분담 홍수량을 원활히 배재하는 데 충분한 단면적을 확보해야 한다.

(2) 개수로 방식의 통수 단면은 KDS 51 90 05를 참고하여 통수에 필요한 단면적을 확보한다.

(3) 압력관 방식의 경우에는 10%의 여유단면을 고려한다.

(4) 잔류수 배수를 위하여 하류 방향으로 경사를 두어야 한다.

(1) 수로터널 내 잔류수 배수를 위해 별도의 배수시설을 갖추어야 한다.

(2) 홍수기 이후 지하방수로 세척 및 청소를 위한 설비를 갖추어야 한다.

(3)

(4) 유지관리를 위해 인원 및 장비의 반출입에 필요한 안전 기준을 충족하는 승강 설비와 밀폐공간 작업 등 작업자의 안전 및 비상 상황 대응을 위한 통신 및 안전 설비를 갖추어야 한다.

(5)