KR101250185B1 - 자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체 토사 조절기능을 가지는 사방댐에 관한 것으로서, 사방댐을 이루는 콘크리트 구조물에 서로 다른 높이에 직경을 달리하는 배수관을 유로의 횡방향으로 다단 형성하여 사방댐에 의해 차단되는 토사를 수위와 토사 퇴적 정도에 따라 선택적으로 차단 또는 통과되도록 하고, 이를 통해 집중호우시 산사태로 인하여 상류 임야에서 발생된 토사가 급격히 유입되더라도 선택적으로 투과 또는 저지함으로써 동일 크기의 기존 사방댐 대비 훨씬 효과적으로 토사를 저지할 수 있고 작은 입자의 토사는 통과시킴으로써 하류 하천 생태계의 안정에도 기여하는 방재기능을 향상한 친환경적 사방댐에 관한 것이다.
이같은 본 발명의 자체 토사 조절기능을 가진 사방댐은, 댐에 의해 차단되는 계곡물이 수위변화에 따라 안정적으로 배수되도록 하여 집중호우로 인하여 계곡물의 갑작스런 범람시 홍수 방재기능을 향상시킴은 물론 갑작스런 지반 침식과 산사태를 방지하는데 유용한 것이다.

Description

자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐 {Erosion Control Dam}

본 발명은 자체 토사 조절기능을 가지는 사방댐에 관한 것으로서, 사방댐을 이루는 콘크리트 구조물에 서로 다른 높이에 직경을 달리하는 배수관을 유로의 횡방향으로 다단 형성하여 사방댐에 의해 차단되는 토사를 수위와 토사 퇴적 정도에 따라 선택적으로 차단 또는 통과되도록 하고, 이를 통해 집중호우시 산사태로 인하여 상류 임야에서 발생된 토사가 급격히 유입되더라도 선택적으로 투과 또는 저지함으로써 동일 크기의 기존 사방댐 대비 훨씬 효과적으로 토사를 저지할 수 있고 작은 입자의 토사는 통과시킴으로써 하류 하천 생태계의 안정에도 기여하는 방재기능을 향상한 친환경적 사방댐에 관한 것이다.

사방댐은 집중호우시 산사태의 우려가 있는 산의 계곡이나 토석 및 유목 등의 유실이 심한 강의 상류 임야 내에 설치하여 저사와 유목 차단이 이루어지도록 함으로써 산사태나 급격한 토석류의 하류 유실을 방지함은 물론, 홍수기 나뭇가지 등이 부유물이 하류로 떠내려와 교량에 걸려 물길을 방해함으로써 하천의 범람을 발생시키는 것을 방지하기 위하여 설치되는 설비이다.

이러한 사방댐은 돌(전석)을 적재하는 전석 사방댐과, 콘크리트를 재료로 하는 콘크리트 사방댐, 철강재로 이루어진 상자형의 단위 조립체를 댐의 형태로 축조한 후 그 내부에 돌을 적재하여 중량을 늘리고 배수가 효과적으로 이루어지도록 한 철강재 사방댐이 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 전석 사방댐은 돌을 적재하는 작업을 하여야 하므로, 돌의 운반 및 적재에 많은 인원과 많은 시간이 소요되는 문제점이 있고 콘크리트 사방댐은 경관저해는 물론 사방댐 상하간의 단절을 가져와 하천생태에 이로운 유기물질과 작은 입자의 토사까지 차단하여 하천생태계의 건전성에 악영향을 미치고 있다.

또한, 단위 조립체로 이루어진 철강재 사방댐은 상류지역의 산사태 등으로부터 토사가 급격히 밀어 닥쳐서 강한 저항을 받거나, 홍수시 떠내려온 유목과 낙엽 등이 단위 조립체에 걸리면 물과 토사의 저항이 커져서 단위 조립체가 붕괴되는 우려가 있었다.

이에 따라, 종래에는 상기와 같은 사방댐의 문제를 개선하도록 버트레스 사방댐을 축조하기에 이르렀으며, 이러한 버트레스 사방댐은 계곡이나 강의 바닥으로부터 그 양측 언저리까지 가로질러 길게 타설되는 콘크리트 구조물과, 상기 콘크리트 구조물의 상부에 강재로 이루어져 길게 매설되고 강재의 결합구조에 의해 통수구가 일정간격으로 가로로 형성된 지지체로 구성된 구조를 가지며, 따라서 상기 콘크리트구조물과 지지체의 버팀력에 의해 계곡이나 강의 상류에 있는 토석이 계곡이나 강의 하류로 유실되는 것을 미연에 방지하게 되는 것이다.

하지만, 상기와 같은 버트레스 사방댐의 경우 콘크리트 구조물에 토사량 조절을 위한 별도의 배수유로가 형성되어 있지 않은 관계로, 콘크리트 구조물의 설치높이를 넘는 경우에만 물과 토사가 흐르도록 설계되면서 평상시에 발생되는 산간계곡의 유기물질이 침전 퇴적되어 계곡물의 수질이 저하되고 계곡물의 수량증가에 따른 선택적인 투수 또는 유기물 토사의 투과는 불가능하여 토사의 조절과 하천생태계 건전성을 유지하는 데는 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콘크리트 구조물로 이루어지는 사방댐에 서로 다른 높이로서 직경을 달리하는 배수 유로를 횡방향으로 다단 형성하여 줌으로서, 사방댐에 의해 차단되는 계곡물이 수위 변화에 따라 안정적으로 조절. 배수되도록 하는데 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상류 임야로부터의 갑작스런 지반 침식과 산사태 발생으로 급격한 토사유입시 매입된 관의 크기에 따라 선택적으로 토사를 투과 조절함으로써 동일한 규모의 사방댐 대비 사방댐 고유의 기능인 토사조절량을 향상시킬 수 있도록 하는 방재기능이 향상된 친환경적 사방댐을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 집중호우시 상류 임야에서 발생된 토사가 급격히 유입되는 것을 저지한 체, 작은 입자의 토사만을 제한적이고도 선택적으로 통과시킴으로써 하류 하천 생태계의 안정에도 기여하는 방재기능을 향상한 친환경적 사방댐을 제공함에 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 사방댐은, 콘크리트 구조물로서 토석 차단을 위한 중앙패널과 좌,우측의 가장자리 패널로 사방댐을 구성하고, 상기 중앙패널의 상부에 다수의 유목차단봉을 설치하되, 상기 중앙패널에는 계곡물의 수위 또는 토사 퇴적 높이의 변화에 따라 배수 및 토사를 안정적으로 조절할 수 있도록 하단으로부터 상단으로 갈수록 관의 직경이 증가하는 파이프를 관통시킨 배수 유로를 횡방향으로 다단 구성한 것이다.

본 발명의 일면에 따라, 상기 다단의 배수 유로는 상기 중앙패널의 최하측에 배열되는 다수의 제 1 유로와, 상기 중앙패널의 최상측에 배열되는 다수의 제 2 유로 및, 상기 제 1,2 유로의 사이에 배열되는 다수의 제 3 유로를 포함한다.

본 발명은 더욱 바람직하게, 상기 제 1 유로의 직경은 중앙패널에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 낮은 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 상기 제 3 유로의 직경보다 작게 구성하고, 상기 제 3 유로의 직경은 중앙패널에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 중간수준인 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 상기 제 2 유로의 직경보다 작게 구성하며, 상기 제 2 유로의 직경은 중앙패널에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 높은 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 상기 제 3 유로의 직경보다 크게 구성한 것이다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 콘크리트 구조물인 가장자리 패널로부터 전방측으로는 상기 배수유로를 통해 투과되는 토사와 계곡물을 하류측으로 안내하도록 일정높이의 측벽부와 바닥부로 이루어지는 물방석이 형성된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 바닥부에는 와이어메쉬를 형성하고, 상기 물방석의 전방측에는 상기 배수유로를 통해 배수되는 계곡물과 토사의 유속이 조절되어 하류측으로 안내될 수 있도록 돌과 자갈이 혼합되어 적층된 유속조절부가 구성된다.

이와같이 본 발명은 콘크리트 구조물로 이루어지는 사방댐에 서로 다른 높이로서 직경을 달리하는 배수 유로를 횡방향으로 다단 형성한 것으로, 사방댐에 의해 차단되는 계곡물이 수위변화에 따라 안정적으로 배수되도록 하고, 이를 통해 상류 임야 내에서의 갑작스런 지반 침식과 산사태 발생시 급격한 토사의 유입이 이루어지더라도 매입된 관의 크기에 따라 선택적으로 토사를 투과조절함으로써 동일한 규모의 사방댐 대비 사방댐 고유의 기능인 저사기능을 안정적으로 확보할 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 사방댐은 평상시에도 토사의 조절기능을 갖추게 됨으로서 하류 하천 생태계의 건전성을 유지 회복하는 친환경적인 사방댐을 제공하는데 유용할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사방댐의 구조를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사방댐의 구조를 보인 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예로 사방댐의 토사 퇴적높이가 낮은 상태에서 계곡물이나 토사를 배출하는 상태의 측단면 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예로 사방댐의 토사 퇴적높이가 중간수준인 상태에서 계곡물이나 토사를 배출하는 상태의 측단면 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예로 사방댐의 토사 퇴적높이가 높은 상태에서 계곡물이나 토사를 배출하는 상태의 측단면 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사방댐의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사방댐의 구조를 보인 평면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사방댐은 콘크리트 구조물로서 토석 차단을 위한 중앙패널(11)과 좌,우측의 가장자리 패널(12)로 구성하고, 상기 중앙패널(11)의 상부면에 스테인레스 강관으로 이루어지는 다수의 유목차단봉(13)이 수직으로 세워지도록 구성된다.

그리고, 상기 콘크리트 구조물인 가장자리 패널(12)로부터 전방측으로는 측벽부(14a)와 바닥부(14b)로 이루어져 계곡물의 흐름을 안내하는 유로폼(14)을 시공하여 구성하고, 상기 바닥부(14b)에는 와이어메쉬(14c)가 시공되며, 상기 물방석(14)의 전방측에는 계곡물의 유속을 조절하도록 돌과 자갈이 혼합되어 적층되는 유속조절부(15)가 구성된다.

이때, 상기 중앙패널(11)에는 계곡물의 수위변화에 따라 배수량을 안정적으로 조절할 수 있도록 직경을 달리하는 파이프를 관통시킨 배수유로(20)가 횡방향으로 다단 구성되며, 상기 배수유로(20)는 제 1,2,3 유로(21)(22)(23)를 포함한다.

상기 제 1 유로(21)는 상기 중앙패널(11)의 최하측에 다수 배열된 것으로, 그 직경은 상기 중앙패널(11)에 의해 차단되는 토사의 퇴적 높이가 낮은 상태에서 계곡물과 작은 입자의 토사만 투과되도록 상기 제 3 유로(23)의 직경보다 작게 구성된다.

상기 제 2 유로(22)는 상기 중앙패널(11)의 최상측에 다수 배열된 것으로, 그 직경은 상기 중앙패널(11)에 의해 차단되는 토사중 제 1유로(21)와 제 3유로(23)를 투과하고 남은 큰 입자의 토사의 퇴적 높이가 높은 상태에서 호박돌(직경 30~40Cm)정도까지도 투과도록 상기 제 1,3 유로(21)(23)의 직경보다 크게 구성된다.

상기 제 3 유로(23)는 상기 제 1,2 유로(21)(22)의 사이에 다수 배열된 것으로, 그 직경은 상기 중앙패널(11)에 의해 차단되는 토사 중 제 1유로(21)을 통과하지 못한 중간크기의 토사 퇴적량이 중간 수위인 상태에서 강자갈(10~30Cm)이 투과되도록 상기 제 1유로(21)의 직경보다는 크고 제 2 유로(22)의 직경보다는 작게 구성한다.

상기한 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 토사 조절기능을 갖는 사방댐은 첨부된 도면에서와 같이, 계곡이나 강의 상류에 산사태의 발생과 토석의 유실을 방지하기 위해 사방댐을 설치한 상태에서, 우선 크고 작은 나무 등의 식물, 비닐이나 플라스틱등의 쓰레기는 콘크리트 구조물로 이루어지는 중앙패널(11)의 상면에 시공된 스테인레스 강관으로 이루어진 다수의 유목차단봉(13)에 의해 하류측으로의 흘러내림이 방지되는 한편, 계곡물은 상기 중앙패널(11)을 넘어 일정높이의 측벽부(14a)와 바닥부(14b)로 이루어지는 물방석(14)을 통해 하류측으로 흐름이 안내된다.

이같은 본 발명은, 계곡내의 토사 퇴적높이가 상기 중앙패널(11)의 하측에 위치할 경우(저수위), 상기 중앙패널(11)의 하측에서 횡방향으로 다수 배열되는 배수유로(20)의 제 1 유로(21)는 그 직경이 아주 작게 형성되어 있으므로, 상기 중앙패널(11)에 의해 흐름이 차단된 토사는 직경이 작은 토사 일부만이 상기 직경이 작은 상기 제 1 유로(21)를 통해 하류측으로 투과되어 하천 생태계의 건전성을 유지할 수 있게 된다.

그리고, 계곡의 상류로부터 토사가 유입되어 토사가 퇴적되면 그 높이가 상기 중앙패널(11)의 중간지점까지 위치할 경우, 상기 중앙패널(11)의 하측과 중간측에 횡방향으로 다수 배열되는 배수유로(20)의 제 1,3 유로(21)(23)에 의해 상기 중앙패널(11)에 의해 흐름이 차단된 토사의 일부만이 상기 제 1,3 유로(21)(23)를 통해 하류측으로 일부 투과가 이루어지면서 안정적인 토사 조절이 이루어지는 것이다.

다시말해, 상기 제 3 유로(23)의 직경은 상기 제 1 유로(21)의 직경보다 크게 구성되어 있는 것이므로, 상기 제 1 유로(21)는 물론 제 3 유로(23)를 통해 하류측으로 투과되는 토사량은 조금 많아지면서, 상기 중앙패널(11)에 의해 차단된 토사의 퇴적높이는 조절되고 중간입자의 토사가 투과될 수 있는 것이다.

한편, 상류측으로부터 유입된 토사의 퇴적 높이가 아주 높아져 그 높이가 상기 중앙패널(11)의 상측지점까지 위치할 경우(만수위), 상기 중앙패널(11)의 하측과 중간측 및 상측에 횡방향으로 다수 배열되는 배수유로(20)의 제 1,3,2 유로(21)(23)(22)에 의해 상기 중앙패널(11)에 의해 흐름이 차단된 토사가 이 상기 제 1,3,2 유로(21)(23)(22)를 통해 하류측으로 분산 투과되면서 안정적인 토사조절이 이루어질 수 있는 것이다.

상기 제 3 유로(23)의 직경은 상기 제 1 유로(21)의 직경보다 크게 구성되고, 상기 제 2 유로(22)는 상기 제 3 유로(23)의 직경보다 크게 구성되는 것이며, 따라서 상기 제 1 유로(21)는 물론 제 3 유로(23)와 제 2 유로(22)를 통해 하류측으로 투과되는 토사량은 조금 더 많아지면서, 상기 중앙패널(11)에 의해 차단된 토사의 투과량은 적절하게 조절될 수 있고, 이에 따라 집중호우에 의해 산사태 발생시 급격한 토사유입으로 상기 중앙패널(11)을 넘어 범람하는 것을 방지할 수 있게 되는 것이고, 더 나아가 상기 중앙패널(11)을 넘어 범람하는 계곡물에 의한 하류측의 홍수 피해와 토석류 유출로 발생하는 문제를 예방할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 토사와 계곡물이 신속하게 불어나 상기 중앙패널(11)을 범람하더라도, 상기 범람하는 계곡물의 유속은 상기 중앙패널(11)의 전방측에 위치하는 물방석(14)에 의해 조절되도록 하였다.

상기 물방석(14)을 이루는 일정높이의 측벽부(14a) 및 와이어메쉬(14c)가 시공된 바닥부(14b)로부터 배수 또는 범람하는 계곡물의 흐름을 하류측으로 일정하게 안내하는 한편, 상기 물방석(14)의 선단측에서 돌과 자갈이 혼합되어 적층됨으로써 형성된 유속조절부(15)에 의해 하류측으로 흐르는 계곡물의 유속이 조절되는 바, 하류측으로 계곡물의 흐름이 지연되고, 이에 따라 집중호우시 하류측에 거주하는 사람들이 신속하게 대피할 수 있는 시간적 여유를 확보하면서 집중호우에 따른 인명피해를 방지할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

11; 중앙패널 12; 가장자리 패널
13; 유목차단봉 20; 배수유로
21; 제 1 유로 22; 제 2 유로
23; 제 3 유로

Claims (5)

1. 콘크리트 구조물로서 토석 차단을 위한 중앙패널과 좌,우측의 가장자리 패널로 사방댐을 구성하고, 상기 중앙패널의 상부에 다수의 유목차단봉을 설치하며,
   상기 중앙패널에는 계곡물의 수위 또는 토사 퇴적 높이의 변화에 따라 배수 및 토사를 안정적으로 조절할 수 있도록 하단으로부터 상단으로 갈수록 관의 직경이 증가하는 파이프를 관통시킨 배수 유로를 횡방향으로 다단 구성하되,
   상기 다단의 배수유로는, 상기 중앙패널의 최하측에 배열되는 다수의 제 1 유로와, 상기 중앙패널의 최상측에 배열되는 다수의 제 2 유로 및, 상기 제 1,2 유로의 사이에 배열되는 다수의 제 3 유로를 포함하여 구성하고,
   최하단에 위치하는 상기 제 1 유로의 직경은 중앙패널에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 낮은 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 중간 높이에 위치하는 상기 제 3 유로의 직경보다 작게 구성하고,
   중간 높이에 위치하는 상기 제 3 유로의 직경은 중앙패널에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 중간수준인 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 상기 제 1 유로의 직경보다 크고 상기 제 2 유로의 직경보다 작게 구성하며,
   최상단에 위치하는 상기 제 2 유로의 직경은 중앙패널에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 높은 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 중간 높이에 위치하는 상기 제 3 유로의 직경보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 콘크리트 구조물인 가장자리 패널로부터 전방측으로는 상기 배수유로를 통해 배수되는 계곡물을 하류측으로 안내하도록 일정높이의 측벽부와 바닥부로 이루어지는 물방석을 형성하는 것을 특징으로 하는 자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 바닥부에는 와이어메쉬를 형성하고, 상기 물방석의 전방측에는 상기 배수유로를 통해 배수되는 계곡물의 유속이 조절되어 하류측으로 안내될 수 있도록 돌과 자갈이 혼합되어 적층된 유속조절부를 구성하는 것을 특징으로 하는 자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐.

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