KR101707302B1 - 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법에 관한 것으로, 상세하게는, 구조물의 노후 및 손상으로 기능유지가 어려운 사방댐을 자연재료인 흙을 이용하여 보수 및 보강하고 높이가 다른 복수 개의 수문을 설치하여 토사가 퇴적되더라도 배수가 가능하도록 하며, 홍수 시를 대비한 여수로 및 평시 유수를 위한 생태수로를 돌쌓기 및 돌붙임으로 설치하며, 생태수로의 경우 유선형으로 다중 굴곡 형상으로 설치하여 유수되는 물의 유속이 저감되고 세굴이 방지되며 주변 경관과 친화성을 높이도록 한, 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 제공하는 것이다.

Description

생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법{METHOD OF EARTH DAM REMODELING FOR ECOLOGY AND LANDSCAPE FUNCTION}

본 발명은 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 주요 구조부가 노후하여 내구성과 기능이 크게 저하한 기존 콘크리트 사방댐을 신설의 경우보다 적은 비용으로 자연친화적인 흙댐으로 리모델링하여 사방댐의 기능을 회복함과 동시에 자연친화적 기능이 강화된, 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법에 관한 것이다.

사방댐은 호우 시 산사태, 토석류의 우려가 있는 계류에 설치하여 돌, 자갈, 토사, 유목 등 각종 침식물질의 하류 이동을 저지하고, 토석퇴적으로 계상기울기를 완화하며, 산각의 고정과 산복붕괴를 방지하는 재해 저감시설이다. 그리고 최근에는 저사저수 겸용의 다목적 사방댐을 설치하여 산불진화용 취수용수 및 농업용수 공급원으로도 활용하고 있다.

우리나라의 사방댐 현황은 1986년 산림청에서 31개소를 설치한 이후 30년간 꾸준히 증가하여 현재는 약 8,000개소를 넘어선 상태이다. 사업초기에는 한 해 평균 50개소 미만의 사방댐이 시공되었지만, 토석류의 피해가 컸던 2000년 이후로 사업량이 크게 증가하여 2009년부터는 매년 800개소 이상이 설치되고 있다.

이렇듯 많은 수의 사방댐이 새롭게 설치되면서 최근 급격히 늘어나고 있는 기존 사방댐의 유지관리 부분이 문제가 되고 있다. 산림청 자료에 의하면 2008년까지 213 개소였던 사방댐 관리대상은 같은 해 사방사업법의 개정으로 관리범위가 확대되면서 2009년에는 1,653개소로 7.8배 증가하였고, 2012년에는 2,682개소로 12.6배 증가하였다. 이러한 증가 추세는 앞으로 2000년도 후반에 준공한 5,000여 개소의 사방댐이 관리대상으로 바뀌며 더욱 가속화될 전망으로, 관리의 효율성을 위한 전문적인 연구 및 기술개발이 시급한 실정이다.

일반적인 콘크리트 수리시설물의 수명은 대체로 20년 이내이고, 이 시기를 지나면 시설전반에 대한 안전성과 전면적인 개,보수를 검토해야 하는 것으로 보고 있다. 현재 전국의 사방댐 중 준공 후 20년이 지난 사방댐의 수는 2,060개소이며, 이 중 많은 수의 사방댐이 구조물의 노후화로 기능발휘에 어려움을 겪고 있다.

보통의 경우, 사용한계에 이른 노후 시설물은 해체하고 재시공하는 것이 일반적이나, 사방댐은 해체 후에 토석류가 재개할 우려가 있어 그러기가 쉽지 않으며, 시설점검 및 보수, 준설 등의 유지관리 공법 역시 노후가 심각한 사방댐을 회복시키기에는 무리가 따른다. 때문에 추가적인 사업으로 기존 사방댐의 역할을 대신하는 경우가 많은데, 이는 신설 보다 재사용에 비중을 두고 있는 국가정책 방향과 상반되는 모습이다.

한편, 최근의 사방댐은 집중호우와 홍수량의 증가, 토석류에 이르기까지 급변하는 재해환경에 대응해야만 하며 산림경관과의 조화, 계곡생태계의 보존, 친수공간의 제공 등 다양한 시대적 요구에도 반응해야 한다. 작은 토석과 물을 통과시키는 투과형 사방댐, 자연재료를 이용한 돌 사방댐, 어류 이동을 돕기 위한 생태통로 모두 마찬가지이며, 최근에는 두 가지 이상의 축조형식을 가진 복합형 사방댐을 설치하는 사례도 늘어나고 있다.

하지만, 아직도 과거에 설치하였던 불투과형 콘크리트 사방댐이 많이 남아 있고, 내,외관이 손상된 상태로 산간계곡에 방치됨으로써, 계곡생태계와 산림경관을 저해하는 한편, 저류된 물이 부유하여 민원이 제기되는 등 문제가 되고 있다.

한국등록특허 제10-1398915호 (2014. 05. 19 등록)

전근우, '신고사방공학', 향문사, 2011, 426pp 박광수, '농업기반 수리시설물의 내구연한 증가 방안', 농어촌과 환경, 2001(70): p101~102 산림청, '치산분야 자료집', 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 산림청, '2014년 임업통계연보', 2014, 496pp.

지금까지 국내,외에서 사방댐 설계 및 시공에 대한 많은 연구가 이루어졌으나 대부분 신규 사업을 위한 것으로, 기존 사방댐의 효율적인 관리 및 활용 방안에 대한 연구는 찾아보기 어렵다. 특히, 기존 구조물을 존치한 상태에서 추가적인 기술적용으로 새로운 가치를 창출하는 리모델링 기술에 대한 연구는 전무하다.

시설점검 및 보수, 준설과 같은 현행 유지관리 공법은 당초의 설계 한계 내에서 적용되어야 하며, 개수나 증축 같은 구조변경은 적용을 제한한다. 따라서 기존의 사방댐이 사용한계에 다다랐거나, 사방댐의 위치상 생태 및 경관 기능이 필요하게 될 경우, 과감한 구조개선 보다 추가적인 사업으로 문제를 해결해 왔다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 구조물의 노후 및 손상으로 기능유지가 어려운 사방댐을 자연재료인 흙을 이용하여 보수 및 보강하는 흙댐 리모델링 작업을 수행함으로써, 기존 댐의 방재적 기능 유지와 함께 생태 및 경관적 가치를 부가하는, 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 높이가 다른 복수 개의 수문을 설치하여 토사가 퇴적되더라도 배수가 가능하도록 하며, 홍수 시를 대비한 여수로 및 평시 유수를 위한 생태수로를 설치하되 여수로는 유효고 보다 높게 설치하고 생태수로는 유효고보다 낮게 설치하며 생태수로의 경우 유선형으로 굴곡 형상으로 설치하여 유수되는 물의 유속이 저감되고 세굴이 방지되는, 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법은, 본댐의 본체를 주입공법 및 그라우팅 공법으로 내구성 및 차수성을 갖도록 보수하는 제 1 단계, 상기 본댐의 노후화된 방수로를 해체하고 유효고보다 높게 여수로 유입구를 설치하고 상기 유효고보다 낮게 생태수로 유입구를 설치하며 댐 어깨를 보강하는 제 2 단계, 상류면 퇴적물질을 준설하고 상류면 퇴적물의 높이를 고려하여 각각 상이한 높이로 복수 개의 수문을 설치하는 제 3 단계, 상기 본댐의 본체를 성토하고 성토면을 층다짐하는 제 4 단계, 여유고 확보를 위해 확률 강우량을 기준으로 상기 본댐의 댐마루를 증축하는 제 5 단계, 홍수 시를 대비한 여수로를 상기 여수로 유입구에 연장하여 상기 성토면의 경사면을 따라 직선형으로 설치하는 제 6 단계, 평시에 유수를 위한 생태수로를 상기 생태수로 유입구에 연장하여 상기 성토면에 유선형으로 다중 굴곡지게 설치하는 제 7 단계, 및 상기 성토면의 경사면 끝단에 돌쌓기하여 토압을 지지하고 바닥막이를 설치하는 제 8 단계를 포함한다.

상기 제 3 단계는, 상류면 배수 후 상기 본댐의 본체 저부까지 퇴적물을 준설하는 단계, 유량 조절과 부영양화 방지를 위하여 상기 본댐의 본체 저부로부터 하위 높이, 중위 높이 및 상위 높이에 각 관통홀을 형성하여 제 1 수문, 제 2 수문 및 제 3 수문을 설치하는 단계, 및 상기 각 수문에 연장되도록 각 강관을 매설하고 각 강관의 유출구를 상기 성토면의 경사면 끝단에 배치하며 각 강관의 유출구 끝에 돌쌓기로 경사면을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 여수로의 여수로바닥을 콘크리트로 설치하고 여수로양안부를 돌쌓기로 설치하며, 상기 생태수로의 생태수로바닥을 돌붙임으로 설치하고 생태수로양안부를 돌쌓기로 설치하며 상기 생태수로의 중간 지점에 어류 이동을 위한 어소를 설치한다.

본 발명은 노후화된 기존 콘크리트 사방댐의 새로운 유지관리 기술을 제공하는 것으로, 주요 구조부의 노후화로 사용한계 상태에 놓인 콘크리트 사방댐을 신규 사업보다 적은 비용으로 자연친화적인 흙댐으로 리모델링하여 준공시점 수준의 기능을 회복함과 동시에 생태 및 경관 기능을 강화할 수 있다.

또한, 본댐 본체 저부로부터 상이한 높이에 복수 개의 수문을 설치하여 토사가 퇴적되더라도 배수가 가능하도록 하고 저류된 물의 부유화를 방지할 수 있다. 홍수 시를 대비한 여수로 및 평시 유수를 위한 생태수로를 설치하되 여수로는 유효고보다 높게 설치하고 생태수로는 유효고보다 낮게 설치하며 생태수로의 경우 유선형으로 굴곡 형상으로 설치하여 유수되는 물의 유속이 저감되고 세굴이 방지되며 어류 생태 환경을 보존할 수 있다.

아울러 본댐 본체를 제외한 노후화된 기존의 측벽 및 물받이 등은 무리하게 보수하기보다는 해체한 후 성토부의 채움재료로 활용하여 공사비용을 절감할 수 있다. 또한, 노후화된 기존의 측벽 및 앞댐 등은 해체하지 않고 육안으로 보이지 않게 성토부의 내부에 존치시켜서 성토부의 지지 및 안정에 도움이 되도록 한다.

또한, 본 발명은 친수 환경을 제공하며 산림재해 예방은 물론 주변 산림과 잘 어우러지는 경관 사방댐 리모델링에 효과적이다.

도 1a는 본 발명의 적용 대상이 되는 노후화된 콘크리트 사방댐의 정면도
도 1b는 본 발명의 적용 대상이 되는 노후화된 콘크리트 사방댐의 평면도
도 1c는 본 발명의 적용 대상이 되는 노후화된 콘크리트 사방댐의 측면도
도 2는 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 나타내는 순서도
도 3은 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 노후화된 콘크리트 사방댐에 적용하는 경우, 노후화된 방수로 해체, 여수로 유입구 및 생태수로 유입구 설치, 댐 어깨 보강, 상이한 높이로 복수 개의 배수관 설치 과정이 이루어진 상태의 정면도
도 4a는 노후화된 콘크리트 사방댐에 흙댐 리모델링 공법이 적용되는 경우, 기존 방수로와 본 발명에 의한 여수로 유입구 및 생태수로 유입구 간 구조, 그리고 기존 댐어깨와 본 발명에 의한 댐어깨 간 구조 비교도
도 4b는 본 발명에 의한 생태수로 유입구 및 여수로 유입구 설치와 반수면 성토 및 다짐 상태의 단면도
도 5는 본 발명에 의한 상이한 높이의 복수 개 배수관 설치 상태의 측면도
도 6은 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 노후화된 콘크리트 사방댐에 적용하는 경우, 여수로 및 생태수로 설치 과정이 이루어진 상태의 평면도
도 7의 (a)는 본 발명에 의한 생태수로 단면도이고 도 7의 (b)는 본 발명에 의한 여수로 단면도
도 8은 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법이 적용된 흙댐에서 여수로, 생태수로, 전떼붙임 및 수목 식재 상태의 일 예를 나타내는 평면도
도 9는 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법이 적용된 흙댐에서 유선형으로 다중 굴곡진 형상으로 형성된 생태수로의 예시도
도 10의 (a)는 본 발명에 의한 목재 펜스의 평면도이고 도 10의 (b)는 본 발명에 의한 목재 펜스의 정면도
도 11의 (a)는 본 발명에 의한 상이한 높이의 복수 개 배수관에 대응하여 설치된 복수 개의 수문의 평면도
도 11의 (b)는 본 발명에 의한 상이한 높이의 복수 개 배수관에 대응하여 설치된 복수 개의 수문의 측면도

우선, 노후화된 사방댐을 리모델링하기에 앞서, 리모델링 대상을 선정하고 사전조사를 실시한다. 리모델링 대상은 주변 생태경관과의 조화 및 취수기능이 필요한 개소를 우선으로 한다.

사전조사의 목표는 사업 후 효과를 극대화 할 수 있는 리모델링 방향과 리모델링 대상을 결정하는 것으로, 대상 사방댐의 사용기간, 종류, 규모 등에 관한 자료를 수집하고, 구조물의 손상 정도 및 저수 상태, 토사 이동량, 물받이 상태 등을 현장조사 한다. 이후, 안정성 검토 및 사업비 분석으로 리모델링 여부를 결정하며, 계획한 목표에 적합하도록 흙댐 리모델링 설계를 수행한다.

한편, 최근의 확률강우량을 조사하고 이를 기준으로 기존 사방댐의 설계홍수량이 과소하게 산정되었을 때는 홍수량을 재산정하여 댐마루 증축을 설계한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 적용 대상이 되는 콘크리트 사방댐의 정면도이고, 도 1b는 본 발명의 적용 대상이 되는 콘크리트 사방댐의 평면도이며, 도 1c는 본 발명의 적용 대상이 되는 콘크리트 사방댐의 측면도이다.

리모델링 대상인 콘크리트 사방댐은, 본체(10), 방수로(11), 댐어깨(12), 본체(10)와 연결하여 계류 양안에 설치된 측벽(14), 본체(10) 중앙의 방수로(11)를 통해 유출되는 물과 토석이 저류되는 물받이(16), 및 앞댐(18)으로 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 나타내는 순서도이다. 도 3은 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 노후화된 콘크리트 사방댐에 적용하는 경우, 노후화된 방수로 해체, 여수로 유입구 및 생태수로 유입구 설치, 댐 어깨 보강, 상이한 높이로 복수 개의 수문 설치 과정이 이루어진 상태의 정면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법을 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 노후화된 콘크리트 사방댐에 적용하는 경우, 여수로 및 생태수로 설치 과정이 이루어진 상태의 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법은, 본댐의 본체를 주입공법 또는 그라우팅 공법으로 보수하여 내구성 및 차수성을 갖도록 하는 제 1 단계(S10), 상기 본댐의 노후화된 방수로를 해체하고 유효고 보다 높게 여수로 유입구(110')를 설치하고 상기 유효고 보다 낮게 생태수로 유입구(120')를 설치하며 댐 어깨(100)를 보강하는 제 2 단계(S12,S14), 상류면 퇴적토사를 준설하고 퇴적물 높이를 고려하여 각각 상이한 높이로 복수 개의 수문을 설치하는 제 3 단계(S16,S18), 상기 본댐의 본체를 성토하고 성토면을 층다짐하는 제 4 단계(S20), 여유고 확보를 위해 확률 강우량을 기준으로 상기 본댐의 댐마루를 증축하는 제 5 단계(S22), 홍수 시를 대비한 여수로(110)를 상기 여수로 유입구(110')에 연장하여 상기 성토면의 경사면을 따라 직선형으로 설치하는 제 6 단계(S24), 평시에 유수를 위한 생태수로(120)를 상기 생태수로 유입구(120')에 연장하여 상기 성토면에 유선형으로 다중 굴곡지게 설치하는 제 7 단계(S26), 및 상기 성토면의 경사면 끝단에 돌쌓기하여 토압을 지지하고 바닥막이(170)를 설치하는 제 8 단계(S28)를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법은, 상기 성토면 상에 전떼붙임 및 관목 식재를 형성하는 제 9 단계(S30)를 더 포함한다.

본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법은, 상기 본댐의 댐마루 상에 목재 펜스를 설치하는 제 10 단계(S32)를 더 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

사전보수 및 해체 공사

도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 노후화된 콘크리트 사방댐은, 본체(10)의 콘크리트가 박리, 박락되고 균열 및 누수가 발생되었으며, 토사가 퇴적되어 저수 기능은 저하되었고, 저류된 물은 부유하여 악취를 풍기고 있는 상태이다. 노후화된 콘크리트 사방댐을 흙댐의 골조로 사용하기 위해, 리모델링하기 전에 구조 진단을 실시하여 손상이 심한 부위를 주입공법 또는 그라우팅 공법으로 보수한다. 본댐의 본체(10)를 제외한 측벽(14)의 일부, 물받이(16)의 일부 등은 무리한 보수보다는 해체한 후 리모델링 흙댐의 성토부 채움 재료로 활용하여 공사 비용을 절감한다.

또한 해체되지 않은 측벽(14)의 일부, 물받이(16)의 일부, 그리고 앞댐(18)의 경우 성토부의 안정을 위해 존치토록 한다(S10). 콘크리트 주입 또는 그라우팅 공법만으로 댐의 내구성과 수밀성을 회복할 수 없을 것으로 판단되는 경우 본체 상류면 및 하류면 보강 공사를 수행한다. 이때, 콘크리트 증설보다는 돌붙임 또는 돌쌓기에 의한 공법이 유리하다.

보강 및 증축 공사

노후화된 콘크리트 사방댐의 기존의 방수로(11)가 과소 설치되어 있는 경우 기존 방수로(11)와 댐어깨(12) 일부를 해체하여 여수로 유입구(110')의 폭을 확장한다. 유효고는 평시 물이 차는 수위를 나타내며, 홍수 시에는 유효고 보다 수위가 높아지게 되는 것이다.

본 발명에서는 홍수 시를 대비한 여수로(110)와 평시 유수를 위한 생태수로(120)를 설치하여 홍수 시에도 사방댐의 기능을 더욱 충실히 수행할 수 있도록 하는 것이다. 따라서, 여수로 유입구(110')의 경우 유효고 보다 높게 설치하고 생태수로 유입구(120')의 경우 유효고 보다 낮게 설치한다. 일 예로, 생태수로 유입구(120')의 높이가 여수로 유입구(110')의 높이보다 약 20cm 정도 더 낮게 설치될 수 있다. 생태수로 유입구(120')의 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 댐어깨의 좌측부분에 유효고 보다 20cm정도 더 낮은 위치에 Φ200mm 규모의 유입구 복수 개를 일 열로 배열하였다. 그런 다음 기존 댐어깨(12) 위에 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 콘크리트(101)를 타설하고 그 콘크리트(101)를 덮도록 돌쌓기 시공하여 댐어깨(100)를 보강한다.

복수 개의 수문 설치

그런 다음 상류면 배수 후 상기 본댐의 본체 저부까지 퇴적물을 준설한다(S16). 준설된 토사는 흙댐 성토부의 채움 재료로 활용한다.

상류면 퇴적물 높이를 고려하여 각각 상이한 높이로 복수 개의 수문(141,142,143)을 설치한다(S18). 이에 차후 토사가 퇴적되더라도 수문 개폐와 배수에 이상이 없도록 하여 유량조절에 용이하고 부영양화를 방지한다.

도 3, 도 4a 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본댐의 본체 저부로부터 하위 높이, 중위 높이, 상위 높이에, 각 배수구를 형성하여 각 수문을 설치한다. 일 예로, 하위 높이는, 본댐의 본체 저부로부터 1.5m이고, 중위 높이는 본체 저부로부터 3m이며, 상위 높이는 본체 저부로부터 4.5m로 설정할 수 있다. 이는 사방댐의 유효고, 최대홍수량 등 다양한 상황에 따라 변경하여 적용할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 각 배수구, 즉, 제 1 내지 제 3 수문(141,142,143)에 각각 연장되도록 각 강관을 매설하여 각 배수관(131,132,133)을 형성하고 각 강관의 유출구를 성토부의 경사면 끝단에 배치한다. 강관의 크기는 Φ300mm 규모의 강관이 사용될 수 있다. 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제 1 수문(141)은 본댐 본체 저부로부터 1.5m 높이에, 제 2 수문(142)은 3m 높이에,제 3 수문(143)은 4.5m 높이에 설치되며 각 수문(141,142,143)의 개폐를 조절하는 개폐 조작부가 댐마루 상에 설치될 수 있다.

각 강관의 유출구 끝에 돌쌓기로 경사면을 형성함으로써, 각 수문(141,142,143)을 따라 배수된 물이 상기 경사면을 따라 흐를 수 있도록 하여 낙차로 인한 세굴을 방지하고 흙댐 전면부의 경관성을 향상시킬 수 있다.

성토

높이가 다른 3개의 수문(131,132,133)이 설치되면, 본댐의 본체를 성토하고 성토면을 층다짐한다(S20). 여유고 확보를 위해 확률 강우량을 기준으로 상기 본댐의 댐마루를 증축한다(S22).

성토는 현장여건과 공사비용 등을 고려하여 본체 상류면 및 하류면 모두와 하류면 만을 성토하는 방법 중 하나를 선택한다. 이때 상류면은 돌 붙임이나 돌쌓기로 대신할 수 있으며, 성토재료는 준설토사를 활용한다.

성토면 경사는 1:1.5 ~ 2로 함이 적정하고, 앞댐이 설치되어 있어 이보다 경사가 급해질 경우에는 경사면 끝단에 돌쌓기를 하여 토압을 지지한다. 흙 쌓기와 층다짐은 강관 매설, 여수로 설치, 구조물 보강 등 여타의 공정상황을 고려하여 총 3 ~ 5회에 걸쳐 반복한다. 성토 공사 후 발생하는 침하를 대비해 댐 전체 높이의 10% 정도 더 쌓기를 한다.

조성된 성토면은 노후화된 콘크리트 사방댐의 내구성과 차수성을 강화해주는 동시에 계류 내 수직 구조물로 차단되었던 사방댐 양안 생태계를 연결해주는 역할을 한다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 노후화된 사방댐의 기존의 측벽(14), 앞댐(18), 물받이(16) 등은 성토부의 성토, 콘크리트 타설(150), 찰쌓기를 통한 돌쌓기(160) 등의 공법 적용으로 성토부 내부로 안치되게 되어 성토부의 안정에 도움을 주며, 리모델링된 흙댐의 전면에서는 육안으로 관찰되지 않도록 하여 경관을 우수하게 해 준다.

여수로 및 생태수로 설치

본 발명에서는 유효고를 기준으로 높이를 달리해 여수로(110)와 생태수로(120)를 함께 설치한다. 성토면 층다짐이 완료되면, 여수로(110)와 생태수로(120)를 설치한다. 여수로(110)는 흙댐의 주요 월류부로서 여수로 유입구(110')는 댐의 유효고 보다 높은 곳에 위치하며, 홍수 시 유수에 의한 성토면 붕괴를 방지하고 상류면 수압을 분산해주는 역할을 한다. 생태수로(120)는 흙댐의 보조 월류부로서 생태수로 유입구(120')는 댐의 유효고 보다 낮은 곳에 위치하며, 평상시 물이 하류로 흐를 있게 하여 저류된 물의 부유화를 방지하는 한편, 댐 전반의 경관성을 향상시키는 역할을 한다.

홍수 시를 대비한 여수로(110)를 상기 여수로 유입구(110')에 연장하여 직선형으로 설치하며(S24), 평시에 유수를 위한 생태수로(120)를 상기 생태수로 유입구(120')에 연장하여 유선형으로 다중 굴곡지게 설치한다(S26).

도 6 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 여수로(110)의 여수로바닥(112)을 콘크리트로 설치하고 여수로양안부(111)를 돌쌓기로 설치함으로써, 홍수 시 대량 유출되는 유수에 의해 여수로(110) 표면이 세굴되는 것을 최소화할 수 있고, 여수로(110) 전체를 콘크리트 설치가 아닌 돌쌓기를 함께 적용함으로써 주변 경관과의 친화성을 높일 수도 있다.

또한, 생태수로(120)의 경우, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 직선형이 아닌 유선형의 다중 굴곡진 형태로 설치함으로써 생태수로(120) 표면을 따라 유수되는 물의 유속이 저감되고 수로 표면 세굴이 방지되는 효과가 있다.

그리고 도 6 및 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 생태수로(120)의 생태수로 바닥(122)을 돌붙임으로 설치하고 생태수로양안부(121)를 돌쌓기로 설치함으로써 주변 경관과의 친화성을 높일 수 있다. 생태수로(120)의 중간 지점에 어류 이동을 돕기 위한 어소를 설치할 수 있다.

생태수로(120) 및 여수로(110)가 설치되면, 생태수로(120)의 끝단, 여수로(110)의 끝단, 성토면의 경사면 끝단에 돌쌓기를 적용하여 토압을 지지하고 바닥막이(170)를 설치한다(S28). 본댐 하류에 바닥막이(170)를 설치하여 월류한 유수에 의한 세굴현상을 방지함과 동시에 저류될 수 있도록 함으로써 친수공간으로 활용될 수 있다.

식재 형성

또한, 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 성토면 상에 전떼붙임(B) 및 관목 식재(C)를 형성하는 공법이 수행될 수 있다(S30). 전떼붙임(B)은 성토면 안전도를 향상시키며, 관목식재(C)는 경관성을 향상시킨다. 관목식재(C)의 경우, 수고 2m이상의 관목과 교목은 성토면 안정을 위해 식재를 제한하며, 수고 2m 이하 관목의 경우에도 자생수종 중심으로 식재수종을 결정할 수 있다.

목재 펜스 설치

아울러, 본 발명에 의한 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법은, 도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본댐의 댐마루 상에 목재 펜스를 설치하는 공법을 포함할 수 있다(S32). 목재 펜스는, 베이스강판(230), 하부지지대(232), 앵커결합부(231), 목재기둥(210), 제 1 결합부(234), 가로대(220), 제 2 결합부(235)를 포함하여 구성된다. 베이스강판(230)이 본댐의 댐마루 상에 형성되고 베이스강판(230)과 수직으로 하부지지대(232)가 결합되어 형성되며 목재기둥(210)이 하부지지대(232)에 의하여 지지되어 상기 베이스강판(230)과 수직으로 결합되어 직립되도록 형성된다. 목재기둥(210)과 하부지지대(232)는 제 1 결합부(234)에 의하여 볼트 및 너트 결합 등의 방식으로 상호 결합된다. 또한 베이스강판(230)은 앵커 결합부(231)에 의하여 댐마루 상에 고정된다. 가로대(220)는 인접한 목재기둥(210) 사이에 평행하게 설치되되 제 2 결합부(235)에 의하여 가로대(220)와 목재기둥(210)이 상호 결합되며, 이에 목재 펜스가 형성되는 것이다. 목재기둥(210) 및 가로대(220)를 목재로 구성함으로써 주변 경관과의 친화성을 높일 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 노후화된 콘크리트 사방댐의 본체를 보수하여 흙댐의 골조로 사용하고 본체 저부로부터 다양한 높이에 복수 개의 수문을 설치하며 준설토를 성토부의 채움재료로 활용하고 여수로 및 생태수로를 유효고 기준으로 높이가 다르게 설치하며 생태수로의 경우 다중 굴곡형으로 형성하여 유속을 느리게 조절하며 수로 및 바닥막이에 돌쌓기 및 돌붙임을 적용하고 떼붙임 및 나무심기로 녹화하여, 생태 환경을 보호하고 주변 경관과의 친화성을 높이며 저수 기능을 향상시키는 것이다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 그러므로 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 댐어깨 110: 여수로
110': 여수로유입구 111: 여수로양안부
112: 여수로바닥 120: 생태수로
120': 생태수로유입구 121: 생태수로양안부
122: 생태수로바닥 131-133: 제 1 내지 제 3 배수관
141-143: 제 1 내지 제 3 수문 170: 바닥막이
210: 목재기둥 220: 가로대
230: 베이스강판 231: 앵커결합부
232: 하부지지대 234: 제 1 결합부
235: 제 2 결합부

Claims (6)

1. 본댐의 본체를 주입공법 및 그라우팅 공법으로 내구성 및 차수성을 갖도록 보수하는 제 1 단계;
   상기 본댐의 노후화된 방수로를 해체하고 유효고보다 높게 여수로 유입구를 설치하고 상기 유효고보다 낮게 생태수로 유입구를 설치하며 댐 어깨를 보강하는 제 2 단계;
   상류면 퇴적물질을 준설하고 상류면 퇴적물 높이를 고려하여 각각 상이한 높이로 복수 개의 수문을 설치하는 제 3 단계;
   상기 본댐의 본체를 성토하고 성토면을 층다짐하는 제 4 단계;
   여유고 확보를 위해 확률 강우량을 기준으로 상기 본댐의 댐마루를 증축하는 제 5 단계;
   홍수 시를 대비한 여수로를 상기 여수로 유입구에 연장하여 상기 성토면의 경사면을 따라 직선형으로 설치하는 제 6 단계;
   평시에 유수를 위한 생태수로를 상기 생태수로 유입구에 연장하여 상기 성토면에 유선형으로 다중 굴곡지게 설치하는 제 7 단계; 및
   상기 성토면의 경사면 끝단에 돌쌓기하여 토압을 지지하고 바닥막이를 설치하는 제 8 단계를 포함하는 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
   상류면 배수 후 상기 본댐의 본체 저부까지 퇴적물을 준설하는 단계;
   유량 조절과 부영양화 방지를 위하여 상기 본댐의 본체 저부로부터 하위 높이, 중위 높이 및 상위 높이에 각 관통홀을 형성하여 제 1 수문, 제 2 수문 및 제 3 수문을 설치하는 단계; 및
   상기 각 수문에 연장되도록 각 강관을 매설하고 각 강관의 유출구를 상기 성토면의 경사면 끝단에 배치하며 각 강관의 유출구 끝에 돌쌓기로 경사면을 형성하는 단계를 포함하는 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 하위 높이는 상기 본체 저부로부터 1.5m이고, 상기 중위 높이는 상기 본체 저부로부터 3m이며, 상기 상위 높이는 상기 본체 저부로부터 4.5m 높이인 것을 특징으로 하는 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 여수로의 여수로바닥을 콘크리트로 설치하고 여수로양안부를 돌쌓기로 설치하며,
   상기 생태수로의 생태수로바닥을 돌붙임으로 설치하고 생태수로양안부를 돌쌓기로 설치하며 상기 생태수로의 중간 지점에 어류 이동을 위한 어소를 설치하는 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 성토면 상에 전떼붙임 및 관목 식재를 형성하는 제 9 단계를 더 포함하는 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 본댐의 댐마루 상에 목재 펜스를 설치하는 제 10 단계를 더 포함하는 생태 및 경관 기능을 갖는 흙댐 리모델링 공법.

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