KR101155744B1 - 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조 - Google Patents

퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조 Download PDF

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임장혁
이승오
김수영
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Abstract

본 발명은 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조는 저수로; 상기 저수로보다 높은 높이에 형성되는 고수부지; 경사를 형성하며 상기 저수로와 상기 고수부지의 바닥면을 상호 연결하는 저수호안면; 상기 저수로 또는 상기 저수호안면을 따라 유동하는 유수를 상기 고수부지 측으로 유도하여 가속하기 위하여 상기 저수호안면을 가로지르되 양단부는 상기 저수로와 상기 고수부지의 바닥면에 각각 마련되는 가속유로;를 포함하되, 상기 가속유로는 상기 저수호안면 상에서 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지는 방향으로 제1각도를 형성하는 유입부, 상기 유입부로부터 상기 고수부지로 연장되되 상기 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1각도보다 큰 제2각도를 형성하는 유동부, 상기 유동부로부터 연장되며 상기 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지며 상기 제2각도보다 작은 제3각도를 형성하는 유출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 고수부지 영역에서의 토사 퇴적 및 그에 따른 하도 육역화(陸域化) 현상을 방지할 수 있는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조가 제공된다.

Description

퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조{RIVERBED STRUCTURE HAVING ACCELERATING FLOW PATH FOR PREVENTING ACCUMULATION}
본 발명은 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유수의 양이 급격히 증가하는 경우에 저수로를 따라 유동하는 유수를 고수부지로 끌어올려 가속시킴으로써 고수부지에 토사가 퇴적되는 것을 방지할 수 있는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에 관한 것이다.
계절별 강우의 편차가 큰 국가의 경우에는 특히 집중 호우가 발생하여 하천의 유량이 급격하게 증가하게 된다. 따라서, 하천 주위에 인공의 고수부지를 제작하고 집중호우시 하천의 범람을 방지하도록 하고 있다.
다만, 홍수 등으로 인하여 집중호우가 발생하여 하천이 불어나 하천이 고수부지 영역까지 범람한 후에 집중호우가 잦아들어 수위가 하강하는 경우에는 고수부지에서 유속이 급격하게 감소하여 유사이송 양상이 변화하게 된다. 즉, 이러한 경우에 부유사(浮遊砂)의 침강은 촉진되는 반면, 소류력(掃流力)은 급감하게 되어 결과적으로 고수부지에서 활발한 퇴사(堆砂)가 일어나게 된다.
이러한 고수부지 영역에서의 활발한 퇴사는 집중호우가 반복됨에 따라 고수부지가 점차 하천으로서의 기능을 상실하게 되는 육역화 현상을 초래하게 되며, 이는 하천 통수능의 저하를 야기할 뿐만 아니라, 하천 생태환경의 보전 및 친수환경의 조성 측면에서 우수한 수변공간인 고수부지의 활용에 있어서도 심각한 문제점을 야기한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고수부지 영역에서의 토사 퇴적 및 그에 따른 하도 육역화(陸域化) 현상을 방지할 수 있는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 저수로; 상기 저수로보다 높은 높이에 형성되는 고수부지; 경사를 형성하며 상기 저수로와 상기 고수부지의 바닥면을 상호 연결하는 저수호안면; 상기 저수로 또는 상기 저수호안면을 따라 유동하는 유수를 상기 고수부지 측으로 유도하여 가속하기 위하여 상기 저수호안면을 가로지르되 양단부는 상기 저수로와 상기 고수부지의 바닥면에 각각 마련되는 가속유로;를 포함하되, 상기 가속유로는 상기 저수호안면 상에서 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지는 방향으로 제1각도를 형성하는 유입부, 상기 유입부로부터 상기 고수부지로 연장되되 상기 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1각도보다 큰 제2각도를 형성하는 유동부, 상기 유동부로부터 연장되며 상기 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지며 상기 제2각도보다 작은 제3각도를 형성하는 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에 의해 달성된다.
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또한, 상기 유입부와 상기 유동부가 연결되는 영역 또는 상기 유동부와 상기 유출부가 연결되는 영역 중 적어도 하나의 영역은 곡선영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유수유동방향을 따라 상기 가속유로의 후방에 배치되며, 상기 고수부지를 따라 유동하는 유수의 흐름이 상기 저수로 측으로 유도되도록 일단부는 상기 고수부지에 형성되고 타단부는 상기 저수호안면에 형성되는 유도유로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유도유로는 상기 유수유동방향을 따라서 상기 저수로에 가까워지는 방향으로 경사를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유수의 흐름을 저수로로부터 고수부지로 유도하여 고수부지 영역에서 토사 퇴적을 방지할 수 있는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조가 제공된다.
또한, 가속유로의 전단부에 유도유로를 형성하여 고수부지를 따라 유동하는 유수의 흐름을 저수로로 유도함으로써 고수부지 영역에서의 신속한 배수를 유도할 수 있다.
또한, 가속유로를 형성하는 복수개의 구간의 각 연결부위가 곡률을 형성하도록 함으로써, 유수에 의하여 가속유로가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 도 1의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조의 평면도이고,
도 3은 도 1의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에서 유수의 흐름을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 개략적으로 도시한 것이고,
도 5는 도 4의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에서 유수의 흐름을 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 개략적으로 도시한 것이고,
도 7은 도 6의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에서 유수의 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(100)는 저수로(110)와 고수부지(120)와 저수호안면(130)과 가속유로(140)를 포함한다.
상기 저수로(110)는 본 실시예의 하상구조(100)에서 가장 낮은 높이에 형성되어 유수가 유동하기 위한 통로로서, 유수유동방향(A)을 따라 길게 형성된다.
상기 고수부지(120)는 상기 저수로(110)보다 높은 높이에 형성되는 면으로서, 상술한 저수로(110)를 중심으로 양측에 한 쌍이 나란히 마련되며, 저수로(110)내를 유동하는 유수의 양이 증가하는 경우에 저수로(110)를 벗어난 유수가 유동하기 위한 일종의 비상 통로에 해당한다.
상기 저수호안면(130)은 경사를 형성하며 저수로(110)와 고수부지(120)의 바닥면을 서로 연결하기 위한 비탈면에 해당한다.
상기 가속유로(140)는 저수로(110)를 따라 유동하는 유수 중 일부가 저수호안면(130)을 거슬러 올라와 고수부지(120) 내에서 유동할 수 있도록 유도하는 것으로서, 유입부(141)와 유동부(142)와 유출부(143)를 포함한다.
상기 유입부(141)는 가속유로(140)의 일단부 영역에 해당하며 저수로(110) 또는 저수호안면(130)을 따라 유동하는 유수의 유인이 최초로 시작되는 영역으로서, 저수호안면(131) 상에 형성된다. 한편, 유입부(141)는 저수호안면(130) 상에서 유수유동방향(A)과 제1각도를 가지며 경사를 형성한다.
상기 유동부(142)는 상술한 유입부(141)로부터 저수호안면(130)을 가로질러 고수부지(120)의 바닥면까지 연장되어 유입부(141)를 시점으로 유인되는 유수의 방향을 고수부지(120)측으로 안내하기 위한 통로로서, 저수호안면(130) 상에서 유수유동방향(A)과 제2각도를 가지며 경사를 형성한다.
상기 유출부(143)는 유동부(142)로부터 연장되어 상기 고수부지(120)의 바닥면에 형성되며, 상기 유동부(142)에 의하여 안내되는 유수가 고수부지(120)를 따라 흐르도록 유도하기 위한 것으로서, 고수부지(120)의 바닥면 상에서 유수유동방향(A)과 제3각도의 경사를 가지며 경사를 형성한다.
유입부(141)는 유수유동방향(A)으로부터 기울어지는 것이나, 유동 중인 유수의 방향을 급격하게 전환하는 경우 발생하는 저수호안면(130)에 발생할 수 있는 물리적인 손상을 방지하기 위하여, 유출부(143)는 유수유동방향(A)으로부터 완만한 각도로 기울어지는 것이 바람직하다.
또한, 유동부(142)에 의하여 유인된 유수가 고수부지(120) 상에서 유수유동방향(A)와 동일한 방향을 따라 유동할 수 있도록 유출부(143)는 유수유동방향(A)으로부터 완만한 각도로 기울어지는 것이 바람직하다.
즉, 다시 말하면, 유입부(141) 및 유출부(143)는 유수유동방향(A)과 거의 평행하도록 제1각도와 제3각도가 설정되며, 유입부(141)로부터 유인된 유수가 유출부 측(143)으로 유도될 수 있도록 유동부(142)가 유수유동방향(A)과 이루는 각도, 즉, 제2각도는 제1각도 및 제3각도보다 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 가속유로(140)는 유입부(141)로부터 유출부(143)측으로 갈수록 깊이가 작아지도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 서로 다른 각도의 경사를 형성하는 유입부(141)와 유동부(142)와 유출부(143)를 각각 연결하는 부위는 곡률을 형성하며 부드럽게 연결된다. 즉, 상술한 바에 의하면 유입부(141)와 유동부(142)는 서로 다른 각도로 기울어지게 형성되나, 유입부(141)로 유입된 유수가 유동부(142)로 진입하면서 급격한 방향전환이 발생하여 유동부(142)에 물리적인 손상이 가해지는 것을 방지하기 위하여 유입부(141)와 유동부(142)의 상호 연결부위는 곡률을 형성하며 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 동일한 이유로 유동부(142)와 유출부(143)의 연결부위 역시 곡률을 형성하며 연결된다.
지금부터는 상술한 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(100)의 제1실시예에 의한 유수의 흐름에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에서 유수의 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3(a)를 참조하면, 저수로(110)의 측면 또는 저수호안면(130)을 따라 유동하는 유수가 가속유로(140)의 유입부(141)에 진입하면, 유입된 유수는 유동부(142)에 의하여 비탈면인 저수호안면(130)을 가로질러 고수부지(120) 내로 유인되어 유출부(143)로부터 이탈하여 고수부지(120)를 따라 유동하게 된다.
한편, 유수가 가속유로(140)를 따라 저수로(110)로부터 저수호안면(130)을 거쳐 고수부지(120)로 유인되면서 하천 바닥면이 점점 높아짐에 따라 유수가 유동하는 수심은 줄어들게 된다.
즉, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 가속유로(140)에 의하여 방향이 전환되면서 고수부지(120) 측으로 유인되는 유수는 유동하는 하상 바닥면과 수면과의 차이, 즉, 수심이 감소하면서 베르누이 정리(Bernoulli's theorem에 의하여 유수의 유속이 점진적으로 증가하게 되고, 유수는 가속된 상태에서 고수부지(120)로 유입된다.
가속된 상태의 유수는 고수부지(120) 내를 일정시간 유동한 후에, 자연스럽게 저수호안면(130)을 따라 하방의 저수로(110)로 다시 유입된다. 이러한 과정에서 고수부지(120)에서 가속된 유수는 고수부지(120) 상에서 토사가 퇴적되는 것을 방지하는 기능을 수행하는 동시에 고수부지(120)에 이미 퇴적된 토사를 저수로(110)로 운반함으로써 고수부지(120) 내의 토사 제거 기능을 수행하게 된다.
따라서, 본 실시예에서의 가속유로(120)에 의하면, 외부로부터의 별도 동력인가 없이도, 유수를 가속하여 고수부지(120) 상에 토사가 퇴적되는 것을 방지할 수 있게 된다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(200)에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(200)는 저수로(110)와 고수부지(120)와 저수호안면(130)과 가속유로(140)와 유도유로(250)를 포함하며, 저수로(110)와 고수부지(120)와 저수호안면(130)과 가속유로(140)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 유도유로(250)는 고수부지(120)를 따라 유동하는 유수를 저수로(110)로 배수하기 위하여 형성되는 유로로서, 고수부지(120)를 가로지르며 형성되되 일단부는 고수부지(120)의 바닥면에 마련되고, 타단부는 저수호안면(130) 또는 고수부지(120)의 바닥면과 저수호안면(130)이 만나는 영역 상에 형성된다. 한편, 본 실시예에서 유도유로(250)는 유수유동방향(A)과 수직을 형성한다.
또한, 유도유로(250)는 고수부지(120)로부터 저수로(110)측으로 갈수록 함몰되는 깊이가 감소하도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 5는 도 4의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에서 유수의 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하여 본 실시예의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(200) 내에서 유수의 흐름에 대해서 설명하면, 먼저, 가속유로(140)에 의하여 저수로(110)로부터 고수부지(120) 내로 유인됨으로써 가속된 상태의 유수가 고수부지(120) 상에서 토사를 운반하며 유동하게 된다.
토사를 운반하며 가속된 유수는 고수부지(120)의 바닥면 상에 형성되는 유도유로(250)에 도달하게 되며, 유수는 유도유로(250)에 의하여 하측의 저수로(110)로 유인, 배수된다. 따라서, 저수로(110)로 배수되는 유수와 함께 토사 역시 저수로(110) 내로 운반되고, 고수부지(120) 상에서 토사가 퇴적되는 현상을 방지할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(300)에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조를 개략적으로 도시한 것이고, 도 7은 도 6의 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조에서 유수의 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조(300)는 저수로(110)와 고수부지(120)와 저수호안면(130)과 가속유로(140)와 유도유로(350)를 포함하며, 저수로(110)와 고수부지(120)와 저수호안면(130)과 가속유로(140)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 유도유로(350)는 제2실시예의 유도유로(250)와는 달리 유수유동방향(A)과 소정의 각도를 형성하게 된다. 이때, 유도유로(250)는 유수유동방향(A)을 따라서 저수로(110)에 가까워지도록 경사를 형성한다. 다시 말해, 유도유로(350)는 유수유동방향(A)을 따라 저수로(110)로부터 멀어지는 방향으로 경사를 형성하는 가속유로(350)의 경사방향과는 반대방향의 경사를 형성한다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조
110 : 저수로 120 : 고수부지
130 : 저수호안면 140 : 가속유로

Claims (6)

  1. 저수로;
    상기 저수로보다 높은 높이에 형성되는 고수부지;
    경사를 형성하며 상기 저수로와 상기 고수부지의 바닥면을 상호 연결하는 저수호안면;
    상기 저수로 또는 상기 저수호안면을 따라 유동하는 유수를 상기 고수부지 측으로 유도하여 가속하기 위하여 상기 저수호안면을 가로지르되 양단부는 상기 저수로와 상기 고수부지의 바닥면에 각각 마련되는 가속유로;를 포함하되,
    상기 가속유로는 상기 저수호안면 상에서 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지는 방향으로 제1각도를 형성하는 유입부, 상기 유입부로부터 상기 고수부지로 연장되되 상기 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1각도보다 큰 제2각도를 형성하는 유동부, 상기 유동부로부터 연장되며 상기 유수유동방향을 따라 상기 저수로로부터 멀어지며 상기 제2각도보다 작은 제3각도를 형성하는 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입부와 상기 유동부가 연결되는 영역 또는 상기 유동부와 상기 유출부가 연결되는 영역 중 적어도 하나의 영역은 곡선영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유수유동방향을 따라 상기 가속유로의 후방에 배치되며, 상기 고수부지를 따라 유동하는 유수의 흐름이 상기 저수로 측으로 유도되도록 일단부는 상기 고수부지의 바닥면에 형성되고 타단부는 상기 저수호안면에 형성되는 유도유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유도유로는 상기 유수유동방향을 따라서 상기 저수로에 가까워지는 방향으로 경사를 형성하는 것을 특징으로 하는 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
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