52. 침사지의 종류, 구성요소, 규모결정(소요용량 결정방법) 등

  

문제) 3. 유역에서 발생하는 토사 및 유송잡물 등의 제거, 하류로의 토사유출 감소를 위해 설치하는 침사지의 구성요소와 소요용량 결정방법에 대하여 논하시오. 84-2

문제) 2. 침사지의 종류, 침사지 규모결정방법 및 토사재해 저감대책에 대하여 설명하시오. 89-4

문제) 10. 침사지의 구성 중 토사 침전부. 90-1

문제) 4. 침사지의 구성요소와 소요용량 결정방법에 대하여 설명하시오. 102-2

문제) 4. 침사지겸 저류지의 저류공간 구성 및 제원 결정 방법을 설명하시오. 117-3

문제) 1. 재해영향평가 시 재해저감 시설인 침사지겸 저류지 계획에 대하여 설명하시오. 132-1

문제) 2. 토사유출량 산정방법에 대하여 설명하시오. 132-1

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1. 침사지의 종류

  ⑴ 설치 목적에 따른 분류(환경, 재해방지 침사지)

    ① 환경침사지 : 하류 공공 수역의 수질보전을 주목적

    ② 재해방지침사지 : 하류 지역을 토사재해로부터 보호하는 것을 주목적

  ⑵ 기능에 따른 분류(간이, 임시, 영구침사지)

    ① 간이침사지 : 현장에서 임시 방편으로 축조, 둑높이 1.5m이하의 소규모, 하루 이내의 침사목적

    ② 임시침사지 : 공사 전 기간 동안 사용할 목적으로 간이침사지보다 높은 설계기준 요함

    ③ 영구침사지 : 공사기간 중 침사지역할, 공사 후 경관, 위락, 저류, 지하수 함양 등 기능

  ⑶ 저류 방식에 따른 분류(완전, 흐름저류)

    ① 완전저류 : 비교적 적은 호우, 소규모 배수구역, 완전 저류, 큰 호우만 비상여수로 가동

    ② 흐름저류 : 큰 재현기간 호우, 대규모 배수구역, 천천히 흐르는 상태에서 유사가 침전하는 개념

      ⓐ 총량 저류

      ⓑ 첨두유량 저류  

 

2. 침사지의 구성요소

출처 : 수자원 설계실무

  ⑴ 유입조절부(inlet control zone)

    ① 유입 홍수량을 와류나 한쪽으로 쏠림이 없도록 골고루 배분시켜 침전효율을 높이는 역할

    ② 필요시 유입부 앞에 가로벽(수중소단, 웨어, 배플, 실트휀스 등)을 설치하여 침전효율을 높임

  ⑵ 홍수조절부(flood control zone)

    ① 토사조절부 위에 위치하여 홍수를 조절하는 역할을 하는 공간

    ② 홍수조절부의 규모는 홍수수문곡선, 홍수조절량 및 유출조절부의 규모 등에 의하여 결정

  ⑶ 토사조절부(sediment control zone)

    ① 침전부(settling zone)

      ⓐ 유입 홍수량을 가급적 잔잔하게 하여 토사가 잘 침전하게 하는 역할

      ⓑ 회전류를 억제하기 위하여 흐름방향으로 가급적 길게 계획

      ⓒ 침전부의 수면적은 홍수량, 설계포착대상 입경 및 설계 유사포착률 등에 의하여 결정

    ② 퇴사저류부(sediment storage zone)

      ⓐ 침전부 아래에 위치하며 침전된 토사를 저류하는 역할

      ⓑ 퇴사저류부의 규모는 토사유입량, 침사지의 설계 유사포착률, 준설주기 등에 의하여 결정

  ⑷ 유출조절부(outlet control zone)

    ① 침사지 수위 및 유출량을 제어하는 역할

    ② 웨어, 방류관, 연직관, 주여수로, 비상여수로 등의 여러 가지 조합으로 구성

    ③ 유출조절부 구조물의 형식과 크기는 침사지 및 홍수량 설계기준에 따라 결정되며,

           침전부로부터 흐름의 완만한 천이가 발생되도록 하여야 함

    ④ 필요시 수중 소단, 웨어, 배플, 실트 휀스 등의 시설물을 설치하여 유속조절 기능을 증대

    ⑤ 하류측으로 유송되는 부유잡물 등을 포착하여 제거하는 제진시설을 포함하여야 함

    

3. 침사지 규모결정방법

  ⑴ 범용토양유실공식(USLE) : Wischmeier와 Smith가 개발한 토양유실량 추정공식으로

                                                            원래 배수면적 1ha미만의 소규모 경작지의 토양유실량 추정을 위해 개발

A(ton/ha) = R · K · LS · C · P = R · K · LS · VM

(∵ A : 강우침식인자 R의 해당기간 중 단위면적당 토양침식량(ton/ha),

R : 강우침식인자(10^7J/ha·mm/hr), K : 토양침식인자(ton/ha/R),

LS : 지형인자(무차원), C : 토양피복인자(무차원), P : 토양보존대책인자(무차원),

VM : 토양침식조절인자(무차원))

  ⑵ 강우침식인자(R) : 강우의 운동에너지에 대한 토양침식량의 정도를 나타내는 인자

    ① 연평균 강우침식인자 : 기존연구결과

    ② 단일호우 강우침식인자 : 30년 빈도 24시간 채택(일반적으로 연평균 강우침식인자에 비해 2배 이상 산정되는 경향)

  ⑶ 토양침식인자(K) : 토양의 침식성에 따른 토양침식량의 변화(ton/ha/R)

  ⑷ 지형인자(LS) : 지형에 따른 토양침식량의 변화(∴사면길이 x 사면경사 = L x S )

  ⑸ 토양피복인자(C), 토양보존대책인자(P) : 임의성이 가장 높은 부분이며, 이로인해 신뢰도 저하

      (∵토양피복인자(C)와 토양보존대책인자(P)의 곱으로 표현되는 토양침식조절인자(VM)를 적용하는 것이 타당)

      (∴토양침식조절인자 산정기준 표를 참고하여 적용))

    

4. 토사재해 저감대책

 가. 유역의 유사조절 대책 구분(구조물적대책, 비구조물적)

  ⑴ 구조물적 대책(토사생산억제, 유출억제, 유출조절 : 유사조절용 침사지, 사방댐 등)

    ① 토사생산 억제계획 : 침식 억제, 유사원지역의 황폐화방지, 토사생산 억제 계획 등

    ② 토사유출 억제계획 : 유출토사를 침사지나 사방시설에 저류하여 하류에 토사유출을 억제 계획

    ③ 토사유출 조절계획 : 유출토사를 침사지나 사방시설에 일시적으로 저류한 후 안전하게 하류로 유하하기 위한 계획

  ⑵ 비구조물적 대책 : 식생보호, 식생처리대책, 토양침식방지 경작법 등

    ① 식생보호 : 초지의 과도한 방목에 의한 토양 침식 가속화 방지

    ② 식생처리대책 : 토양 침식에 취약한 구역을 덮음으로 토양 손실 예방

    ③ 토양침식방지 : 작물관리(전작, 작물 배치 등)와 경작법(등고선식 경작, 등고선 간작 등) 개선

 나. 하천의 유사조절 대책(유사량 과다, 유사량 과소)

  ⑴ 유사량 과다 : 유사 직접 제거, 하도내로 퇴적되지 않도록 하는 방법

    ① 유사제거 : 골재채취, 침사지, 와류동관(vortex tube)

    ② 유사소통 : 우회수로

  ⑵ 유사량 과소 : 유사포설, 직접 하도 내로 유사 보충, 소류력을 감소시켜 침식 발생 억제

    ① 유사포설 : 상류에 댐의 축조 등으로 하류 유사 공급이 과소해 질 경우, 하도에 유사를 보충

    ② 침식방지 : 하상유지공, 장갑화유도(굵은 자갈로 하상을 덮어 더 이상의 침식 방지 방법)

  

5. 침사지 설계순서

  ⑴ 대상지역 관련 자료 수집 및 분석

  ⑵ 침사지 설치 후보지점 선택

  ⑶ 설계 재현기간 설정 및 퇴적대상 토사유입량 산정

    ① 퇴적대상 토사유입량(침사지 유입토사량)

         = USLE 또는 원단위법에서 산정한 토양손실량 x 유사전달률 x (1/단위중량)

  ⑷ 설계 대상 토사입경과 포착효율 선택

    ① 설계대상 토사입경

    ② 토사조절부 설계대상 유량

      ⓐ 재해영향평가 : 첨두유입량

      ⓑ Walesh : 침사지 첨투방류량

      ⓒ TRB : 평균방류량

      ③ 침강속도 : stokes 등

     ④ 포착효율 산정

  ⑸ 토사저류부 용량 = 퇴적대상 토사유입량 x 포착효율

  ⑹ 토사침전부 설계유량 및 용량결정

  ⑺ 토사침전부 평면적 및 평균수심 결정

⑻ 토사조절부 = 토사저류부 + 토사침전부

⑼ 유입조절부 설계

⑽ 유출조절부 설계

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