KR20220011070A - 하천 보의 유인수로를 갖춘 어도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천의 유량이 증가하면서 어도 이외로 물이 흐르면 어도 입구에 어류가 모이지 않고, 어도 내 유량도 증가하여 물 흐름이 낙하류에서 표면류로 흘러 이동 어류의 통과율이 떨어지는 유량변화에 대한 부적응성 문제, 홍수 때 떠내려 오는 석력이 어도 안으로 들어가 격벽을 훼손하고, 어도 내 석력이 퇴적되어 기능이 마비되는 어도의 구조적 문제, 시간이 경과하면서 하도의 유심선이 변화하여 어도와 연결되지 않는 어도 외적인 하천의 구조적 문제를 유인수로 입구에 어도의 수위를 일정하게 유지하며 유인수를 방류하는 유인수문과 유인수로를 설치하고, 어도 출구부에는 어도를 빠져나오는 어류가 상류로 거슬러 오르는 것을 안전하게 유도하고, 홍수 때 떠내려 오는 석력이 어도 안으로 유입되는 것을 차단하는 석력유입 방지벽을 설치하여 종래 어도에서 나타나는 어도 내·외적인 문제점를 해소하여 보 상·하류간 물길이 항상 연결되어 자유로운 어류의 이동이 가능한 유인수로를 갖춘 어도에 관한 것이다.

Description

하천 보의 유인수로를 갖춘 어도{Fish ladder having a induced fishway of rivers barrage}

본 발명은 하천 보의 유인수로를 갖춘 어도에 관한 것으로, 하천에 설치된 보 또는 수공구조물로 인하여 어류의 이동통로가 단절되면서 나타나는 수생태계의 서식처환경이 교란되는 현상을 방지하기 위한 어도를 설치할 때, 해당 어도와 병행하여 담수구역의 물이 방류되는 유인수로를 설치하여 집어효과는 높이면서 어도내의 유량을 안정함으로서, 주 흐름을 형성하는 유인수를 따라 소상하는 어류가 용이하게 어도로 진입되도록 함과 아울러 통과율을 높일 수 있는 유인수로를 갖춘 어도에 관한 것이다.

일반적으로 어도의 효율성은 어류가 어도의 입구로 들어오는 개체수의 비율로 표시되는 유인율과 어도 입구로 진입한 어류가 어도의 출구를 통과하였을 때의 개체수 비율로 표시되는 통과율로 표시되며, 종래의 어도는 별도의 유인수로가 없어서 어도에서 배출되는 용수를 유인수로 의존할 수밖에 없는 실정이었다.

수로형식의 버티컬슬롯식 어도는 용수량이 많아 방류되는 용수가 유인수 기능을 하여 별도의 유인수로를 필요로 하지 않으나, 하상계수가 큰 국내하천의 여건에서는 관개용수에 지장을 주기 때문에 적용하기 어려운 제약이 있어, 비교적 용수량이 적은 계단식 어도가 보편적으로 이용되고 있다.

상기 용수량이 적은 계단식 어도는 갈수기 때 어도 이외로 물이 흐르지 않으므로 효율성이 적지만 어도로 흐르는 물이 유인수 기능을 발휘하여 집어효과를 기대할 수 있었으나, 하천의 유량이 연중 변화하는 특성으로 인하여 어류가 이동할 수 있는 기간이 극히 짧은 제약이 있었다.

갈수량을 기준으로 설계된 계단식 어도는 유량이 증가하면 평수기에 어도 이외의 보 마루로 물이 흘러넘치게 되면서 어류가 어도 입구에 모이지 않게 되므로, 집어효과가 급격히 떨어지게 됨은 물로, 어도내의 유량도 증가하여 어류의 이동이 제한되면서 통과율이 급감하는 등, 유량변화에 대하여 적응하지 못하는 문제점과 홍수시 활발한 유사이동으로 어도 자체가 파손되거나 어도의 입·출구부가 유사퇴적으로 막히는 경우가 빈번히 발생하는 문제가 있었다.

또한, 하상의 급격한 변화로 인한 최심선의 이동으로 갈수기 때 어도의 이용효율이 현저히 저하되는 경우도 다반사로 발생되어 유인효율 증대방안으로 “수리해석을 통한 어도의 최적의 위치선정(백경오. 2012.02.15. 학술기가, 물과 미래)에 대하여 발표한바 있으며, 최근에는 하상변화로 인한 최심선의 이동, 유량변화에 대한 부적응성 문제 및 집어효과의 문제점 등으로 이미 어도가 설치된 보에 어도확장 사업을 시행하는 추세이다.

이러한 문제는 근원적으로 이동어류의 향류성과 주 흐름으로의 이동하는 어류의 일반적 특성을 인지하면서도 “취입보의 경우 관개용수 확보에 지장을 초래하지 않으면서 어도의 수심을 유지하며 유인수를 방류하여야 한다.”는 조건 때문에 유인수로의 개발이 지연되어 왔다.

한편, 국내에서 현장시공이 어려운 아이스하버식 어도를 시공성이 높은 조립식 어도로 개발함과 아울러 표준형 어도로 선정한 바 있으며, 이에 따라 2014년 3월부터 어도 개보수사업 시행과 병행하여 모니터링을 실시하여 어류이동 효과 및 수산자원량 변화분석을 2016년 12월까지 실시하였다.

“어도 개보수사업 모니터링 및 효과분석(해양수산부, 한국농어촌공사.2016) 조사연구”에서 어도 상·하류의 어류군집지수를 비교한 결과, 어도를 통한 하천 상·하류간 종적교류 증가로 군집의 안정도가 증가하여 종 다양도 및 풍부도가 증가하였고, 수산자원량 변동추이를 분석한 결과 개보수 이후 전체적으로 수산자원량이 증가한 것으로 나타났다.

다만, 최근 과학기술의 발달로 인하여 정량적 평가로 가장 많이 이용되는 PIT-tag(전자발신장치) 기법으로 어도 효율성을 실시한 결과, 유영력이 좋은 어종인 황어 및 연어는 57~100%의 통과율을 보이고, 기타 어류의 통과율은 32~40.0%로 나타났으나, 어도 입구에 진입한 어류 중 황어 및 영어는 11~25%, 기타 어류는 5.3~17.8%의 유인율을 보였다.

따라서 어도의 효율성을 유인율과 통과율의 곱으로 나타내면, 유영력이 좋은 어동의 경우 15% 이하이고 기타어류는 7% 미만으로써, 통과율이 높은 어도라도 유인수가 없으면 어도의 효율성을 개선할 수 없음을 확인 할 수 있었다.

본 발명은 위와같은 종래의 어도에서 유량변화에 대한 부적응성과 집어효율의 저하로 인한 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 그 목적은 담수구역으로부터 취수 또는 월류되는 물을 어도와 병행 설치한 유인수로를 통해 어도 입구의 하류로 방류함에 있어 관개용수의 공급에 지장을 주지 않으면서 하천 유량변화에도 어도내의 물 흐름을 안정화시켜 어류 이동을 쉽게하여 통과율을 향상하고, 어도 입구에 어류가 모이는 집어효과와 어류가 어도입구로 진입하도록 유도하여 유인율을 높임으로써 어도의 효율성을 향상한 하천보의 유인수로를 갖춘 어도를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보의 구조 및 다양한 현장여건에 따라 적어도 하나 이상 설치되는 어도에 인접하여 유인수로를 병행설치 가능하도록 발명하였다.

담수구역의 유인수로 입구에 자동화시스템의 유인수문을 구비하여, 변화하는 하천유량에 따라 어도의 수심을 일정하게 유지하면서 유인수를 방류하여 어도내의 어류가 쉽게 이동할 수 있는 조건을 확보하면서 어류의 집어효과를 향상하는 것이다.

가동보에서는, 상기 자동화시스템의 유인수문을 가동 보와 알고리즘이 연계된 설치로 하천의 유량변화에 따라 가동 보가 단계별 개방이 조절되고 이에 대응하여 유인수문은 어도의 수위를 유지하면서 유인수를 방류하는 방법이다.

유인수가 방류되는 유인수로에는 이동어류가 효과적으로 어도에 진입할 수 있게, 유인수로와 병행 설치하여, 유인수로의 방류구를 어도의 입구보다 돌출되게 설치하여 하류로부터 유인수를 따라 거슬러 소상하는 어류가 주 흐름의 가장자리로 이동하는 과정에서 자연스럽게 어도로 진입하게 유도하고, 콘크리트 보의 어도 출구부에는 홍수 시 상류에서 떠내려 오는 석력이 어도 안으로 들어가는 것을 방지하고, 어도 출구에서 나와 담수구역으로 진입하여 상류로 이동하여야 하는 어류가 유인수로에 빠져 하류로 떠내려가는 것을 방지하는 석력유입방지벽을 구비하며, 가동 보에서는 어도의 출구로 나오는 어류가 유인수로에 빠져 하류로 떠내려가는 것을 방지하기 위하여 어류진입 방지벽이 구비된 구성을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 유인수로는 담수구역에서 취수하여 방류함으로서 계단식 어도의 유량변화에 대한 부적응성을 해소하여 어도를 소상하는 어류의 통과율을 향상시키고, 방류된 유인수는 어도입구의 하류부로 확산됨에 따라 집어효과를 향상하고, 유인수로의 방류구를 어도의 입구보다 길게 설치하여 유인수를 따라 이동하는 어류가 자연스럽게 어도로 진입하는 구조로 설치되어 어류의 유인율을 향상할 수 있는 효과가 있다.

또한, 홍수 시 떠내려 오는 석력이 어도로 들어가 격벽을 훼손하거나 어도의 입구에 석력이 퇴적되는 것을 방지하는 석력유입방지벽을 설치하여 유인수로를 통하여 배출함으로써, 어도의 내구성 향상과 관리가 용이하여 유지관리비용이 저렴한 경제적인 장점과 하상의 변화로 인한 최심선이 이동하지 않는 장점이 있다.

또한 유인수문과 그 유인수문을 갖춘 유인수로를 가동 보에 설치하여 각각 또는 상호 연계된 자동화시스템에 의해 동작을 제어함으로써, 가동보가 개방되는 초기단계에서는 유인수로에서 방류되는 유량이 많아 주 흐름을 유지할 수 있어, 집어효과와 더불어 어류가 어도를 이동할 수 있는 기간을 향상시키고, 홍수 때는 가동 보의 개방을 점진적으로 이루어지도록 하여 급류로 인한 하류지역에 발생될 수 있은 피해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 유인수로를 갖춘 어도에서 유인수로에 유인수문과 낙차부가 설치된 상태를 나타내기 위해 길이방향으로 절단한 사시도.
도 3은 본 발명의 유인수로를 갖춘 어도가 가동 보에 설치된 사시도.
도 4는 본 발명의 유인수로에 설치된 유인수문의 동작을 제어하기 위한 블록 구성도.

이하, 본 발명의 하천 보의 유인수로를 갖춘 어도를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 유인수로 갖춘 어도가 콘크리트 고정보 및 가동보에 설치된 자동화시스템이 적용된 유인수문의 설치상태를 나타낸 사시도로서, 본 발명은 관개용수를 확보하기 우한 하천 보(100)에 어류의 생태이동통로인 어도(120)를 설치할 때 그 어도의 입구가 위치하는 하류로 물을 방류하는 유인수로(300)를 병행 설치하여 하류로부터 거슬러 올라오는 어류를 어도 입구로 유인 및 통과되게 하면서 유량증가에 의한 변화에 적응할 수 있도록 한 것이다.

상기 어도(120)는 물이 흐르는 방향으로 거슬러 이동하려는 어류의 유영특성과 주 흐름을 이탈하지 않으면서 가장자리의 유속이 느린 부분을 이용하여 이동하는 생태적 습성을 이용하기 위해 하나 이상 설치하되 복수로 설치되는 어도인 경우 유인수로(300)를 중앙으로 그 양측에 각각 어도(120)를 인접되게 병행 설치하고, 단수의 어도인 경우에도 유인수로(300)에 인접되게 병행설치하는 것이 바람직하다.

상기 유인수로(300)에서 빠른 유속으로 확산되는 유인수가 어도(120)의 입구를 막지 않도록 어도의 입구보다 길게 설치함으로써, 주 흐름이 형성된 유인수의 가장자리를 따라 소상하는 어류가 어도의 입구에 자연스럽게 진입되게 하여 집어를 효율적으로 하게 된 것이다.

도 1 및 도 2는 철근콘크리트 고정보의 어도(120)에서 유인수로(300) 선단부에 자동화 시스템에 의해 제어되면서 유인수 방류량을 조절하는 유인수문(150)이 설치된 것으로, 상기 유인수로(300)의 구성은 보(100) 상류 측으로 유인수로(300)와 연결되어 담수구역으로 진입한 어류가 유인수로(300)에 들어가 하류로 떠내려가는 것을 방지하면서, 홍수 시 상류로부터 떠내려 오는 석력이 어도 안으로 들어가는 것을 방지하기 위한 석력유입방지벽(400)이 구비되며, 상기 석력유입방지벽(400)은 담수구역에 진입한 어류가 상류로 올라가는데 지장이 없도록 어도의 너비 이상 상류 측으로 연장 설치하되, 떠내려 오는 석력이 유인수로(300)를 통하여 배출될 수 있도록 45도 각도로 어도(120)의 입구를 가로막을 수 있는 길이와 떠내려 오는 석력이 석력유입방지벽(400)을 넘지 않는 높이로 구비되며, 유인수로(300)의 방류구 측에는 어류가 유인수로에 들어오는 것을 방지하기 위한 낙차부(303)가 설치된 것이다.

어도(120)의 수위를 일정하게 유지하며 변화하는 하천 유량을 방류하는 유인수문(150)은 유압실린더에 의해 작동되는 수문으로서 통상의 기술자라면 누구나 알 수 있음으로 모식도를 생략하였고, 도 4는 유인수문(150)의 동작을 제어하기 위한 블록구성도로서 담수구역의 수위 정보를 인식하고 전달하는 수위레벨센서와 수위정보를 전달 받아 알고리즘에 따라 판단하여 유인수문의 조작을 명령하는 현장제어장치와 수문을 작동하는 수문작동부로 구성되어 진다.

도 3은 본 발명의 유인수로를 갖춘 어도가 가동 보(500)에 설치된 예로서, 어도(120) 출구에서 나오는 어류가 담수구역으로 진입하는 과정에서 유인수로(300)에 빠져 하류로 떠내려가는 것을 방지하기 위하여 상류 측으로 어도너비 이상의 길이로 유인수로(300)와 연결된 어류진입방지벽(207)이 구비된 것이다.

100 : 보 110 : 보 마루
120 : 어도 150 : 유인수문
207 : 어류진입방지벽 300 : 유인수로
303 : 낙차부 400 : 석력유입방지벽
500 : 가동보

Claims (1)

1. 하천 보(100)에 설치되는 어도(120)와 인접하여 병행 설치된 유인수로(300) 입구에 어도(120)를 이동하는 어류가 쉽게 소상할 수 있도록 어도의 수위를 일정하게 유지하도록 유인수 방류량을 조절하는 유인수문(150)이 구비된 유인수로(300)에 있어서,
   상기 유인수로(300)의 상류측에 연결되어, 홍수 때 떠내려 오는 석력이 어도 안으로 들어가는 것을 방지하고 유인수로(300)를 통하여 배출을 유도하며, 어도(120) 출구에서 나와 담수구역으로 진입하는 어류가 유인수로(300)에 빠져 하류로 떠내려가는 것을 방지하는 석력유입방지벽(400) 또는 어도(120) 출구에서 나와 담수구역으로 진입하는 어류가 유인수로(300)에 빠져 하류로 떠내려가는 것을 방지하는 어류진입방지벽(207)이 설치되고,
   상기 유인수로(300)의 하류 측 방류구는 빠른 유속으로 확산되는 유인수로부터 어도로 진입하는 어류가 방해받지 않도록 어도(120)의 입구보다 길게 설치된 유인수로(300)가 구비된 구성을 특징으로 하는 하천 보의 유인수로를 갖춘 어도.

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