도시하천

1945년 이후 하천변의 변화

① 도시의 인구 집중현상 심화

② 산업사회로의 급속한 변화

③ 공공시설 확충에 따른 무분별한 건설골재 채취

- 하상의 파괴

④ 물수요의 급격한 증가로 인한 댐의 축조

- 도시하천의 하상저하

- 도시하수 및 공장폐수로 인한 오염도 심화

⑤ 도시화의 진전

- 수문사상의 변화

- 토지 이용도의 증대 (하폭의 축소)

- 하천 수질오염

- 침수빈도의 증가, - 하천공간의 과다점유

도시화 현상과 하천

▪ 자연녹지 → 상업지구나 주거지구 등으로 형질 변경

① 공공 시설물의 건설- 도시하천의 골재 채취

② 하천연안의 이용도의 고도화

- 하폭의 축소

- 하천호안, 수제, 교대 및 교각 등과 같은 하천시설물의 증설

③ 도시하수도 및 하수 처리시설의 설치운영

- 하천수질의 오염 : 상수도 취수원의 위협 요인

④ 각종에너지(전원:수력, 화력등) 개발 촉진

- 하천의 수량, 수위 및 수질에 영향

도시와 지면변화

① 임피질(林被質)지표면이 건물 또는 도로의 포장면으로 변화

② 자연지형의 요철이 줄어들고 비교적 평탄한 지역으로 바뀌어

강우시 보유력(保留力)이 감퇴

③ 새로운 식재(植栽)시 별도의 배양토 공급이 필요

④ 호우시 수방대책이 각별히 요망됨

- 유출계수의 대폭적인 증가

자연상태 :

도시지면 :

도시화와 수문변화

① 도시화에 의한 강우량 증가 및 강우강도 증대

② 첨두 유출량의 증대(도시화 이전의 2 ~ 3배) 및 peak

도달시간 단축

③ 유출계수의 변화 : 도시화 이전

도시화 이후

④ 증발량의 증가 및 안개의 발생빈도 증대

- 댐건설, 수중보에 의한 저류

⑤ 산성비에 의한 생태계위협

-대기중의 (황산화물)나 (질소산화물)성분이 대기중의

수증기와 만나 강우형성

도시화와 환경변화

[1] 도시화의 장점과 단점

(1) 장점

① 토지이용도 증대

② 공급시설에 대한 투자가 증가되어 고용증대

③ 생산성이 증대되어 GNP증가

④ 생활수준 향상

⑤ 하천정비를 통한 취수 ･ 배수시설을 갖추어 피해를 줄이고

이수에 기여

⑥ 교통로 연계를 통한 활동반경의 확장

(2) 단점

① 인구밀집으로 인한 교통혼란과 환경오염

② 물 수요급증으로 인한 상수원의 확보의 어려움.

하수처리 시설비와 운영비용 증대

③ 산성강우로 인한 생태계 파괴 위협

④ 폐기물 처리 및 매립장 문제대두, 지하침출수로 인한 지하수

오염문제

⑤ 도시 격리 현상

⑥ 하천의 복개로 인한 하천기능 상실

[2] 도시화에 따른 하천환경의 변화

(1) 건천화(乾川化) : 불투수성 면적의 증가로 인해서 지하수에

보충되는 수량이 감소되므로, 비가오지 않는 기간에는 지하

수량이 부족하기 때문에 하천이 고갈되는 현상

- 하천의 수질오염의 문제

(2) 수계의 변화 : 하천수로의 매립

(3) 유량변화 : 유출량 증가(유출계수 증가)

(4) 지하수의 고갈과 오염 : 무분별한 지하수의 개발과 이용

- 생수이용증가

- 공업용수의 증가

(5) 수질오염 : 하수, 오물 및 폐기물의 하천으로의 유입

도시하천의 변화과정

[1] 도시하천의 역기능 요소와 추구개념

(1) 물 환경의 역기능

① 물이 흐르는 본래의 길이 변화됨

② 하천연변의 저지대에 택지가 조성됨

③ 인공구조물의 축조에 따른 유출율 증가

- 유수지 수문붕괴에 의한 수해

- 생활하수, 공장폐수 및 가축배설물의 하천유입

(2) 도시하천 문제해결을 위한 하천계획에 대한 2가지 개념

① 하천계획이 인간생활에 있어서 이익추구를 최대화 할 수 있는

방향으로 수립되어야함.

② 아름답고 풍요로운 물 환경으로 바뀌어야 함

[2] 도시의 물 환경

(1) 도시의 물 순환

그림 1. 도시의 물순환

(2) 물의 기능과 환경요소

표 1. 물의 기능과 환경요소

[3] 도시의 물수요

(1) 상수도

- 음용수, 생활용수

(2) 공업용수

- 공업용수의 안정된 공급은 국가경제 측면에서 매우 중요

- 경우에 따라서는 하천원수의 사용 가능

- 지하수의 하천 용수화 ( 하천수가 부족한 경우 )

(3) 지하수 이용

- 수자원 총 이용량(339억)의 약 11%인 약 37.2억이 지하수

이용량 ( 2006 )

⋅생활용수 : 18억 ⋅농업용수 : 16.8억

⋅공업용수 : 2억 ⋅온천수 등 기타 : 0.4억

(4) 잡용수 : 수세식 화장실 용수, 에어컨 냉각용수,

청소용수, 세차용수, 살수용수, 조경용수 (연못, 분수 등),

소방용수 등 잡용도에 사용

- 수돗물 소비량을 줄여 하수 발생량 감소 (수질보전 효과)

- 댐건설 수요 감소

- 갈수기에 물 부족 문제를 경감

- 1991년 수도법에서 중수도제도를 신설

(5) 환경용수 - 하천 생태서식 및 경관의 개선

- 친수공간의 창출 (레크레이션)

- 수변 문화유산 보호

- 생활환경 개선

- 30여 개국이 환경용수의 개념을 도입 ･ 운영하고 있으며

수요가 계속 증가하는 추세

(6) 농업용수

표 2. 도시화에 따른 수자원의 변화

표 3. 도시화에 따른 물환경의 변화

[4] 도시의 물 배수

- 도시화는 유출량의 증가로 이어지기 때문에 하수관거를

설계⋅시공할 경우 이후의 개발정도를 고려하여 용량 산정

-하천연변의 저지대를 위한 유수지의 배수를 위해서 빗물

펌프장 설치 필요

(3) 유수지 상부복개

(4) 홍수터를 도로나 주차장으로 활용하여 하천 수질오염을

초래

(5) 오염물 투기로 인한 본류 하천오염 및 연안해역의 오염증가

(6) 하천을 통과하는 구조물들의 교각으로 인한 통수단면 감소

한국의 도시하천

(1) 도시 지역내 소하천들의 건천화

-본천의 중상류에서의 댐건설로 인한 운송토사 차단 및

골재채취로 인한 하상저하

(2) 하천부지를 부분적으로 또는 전면 복개해서 주차장으로 이용

도시하천 시설물과 문제점

[1] 하수도

(1) 관로의 노후화 (2) 관로의 용량부족

(3) 시민의 하수관망에 대한 인식부족 (4) 관로내 퇴적

[2] 배수문 : 제내지의 폐수 , 우수배제 (홍수시나 만조시의

우수배제)

(1) 수문의 개폐상의 문제

(2) 수문주변의 퇴사로 인한 배수 및 수문개폐곤란

(3) 계속되는 도시개발로 인해 수문의 위치가 목적지점에서

이탈

(4) 설계 및 시공 상의 오류로 인해 수문의 통수단면적 부족

[3] 유수지 및 빗물 펌프장

▪ 유수지 : 제내지 측의 침수를 방지할 목적으로 홍수량의

일부를 일시적으로 저류하는 곳

▪ 빗물 펌프장 : 저류량이 많아지면 상황에 따라 제외지쪽으로

강제배수

- 두 시설을 계획⋅설계하는 경우 해당지역의 상황을 고려하여

유수지 저류용량과 펌프장의 배수능력을 설정

▪ 문제점

(1) 시설용량 부족 (2) 배수시설의 오작동

(3) 배수시설의 위치선정 잘못

(4) 운영 및 관리체계 미숙

도시 수방대책

-도시화의 진전은 호우 또는 홍수로 인한 피해규모를

증대시킴

도시 수방시설의 종류와 구분

1) 하천 홍수 방지의 경우

• 하천제방 : 월류방지, 하도제한, 누수방지

• 홍수조절지 : 홍수유량 감소, 하류부 수위저하

• 방수로 : 홍수량 분산으로 하류측 수해방지

2) 내•배수처리의 경우

• 유수지 및 우수배제 펌프장 : 제내지 침수방지

• 배수암거 및 수문

- 평상시 : 수문(배수문)을 개방하여 자연유하식으로

배수암거를 통한 배수

- 홍수시 : 제외측 수위가 제내측 수위보다 상승하는 경우

수문을 폐쇄하고 강제배수

• 도시하수도

3) 신 시가지 또는 도시화로 형질 변경된 지구

• 현지 저류법 : 호우기간에 관공서 또는 지하 등에 우수량의

일부를 저류하였다가 수일 후에 방류

제방의 수방 관리

- 하천의 수방시설 중 가장 큰 비중을 차지하는 시설물

[1] 홍수시 유의사항

(1) 홍수시 수위 상승기에 제방의 월류로 인한 피해가 발생하지

않도록 유의

- 도시하천은 수위가 급하게 상승하고 감수기가 아주 길게 됨

(2) 제체가 위약하게 되는 것은 수위의 감수기 이므로 이

기간에 더욱 신중하게 관리

제방의 수방 관리

(3) 제방을 관통하는 시설물과 제방과의 접촉부위에서의

누수관리

- 배수암거, 수문 및 육갑문

-간힐재(間詰材)로서 점토 사용

(4) 충분한 여유고를 두어야 함

• 제방의 파괴원인

① 제방의 월류

② 제방의 누수에 의한 파이핑 현상

③ 제체내부 또는 비탈면 등에서의 붕낙으로 인한 제체 손상

[2] 평상시 유의사항

(1) 제방의 철저한 유지관리 주기적인 감시 및 순시

(2) 제방의 식재관리 - 통수능이나 비탈면 보호

(3) 우기에 대비한 이상 시설물들의 보수

하천 시설물의 수방관리

[1] 댐과 저수지

(1) 상시 만수위와 계획 홍수위의 차 이내에서 계획홍수량을

안전하게 유하시켜야 함

(2) 다목적 댐의 경우에는 제한수위 (목적별 용량 배분수위)를

철저히 준수

(3) 콘크리트 댐을 제외한 토석댐 등은 절대로 월류하면 안됨

(4) 각 댐 수문조작은 각 댐별로 설정된 수문조작 기준을 엄수

(5) 제체내부에 설치된 각종 계측기구의 작동을 예의 관측

하고, 문제가 발견되는 경우 즉시 보수대책 강구

하천 시설물의 수방관리

[1] 댐과 저수지

(6) 댐 지점에서의 수위와 방류량 자료의 관리

- 매시 홍수통제소로 보고

(7) 댐체, 하류부 하상 및 수위 - 유량 관측단면 ( 지점 )

- 홍수발생 전후에 누수나 하상변동 (세굴량) 조사

[2] 호안, 수제 및 바닥 다짐공

• 호안 : 흐름 방향과 직교되는 측방향의 침식방지(저수호안,

고수호안)

• 수제공 : 하상의 흐름방향에 대한 하상저하 (세굴) 방지

• 바닥 다짐공 : 하상 세굴이 크게 우려되는 개소나 구간

- 돌 깔기, 돌망태, 콘크리트 타설공

[3] 통문, 통관, 수문 및 내배수 처리시설 등

• 홍수시 하천수위의 상승으로 인한 수압 증가

- 시설물이나 시설물과 제방과의 접속부의 손상유의

- 누수발생

내•배수 처리시설

• 급격한 도시화

- 도시지역의 내배수 처리불량으로 인한 피해규모 확대

- 도시지역에서의 내배수 처리 문제 대두

- 도시 홍수 재해 방지를 위한 대책 수립 필요

[1] 내배수 처리시설의 정의 및 기능

(1) 유수지 (조절지)

: 홍수시 유입유량 일부를 가두어 두었다가 외수위가 저하되면

수침수가 발생하지 않도록 홍수량을 조절하는 시설

- 독립 유수지 - 유수지와 배수펌프장을 연계

- 최근은 집수정과 펌프장의 조합형태 다수 설치

(2) 배수문 및 배수관거

• 배수문

- 제내지의 폐수 및 우수배제

- 홍수시나 만조시 유수침입 방지

- 제외수위 강하시 제내의 배수

• 역수문

- 지류의 하류부에 설치하여 본류의 역류방지

- 지류자체에 과대한 치수시설 없이 그 범람을 방지할

목적으로 설치

• 육갑수문

- 하천제방, 도로 또는 철도궤도 때문에 계획상 필요한 높이를

확보할 수 없을 때 설치

[2] 내배수 시설운영 및 관리체계

(1) 내배수 처리체계

그림 2. 내배수처리 흐름도

표 4. 내•배수 홍수처리체계

(3) 유수지 상부복개

(4) 홍수터를 도로나 주차장으로 활용하여 하천 수질오염을

초래

(5) 오염물 투기로 인한 본류 하천오염 및 연안해역의 오염증가

(6) 하천을 통과하는 구조물들의 교각으로 인한 통수단면 감소

그림 3. 유수지 방류수문의 내•배수 처리체계

그림 .4. 하천으로 직접 방류되는 수문의 내•배수 처리체계

(2) 유수지 배수펌프 운영기준

- 유수지의 규모 (면적, 용량) 와 펌프배제 용량에 따라 정해짐

- 수위변화의 추이를 보면서 가동대수를 가감

※ 기존의 배수펌프 운영조작기준에 대한 합리성 검토 필요

필요시 새로운 조작기준의 설정 필요

(3) 배수시설의 관리기준

-배수 펌프장의 옥외변전소, 배전반실, 펌프실,

부대시설(수문, 스크린 등)의 이상 유무 점검

- 유수지내의 퇴적물, 부유물 및 잡초의 유무상태 점검

- 수문작동, 퇴적물, 권양대 및 권양기의 내구성 등 검토

[3] 내배수 시설의 적정관리

(1) 내배수 처리 예·경보 시스템

1) 목적

• 수문조작 또는 배수펌프 운영조작을 통하여 유수지 수위를

저하시켜서 내수의 범람을 방지

- 수위 및 유량관측소로부터 얻은 실시간 자료를 분석하여

유수지 수위 예측

• 피해발생지역의 유관기관 및 주민에게 통보

- 적절한 사전 대응책 강구

- 인명 및 재산피해 최소화

2) 활동

① 구분

가. 침수주의보

- 유수지 수위가 계획 홍수위를 상회할 위험이 발생할 것으로

예측될 때

나. 침수경보

- 실제로 유수지 수위가 계획 홍수위를 상회했을 때 발령

다. 해제

- 유수지 수위가 지정 저수위 이하로 하강하였을 때 발령

② 운영

가. 예·경보 발령시의 근무조 편성

나. 각 반(조)의 임무

㉠ 경보반

㉡ 기기 관리반

- T/M 장비 전용회선의 점검 및 전원시설의 운영관리 및 보수

㉢ 행정 지원반

- 유관기관과의 협조체제를 통한 행정업무 수행

㉣ 전산 처리반

다. 내배수 처리 예·경보의 개시

라. 내배수 처리 예·경보의 종료

그림 5. 내•배수 처리 예·경보 발령 흐름도

(2) 유지관리 및 운영

1) 배수문

① 문제점

가. 수문 개폐시의 조작실수나 수문고장으로 인한 위험과

시간지체에 따른 위험

나. 관리소홀과 노후로 인한 배수불량 및 방수기능의 저하

다. 수문위치가 지역개발이나 설계실수로 인해 제내지쪽에

위치하게 되어 구조적인 모순을 내포하며, 방수면에서

안전도가 저하되는 경우

라. 토사퇴적으로 인한 유효통수 단면의 축소로 발생되는

침수위험

(2) 유지관리 및 운영

1) 배수문

① 문제점

마. 배수경사의 불량으로 자연유하가 불가능해져 발생되는

침수위험

바. 수문의 작동 불량시 혹은 누수시에 제내지쪽에 직접적인

외수침수 발생

② 개선되어야 할 운영방안

가. 2중 수문설치

나. 수문의 위치이전

다. 신속한 수문개폐와 외수위를 고려한 수문개폐

라. 유효 통수단면의 확보

마. 전동수문을 설치하여 수문의 신속개폐가 가능하도록 할 것

2) 유수지

① 문제점

가. 배수펌프 운영조작의 기준미비

나. 유수지 내의 토사 퇴적물에 의한 유효 저수용량의 감소

다. 방류수문의 개폐시간 부적절

② 개선방안

가. 정확한 강우-유출모형의 확립으로, 유수지 유입량의

정확한 예측이 가능하도록 할 것

나. 유입량을 고려한 실시간 배수펌프 운영조작의 기준설정

다. 바닥준설에 의한 유효 저수용량의 확보

라. 각종 수문자료와 관측시설의 확보

3) 배수펌프 가동기준

- 최대 펌프가동 유수지 수위를 가능하면 낮게 정하는 것이

유리하지만, 안전도와 경제성을 함께 고려하여 결정

강의 자료 출처

• 이원환, 최신 하천공학 제2판, 문운당, 2012. • 이원환, 하천계획관리론, 동명사, 1995. • 인터넷 사진자료

Thank You! www.chungbuk.ac.kr