KR101377244B1 - 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물 및 이를 이용한 저수구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 댐의 유지관리 구조에 관한 것이다. 특히 본 발명은 하천(2)의 물막이 역할을 하는 물막이부(20,30); 상기 물막이부(20,30)보다 상류 측에 구비되어 상기 하천(2)의 물이 상기 하천(2)을 우회하여 상기 물막이부(20,30) 측으로 흘러가도록 안내하며, 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 적어도 일부분의 단면적이 넓어지도록 형성된 트랩(trap)부(100,200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물 및 이를 이용한 저수구조물을 제시한다.

Description

트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물 및 이를 이용한 저수구조물{MAINTENANCE STRUCTURE COMPRISING TRAP STRUCTURE FOR DAM AND RESERVOIR STRUCRUTE USING THE SAME}

본 발명은 건설 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 댐의 유지관리 구조에 관한 것이다.

하천의 흐름을 막아 용수를 확보하거나, 홍수로 인한 하류 유량의 급속한 증가를 방지하기 위하여 각종 댐이 설치된다.

이러한 댐에 의해 형성되는 저수구조물의 영역 내에는 홍수기에 각종 협잡물, 자갈 및 굵은 모래 등의 소류사 등이 유입되어 오염되는바, 이를 방지하기 위하여 돌망태와 같은 투수 구조로 다공성 통수보가 설치된다.

이와 같이 다공성 통수보는 간극이 있는 다공성 여재에 의하여 형성되므로, 상류로부터 유입되는 물의 양이 적은 비홍수기에는, 물이 다공성 통수보를 월류하지 아니하고, 다공성 통수보의 간극을 통하여 흐르면서 정화된다.

홍수기에는 각종 협잡물과 함께 상류로부터 유입되는 자갈 및 굵은 모래 등의 소류사가 다공성 통수보에 걸러지는데, 자갈, 굵은 모래 등의 소류사는 다공성 통수보의 상류 측 하부에 포집되고, 쓰레기, 나무 토막 등과 같이 비교적 비중이 적은 협잡물은 다공성 통수보의 상류 측 상부에 포집된다.

이와 같이 다공성 통수보에 포집된 협잡물과 소류사는 주기적으로 제거함으로써, 그 정화기능을 회복하도록 하여야 한다.

한편, 홍수기에는 상류로부터 유입되는 물이 증가함에 따라, 다공성 통수보를 월류하여 흐르게 된 물에 포함된 작은 크기의 모래 등의 잉여 부유사는 월류하는 물과 함께 저수영역 내로 흘러가게 된다.

이러한 잉여 부유사를 포집하기 위하여 다공성 통수보의 하류에 추가로 부유사 월류방지턱이 설치되기도 한다.

부유사 월류방지턱은 다공성 통수보를 월류한 잉여 부유사의 흐름을 차단하고, 이에 따라 부유사는 월류방지턱의 상류측 하단에 포집된다.

이와 같은 다공성 통수보, 부유사 월류방지턱은 하천의 흐름을 가로막고 있기 때문에 특히 홍수시 등과 같이 수위가 높아지고 유속이 빨라지는 경우, 다공성 통수보, 부유사 월류방지턱에서 과부하가 걸려, 다공성 통수보, 부유사 월류방지턱이 제 역할을 제대로 수행하지 못하며, 다공성 통수보, 부유사 월류방지턱의 손상, 파손이 많이 생겨 수명이 짧다는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 홍수시 등에도 협잡물, 소류사, 부유사 등이 충분히 포집, 침전될 수 있는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물 및 이를 이용한 저수구조물을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 하천(2)의 물막이 역할을 하는 물막이부(20,30); 상기 물막이부(20,30)보다 상류 측에 구비되어 상기 하천(2)의 물이 상기 하천(2)을 우회하여 상기 물막이부(20,30) 측으로 흘러가도록 안내하며, 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 적어도 일부분의 단면적이 넓어지도록 형성된 트랩(trap)부(100,200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물을 제시한다.

상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라, 단면적이 점진적으로 넓어지다가, 단면적이 넓어진 상태로 상기 하천(2)으로 물이 다시 흘러들어가는 출구까지 일정하도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라, 단면적이 점진적으로 넓어지다가 다시 좁아지도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 깊이는 일정하며, 상기 적어도 일부분의 단면적이 넓어질 수 있도록 폭이 확장되는 것이 바람직하다.

상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 깊이방향을 따라 상기 하천(2)의 상측에 연결된 것이 바람직하다.

상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 물이 월류하여 상기 트랩부(100,200)로 유입될 수 있도록 상기 하천(2)과 연결 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물을 이용한 부유사 월류방지구조물로서, 상기 물막이부(20,30)는 불투수 구조로 형성된 부유사 월류방지턱(20)인 것을 특징으로 하는 부유사 월류방지턱 구조물을 함께 제시한다.

본 발명은 상술한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물을 이용한 다공성 통수보 구조물.로서, 상기 물막이부(20,30)는 투수 구조로 형성된 다공성 통수보(30)인 것을 특징으로 하는 다공성 통수보 구조물을 함께 제시한다.

본 발명은 하천(2)을 가두도록 설치된 본댐(10); 상기 본댐(10)을 기준으로 상류에 설치되는 상술한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물;을 포함하며, 상기 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물의 물막이는 투수 구조로 형성된 다공성 통수보(30)인 것을 특징으로 하는 저수구조물을 함께 제시한다.

본 발명은 하천(2)을 가두도록 설치된 본댐(10); 상기 본댐(10)을 기준으로 상류에 설치되는 상술한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물;을 포함하며, 상기 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물의 물막이는 불투수 구조로 형성된 부유사 월류방지턱(20)인 것을 특징으로 하는 저수구조물을 함께 제시한다.

본 발명은 하천(2)을 가두도록 설치된 본댐(10); 상기 본댐(10)을 기준으로 상류에 설치된 물막이로서, 투수 구조로 형성된 다공성 통수보(30); 상기 다공성 통수보(30)와 상기 본댐(10) 사이에 설치되는 상술한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물;을 포함하며, 상기 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물의 물막이가 불투수 구조로 형성된 부유사 월류방지턱(20)인 것을 특징으로 하는 저수구조물을 함께 제시한다. 나아가, 상기 다공성 통수보(30)를 기준으로 상류에, 상기 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물의 트랩부(100,200)에 대응되는 트랩부(100,200)가 더 설치된 것이 바람직하다.

본 발명은 트랩부에 의해 유속을 줄여 과부하를 방지함과 아울러, 저수구조물 및 정화구조물이 본래 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물 및 이를 이용한 저수구조물을 제시한다.

도 1 이하는 본 발명의 실시 예에 관한 것으로서,
도 1은 댐의 유지관리구조물을 이용한 저수구조물의 단면도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 제1실시 예의 단면도.
도 4는 도 2의 A-A선에 따른 제2실시 예의 단면도.
도 5는 도 2의 A-A선에 따른 제3실시 예의 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물은 기본적으로, 하천(2)의 물막이 역할을 하는 물막이부(20,30)와; 물막이부(20,30)보다 상류 측에 구비되어 하천(2)의 물이 하천(2)을 우회하여 물막이부(20,30) 측으로 흘러가도록 안내하며, 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 적어도 일부분의 단면적이 넓어지도록 형성된 트랩(trap)부(100,200);를 포함할 수 있다. 여기서, 물막이부(20,30)란 다공성 통수보(30), 부유사 월류방지턱(20) 등을 모두 포함하는 개념이다.

즉, 물막이부(20,30)를 향해 흘러가는 물이 하천(2)을 따라 바로 물막이부(20,30)로 흘러갈 수 있으며, 하천(2)의 물의 일부는 트랩부(100,200)로 우회하여 물막이부(20,30)로 흘러갈 수 있다.

하천(2)의 물이 트랩부(100,200)로 우회하여 흘러가는 경우, 트랩부(100,200) 중간에 트랩부(100,200)의 단면적이 넓어짐에 따라 트랩부(100,200)로 우회하는 물의 속도가 줄어들 수 있다.

따라서, 트랩부(100,200)에서 물의 속도가 줄어듦에 따라 홍수시 등과 같이 하천(2)의 유속이 매우 빠른 경우, 트랩부(100,200)가 유속을 줄일 수 있는 브레이크 역할을 해주며, 이에 따라 홍수피해를 줄일 수 있고, 빠른 유속의 물살로 인한 물막이부(20,30)의 손상을 줄여줄 수 있다.

또한, 트랩부(100,200)가 없는 경우, 홍수시 등과 같이 수위가 물막이부(20,30)보다 상승하게 되면, 하천(2)의 물이 물막이부(20,30)를 월류하기 때문에, 더 이상 물막이부(20,30)에 의해 협잡물, 소류사, 부유사 등의 흐름 저지, 포집, 침전이 이루어질 수 없기 때문에, 협잡물, 소류사, 부유사 등이 저수영역으로 흘러갈 수밖에 없다. 그런데, 본 발명은 트랩부(100,200)에서 물의 속도가 줄어듦에 따라 홍수시 등과 같이 하천(2)의 유속이 매우 빠른 경우에도, 트랩부(100,200)에서 협잡물, 소류사, 부유사 등의 포집, 침전이 충분히 이루어질 수 있기 때문에, 협잡물, 소류사, 부유사 등이 저수영역으로 흘러가는 것을 방지할 수 있다.

또한, 트랩부(100,200)에서 물의 속도가 줄어들어 상대적으로 물이 천천히 흘러가면서 협잡물, 소류사, 부유사 등의 침전이 이루어질 수 있기 때문에, 트랩부(100,200)에 침전된 협잡물, 소류사, 부유사 등으로부터 입도 엄선된 양질의 모래 등을 취득할 수 있다. 트랩부(100,200)에서의 양질의 모래 취득은 홍수시와 같은 기상 악후시가 아닌 일상시의 경우에도 가능하다.

트랩부(100,200)는 트랩부(100,200)를 따라 물이 우회하는 방향을 따라 단면적이 넓어질 수 있도록 깊이와 폭의 변화를 줄 수 있는데, 트랩부(100,200)를 따라 물이 우회하는 방향을 따라 전체적으로 트랩부(100,200)의 깊이는 일정하게 형성하며 트랩부(100,200)의 적어도 일부분의 단면적이 넓어질 수 있도록 트랩부(100,200)의 폭을 확장시키는 것이, 협잡물, 소류사, 부유사 등의 침전이 보다 용이하게 이루어질 수 있다는 점, 트랩부(100,200)의 설계 및 시공이 보다 용이하다는 점 등에서 보다 유리할 수 있다.

이와 같은 트랩부(100,200)는 다양한 구성이 가능하다.

예컨대, 도면번호 '200'으로 지시된 바와 같이, 트랩부(200)는 트랩부(200)를 따라 물이 우회하는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 넓어지며, 단면적이 넓어진 상태로 하천(2)으로 물이 다시 흘러들어가는 출구부(206)까지 일정하도록 형성될 수 있다. 즉 하천(2)의 물이 유입되는 트랩부(200)의 입구부(202)에서는 유속(V1)이 매우 빠르며, 그 단면적이 넓어진 트랩부(200)의 중간부(204)에서의 유속(V2)은 입구부(202)에서의 유속(V1)보다 현격히 줄어들며, 트랩부(200)의 출구부(206)의 유속(V3)은 트랩부(200)의 중간부(204)에서의 유속(V2)과 동일, 유사하다. 이와 같이, 트랩부(200)의 단면적이 점진적으로 넓어짐에 따라 유속이 점진적으로 줄어들 수 있어서 유속저항을 최소화할 수 있으며, 트랩부(200)의 단면적이 상대적으로 넓어진 상태로 트랩부(200)의 출구부(206)까지 연속됨에 따라 트랩부(200)에서 유속이 줄어든 상태로 하천(2)으로 다시 흘러갈 수 있다.

또는 도면번호 '100'으로 지시된 바와 같이, 트랩부(100)는 트랩부(100)를 따라 물이 우회하는 방향을 따라, 단면적이 점진적으로 넓어지다가 다시 좁아지도록 형성될 수 있다. 즉, 트랩부(100)의 입구부(102)에서의 유속(V1)은 매우 빠르며, 트랩부(100)의 중간부(104)에서의 유속(V2)이 현격히 줄어들며, 다시 트랩부(100)의 출구부(106)에서의 유속(V3)이 트랩부(100)의 중간부(104)에서의 유속(V2)보다 빨라질 수 있다. 이 경우, 트랩부(100)의 단면적이 넓어짐에 따라 유속이 줄어들며 협잡물, 소류사, 부유사 등의 침전이 이루어지고, 트랩부(100)의 출구 측에서 유속이 다시 빨라짐에 따라 협잡물, 소류사, 부유사 등이 트랩부(100)의 출구 측에는 침전되지 않게 하여 협잡물, 소류사, 부유사 등의 침전으로 인한 트랩부(100,200)의 출구 막힘을 방지할 수 있다.

한편, 홍수시와 같은 기상악후시가 아닌 일상시에는 하천(2)의 물이 트랩부(100,200)를 우회할 경우 오히려 트랩부(100,200)에 의해 하천(2)의 원활한 흐름이 방해될 수 있으며, 특히 홍수시와 같이 하천(2)의 수위가 급격하게 상승하는 경우 유속이 빨라지고 협잡물, 소류사, 부유사 등이 물막이부(20,30)를 월류한다. 따라서, 트랩부(100,200)는 홍수시 등과 같이 수위가 급격하게 상승하는 경우에만, 하천(2)의 물이 트랩부(100,200)를 따라 우회할 수 있도록 구성됨이 바람직할 수 있다.

이를 위해, 트랩부(100,200)는 하천(2)의 깊이방향을 따라 하천(2)의 상측에 연결될 수 있다. 또는 트랩부(100,200)는 하천(2)의 물이 화살표 B로 도시된 바와 같이 월류하여 트랩부(100,200)로 유입될 수 있도록 하천(2)과의 연결부분이 월류부(112)로 이루어질 수 있다. 트랩부(100,200)의 월류부(112)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 하천(2)의 주변 지반의 상측에 트랩부(100,200)를 수로(110)처럼 형성함에 따라, 하천(2)과 트랩부(100,200) 사이의 지반(112a)이 월류부(112)가 될 수 있다. 또는 트랩부(100,200)의 월류부(112)는 도 4에 도시된 바와 같이 상술한 물막이부(20,30)와 같은 둑 구조물(112b)로 이루어질 수 있다.

한편, 트랩부(100,200)는 도 3a 및 도 3b, 도 4에 도시된 바와 같이 하천(2)의 주변 지반을 터파기하여 형성할 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 하천(2)의 주변 지반에 물막이부(20,30)와 같은 둑 구조물(112b,114)을 쌓아서 형성할 수도 있으며, 다양한 형성이 가능하다.

이와 같은 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물은 다음과 같이 실시될 수 있다.

즉, 상술한 물막이부(20,30)가 불투수 구조로 형성된 부유사 월류방지턱(20)인 부유사 월류방지구조물의 실시예가 가능하다. 또한, 물막이부(20,30)가 투수구조인 다공성 통수보(30)인 다공성 통수보 구조물의 실시예가 가능하다. 또한, 하천(2)을 가두도록 설치된 본댐(10); 본댐(10)의 상류에 설치된 상술한 부유사 월류방지턱구조물 또는 다공성 통수보 구조물을 포함하는 저수구조물의 실시예가 가능하다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 하천(2)을 가두도록 설치된 본댐(10); 본댐(10)을 기준으로 상류에 설치된 물막이로서, 투수구조의 다공성 통수보(30); 다공성 통수보(30)와 본댐(10) 사이에 설치되는 상술한 부유사 월류방지턱구조물을 포함하는 저수구조물의 실시예가 가능하다. 본댐(10), 부유사 월류방지턱(20), 다공성 통수보(30)가 모두 적용된 저수구조물의 경우 상술한 효과를 모두 복합적으로 얻을 수 있는 가장 이상적인 구조라 할 수 있다. 한편, 다공성 통수보(30)를 기준으로 상류에, 상술한 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물의 트랩부(200)에 대응되는 트랩부(100)가 더 추가적으로 형성될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

2; 하천 10; 본댐
20; 부유사 월류방지턱 30; 다공성 통수보
100,200; 트랩부

Claims (12)

1. 하천(2)을 가두도록 설치된 본댐(10);
   상기 본댐(10)을 기준으로 상류에 설치된 투수 구조의 다공성 통수보(30);
   상기 본댐(10)과 상기 다공성 통수보(30) 사이에 설치된 불투수 구조의 부유사 월류방지턱(20);
   상기 다공성 통수보(30)보다 상류의 하천(2) 일측에 구비되어 상기 하천(2)의 물이 상기 하천(2)을 우회하여 상기 다공성 통수보(30) 측으로 흘러가도록 안내하기 위하여 굴곡지게 형성되며 하천(2)의 물이 유입되는 입구부(102)와, 유입된 물이 상기 하천(2)으로 유출되는 출구부(106)를 구비하며, 상기 입구부(102)에서부터 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 넓어지다가 다시 상기 출구부(106) 측으로 갈수록 상기 단면적이 점진적으로 좁아지도록 형성된 트랩부(100);
   상기 다공성 통수보(30)와 상기 부유사 월류방지턱(20) 사이의 일측에 구비되어 상기 하천(2)의 물이 상기 하천(2)을 우회하여 상기 부유사 월류방지턱(20) 측으로 흘러가도록 안내하기 위하여 굴곡지게 형성되며 하천(2)의 물이 유입되는 입구부(202)와, 유입된 물이 상기 하천(2)으로 유출되는 출구부(206)를 구비하며, 상기 입구부(202)에서부터 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 넓어진 상태로 상기 출구부(206)로 연결되는 트랩부(200)를;
   포함한 것을 특징으로 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 물이 우회하는 방향을 따라 깊이는 일정하며, 상기 적어도 일부분의 단면적이 넓어질 수 있도록 폭이 확장되는 것을 특징으로 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물.
5. 제1항에 있어서,
   상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 깊이방향을 따라 상기 하천(2)의 상측에 연결된 것을 특징으로 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물.
6. 제1항에 있어서,
   상기 트랩부(100,200)는 상기 하천(2)의 물이 월류하여 상기 트랩부(100,200)로 유입될 수 있도록 상기 하천(2)과 연결 형성된 것을 특징으로 하는 트랩구조를 갖는 댐 유지관리 구조물.
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