농업용 댐 물넘이 및 부속구조물 설계

(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

(2) 이 기준에서 제시되지 않은 사항은 국가건설기준으로 제정된 타 설계기준을 적용할 수 있다.

(3) 기후변화 등 미래 환경변화에 대한 고려가 필요한 경우에는 기후변화대응 기술개발 촉진법에 근거한 기본계획과 시행계획에 제시된 새로운 기술과 권고 기준을 적용할 수 있다.

·국토의 계획 및 이용에 관한 법률

·기후변화 대응 기술개발 촉진법

·기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법

·건설기술진흥법

·농어촌정비법

·농업·농촌 및 식품산업 기본법

·농지법

·물관리기본법

·수자원의 조사 계획 및 관리 등에 관한 법률

·재난 및 안전관리 기본법

·자연재해대책법

·저수지·댐의 안전관리 및 재해예방에 관한 법률

·KDS 14 00 00 구조설계기준

·KDS 17 00 00 내진설계기준

·KDS 51 40 10 하천어도

·KDS 51 40 15 하천취수시설

·KDS 54 00 00 댐설계기준

·KDS 57 45 00 상수도 취수시설 설계기준

·

·KDS 67 80 00 농업수질 및 환경

·KCS 14 00 00 구조재료공사

·KCS 54 50 05 댐공사

·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(

·방류(Outlet) : 저수지의 저류수를 안전하게 배제시키는 것

·배사(

·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

· : 수심(m)

· : 급경사수로 측벽 여유고(m)

· : 푸루드수

· : 접근속도수두를 포함한 수문 상단 총수두(m)

· : 수문 하단 총수두(m)

· : 설계수두(접근속도수두 포함, 월류웨어의 형상에 관한 수두, m)

· : 접근속도수두를 포함한 총수두(m)

· : 속도수두(m)

· : 상규면 경사와 접근유속에 따른 상수 또는 가속도가 방사류 운동에 작용하는 비율

· : 사출궤도 계수

· : 수문의 폭(m)

· : 웨어마루 유효길이(m)

· : 상류면 경사와 접근유속에 따른 상수

· : 접근 깊이(m)

· : 동수압(kPa)

· : 단위폭당 유량(㎥/s/m)

· : 최소 곡률반지름(m)

· : 유속(m/s)

· : 접근유속(m/s)

· : 웨어 마루 정점에 원점을 둔 수평방향 좌표

· : 웨어 마루 정점에 원점을 둔 수직방향 좌표

· : 각도(°)

· : 오리피스 단면적(㎡)

· : 중력가속도()

· : 작용수두(수면에서 오리피스 중심까지의 수두, m)

· : 유량(㎥/s)

설계는 안전하고 경제적이며 친환경적이고, 사용과 기능 목적에 적합하도록 한다.

설계는 기후변화를 고려한 중장기적 지속가능성을 고려한다.

댐 물넘이 및 부속구조물은 주시설물 기능과 안전성을 높일 수 있도록 한다.

물리적, 사회적 지형여건 및 경제여건에 맞는 설계를 한다.

기후변화, 영농변화, 향후 관개 특성 변화 등 지속가능성을 고려한다.

재해에 취약한 지역일 경우 재해예방을 고려해야 한다.

(1) 구조설계도서는 이 기준에 따라 안전하고 사용과 기능 목적에 적합하도록 작성한다.

(2) 구조설계도서 작성시 이 기준에 기술되지 않은 사항은 1.2(2)을 따른다.

(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.

(2) 한국

(1)

(2)

(3) 물넘이는 제체 및 기초지반에 지장을 주지 않는 구조로 한다.

(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.

(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.

(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)

(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.

(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)

(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.

(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(

(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

② 이에 대응하기 위하여 월류형 물넘이의 인상식수문의 최대

③ 다만, 설계홍수량의 유수가 물넘이를 유하하는 경우 월류수심이 2.5 ｍ 이하인 경우는 월류수면에서 1.0 ｍ 이상 떨어져 있으면 된다.

④ 설계홍수위의 부분에

(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.

(1)

(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)

(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)

①

(4)

①

②

……………………………………………………………… (4.1.-1)

여기서, : 유량 (㎥/s), : 유량계수, : 물넘이 웨어의 유효길이 (m)

: 접근속도수두를 포함한 물넘이 마루부에서의 총수두(m)

(5)

①

[그림 — 원문 이미지]

가. 접근수로 깊이의 영향 : 유량계수는 접근수로에서의 수심의 영향을 받으며, 유량계수 C는 P/H

나. 웨어 상류면 기울기의 영향 : 접근수로의 수심이 월류수심에 비하여 작을 때, 즉 P/H

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)

①

②

……………………………………………………… (4.1.-3)

여기서, : 유효 웨어길이 (m) , : 웨어의 실제길이, : 교각의 수, : 교각의 수축계수, : 교대의 수축계수, : 웨어마루의 전수두 (m)

③

(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.

……………………………………

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.

(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.

(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.

(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.

(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.

(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.

(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.

(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

……………………………………………………………… (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.

(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.

(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

④ 감세공 부근의 지형, 지질, 수리특성(하류수위, 유황 등)

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.

(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.

(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.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(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.

(1) 물넘이의 위치 및 구조

① 물넘이 설치는 매우 양호한 기초를 요구한다.

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

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

(4)

(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)

(8)

(9)

(10)

(1)

①

②

③

(2)

①

②

(3)

①

②

③

(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

다.

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.

(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. 도수로

(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.

(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

(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.

(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.

(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.

(1) 취수시설은 취수부, 조절부, 도수부로 구성되며, 적시 적량의 취수를 용이하게 할 수 있도록 가장 적절한 조합이 되도록 선정해야 한다.

(2) 취수시설의 형식에는 무압식과 유압식이 있고, 설치하는 장소에 따라 분리형과 제체부속형으로 구분된다. 또한, 취수방식에 의하여 일반취수방식과 선택취수방식으로 분류하기도 한다.

(3) 취수설비는 취수구 본체와 각종 게이트류, 개폐장치, 스크린 등의 부속설비, 수위계, 각종 경보 및 보안장치에 의하여 구성된다. 각 부별 구성요소는 다음과 같다.

① 취수부는 저수지의 유수를 취수하기 위한 사통 또는 취수탑을 말한다. 취수탑은 취수목적에 따라 농업관계, 발전, 상수도, 공업용수 등의 단일 또는 복합 공용인 것이 있고 목적에 따라 구조형식이 달라진다. 보통 취수탑은 원형 콘크리트 탑에 여러 개의 밸브 또는 수문을 붙인 형식이 많으며, 관개용의 온수취수 형식으로는 부표형과 같은 특수한 방법이 이용되고 있다. 사통의 주요부는 관체와 부속물인 밸브 및 게이트, 조작장치, 스크린, 관리용 계단 등으로 구성된다.

② 조절부는 취수량을 조절하기 위한 게이트 및 밸브류이며, 조절위치는 취수공부, 취수터널 또는 플러그(plug)부 압력관로의 입구, 중간 또는 출구부를 말한다.

③ 도수부는 취수를 제외지로 도수하기 위한 시설로서 취수터널, 복통 및 감세공을 포함한다. 여기서 취수터널이란 제체외 원지반을 관통한 수로터널을 말하며, 복통이란 제체하의 기초지반내에 매설한 통관을 말한다. 댐 부대터널 외 댐축과의 교점부근에는 플러그와 지수벽을 설치하고, 커튼 그라우팅을 하여 댐 내의 물이 터널을 따라서 유출하는 것을 방지하는 공법을 취하고 있다. 이 플러그부는 압력관로로 도수하게 된다. 도수부는 취수부와의 연결부에서 압력관로로 하여 그대로 제외까지 도수하고, 제외의 감세공에서 감세해서 도수로로 도수하는 방식과 압력관로로 플러그 직하류까지 도수하고, 터널내로 방류하여 개수로의 흐름으로 취수터널과 제외 도수로로 도수하는 방식으로 대별할 수 있다.

④ 필댐은 제체의 점검, 수리 등으로 인하여 방류 시설을 해야 하나 이를 위해서 방류시설을 취수시설이 겸할 때에는 계획통수량이 커지고 터널 내의 감세가 곤란해지는 경우도 생각할 수 있다.

(1) 지형과 지질면에서 댐의 계획평면도, 댐 부근의 지질도와 현지조사를 통하여 사통, 취수탑, 복통, 터널 등의 형식을 선정하고, 설치 위치를 정한 후 예정된 위치에 대해서는 시굴, 보링, 기타 적당한 방법으로 지질을 확인한다.

(2) 주요 구조물의 기초 조건은 어느 경우이던 암반이어야 하며, 사통이나 연결박스의 경우에는 물에 의해 세굴되지 않은 경우라면 치밀한 토질도 가능하다.

(3) 취수탑은 충분한 지지력과 내구성이 견고한 암반에 건설되어야 한다.

(4) 사통은 사통은 양호한 원지반에 설치해야 한다. 낮은 댐의 경우 부득이 제체 비탈면에 설치해야 할 경우에는 압밀침하로 인한 고장이 생기지 않도록 설계해야 한다. 또한, 사통 주변의 토사가 취수공 및 슬루스 밸브에 영향을 주지 않는 구조로 설계해야 한다.

(5) 복통은 취수탑 또는 사통과 가배수로와 연결하기에 적합하고, 지반이 좋은 위치에 설치하여야 한다. 높은 필댐에서는 댐 밑에 복통을 설치하지 않는 것이 좋다. 특히 복통을 통한 누수를 방지하기 위한 지수대책에 유의하여야 한다.

(6) 취수터널은 취수탑과 가배수로와 연결하기에 적합하고, 지반이 좋은 위치에 설치해야 한다. 터널은 될수록 산에 직각으로 통과하고, 충분한 토피가 확보되도록 하며, 하류쪽으로 만곡시키는 것이 바람직하다. 반면 터널의 길이를 짧게 하기 위하여 댐에 너무 접근시키는 것은 누수방지를 위해 좋지 않다. 한편, 터널 단면의 크기는 계획최대취수량 또는 가배수로 가운데 큰 것을 선정해야 하지만 시공 및 유지관리 측면을 고려하여 지름을 1.8 m 이상으로 한다. 또한, 터널의 댐 상류쪽에는 반드시 수밀 그라우팅을 하여야 한다.

(1)

① 취수설비를 설치하는 목적으로는 관개, 발전, 수도 등을 위한 취수, 홍수의 방류, 홍수조절, 하천의 정상적 기능유지를 위한 방류, 점검․수리 및 유지관리를 위한 방류, 공사중의 가배수, 저수지 저위부의 냉수를 방류하여 온수층을 두껍게 하는 등의 목적을 가지고 있다.

② 취수시설은 이와 같은 목적에 알맞고, 그 중에서 최대의 취수량을 안전하게 취수 및 방류할 수 있어야 한다.

(2) 형식에 의한 특징

① 지형, 지질, 취수목적, 규모 등이 정해지면, 구조물의 위치, 형식은 저절로 정해지는 경우가 많은데 복통은 저수의 침투에 대해서 위험한 요소가 많으므로 대규모의 댐에서는 가급적 피하도록 한다.

② 사통은 소규모 댐에 많이 사용되어 왔으나, 대규모 댐에서도 경우에 따라 취수탑에 비해서 유리한 요소가 많으므로 적용을 고려하기도 한다.

(3) 가배수로와의 겸용

① 취수터널 또는 복통은 경제적인 면을 고려하여 공사중의 가배수로와 겸용할 수 있도록 설계한다.

② 가배수 터널은 물넘이 방수로로 이용되는 경우도 있으므로 이런 점을 종합하여 계획단계에서 비교해 둘 필요가 있다.

③ 취수터널 또는 복통에 부수적으로 필요한 연결박스, 토사토 수문, 조절 수문 등은 가배수로로서 사용하기 전에 완전히 시공하여 두는 것이 바람직하지만 계획 최대취수량에 비해 가배수량이 과대할 경우에는 댐을 완성한 후에 단면을 축소하여 이용하는 편이 유리한 경우가 있다.

(1) 취수공에 수문을 달아서 취수량을 조절할 경우에는 수문조작의 안전을 위하여 조작수심을 가능하면 10m 이하, 특히 상부는 5m 이하가 되도록 취수공을 배치하는 것이 좋다.

(2) 농업용수댐에서 온수취수가 필요한 경우에는 온수층을 고려하여 취수공을 배치하여야 하며 저수지의 수위-저수량곡선을 참고로 하여 취수공의 간격을 하부로 내려 갈수록 크게 하는 것이 합리적이다.

(1) 온수취수 및 원활한 관개를 위하여 취수공의 간격을 하부로 내려 갈수록 크게 하고, 최하부의 취수구멍은 가급적 배사구를 겸하도록 하는 것이 좋다.

(2) 제1 취수공은 만수위에서 2∼3 m 아래에 설치하고 내용적 곡선에 의하여 일정량의 수량을 등분하여 결정한다.

(1) 취수공의 취수게이트의 형식을 결정한다.

(2) 완전월류와 수중월류, 오리피스 등의 수리현상을 파악한다.

(3) 해당 수리공식을 적용하여 계산한다.

(4) 유량 계산은 작은 오리피스, 큰 오리피스 및 원형 오리피스로 나누어 계산한다.

(5) 일반적으로 구멍이 벽면의 수평면과 이룬 각도에 따라 보정하고, 취수량의 조절을 위하여 2∼3개 구멍을 동시에 개방하여 최대소요수량이 유출되도록 구멍의 지름, 간격 및 구멍 수를 결정하고 있다.

(1) 댐의 저수위와 취수량의 관계에서 가장 엄격한 조건을 만족하는 취수조건을 결정한다. 이때 하천의 정상적인 기능유지를 위하여 방류량을 포함하는 경우도 있다.

(2) 취수부에 있어서 전수두를 H, 각종 손실계수를 (고수위시는 취수부 스크린손실, 웨어손실, 취수탑내 마찰손실, 취수터널 입구손실, 마찰손실, 출구손실, 게이트손실 등, 저수위시는 고수위시의 손실중 웨어손실, 취수탑내 마찰손실을 제외함)라 하면 식 (4.2.-1)의 관계를 얻는다. 여기서, 마찰손실은 로 나타내며, λ: 마찰손실계수, ℓ: 관로장, D : 직경이다.

…………………………………………………………… (4.2.-1)

여기서, : 각 부분의 평균유속, : 각 부분의 단면적

(2) 또한, 로 놓으면 식 (4.2.-1)는 식 (4.2-2)와 같이 표현된다. 여기서 K는 각 구조물의 크기, 배치에 의해서 정해지는 양이며, 유량에 관계가 없는 양이다.

…………………………………………………………… (4.2.-2)

(3) 과거 자료에서 K가 최대가 되는 Q, H의 조합을 구하면, 이것이 설계조건이 된다. 갈수년에 대하여 과거의 자료에서 Q, H의 조합, 즉 K의 년간 변화곡선을 구하고, K의 최대치 을 결정한다. 최저수위 H

= ………………………………………………… (4.2.-3)

……………………………………………… (4.2.-4)

상기의 식을 만족하도록 각부의 단면적, 길이 등의 치수를 결정한다.

(1) 월류형 취수게이트의 유량

① 완전월류인 경우 (측벽에 의한 축류가 없는 경우)

………………………………………………………………… (4.2.-5)

여기서, Q : 월류량(㎥/s) C : 유량계수로 후란시스(Francis) 공식 C = 1.84,

레복 공식 C = 1.785 + 0.237(h/D), B = 게이트의 폭(m), h : 월류수심(m),

D : 월류웨어마루에서 저수지바닥까지의 깊이(m)

② 수중월류인 경우

빌몬트 공식 ……………………………………… (4.2.-6)

여기서, Q : 월류량, : 월류수심에서 완전 월류시의 유량,

: 웨어마루기준의 상류수심, : 웨어마루기준의 하류수심,

n : 계수로 측벽에 의한 축류가 없을 때 n = 1.50, 축류가 있을 때 n = 1.45

(2) 오리피스형 취수게이트의 유량

① 작은 오리피스인 경우

…………………………………………………………………… (4.2.-7)

여기서, Q = 유입량(㎥/s), C : 유량계수 대략 0.62, A : 구멍의 단면적(㎡),

g : 중력가속도(9.8 ㎨), H : 수면에서 구멍 중심까지의 깊이(m)이다.

② 큰 오리피스인 경우

가. 원형 오리피스

………………………………………………………………… (4.2.-8)

나. 직사각형 오리피스

……………………………………

여기서, r : 구멍의 반지름(m), b : 구멍의 나비(m),

H1 : 구멍 상단까지의 수심(m),

H2 : 구멍 상단까지의 수심(m)이다.

(1)

(1) 사통의 주요부 및 설계순서

①

②

(2) 사통 기초설계의 유의사항

① 관체의 지반 조건은 양호한 원지반에 설치해야 한다.

② 관체 종단방향의 기울기가 급한 경우에는 활동방지를 위하여 5～10 m 마다 활동방지 층따기를 실시한다.

③ 기초 기울기가 60°를 넘는 것은 장시간에 걸쳐 원지반이 붕괴할 우려가 있으므로 특히 양질 암반일 경우를 제외하고는 피하도록 한다.

④ 기초지반의 상황에 따라 부득이 직선으로 할 수 없을 때에는 유압식 개폐장치를 사용하도록 한다.

⑤ 사통을 지지하는 기초형식은 기둥 또는 벽체기초를 원지반에 설치하여 지지하는 방법과 원지반을 기초로 하여 원지반에 직접 관체를 설치하는 방법이 있으나, 제체 비탈면위에 사통은 될 수 있는 한 피하도록 한다.

(3) 관체 단면 설계시 유의사항

① 일반적으로 사통 관체의 규모가 큰 경우는 현장타설 철근콘트리트구조 또는 원형관구조로 하며 관내부 전체 또는 굴곡부를 철제로 하는 경우도 있다. 그러나 대체적으로 흄관에 철근콘크리트를 보강하여 사용하고 있다.

② 관체에 작용하는 외력은 계획 최대 저수위에서의 수심에 상당하는 수압, 관체를 되메운 토압, 게이트, 권양기, 스크린 등의 중량 및 조작력, 유수의 동수압, 기초면에 100 %의 양압력이 작용할 경우는 관체적에 상당하는 부력, 관내에 진공이 생길 때의 부압, 빙압, 관의 경사에 의한 추력, 지지력 등이 있으나 이중에서 특히 주의할 것은 동수압, 부력, 부압이다.

③ 동수압에 대한 대책으로는 관의 굴곡부 또는 기초 층따기 등에 앵커를 설치한다.

④ 부력에 대해서는 덧씌움 콘크리트를 하여 중량을 키우거나 ③의 방법을 사용한다.

⑤ 부압 발생을 방지하기 위해서는 필요한 개소에 공기구멍(air-vent)을 설치한다.

⑥ 관체의 통수단면적은 취수공 단면의 2배 정도를 표준으로 한다.

(4) 사통의 수리설계과정

① 사통의 수리설계과정은 수리설계조건 (

(1) 일반사항

① 취수탑의 구조 형식은 취수 목적과 규모, 경제성, 안정성을 고려하고 향후의 유지관리에 편리한 것으로 한다.

② 취수탑의 구조는 철근콘크리트와 철골구조로 대별할 수 있으며, 어느 것이나 저수지내에서 자립 또는 반자립하여 각종 게이트, 밸브나 도수부의 일부를 유지하고 있다.

(2) 취수탑의 설계과정

①

② 취수탑 수리설계과정은

③ 취수탑 구조설계과정은 구조

(3) 취수탑의 안정도 검토

① 기초지반은 탑체의 중량 즉 압력에 대하여 충분히 견딜 수 있어야 한다. 편심하중, 파압, 풍압 등의 전도에 대한 안정한계 내에서 최대압축응력이 지반의 허용내압강도보다 작으면 기초지반은 안전하다.

② 탑체가 외력의 활동에 대하여 안전하여야 한다. 탑체 및 기타 수직하중에 대한 푸팅(footing) 하부의 마찰력이 수압, 풍압 등 수평방향의 외력보다 커야 한다.

③ 탑체의 전체가 외력의 전도에 대하여 안전하여야 한다. 전도에 대한 취수탑의 자중 및 기타 수직력에 의한 저항모멘트와 풍압, 파압, 교량의 편심하중 등에 의한 전도모멘트와의 비가 1.5 이상의 안전율을 확보하여야 한다.

④ 취수탑 전체에 대한 안정 검토외에 탑체 각부에서도 풍압, 파압, 교량의 편심하중 등에 의한 전도모멘트 때문에 일어나는 압축응력 및 인장응력에 대한 안정검토를 실시하고, 아울러 저판돌출부분, 탑마루, 슬라브, 연략교량의 단면 등에 대해서도 검토한다.

⑤ 취수탑의 지진에 대한 안전성 검토는 KDS 67 10 20 농업용 필댐 편에 따라 실시한다.

(1) 게이트와 밸브

① 지형적으로 하천이 낮고 사수위가 높은 경우(30 m 이상)에 용수로 표고를 낮추지 못하고 취구관을 취수터널로 겸용하면 부득이 압력을 받기 때문에 밸브를 설치하여야 한다.

② 게이트와 밸브는 해당 취수시설의 입지조건이나 규모, 목적에 따라 가장 적합한 것을 선택하도록 한다.

(2) 게이트 설계시 고려사항

① 하중에 대하여 안전할 것

② 개폐가 용이할 것

③ 폐쇄시수밀성이 확보될 것

④ 유량조절이 사용목적에 따라 가능할 것

⑤ 내구성이 있을 것

⑥ 보수 점검이 용이할 것 등을 고려해야 한다.

(3) 감세공

① 감세공의 구조상 유의할 점은 고속방류수에 대한 콘크리트부재 등의 수압과 더불어 마모침식의 문제이다.

② 일반적으로 댐의 방류에는 방류설비에서나 취수설비에서도 상당한 고속류가 나타나므로 이에 대한 유지관리를 위하여 구조설계 및 재료 선택면에서 고려할 필요가 있다.

(4) 조절부의 위치와 주변 구조물의 설계

① 조절부의 형식 및 위치는 취수터널 등의 주변 구조물과 댐본체의 지수벽의 일연성을 확보하도록 결정해야 한다.

② 주변 구조물의 구조는 지수벽과의 위치관계에 따라 하중조건을 고려해야 한다.

③ 가배수터널을 전용하는 경우 댐 공사용 뿐만 아니라 댐 담수후의 상태도 고려하여 설계해야 한다.

④ 가배수터널의 완성후에 취수조건이 변경되는 경우 개조나 보강 곤란하므로 설계시 유의할 필요가 있다.

(1) 도수부 구조기준

①

②

③

④

⑤ 댐의 취수시설을 통한 비상방류를 고려하는 경우 도수부와 하류하천을 연결하는 방류수로 계획을 반영하여 설계한다.

(1) 설계순서

①

②

(2) 설계 유의사항

① 취수터널은 취수탑에 연결되므로 기초지반의 지질이 양호해야 하며, 단면은 표준마제형을 원칙으로 한다. 시공단면은 안전성과 경제성을 고려하여 시공상 필요한 최소 단면을 확보해야 한다.

② 취수터널을 가배수로로 이용할 경우에 파이프라인은 압력을 받을 경우 설치하는 방향을 검토한다.

③ 취수터널은 가배수로와 겸용하는 경우가 많으므로 양호한 지반위에 설치하며, 댐터와 가능한 근접시키지 않는 것이 좋다.

④ 지형에 따라서는 반 배수를 타유역에 방류하는 것이 유리하기 때문에 취수터널과는 별도로 가배수터널을 설치하는 경우도 있다.

⑤ 터널은 되도록 양호한 원지반에 직각방향으로 설치하고, 충분히 피복한 후부터 하류로 곡선을 주는 것이 바람직하다. 반면, 연장을 짧게 하려고 댐 부지에 너무 접근시키는 것은 덧씌움을 두껍게 하거나 누수방지에 과도한 공사비가 투입되는 등 비경제적인 결과를 초래하는 경우가 많으므로 주의해야 한다.

⑥ 터널 단면의 크기는 계획최대취수량 또는 가배수량중에서 큰 것으로 계획하는데, 터널공사, 그라우트공사의 시공 및 유지관리 측면에서 최소 단면은 내경(D)을 1.8 m 이상으로 하는 것이 좋고, 보통 표준 마제형을 사용한다.

⑦ 원형단면의 터널은 내압과 외압에 대해 적합하고, 수리적측면의 효율도 양호하여 대규모의 압력터널에 적합한데, 소규모의 터널에서는 시공이 약간 곤란하다.

⑧

⑨ 과도하게 굴착된 단면은 반드시 콘크리트를 쳐서 충전하고 덧 씌우는 콘크리트의 배면에는 간극이 생기지 않도록 주의한다.

⑩ 댐축의 상류측에는 터널을 따라 흐르는 투수방지와 감아쌓기 콘크리트의 누수방지를 위하여 상류측에 반드시 수밀 그라우팅을 하여야 한다.

⑪ 연결박스와 접속하는 터널입구 부근은 취수의 충격에 의한 진동, 원지반의 토압 등을 고려하여 철근으로 충분히 보강한다.

(1) 설계순서

① 복통

(2)

① 댐의 신축과 개축에 있어서 방류 또는 취수시설로서 원칙적으로 복통은 피한다. 다만, 소규모 댐에 한하여 복통 대부분을 기초지반내에 매설하고, 제체와 복통구조물을

② 기초

가. 유효 저수량을 증대시키기 위하여 될수록 낮고, 지지력이 충분한 불투수성의 산바닥을 깍아 내어서 설치해야 한다.

나. 일부분이라도 흙쌓기를 기초로 하는 일은 절대로 피해야 한다.

다. 완제품(흄관, 철관 등)을 사용할 경우 그 기초에는 모래바닥이 아니고 반드시 콘크리트 기초로 한다.

③ 복통 관체

가. 복통은 보통 토압, 수압 등에 견디도록 작은 단면에서는 완제품관은 철근콘크리트로써 전체를 감아 싼 구조로 하나 큰 단면인 경우에는 원형, 반원형, 말굽형 등의 철근콘크리트구조로 한다.

나. 관 단면의 크기 결정은 취수터널과 마찬가지이나 장래의 유지관리를 고려하여 안지름은 80 cm 이상으로 내구성이 크고 방청된 재료의 관이 좋다.

④ 복통의 지수벽

가. 특히 지수성에 유의하여 복통을 따라서 생기는 침투수를 방지하기 위해서 관체에 지느러미 모양의 지수벽을 설치하고 누수나 파이핑 등이 생기지 않도록 해야 한다.

나. 지수벽높이는 통관표면에서 50~100cm, 두께는 30cm, 간격은 지수벽 높이의 7~10배 정도로 하고 댐 불투수성부를 중심으로 상류쪽에 설치한다.

⑤ 관체의 이음

가. 기초가 암반이어서 부등침하가 일어나지 않을 경우에는 현장치기 철근콘크리트관은 단체구조로 하고, 약 10m 이내에 시공이음을 설치한다.

나. 수밀성을 확보하기 위하여 동지수판을 넣는다.

다. 완제품관을 사용할 경우에는 기초상태에 관계없이 신축이음을 설치하고 철관 등 내구성이 큰 것을 사용한다.

⑥ 복통 지수공법

가. 복통설계는 누수를 방지하고 구조물의 수명을 증대시킬 수 있도록 지수대책을 설계에 반영한다.

나. 지수대책은 방수 모르타르법을 원칙으로 하고 시트 방수법은 내구성, 경제성 등을 검토하여 지구여건에 따라 적용한다.

(1) 스크린

① 스크린의 주요 형식

가. 스크린은 저수지내의 유목, 기타 수면 부유물이 취수구멍에 유입되지 않도록 설치하는 것으로, 구조는 유입물(부유물)의 종류와 양, 취수구조 및 취수목적에 따라 다르다.

나. 일반적으로 로프를 댐의 상류에 걸고 플로트에 의해서 방진용 스크린을 매달리게 한 구조이다. 특수한 것으로는 취수공의 전면에 반원형으로 뜨도록된 것도 있다.

다. 이와 같이 형식은 대규모의 댐에서 표본취수를 할 때에 제 1단계의 방진에 사용되며 취수공에는 다시 제2의 스크린을 설치하는 것이 일반적이다.

라. 스크린 구조는 취수공 전면에 환강, 평강재를 사용하여 격자형으로 하는 것이 일반적이며, 고정식과 청소하기 위해서 떼어낼 수 있게 된 것 또는 방진장치를 붙인 것 등 여러 가지 구조가 있으며 격자의 간격과 크기 등도 사용목적과 먼지의 상황에 따라 다양하나 일반적으로 격자의 간격은 10∼20 cm이다.

마. 먼지의 양이 특히 많은 경우나 먼지를 제거하기 위하여 저수위를 내릴 수 없는 경우에는 집진장치를 수면상에 두고 먼지를 제거할 수 있게 한다.

바. 취수공 하류에 먼지 때문에 지장을 줄만큼 시설이 미비된 경우에는 방진은 취수공을 막히지 않게 하고 문짝을 유목으로부터 보호하면 되므로 되도록 눈이 큰 것이 유리하다.

사. 공사중에 가배수로가 유수 등으로 폐쇄되지 않도록 임시로 가설한 것으로 헌 레일 등을 써서 격자간격을 20∼30 cm정도로 하다.

아. 소규모 취수터널, 복통 등을 가배수로로 사용하는 때는 홍수시 입구가 폐쇄되어 중대한 사고가 발생되는 경우가 있으므로 스크린을 반드시 설치해야 한다.

② 스크린이 받는 하중은 먼지가 없을 경우에는 극히 적지만 눈이 막혀서 통수되지 않는 경우에는 수량이 상당히 수압을 받게 되므로 안전을 유지하기 위해서는 이수압에 견디도록 설계해야 한다.

③ 스크린에 의한 손실수두는 모노베 공식 등을 이용하여 계산한다.

(2) 공기구멍

① 공기구멍 설계는 계산에 의해서 정하기도 하지만 되도록 모형실험에 의해서 결정하는 것이 바람직하다.

② 모형실험을 하지 않는 경우에는 다음과 같은 요령으로 설계한다.

가. 공기구멍의 효과

(가) 게이트 또는 밸브가 열려 있을 때 (공기의 배제) : 게이트에서 유로 내로 들어간 물이 고압류이기 때문에 일부 유로 내에서 만류되고 그 곳에서 도수가 상류 쪽으로 이동하는 과도적인 기간 중에는 게이트 직하류위 압축된 공기를 유로 외로 배제할 수 있다.

(나) 게이트 또는 밸브가 닫혀 있을 때 (공기의 공급) : (가)항과 반대되는 현상으로 도수가 하류쪽으로 이동하는 순간 게이트 직하류부에 진공이 되는 것을 공기 를 공급할 수 있게 된다.

(다) 게이트 또는 밸브가 반쯤 열려 있을 때 (공기의 공급) : 게이트 또는 밸브가 반개상태에 있어서 하류부가 수류로 만류되고 게이트 직하류 부근이 만류되어 있지 않은 경우 그 곳의 압력이 대기압 이하로 내려가지 않도록 공기를 공급하여 공동현상이 생기지 않도록 할 수 있다.

나. 공기구멍 설계 시 고려사항

(가) 공기구멍의 최소직경은 10 cm 이상이 되도록 한다.

(나) 게이트 직하류 부근에 설치하는 공기구멍 위치는 모형실험에 의해서 결정하는 경우 이외에는 게이트 높이에 상당하는 거리만큼 하류로 정한다.

(다) 게이트 하류의 방수로 중에 상류부 및 하류부에서 각각 만류하고 중간부에 간극단면을 일으키는 경우에는 그 부분에도 공기구멍을 설치한다.

(라) 소단면의 유로에서 더 큰 단면의 터널 등에 고압류를 방류할 경우도 고압류에 의해서 터널의 일부가 만류되려고 할 때는 만류점보다 상류에 공기구멍을 설치한다.

(마) 사통에서의 공기구멍은 종래에는 사통관체의 상부에만 개구할 정도의 설계예가 많은데 사통과 취수터널과의 연결부에서는 난류로 인한 공동현상을 일으키는 경우가 있으므로 이때에는 이곳에도 공기구멍을 설치한다.

(바) 공기관을 취수탑에 설치할 경우 소규모의 것은 철관을 사용하여 탑체벽에 매설하나 대구경의 것은 탑체벽의 외측에 설치하게 되므로 이 경우에는 지진, 수압, 온도차로 인한 신축 등을 고려한 이음매로 해야 한다.

(사) 공기구멍은 조작실에 개구해서는 안된다.

다. 공기구멍의 크기 결정

(가) 공기구멍의 크기는 소요공기량을 산출하여 결정한다. 단, 소규모 또는 간이적인 것은 계획최대취수량의 15 %에 해당하는 공기량을 소요 공기량으로 결정해도 된다.

(나) 한편, 공기량의 최고수요는 게이트가 약 80 % 열렸을 때 또는 극히 적게 열었을 때 일어난다.

(다) 공기구멍 규모의 결정은 산정한 소요공기량에서 공기구멍 내의 풍속은 45 m/s를 기준으로 하고 90 m/s를 초과하지 않는 범위내에서 공단면을 산정하며, 이에 해당하는 관제품 규격에 맞추어 관내경을 정한다.

(라) 공기구멍의 재료도 강관, 주철관 등을 사용하는데 규모, 설치공법에 따라서 관종을 결정한다.

(1) 하천개발에 따라 부수적으로 나타날 수 있는 하천생태계 교란과 파괴를 최소화하거나 폭포나 급류와 같이 어류의 이동에 대한 장애물을 극복하게 하여 하천에서 어종의 보존이나 어류분포의 확산을 조장할 수 있도록 어류의 이동통로를 인위적으로 설치한 하천 수리시설물을 어도 라고 한다.

(2) 필댐의 경우 농업용 저수지의 본래 기능인 관개용수 확보 및 홍수조절, 그리고 안정성 확보에 기초하여 어도 설치를 고려한다.

어도 설계는 KDS 54 80 10 및 KDS 51 40 10을 참조하여 설계한다.