유수전환 가배수로

유수전환 가배수로

1. 일반사항

가. 입구부의 수리설계

• 홍수시 가배수로 입구부의 접근유속 분포는 입구부 부근의 지형에 따라 복잡하게 나타나므로 접근유속을 고려하여 입구부의 수위를 결정한다.
• 가배수로 입구는 홍수에 의하여 가물막이가 침식되지 않는 위치에 설치한다.

나. 도수부의 수리설계

• 홍수를 하류로 유도하는 도수부는 설계유량을 충분히 송수하는 것이 중요하므로 수로단면 및 종단구배가 균일한 것이 바람직하다.
• 가배수로는 지형조건에 따라 만곡부를 설치해야 할 경우도 있으므로 만곡부에서의 횡단방향의 수면형을 고려한다.
• 도수부는 종단구배가 급할수록 큰 유량을 도수할 수 있어 수리적으로는 유리하지만, 유속이 빨라져 홍수시 토석류로 인해 수로바닥 및 암반에 침식작용이 발생될 수 있다는 점을 감안한다.

다. 출구부의 수리설계

• 출구부는 하류수위 등에 상관없이 항상 유수전환 유량의 배수가 가능하도록 설계한다.
• 출구부와 하류 하상의 표고차가 크지 않을 경우에는 출구를 완만하게 하도와 연결한다.
• 출구부 법선과 하류 하도법선의 각도가 큰 경우에는 하도폭이나 유량 크기에 따라 출구의 홍수가 대안을 침식할 우려가 있으므로 필요한 대책을 수립한다.
• 가배수로를 통과한 유속은 빠르므로 하도 연결부가 침식되지 않도록 한다.

 

2. 가배수터널

가. 배치 및 위치

• 가배수터널은 하천의 선형, 본체 굴착면에서의 거리, 터널 길이 등을 고려하여 좌안 또는 우안에 배치한다. 또한 공사용도로로 사용할 경우에는 도로의 배치 등 경제성을 비교하여 결정한다.
• 입구의 위치는 홍수시 붕괴에 의한 입구 폐쇄를 방지하기 위하여 주변의 산지가 안정된 곳을 택하고, 주변에 산사태 등이 발생할 위험이 있다면 대응책을 수립한다.
• 또한 출구를 게이트 등으로 막아 폐쇄할 경우에는 침수에 따른 사태가 일어나지 않도록 적절한 조치를 취한다.

나. 가배수터널의 단면형

• 가배수터널의 단면형에는 원형, 표준마제형(2r 정마제형), 3r 정마제형 및 포장형(2r, 2.4r) 등이 있다. 원형은 수리상 및 외압에 대한 라이닝의 안정성에서 가장 유리하며, 마제형은 시공면에서 유리하여 많이 채택하고 있다.
• 가배수터널은 운영시 통상 압력터날이 되며 설계수두가 10m 이상인 경우에는 터널단면형으로 원형이 적합하고 10m 이하는 표준마제형이 적합하다. 굴착암반이 양호단 소단면의 경우에는 포장형이 구조적으로 적합하다.
• 터널의 상류단에는 나팔형 유입부를 설치하여 가급적 유입손실을 작제 할 필요가 있으나, 여타 구간에 대해서는 동일 단면형으로 한다. 터널 단면적의 크기는 설계홍수량, 가물막이와 본댐과의 높이 관계, 암석의 종류 및 시공법 등을 고려하여 결정한다.

다. 가배수터널의 수로경사

• 가배수터널의 유입구와 유출구의 표고는 해당 지점의 지형에 따라 정해지므로 수로경사는 이에 맞추어 가능한 한 터널 전 길이에 걸쳐 단일 경사로 계획한다.
• 가배수터널 유입부와 유출부의 표고차가 클 경우, 수로경사는 상류단의 유입에 급경사 부분을 두어 터널 유입부에서의 흐름을 안정시키는 경우도 있고, 이와 반대로 하류단의 유출부에 급경사 부분을 두어 하류 하천과의 접속부에 연결하기도 한다.

라. 가배수터널의 평면곡선

• 가배수터널의 평면선형은 직선이 가장 바람직하지만 대부분의 경우에는 지형, 지질 등에 의해 곡선부가 들어가는 선형이 되며, 이경우의 곡률반경은 터널 직경의 10배 이상으로 하는 것이 좋다.

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마. 가배수터널의 콘크리트 라이닝

• 가배수터널 굴착부가 콘크리트 라이닝 없이도 충분히 견딜 수 있는 암반으로 판단될 경우, 터널 유입부 및 유출부의 일부 구간은 콘크리트 라이닝을 하고 나머지 구간은 전체 둘레 혹은 상반부분을 숏크리트로 처리할 수 있다.
• 가배수터널의 콘크리트 라이닝 시행 여부는 구조적 안전측면도 고려해야 하지만, 터널의 홍수 소통능력과 관련된 조도계수와 소요 통수단면적의 크기에 따라서도 달라진다. 일반적으로 라이닝의 시행은 구조적, 수리적으로 유리하지만 가배수터널의 폐쇄문제도 함께 고려하여 결정해야 한다.
• 콘크리트 라이닝의 두께는 일반적으로 경암 부분에서는 30cm 이상, 보통암 부분에서 40cm 이상으로 하고 있으나 암질의 물리적, 역학적 구조 등을 충분히 조사하여 결정한다.

바. 가배수터널의 소요 갯수

• 가배수터널의 수는 설계홍수량의 원활한 소통, 터널 단면의 구조적 한계, 터널 전용계획, 최종 폐쇄 등의 여러가지 사항을 충분히 고려하여 결정하며, 설계홍수량이 클 경우에는 2개 이상의 복수터널을 설치할 수 있다.

사. 가배수터널의 유입부

• 터널 유입부의 위치는 가물막이의 세굴, 침식 및 손상, 터널 입구측 산지부의 붕괴로 인한 가배수로의 폐쇄위험, 취수시설 및 댐 부대시설의 배치 등을 종합적으로 고려하여 결정한다.
• 유입부의 선형은 등고선에 직각방향으로 하고, 터널 입구와 접속되는 유입수로(개수로)는 현 하천특성을 고려하여 원활한 접속이 이루어지도록 한다.
• 터널 입구는 일반적으로 터널 상부가 암반일 때는 터널직경의 1~2배, 토사일때는 터널직경의 2~3배되는 피복토가 있는 지점에 설치한다.
• 터널과 댐 본체 기초굴착 지점간의 거리는 터널 및 댐 본체 기초굴착시 발파로 인해 발생할 수 있는 기초지반 이완 등을 고려하여 통상 터널직경의 3배 이상 또는 20m 이상 되도록 한다.

 

3. 제체내 가배수로

• 제체내 가배수로는 전면 또는 부분 가물막이 방식 모두에 설치할 수 있으며, 전면 가물막이시 설치되는 가배수터널로는 처리할 수 없는 큰 홍수를 가급적 제체를 월류시키지 않고 소통시키기 위해서 설치하는 경우도 있다.
• 제체내 가배수로의 위치는 타설 블록의 중앙부에 설치하는 것이 일반적이지만, 홍수 방류시설이나 댐내 갤러리(gallery) 등을 고려하여 블록의 경계부에 설치할 수도 있다.
• 제체내 가배수로의 단면 형상은 일반적으로 원형 또는 상부 반원 하부 사각형으로 2~4m 정도의 단면폭으로 계획한다.
• 제체내 가배수로의 종단경사는 일반적으로 시공이 용이하도록 수평으로 한다.

 

4. 가배수거

• 가배수거는 유수전환 대상 홍수량이 너무 커서 가배수터널이나 제체내 가배수로로 처리하는 것이 비경제적일 때 댐 제체의 한쪽 끝 부분에 개수로 형태로 설치하는 방식이다.
• 가배수거 방식은 타 유수전환 방식에 비해 공사비가 싸고 공기가 짧은 이점이 있다. 그러나 댐의 기초굴착 공사를 하천의 전 단면에 걸쳐 한꺼번에 할 수가 없기 때문에 댐 본체의 콘크리트 타설이나 축조 공정에 제약을 받는다.

 

출처 : 댐 설계기준