소하천 구조적 내수배제 대책

소하천 구조적 내수배제 대책

• 내수침수 피해는 본류하천의 외수위가 높아지면서 내수배제가 원활하지 않아 발생하는 침수피해를 말한다. 소하천은 외수피해를 유발하는 원인이 되면서도 특정지역에서는 내수배제를 담당하는 간선수로의 역할을 하는 경우가 있어 입지적 특성을 고려한 대책수립이 필요하다. 내수침수 피해와 관련된 일반적인 구조적 대책으로는 고지배수로, 빗물펌프장 및 유수지 등을 고려할 수 있다.
• 소하천 유역내 저지대가 내수피해를 입는 경우 가장 우선적으로 고려해야 하는 구조적 대책을 고지배수로 또는 고지수로 이다. 소하천 유역의 상류부는 지대가 높아 별도의 수로를 설치하면 자연방류가 가능한 경우가 많으므로 이러한 지형적인 특성을 고려하여 적절한 고지배수로의 배치계획을 수립하여야 한다. 입지특성상 농경지를 통과하는 고지배수로는 승수로라고도 불리워지고 있으며 고지배수로와 동일한 기능을 한다. 형태적인 특성상 고지배수로의 하상바닥은 주변 제내지보다 높은 천정천의 형태를 보이는 경우가 있다. 일반적으로 천정천은 준설을 하는 것이 꼭 필요하지만 고지배수로로서의 기능을 하고 있는 소하천의 경우 주변 제내지의 우수가 유입되지 않으므로 준설이 필요하지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 한편, 도시지역에서 설치되는 고지배수로는 주로 지하에 계획되는 경우가 많아 본류와 합류되는 말단부는 펌프를 이용한 강제배제가 요구된다.
• 내수침수 피해는 통상적으로 저지대에서 주로 발생한다. 저지대는 명확한 정의가 부족하며 과거 제내지에서 계획홍수위보다 낮은 표고를 가지는 지역으로 보는 경우도 있었으나 실제 내수침수피해의 발생이 계획홍수위보다 높은 표고에서도 자주 발생하고 있어 최근에는 습윤지수(wetness index)가 10보다 큰 지역으로 정의하는 것이 보다 적절한 정의로 이용되기도 한다. 이러한 저지대의 경우 내수침수예방을 위해서는 빗물펌프장 및 유수지의 설치가 불가피하다. 통상적으로 고지배수로에 의하여 방류되는 유역을 고지유역 이라고 하며 전체유역에서 고지유역을 제외한 지역이 저지대에 해당한다고 볼 수 있으며 이러한 저지대에 별도의 적절한 배수시스템이 도입되어 침수가 해소된 경우 수해지역이라고도 불리워진다.
• 고지배수로는 저지대 침수해소를 위해 설치하는 빗물펌프장 및 유수지의 규모를 최소화하기 위한 목적으로 주로 고려되고 있으며 자현수로의 형태가 곤란한 경우 인공수로나 지하수로의 형태로도 계획되고 있다. 다시 말해 고지배수로는 유역내 고지대의 우수를 유수지로 유입시키지 않고 자연수로 또는 인공수로를 통해 수두차에 의한 자연유하 방식으로 본류하천에 직접 배제하는 방법이다. 고지배수로의 설계는 유입부와 유출부에서의 수두차, 수로의 경사, 유출부에서의 외수위와의 관계 등의 수리적 조건이 만족스럽도록 계획되어야 한다. 뿐만 아니라 고지유역의 토사유출량이 많을 경우 우수가 수로에 정체될 가능성이 높으므로 대책을 마련해야 한다.
• 내수처리 방법은 자연배수 방식(통수지향형)과 강제배수 방식(저류지향형) 및 자연·강제배수의 조합방식으로 구분할 수 있으며, 방식을 선정할 때는 본류의 홍수지속시간 및 홍수위, 제내지 표고, 토지이용도 등의 사항을 고려해야 한다.

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(1) 배수계획 수립에서는 지형적 조건과 외수위 조건을 고려하여 자연배수 방식의 가능성을 우선적으로 검토해야 한다. 자연배수의 가능성은 주로 외수위에 지배되므로 유출수를 받아들이는 하천의 계획외수위를 결정하고, 이것에 의해 내수 유입량을 원활히 배제할 수 있도록 배수출구의 규모 및 위치를 결정해야 한다.
(2) 강제배수 방식(저류지향형)은 펌프에 의해 내수를 배제하는 방식으로서 이론적으로는 내수배제능력이 매우 크지만 실제로는 비용과 편익의 균형에 의해 사용할 수 있는 펌프용량이 제한되므로 배수의 효과도 한정된다. 강제배수는 자연배수에 비하여 많은 시설비와 유지관리비를 필요로 하기 때문에 비용-편익의 계산에 주의가 필요하다.
(3) 자연·강제배수의 조합방식은 크게 고지대 배수로를 이용하는 방식과 홍수기간만 강제배수하는 방식으로 대별할 수 있다. 고지대 배수로를 이용하는 방식은 유역을 고지대와 저지대로 나누어 고지대는 자연배수방식을 이용하고 저지대는 강제배수방식을 이용하는 방식이다. 홍수기간만 강제배수하는 방식은 평상시에는 자연배수를 하고 홍수시에는 외수위가 상승하여 자연배수를 할 수 없는 기간만 강제배수를 하는 방식이다. 평상시에는 수문조작에 의한 자연배수처리를 하고 홍수시에는 혼합배수처리(하천의 외수위가 낮고 유수지로의 내수유입량이 많을 경우에 방류수문을 열어 자연배수를 하면서 계속 증가하는 내수유입량을 펌프에 의해 강제배수하는 방식) 하거나 강제배수처리(하천 외수위의 상승으로 자연배수가 불가능할 경우에는 수문을 닫고 내수유입량을 유수지나 집수정에 모아 펌프로 강제배수)하는 방식이다.

• 내수배제 목적을 가지는 소하천과 관련된 침수문제를 해결하기 위한 과정은 도시우수 배제시스템의 배수불량을 해소하는 것과 동일하다. 내수배제계획의 목적은 침수로 인한 유·무형의 피해를 방지하거나 최소화하는데 있으므로 내수피해의 정도와 규모가 미치는 경제성을 분석하여 계획의 규모가 결정되어야 한다. 이때 다음 사항을 고려할 필요가 있다.

(1) 배수블량을 해소함으로써 어떤 경제적, 환경적 효과가 발생하는 지구를 수혜지역이라고 정의할 수 있으며, 이 지역은 과거 몽리지역, 수익지 등으로도 불리워졌다. 내수배제 불량을 해소하기 위한 사업의 규모는 이러한 수혜지역의 범위를 결정하는 것과 밀접한 관련을 가진다. 이때, 수혜지역의 범위는 홍수시 및 평수시로 나누어 배수계통, 침수원인, 토지이용 그리고 기존 배수방식 및 문제점 등을 검토한 후 홍수시와 평상시로 나누어 가능한 내수처리방식을 검토한 후 결정되어야 한다.
(2) 수혜지역 내 배수의 양·불량 정도는 배수출구의 기능에 좌우되므로 배수출구의 위치와  형식은 수혜지역의 지형특성과 외수조건을 고려하여 신중하게 결정되어야 한다. 배수출구는 일반적으로 지구 내에서 가장 낮은 장소나 그 부근을 선택해야 하며, 외수위가 낮은 곳을 선정하여 가능한 자연배수가 되도록 하는 것이 바람직하다. 만약 지구내 가장 낮은 장소에서의 외수위도  상당히 높아 자연배수가 어려울 경우 지구외로 방류수로를 설치하여 외수위가 낮은 지점에서 평상시 방류 등이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 즉, 본류의 배수효과를 최소화 하기 위한 방안은 배수출구가 가능한 외수위가 낮은 곳에 위치하도록 하는 것이다. 만약 자연배수가 가능한 배수출구의 위치를 선정하기 어렵다면 수문을 설치하거나 강제배수(또는 기계배수) 방식을 고려해야 한다.
(3) 외수침임에 의한 침수피해를 막기 위해서는 배수출구 지점에 배수문을 설치하고 외수위 조건에 따라 적절한 조작을 할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 내수위와 외수위(방류하천)의 수위차를 면밀히 파악하여 수위 변동특성 관계를 배수문 조작방법에 반영해야 한다. 이때, 홍수위와 평상시의 배수체계와 방법이 다르게 고려할 수도 있다.

 

출처 : 소하천설계기준