하상유지공

정의

하상유지공은 보나 낙차공 하류의 세굴을 막는 하상 보호 시설이다.

세굴이 계속되면 구조물 기초가 드러나 구조물이 불안정해진다.

주요 구성요소는 물받이공, 에너지 감세공, 끝턱구조물이다.

하류부 구성

하류부는 물받이공, 감세공, 끝턱구조물이 연속된 체계로 작동한다.

물받이공은 낙하수를 받아 흐름을 안정시킨다.

감세공은 도수를 일으켜 낙하 에너지를 소산시킨다.

끝턱구조물은 세굴이 상류로 확대되는 것을 막는다.

에너지 집중과 세굴

낙하수는 하류에서 큰 운동에너지로 하상을 때린다.

유속이 하상 재료의 한계 유속을 넘으면 세굴이 일어난다. 그래서 감세로 유속을 낮춘다.

단위 폭당 전력은 P = γqH로 구한다. γ는 9.81, q는 3.0, H는 2.0을 대입한다.

그러면 단위 폭당 약 58.86kW/m가 나온다. 중소하천 낙차공에서도 충분히 큰 값이다.

따라서 감세 설계가 필요하다.

형식 비교

하상유지공은 목적에 따라 형식이 달라진다. 목적이 형식을 결정한다.

보형은 취수와 수위 조절이, 낙차공형은 하상 세굴 방지가 목적이다.

다단 낙차공은 석재로 흐름을 계단식으로 분산시킨다.

생태 기능을 함께 고려해야 하는 하천에서는 다단 낙차공이 유리하다.

시공 유의사항

시공에서는 기초 근입 깊이와 세굴 예상 범위를 먼저 확인한다.

끝턱 근입 깊이와 하상보호 길이는 평형최대세굴심을 기준으로 정한다.

가물막이와 굴착 범위를 정하고, 기초 바닥을 설계 레벨까지 정리한다.

콘크리트 타설 또는 사석 투입 후 기능을 확인하고, 하상 변동을 계측한다.

정리와 직접 풀기

정리하면 하상유지공은 횡단 구조물 하류의 세굴을 막는 시설이다.

하류부는 물받이공, 감세공, 끝턱구조물로 구성된다.

길이는 평형최대세굴심을 반영해 산정하고, 시공 시 기초 근입을 확인한다.

직접 풀어 보자.

정답은 다단 낙차공형이다. 석재 계단으로 흐름을 나누어 어류가 지나갈 수 있다.