KR20100119474A - 월류 대응 제방 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 월류 대응 제방 구조에 관한 것으로, 월류에 의한 피해가 예상되는 제방 구간별로 요구되는 용도에 따른 구조에 기초하여 제체에 월류보호공을 피복하고, 월류보호공이 피복된 각각의 제방 구간을 상호 연결함으로써, 월류에 의한 제방 붕괴를 방지하고 도로 기능을 제공하거나 식생을 조성하기 용이하도록 하기 위한, 월류 대응 제방 구조를 제공하고자 한다.

이를 위하여, 본 발명의 월류 대응 제방 구조는, 제체에 월류보호공이 피복되는 제방 보호부; 및 제체 구간별로 피복된 상기 월류보호공을 서로 연결시키기 위한 제방 연결부를 포함한다.

월류, 제방, 앞비탈면, 둑마루, 뒷비탈면, 제내지 측단, 유공블록, 식생망, 채움재, 피복재

Description

월류 대응 제방 구조{OVERTOPPING FAILURE PROTECTION LEVEE STRUCTURE}

본 발명은 월류 대응 제방 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 월류에 의한 피해가 예상되는 제방 구간별로 요구되는 용도에 따른 구조에 기초하여 제체에 월류보호공을 피복하고, 월류보호공이 피복된 각각의 제방 구간을 상호 연결함으로써, 월류에 의한 제방 붕괴를 방지하고 도로 기능을 제공하거나 식생을 조성하기 용이하도록 하기 위한, 월류 대응 제방 구조에 관한 것이다.

본 발명은 국토해양부의 건설교통 R&D 정책 인프라 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:1615000056, 과제명: 이상기후에 대한 시설기준강화(4차년도)(세부과제명: 이상기후에 대한 시설기준강화(4차년도)-수공구조물 설계)].

일반적으로, 제방붕괴 유형에는 월류에 의한 붕괴, 침식에 의한 붕괴, 제체 불안정에 의한 붕괴, 구조물에 의한 붕괴 등이 있으며, 특히 월류에 의한 붕괴 유형이 가장 높은 비율을 차지한다.

월류에 의한 제방붕괴는 제체 재료가 주로 흙으로 구성되기 때문에, 계획규모 이상의 홍수로 인해 홍수위가 제방고보다 높아 월류가 발생하고, 그에 따라 제방의 비탈면 및 비탈끝이 세굴되어 일어나는 것으로 알려져 있다.

이와 같이, 월류에 의한 제방붕괴는 계획홍수량을 초과하는 경우에 발생하므로 자연재해라 볼 수도 있지만, 특히 중요 시설이 있는 구간에서는 월류시 제방이 완전 붕괴되는 것을 미연에 방지하여 인명 및 재산을 보호할 수 있는 대책이 수립될 필요성이 있다.

하지만, 최근에는 월류가 발생한 거의 모든 제방이 유수에 의해 세굴되어 붕괴되는 피해를 입었다. 이는 월류발생시 둑마루 및 뒷비탈면이 유수에 의해 세굴되어 붕괴되는 것을 방지하지 못하기 때문이다. 즉, 제방에서는 초과홍수로 인해 월류가 발생하는 경우, 둑마루에서 한계흐름이 발생하고 뒷비탈머리부터 뒷비탈면까지 사류(super-critical flow)가 발생한다. 그에 따라, 제방은 비탈면을 따라 증가된 유속 및 침식력으로 인해 비탈면이 세굴되고, 세굴되는 범위와 깊이가 점차 확장되면서 붕괴에 이르게 된다. 이는 종래의 식생피복만으로 제방 안정성을 확보할 수 없음을 의미한다.

따라서, 종래의 월류에 의한 제방붕괴를 방지하기 위한 보호공 구조는, 제외지 부분의 앞비탈뿐만 아니라, 제방의 둑마루, 뒷비탈, 제내지 부분에 이르기까지 월류수에 의해 세굴을 방지할 수 있어야 한다. 이를 위해, 보호공 구조에서는 세굴 방지를 위해 유수에 의해 노출되는 비탈면과 둑마루에 보호공을 설치하여 제체 토사의 세굴과 흡출을 방지할 수 있는 제방의 구조적 안정성을 확보할 필요가 있으 며, 보호공 설치후에도 기존 제방 뒷비탈면에 조성되었던 식생상태를 유지하여 생태계의 서식처 및 통로 기능을 유지할 수 있는 생태적 건전성과 경관성을 확보할 필요가 있다.

또한, 이러한 보호공 구조는 경제적일 뿐만 아니라 간편하게 시공할 수 있도록 함으로써, 기존의 제방에 용이하게 보급되고 활용되어야 한다.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 월류 발생시에 제방의 둑마루, 뒷비탈, 제내지 부분이 월류수에 의해 세굴되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

따라서 본 발명은 월류에 의한 피해가 예상되는 제방 구간별로 요구되는 용도에 따른 구조에 기초하여 제체에 월류보호공을 피복하고, 월류보호공이 피복된 각각의 제방 구간을 상호 연결함으로써, 월류에 의한 제방 붕괴를 방지하고 도로 기능을 제공하거나 식생을 조성하기 용이하도록 하기 위한, 월류 대응 제방 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 월류 대응 제방 구조는, 제체에 월류보호공이 피복되는 제방 보호부; 및 제체 구간별로 피복된 상기 월류보호공을 서로 연결시키기 위한 제방 연결부를 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 월류에 의해 피해가 예상되는 제방 구간을 보강하여 초과홍수발생시에 제방 붕괴를 지연시키거나 방지함으로써 피해를 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 월류방지를 위해 단면을 확대나 제체 내부에 추가적인 시설을 설치할 필요없이 기존 제체 형상을 그대로 이용함으로써, 부지매입 및 시설설치에 따른 추가 비용의 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유공블록을 이용함으로써 뒷비탈면의 식생 조성이 용이하여 하천 생태계 측면에서 유리하고 생태축으로서 제방의 기능을 살릴 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 시공이 간편하여 시공성이 우수하고 경제적으로 염가이기 때문에 생산성이 높은 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제외지 부분의 앞비탈 뿐만 아니라, 제방의 둑마루, 뒷비탈면, 제내지 부분에 이르기까지 월류수에 의해 세굴되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 월류에 취약한 제방을 빠른 유속에 대한 저항력을 향상시키고, 하천 생태계의 친환경성을 확보하는 시공방식을 제공할 수 있는 효과가 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있 는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 월류 대응 제방 구조에 대한 일실시예 구성도이고, 도 2는 상기 도 1에 대한 일실시예 세부 구성도이다.

본 발명에 따른 월류 대응 제방 구조는, 제외지에서 제내지까지의 범위를 구간별로, 호안(ⓐ), 앞비탈면 여유고(ⓑ), 둑마루(ⓒ), 뒷비탈면(ⓓ), 제내지 측단(ⓔ)으로 구분된다. 여기서, 호안(ⓐ)은 앞비탈면에서 제방을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위한 구조물이 설치된 구간이다. 앞비탈면 여유고(ⓑ)는 계획홍수량을 안전하게 소통시키기 위해 하천에서 발생할 수 있는 여러 가지 불확실한 요소들을 고려한 여분의 구간이다. 둑마루(ⓒ)는 평상시에는 하천순시 및 홍수시 방재활동 등을 위한 도로역활을 수행하거나, 친수 및 여가공간의 확보 등의 목적을 달성하기 위한 구간이다. 뒷비탈면(ⓓ) 및 제내지 측단(ⓔ)은 앞비탈면과 같이 제방을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 보호해야 할 뿐만 아니라 식생을 조성하여 하천 생태계의 서식처와 통로 기능을 유지하기 위한 구간이다.

특히, 본 발명의 월류 대응 제방 구조는 하천 제방에서 통상적으로 월류에 의한 피해가 예상되는 제방 구간인 앞비탈면 여유고(ⓑ), 둑마루(ⓒ), 뒷비탈면 (ⓓ), 제내지 측단(ⓔ)에서 빠른 유속에 대한 표면 저항력을 크게 유지하여 유속의 속도를 감소시켜 월류에 의한 제방 붕괴를 방지할 수 있도록 하고, 아울러 제방 구간별로 요구되는 특수한 용도에 따른 구조를 형성해야 한다. 즉, 앞비탈면 여유고(ⓑ), 둑마루(ⓒ), 뒷비탈면(ⓓ), 제내지 측단(ⓔ)은 월류에 의한 제방 붕괴를 방지할 수 있어야 하고, 특히 둑마루(ⓒ)는 도로환경에 따른 구조를 형성해야 하고 뒷비탈면(ⓓ) 및 제내지 측단(ⓔ)은 하천 생태계의 연속성 및 경관성을 위한 식생환경에 따른 구조를 형성해야 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 월류 대응 제방 구조는, 앞비탈면 여유고(ⓑ), 둑마루(ⓒ), 뒷비탈면(ⓓ), 제내지 측단(ⓔ)에 '월류에 대응하는 보호공'(이하 "월류보호공"이라 함)을 피복하고, 상기와 같이 월류보호공으로 피복된 각각의 제방 구간을 월류수에 의해 침수되지 않도록 수밀성을 확보하여 연결한다. 여기서, 월류보호공이라 함은, '둑마루(ⓒ)에서 도로환경을 제공하기 위한 보호공 구조'와 '앞비탈면 여유고(ⓑ), 뒷비탈면(ⓓ) 및 제내지 측단(ⓔ)에서 식생환경을 제공하기 위한 보호공 구조'를 통칭하기로 한다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 제방 구간[즉, 앞비탈면 여유고(ⓑ), 둑마루(ⓒ), 뒷비탈면(ⓓ), 제내지 측단(ⓔ)]에 월류보호공이 피복된 구조물을 통칭하여 "제방 보호부"라 하고, 제방 보호부의 각 제방 구간을 서로 연결하는 연결부위[즉, '앞비탈면 여유고(ⓑ)∼둑마루(ⓒ)'인 앞비탈머리(Ａ), '둑마루(ⓒ)∼뒷비탈면(ⓓ)'인 뒷비탈머리(Ｂ), '뒷비탈면(ⓓ)∼제내지 측단(ⓔ)'인 뒷비탈기슭(Ｃ)]의 구조물을 통칭하여 "제방 연결부"라 한다.

이와 같이, 본 발명의 월류 대응 제방 구조는 홍수를 하천 내로 국한시켜 제 내지로의 범람을 방지하고 홍수소통을 원활하게 하는 궁극적인 기능뿐만 아니라, 하천 생태계의 연속성과 경관성을 향상시켜 친환경성을 확보하는 부가적인 기능을 동시에 제공할 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 월류 대응 제방 구조는, 크게 '제방 보호부'와 '제방 연결부'로 이루어지며 이에 대해 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 제방 보호부는 앞비탈면 여유고(ⓑ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지할 수 있도록 설치된 앞비탈 월류보호공(211), 둑마루(ⓒ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지하고 도로 기능을 제공할 수 있도록 설치된 둑마루 월류보호공(212), 뒷비탈면(ⓓ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지하고 식생을 조성할 수 있도록 설치된 뒷비탈 월류보호공(213), 제내지 측단(ⓔ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지하고 식생을 조성할 수 있도록 설치된 제내지 측단 월류보호공(214)을 포함한다. 여기서, 앞비탈 월류보호공(211)은 도 2에서 기존 호안(ⓐ)에 이어져 앞비탈면 여유고(ⓑ)에 한정적으로 설치된 경우가 도시되었으나, 이에 한정되어 해석되지 않고 신규로 하천을 정비하거나 기존 하천을 재정비함으로써 앞비탈면의 전체로 확장하여 월류보호공을 적용할 수도 있다. 이는 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.

특히, 본 발명에서는 앞비탈 월류보호공(211), 뒷비탈 월류보호공(213), 제내지 측단 월류보호공(214)의 경우에, 구멍이 뚫려 있고 유속에 대응하기 위해 소정의 무게와 소정의 물림구조(일례로, 사각형, 열쇠형, 십자형 등)를 갖는 유공블록을 제방 구간의 표면에 규칙적으로 배열하고 서로 결합해 월류보호공을 형성함으 로써, 월류 발생시에 비탈면을 따라 빠른 유속이 발생함에 따른 제체의 이탈을 방지할 수 있다. 즉, 앞비탈 월류보호공(211), 뒷비탈 월류보호공(213), 제내지 측단 월류보호공(214)은 빠른 유속에 대응할 수 있는 유공블록을 이용함으로써 소류력에 의한 제체의 이탈을 방지할 수 있고 조도계수를 증가시켜 유속 감소 효과를 확보할 수 있는 구조를 형성한다. 이와 같이, 유공블록은 임의 방향의 힘에 대해 견딜 수 있는 상하좌우에서 대칭되는 형상(일례로, 원형, 다각형 등)을 갖는 구조를 가지고, 타 유공블록과 서로 물림구조를 형성할 수 있다.

구체적으로, 앞비탈 월류보호공(211)은 유공블록을 이용하여 월류보호공을 형성한다. 이때, 앞비탈 월류보호공(211)은 기존 호안(ⓐ)과 동일한 공종을 적용할 수 있으며, 다른 공종을 적용할 경우에 기존 호안(ⓐ)과 인접하는 경계에서 호안공의 높이를 동일하게 조정한다. 도 2의 앞비탈 월류보호공(211)에서는 제체 재료의 흡출을 방지하기 위해 호안밑에 식생망 또는 필터를 적용한 경우를 도시하지 않았으나, 이는 선택적으로 제방의 성격에 따라 적용될 수 있음은 명확하다.

둑마루 월류보호공(212)은 월류에 의한 제방 붕괴를 방지하고, 도로 기능을 수행해야 한다. 특히, 둑마루 월류보호공(212)은 앞비탈 월류보호공(211), 뒷비탈 월류보호공(213), 제내지 측단 월류보호공(214)과 달리 교통 하중에 대한 지내력이 요구되므로, 그에 따른 강도를 갖도록 월류보호공을 형성한다. 즉, 둑마루 월류보호공(212)는 1차적으로 제체 둑마루(ⓒ) 표면에 잡석, 사석재, 쇄석 등과 같은 '채움재'를 포설하고, 2차적으로 하부에 지지력을 가진 채움재를 기반으로 도로표면 재료로 사용되는 아스콘(아스팔트), 콘크리트 등과 같은 굴요성 재료의 '피복재'를 포설한다. 이로써, 둑마루 월류보호공(212)은 1차적으로 채움재를 포설하여 둑마루(ⓒ)에 작용하는 교통 하중에 대한 지지력 내지 지내력을 확보하고, 채움재를 기초하여 2차적으로 피복재를 포설하여 둑마루(ⓒ)에 월류수가 새어들어 가지 않도록 수밀성을 확보할 수 있다.

뒷비탈 월류보호공(213)은 식생망과 유공블록을 이용하여 월류보호공을 형성한다. 여기서, 식생망은 월류에 의한 제체의 흡출 및 세굴을 방지하기 위한 재료로서, 씨앗이 포설된 필터와 철사로 엮인 철망으로 구성된다. 이러한 필터는 제체 토사의 흡출을 방지할 뿐만 아니라 월류흐름에 의해 발생되는 소류력을 견딜 수 있는 재료를 사용한다. 또한, 필터는 철망을 덧씌워 일체형으로 설치하는 것이 바람직한데, 이는 월류흐름이 비탈면을 따라 흘러 빠른 유속으로 인해 필터가 유실되지 않도록 하기 위함이다. 그리고, 유공블록은 전술한 바와 같이 월류에 의해 뒷비탈면을 흐르는 유속에 직접 견딜 수 있는 구조를 형성하며, 하부 식생망의 식생이 성장할 수 있도록 충분한 면적의 유공을 구비한다.

제내지 측단 월류보호공(214)은 뒷비탈 월류보호공(213)과 마찬가지로 식생망과 유공블록을 이용하여 월류보호공을 형성한다. 특히, 제내지 측단 월류보호공(214)는 뒷비탈기슭부터 제내지측으로 일정구간 설치함으로써, 뒷비탈면을 따라 흐르던 빠른 월류흐름이 평탄한 지형과 만나면서 발생하는 유속 및 와류에 대해 안정할 수 있는 구조가 되어야 한다. 부가적으로, 제내지 측단 월류보호공(214)은 월류흐름이 제내지 측단(ⓔ)을 넘어 진행하지 않도록 기존 제방 관리에 필요한 공법을 적용할 수 있다. 일례로, 제내지 측단 월류보호공(214)은 기초공을 설치하고 콘 크리트와 같은 경질성 재료를 사용하여 제내지를 보호하거나, 배수공을 구비하여 월류가 제내지를 넘어 진행하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 뒷비탈 월류보호공(213) 및 제내지 측단 월류보호공(214)은, 월류에 의한 빠른 유속에 직접적으로 견딜 수 있어 제방 붕괴를 방지할 뿐만 아니라, 식생을 조성하여 하천 생태계의 친환경성을 제공할 수 있다.

다음으로, 제방 연결부는 앞비탈머리(Ａ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지하기 위한 앞비탈머리 월류보호공(221), 뒷비탈머리(Ｂ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지하기 위한 뒷비탈머리 월류보호공(222), 뒷비탈기슭(Ｃ) 부분의 월류에 의한 세굴을 방지하기 위한 뒷비탈기슭 월류보호공(223)을 포함한다.

구체적으로, 앞비탈머리 월류보호공(221), 뒷비탈머리 월류보호공(222) 및 뒷비탈기슭 월류보호공(223)은, 기성 콘크리트 재료를 사용하여 월류수가 새어들어 가지 않도록 수밀성을 확보한다. 특히, 앞비탈머리 월류보호공(221)과 뒷비탈머리 월류보호공(222)은, 둑마루 월류보호공(212)의 안정성을 향상시켜 월류에 의한 비탈머리의 세굴을 방지한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 월류 대응 제방 구조에 대한 일실시예 구성도,

도 2는 상기 도 1에 대한 일실시예 세부 구성도이다.

Claims (10)

1. 제체에 월류보호공이 피복되는 제방 보호부; 및

   제체 구간별로 피복된 상기 월류보호공을 서로 연결시키기 위한 제방 연결부를 포함하는

   월류 대응 제방 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제방 보호부는,

   월류에 의한 피해가 예상되는 제방 구간별로 요구되는 용도에 따른 구조에 기초하여 상기 월류보호공이 피복되는

   월류 대응 제방 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제방 보호부는,

   앞비탈면 여유고와 둑마루와 뒷비탈면과 제내지 측단 중 적어도 하나의 제방 구간에서 월류에 의한 세굴을 방지하는

   월류 대응 제방 구조.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제방 보호부는,

   상기 앞비탈면 여유고에 상기 월류보호공이 피복되는 경우에, 상기 앞비탈면 여유고에 의해 요구되는 용도에 따라 유공블록을 이용하여 상기 월류보호공을 형성하는

   월류 대응 제방 구조.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제방 보호부는,

   상기 둑마루에 상기 월류보호공이 피복되는 경우에, 상기 둑마루에 의해 요구되는 용도에 따라 교통하중 지지용 채움재 및 도로표면용 피복재를 이용하여 상기 월류보호공을 형성하는

   월류 대응 제방 구조.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 도료표면용 피복재는,

   월류수가 새어들지 않도록 수밀성이 확보되는

   월류 대응 제방 구조.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 제방 보호부는,

   상기 뒷비탈면 및 상기 제내지 측단에 상기 월류보호공이 피복되는 경우에, 상기 뒷비탈면 및 상기 제내지 측단에 의해 요구되는 용도에 따라 식생망 및 유공블록을 이용하여 상기 월류보호공을 형성하는

   월류 대응 제방 구조.
8. 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 유공블록은,

   임의 방향의 힘에 대해 견딜 수 있는 상하좌우에서 대칭되는 형상을 갖는 구조를 가지고, 타 유공블록과 서로 물림구조를 형성할 수 있는

   월류 대응 제방 구조.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제방 연결부는,

   상기 제방 보호부에 대해 수밀성을 확보하여 상호 연결하기 위해 기성 콘크리트를 이용하는

   월류 대응 제방 구조.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제방 연결부는,

    앞비탈머리와 뒷비탈머리와 뒷비탈비슭 중 적어도 한 부분에서 월류에 의한 세굴을 방지하는

    월류 대응 제방 구조.

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