KR20160097458A - 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐에 관한 것으로, 콘크리트 구조물로서 중앙부 좌우에 배수 유로(51a)와 중앙 하단부에 생태통로(51b)를 구비하는 토석 차단을 위한 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 및, 좌, 우측의 가장자리 패널(52)에 결합되는 바닥면으로 이루어지는 물받이(53)로 이루어지는 사방댐에 있어서; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 윗면에 돌쌓기 하여 추가로 증축한 댐 어깨(60)와; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 정면 중앙부에 돌쌓기로 부착 마감 처리한 반수면(60')과; 상기 중앙패널(51)의 상부 방수로(54)에 설치되는 다수의 유목 차단수단(70)과; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 좌, 우 단부에 증축되어 댐의 어깨를 보강하는 어깨 붙임 기슭막이(70')와; 상기 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 반수면 전체에 덧붙여 설치되어 댐 본체를 보강하는 뒷채움 콘크리트(80) 및; 상기 뒷채움 콘크리트(80) 전체의 표면에 돌쌓기로 덧붙여 설치되는 추가 보강부(90)로 구성되어 노후한 사방댐에 있어 기존 구조물의 해체 및 재시공 없이 슬리트 부착 등 부분적 구조개선만으로 사방댐의 홍수 및 토석류 조절을 강화하고, 시공에 소요되는 경비를 대폭 절감하여 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 시공이 손쉽고, 주위의 경관과 잘 어울리는 경관이 좋은 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐{Debris barrier enhanced regulation of floods and debris flows by remodeling}

본 발명은 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노후한 사방댐 구조물의 해체 및 재시공 없이 슬리트 부착 등 부분적 구조개선만으로 사방댐의 홍수 및 토석류 조절을 강화한 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐에 관한 것이다.

사방댐은 집중호우시 산사태의 우려가 있는 산의 계곡이나 토석 및 유목 등의 유실이 심한 하천의 상류부 산지 내에 설치하여 저사와 유목 차단이 이루어지도록 함으로써 산사태나 급격한 토석류에 의한 침식물질들의 하류 이동을 방지함은 물론, 홍수 시 나뭇가지 등의 부유물이 하류로 떠내려와 교량에 걸려 물길을 방해함으로써 하천의 범람하는 것을 방지하기 위하여 설치되는 구조물이다.

이러한 사방댐은 콘크리트를 재료로 하는 중력식 콘크리트 사방댐과 돌(전석)로 축조하는 전석 사방댐이 주로 시공되어 왔으며, 최근 철강재로 이루어진 상자형의 단위 조립체를 댐의 형태로 축조한 후 그 내부에 돌을 적재하여 중량을 늘리고 배수가 효과적으로 이루어지도록 한 철강재 사방댐 등이 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 중력식 콘크리트 사방댐은 경관상의 부조화는 물론 사방댐 상하류 간의 생태적 연결성을 단절시킴으로써 하천생태계에 있어서의 순환, 이동 등 건전성에 악영향을 초래하고 있으며, 전석 사방댐의 경우는 전석과 같은 큰 돌을 쌓는 작업을 거쳐야 하므로, 돌의 운반 및 축조에 많은 인력과 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

한편 단위 조립체로 이루어진 철강재 사방댐의 경우, 상류지역의 산사태 등으로부터 토사가 급격히 밀어 닥쳐서 강한 저항을 받거나, 홍수 시 떠내려온 유목과 낙엽 등이 단위 조립체에 걸리면 물과 토사의 저항이 커져서 단위 조립체가 붕괴되는 우려가 있었다.

이에 따라 상기와 같은 사방댐의 문제를 개선하고자 최근 투과형 사방댐에 대한 관심이 높아졌으며, 버트레스 사방댐도 그 중 하나이다. 버트레스 사방댐은 계곡이나 강의 바닥으로부터 양측 기슭까지 가로질러 길게 타설되는 콘크리트 구조물과, 상기 콘크리트 구조물의 상부에 강재로 이루어져 길게 매설되고 강재의 결합에 의해 통수구가 일정 간격으로 가로로 배치된 지지체로 구성된 구조를 가지며, 상기 콘크리트 구조물과 지지체의 버팀력에 의해서 계곡이나 강의 상류에 있는 토석이나 유목이 계곡이나 강의 하류로 유실되는 것을 미연에 방지하게 되는 것이다.

하지만, 상기와 같은 버트레스 사방댐의 경우 콘크리트 구조물에 토사량 조절을 위한 별도의 배수 유로가 형성되어 있지 않고, 콘크리트 구조물의 설치높이를 넘는 경우에만 물과 토사가 흐르도록 설계되면서 계곡의 유출수량 증가에 따른 선택적인 투수 또는 토사의 퇴적은 불가능하여 사방댐의 기본 기능인 유출토사의 조절 및 유지에는 한계가 있었다.

토석류(土石流)란 산에서 흙과 돌, 바위, 나무 등이 물과 섞여 빠른 속도로 흘러내리는 현상을 말한다. 토석류의 발생원인은 급경사의 지형 조건에서 표토층의 파괴, 충분한 양의 유동성 물질의 존재, 흐름을 유발할 만큼의 충분한 수량 등의 조건이 충족될 때 발생한다. 이러한 토석류는 주로 물과 세립자로 구성된 이토류, 조립질의 물질로 구성된 사토류, 이토류와 사토류가 혼합된 혼합류로 구분된다.

산에서 토석이 다량으로 급격하게 쏟아지면 거대한 파괴력을 가져 가옥 파괴와 인명 희생이 따르는 경우가 있다. 토석류는 단시간의 폭우가 있는 경우 발생할 수 있으며 한 가지 대표적인 피해사례로서 2011년 7월 서울에서 발생한 우면산 산사태를 들 수 있다. 흙산이 아니라 편마암으로 이루어진 우면산에서 위쪽에서부터 쏟아진 점토와 토사와 물 이외에도 돌과 잡목이 밀려 혼합되어 뒤섞여 쓸려 내려와 큰 피해를 초래하였다.

산사태와 토석류의 피해를 예방하기 위한 효과적인 대응 방안으로서 사방댐이 사용되고 있다. 사방댐은 계상물매를 완화시키고 유출토사를 조절하는 대표적인 횡공작물로서, 사방시설물 가운데 재해방지 효과가 가장 큰 공작물 중 하나로 평가된다. 산사태로 밀려 내려오는 토석, 나무 등을 차단하고 유속을 줄여 하류의 가옥과 농경지 등을 보호하는 기능을 하는 소규모 댐인 사방댐은 1986년 전국 31개소에 처음 설치된 이후 그동안 토사 재해를 방지하는데 많은 역할을 해왔으나, 최근 기상이변으로 국지성 집중호우가 증가하고 있어 그 중요성이 새롭게 부각되고 있다. 기후변화로 인한 이상기후로 인해 국지성 집중호우 빈발로 대규모의 인적 물적 피해가 꾸준히 증가하는 경향을 보이는데, 이와 같은 빈번하고 대형화된 산지재해의 발생은 재해 예방을 위한 사방댐 시공의 필요성을 증대시키고 사방댐의 시공 개소 역시 지속적으로 증가하는 원인이 되었다.

한편 이미 사방댐이 시공된 유역이라 하더라도 추가적인 산사태 발생이나 토석류 등 산지 침식이 계속 발생하고 있는 경우가 많다. 이러한 경우에는 기존 사방댐의 저사 및 토석 포착 기능을 증대시키거나 새로운 사방댐의 추가 시공을 검토하게 된다. 기존 댐의 저사 및 토사 포착 기능을 확보하는 방안으로서, 유출토사의 이동을 저지함으로써 그동안 사방댐에 퇴적된 토사를 준설하는 방안이 대두되어 시행되고 있으나 준설로 인한 상류부의 추가 침식이 발생할 수 있다는 의견도 많다. 또한 토석류와 유목에 의한 기존 사방댐 통수부의 막힘 현상이 사방댐의 안전을 위협할 수 있다는 문제점을 해결하는 사방댐의 시공과 관리가 요구되고 있다.

상기한 실정을 고려하여 종래 개발된 사방댐 기술로는 도 1에 도시한 "자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐"이 특허 제1250185호로서 등록특허공보에 개시되어 있다(특허문헌 1 참조).

상기 특허 제1250185호의 "자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐"은 도 1에 도시한 바와 같이 콘크리트 구조물로서 토석 차단을 위한 중앙패널(11)과 좌,우측의 가장자리 패널(12)로 사방댐을 구성하고, 상기 중앙패널(11)의 상부에 다수의 유목차단봉(13)을 설치하며, 상기 중앙패널(11)에는 계곡물의 수위 또는 토사 퇴적 높이의 변화에 따라 배수 및 토사를 안정적으로 조절할 수 있도록 하단으로부터 상단으로 갈수록 관의 직경이 증가하는 파이프를 관통시킨 배수 유로(20)를 횡방향으로 다단 구성하되, 상기 다단의 배수유로(20)는, 상기 중앙패널(11)의 최하측에 배열되는 다수의 제 1 유로(21)와, 상기 중앙패널(11)의 최상측에 배열되는 다수의 제 2 유로(22) 및, 상기 제 1,2 유로의 사이에 배열되는 다수의 제 3 유로(23)를 포함하여 구성하고, 최하단에 위치하는 상기 제 1 유로(21)의 직경은 중앙패널(11)에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 낮은 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 중간 높이에 위치하는 상기 제 3 유로(23)의 직경보다 작게 구성하고, 중간 높이에 위치하는 상기 제 3 유로(23)의 직경은 중앙패널(11)에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 중간수준인 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 상기 제 1 유로(21)의 직경보다 크고 상기 제 2 유로(22)의 직경보다 작게 구성하며, 최상단에 위치하는 상기 제 2 유로(22)의 직경은 중앙패널(11)에 의해 차단되는 토사 퇴적높이가 높은 상태에서 토사 투과량을 조절하도록 중간 높이에 위치하는 상기 제 3 유로(23)의 직경보다 크게 구성되고, 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 구성된 것이다.

또한, 도 2에 도시한 "사방댐"이 특허공개 제2014-0108476호로서 공개특허공보에 개시되어 있다(특허문헌 2 참조).

상기 특허공개 제2014-0108476호의 "사방댐"은 도 2에 도시한 바와 같이 소정의 경사를 가진 지형 주변에 설치하는 사방댐으로서, 상면이 개방되고, 제 1 퇴적면(120)을 갖는 제1 퇴적소(100); 적어도 지면(10)보다 아래에 위치하여 상기 제1 퇴적소(100)의 개방된 상면에 결합되는 스크린(300); 및 상기 제1 퇴적소(100)의 퇴적면보다 낮은 위치에 퇴적면(240)을 가지며 상기 제1 퇴적소(100)와 연통하는 제2 퇴적소(200)와 날개부(400)를 포함하고, 상기 제1 퇴적소(100)와 제2 퇴적소(200) 사이에 연결통로(160)가 형성된 구조로 이루어진 것이다.

그러나 상기한 사방댐들은 신설 사방댐에서 고려할 수 있는 것으로서, 기존사방댐의 저사 및 토석 포착 기능을 개선하기 위해서는 기존 댐의 골조를 완전히 제거하고 새롭게 시공되는 것이므로, 무엇보다도 시공에 막대한 경비가 소요된다고 하는 결점이 있게 된다.

또한, 복잡한 구조에 비해 방재적 기능과 저류 기능이 기대에 미치지 못하며, 구조물의 안전과 유지 관리가 매우 어려울 뿐만 아니라 사방댐의 구조나 규모로 인한 주위 경관과의 조화에 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 특허 제1250185호 공보 특허문헌 2 : 특허공개 2014-0108476호 공보

비특허문헌 1 : 산림청,「2014년 임업통계연보(제44호)」, 산림청, 2014, 496pp. (p.200 ∼ 201, 6.사방사업실적) 비특허문헌 2 : 전근우,「신고사방공학」, 향문사, 2011, 426pp(p.33, 연도 별 사방댐 시공실적) 비특허문헌 3 : 박광수,「수리시설물의 내구연한 증가방안」, 농어촌과 환 경, 2001, vol.70, p.101 ∼ 122.

지속적으로 발생하고 있는 산사태나 토석류 등의 산지침식을 예방하기 위해 매년 새로운 사방댐이 시공되고 있다. 1986년 전국 31개소에 콘크리트 사방댐을 처음 시공한 이래 2013년 말까지 전국에 설치된 사방댐은 7,725 기이며, 이중 시공한 지 20년 이상 경과한 사방댐이 약 22%인 1,700여 기에 달한다[산림청, 2014(비특허문헌 1; 전근우, 2011(비특허문헌 2) 참조].

본 발명을 위해 먼저 주목해야 할 것은, 초기 콘크리트 수리구조물의 내구년수가 20년이 채 되지 않으며[박광수, 2001(비특허문헌 3) 참조], 이를 감안할 때 많은 기존의 사방댐들이 개보수 및 재시공을 검토해야할 시점에 있을 뿐만 아니라, 이후에 시공된 수백여 기의 기존 댐들이 매년 추가로 검토 대상에 포함되게 된다는 점이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 사방댐에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 노후한 구조물의 해체 및 재시공 없이 슬리트 부착 등 부분적 구조 개선만으로 사방댐의 홍수 및 토석류 조절을 강화한 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 만사가 이루어지거나 노후한 기존 사방댐의 구조를 변경하지 않은 상태에서 간단하고 부분적인 일부 구조만을 개선 보강함으로써 사방댐의 규모와 기능을 확대하는데 비해, 시공에 소요되는 경비는 대폭 절감하는 경제성이 탁월한 리모델링을 통해 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조가 간단하고 미리 제작한 슬리트를 현장에서 조립할 수 있게하는 등 시공이 손쉽게 하면서도, 방재적 기능과 저류 기능을 확대하는 동시에 기존 사방댐의 부정적이 경관 개선을 도모하는 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐은 당초의 콘크리트 구조물로서 중앙부 좌우에 배수 유로(51a)와 중앙 하단부에 생태통로(51b)를 구비하는 토석 차단을 위한 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 및, 좌, 우측의 가장자리 패널(52)에 결합되는 바닥면으로 이루어지는 물받이(53)로 이루어지는 사방댐에 있어서; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 윗면에 돌쌓기 하여 추가로 증축한 댐 어깨(60)와; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 정면 중앙부에 돌쌓기로 부착 마감 처리한 반수면(60')과; 상기 중앙패널(51) 상부의 방수로(54)에 설치되는 다수의 유목 차단수단(70)과; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 좌, 우 단부에 증축되어 댐의 어깨를 보강하는 어깨 붙임 기슭막이(70')와; 상기 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 반수면(60') 전체에 덧붙여 설치되어 댐 본체를 보강하는 뒷채움 콘크리트(80) 및; 상기 뒷채움 콘크리트(80) 전체의 표면에 돌쌓기로 덧붙여 설치되는 추가 보강부(90)로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 노후하거나 만사된 사방댐에 있어서 기존 구조물의 해체 및 재시공 없이 방수로 부분의 슬리트 부착과 댐 어깨 증축 등 부분적 구조 개선만으로 사방댐의 홍수 및 토석류 조절 등 방재 기능을 강화하고, 시공에 소요되는 경비를 대폭 절감하여 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 시공이 손쉽고, 주위의 경관과 잘 어울리도록 기존 사방댐의 경관을 개선하는 각별한 장점이 있다.

도 1은 종래 자체 토사 조절기능을 갖는 사방댐의 사시도,
도 2는 종래 사방댐의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 리모델링 전 사방댐의 정면 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 리모델링 전 사방댐의 배면 사시도,
도 5는 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐의 정면도,
도 6은 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐의 평면도,
도 7은 도 5의 A-A 선 측면도,
도 8은 도 5의 B-B 선 측면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 리모델링 전 사방댐의 정면 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 리모델링 전 사방댐의 배면 사시도, 도 5는 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐의 정면도, 도 6은 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐의 평면도, 도 7은 도 5의 A-A 선 측면도, 도 8은 도 5의 B-B 선 측면도로서, 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐은 당초의 콘크리트 구조물로서 중앙부 좌우에 배수 유로(51a)와 중앙 하단부에 생태통로(51b)를 구비하는 토석 차단을 위한 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 및, 좌, 우측의 가장자리 패널(52)에 결합되는 바닥면으로 이루어지는 물받이(53)로 이루어지는 사방댐에 있어서; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 윗면에 돌쌓기 하여 추가로 증축한 댐 어깨(60)와; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 정면 중앙부에 돌쌓기로 부착 마감 처리한 반수면(60')과; 상기 중앙패널(51) 상부의 방수로(54)에 설치되는 다수의 유목 차단수단(70)과; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 좌, 우 단부에 증축되어 댐의 어깨를 보강하는 어깨 붙임 기슭막이(70')와; 상기 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 반수면(60') 전체에 덧붙여 설치되어 댐 본체를 보강하는 뒷채움 콘크리트(80) 및; 상기 뒷채움 콘크리트(80) 전체의 표면에 돌쌓기로 덧붙여 설치되는 추가 보강부(90)로 구성되어 있다.

상기 유목 차단수단(70)으로는 엥커로 H형강 슬리트 11 ∼ 14 개가 설치되며, 현재의 계상 이동 석력의 크기를 고려하여 설치 간격을 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 뒷채움 콘크리트(80)와 추가 보강부(90)는 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 윗면에도 시공되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 물받이(53)는 어깨 붙임 기슭막이(70')와 함께 돌붙임으로 연장 시공되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐은 기존 댐의 구조 변경은 전혀 없이 어깨 붙임(70'), H형강 슬리트로 설치한 다수의 유목 차단수단(70), 돌쌓기로 부착 마감 처리한 반수면(60')과 뒷채움 콘크리트(80) 및 추가 보강부(90) 등이 기존 댐의 골조를 유지한 상태에서 이루어지고, 댐 하류의 어깨 붙임 기슭막이(70')와 돌붙임에 의한 물받이(53)의 연장 등을 시공함으로써 방재적 기능과 저류 기능의 확대, 그리고 사방댐의 부정적인 경관을 개선하게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한 정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

51 : 중앙패널 51a : 배수 유로
51b : 생태통로 52 : 가장자리 패널
53 : 물받이 54 : 방수로
60 : 댐 어깨 60' : 반수면
70 : 유목 차단수단 70' : 어깨 붙임 기슭막이
80 : 뒷채움 콘크리트 90 : 추가 보강부

Claims (4)

1. 당초의 콘크리트 구조물로서 중앙부 좌우에 배수 유로(51a)와 중앙 하단부에 생태통로(51b)를 구비하는 토석 차단을 위한 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 및, 좌, 우측의 가장자리 패널(52)에 결합되는 바닥면으로 이루어지는 물받이(53)로 이루어지는 사방댐에 있어서;
   상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52) 윗면에 돌쌓기 하여 추가로 증축한 댐 어깨(60)와; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 정면 중앙부에 돌쌓기로 부착 마감 처리한 반수면(60')과; 상기 중앙패널(51) 상부의 방수로(54)에 설치되는 다수의 유목 차단수단(70)과; 상기 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 좌, 우 단부에 증축되어 댐의 어깨를 보강하는 어깨 붙임 기슭막이(70')와; 상기 중앙패널(51)과 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 반수면(60') 전체에 덧붙여 설치되어 댐 본체를 보강하는 뒷채움 콘크리트(80) 및; 상기 뒷채움 콘크리트(80) 전체의 표면에 돌쌓기로 덧붙여 설치되는 추가 보강부(90)로 구성된 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유목 차단수단(70)으로는 엥커로 H형강 슬리트 11 ∼ 14 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐.
3. 제 1항에 있어서, 상기 뒷채움 콘크리트(80)와 추가 보강부(90)는 좌, 우측의 가장자리 패널(52)의 윗면에도 시공되는 것을 특징으로 하는 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐.
4. 제 1항에 있어서, 상기 물받이(53)이는 기슭막이와 돌붙임으로 연장 시공되는 것을 특징으로 하는 리모델링으로 홍수 및 토석류 조절기능을 강화한 사방댐.

Images