[한방비교] 댐공사 유수 전환 방식 3가지

댐공사에 있어서 유수전환방식은 필수적인 사항입니다. 유수전환방식이 조금 어렵게 느껴지겠지만 쉽게 애기해서, 댐공사를 한다고 가정해보았을때 공사라는게 물이 있는 곳에서 할수는 없는겁니다. 물론 수중공사 등에 환경적인 요인으로 인해서 어쩔수 없이 특수하게 공법을 개발하는 경우도 있지만 댐의 경우는 흐르는 물을 막고 거기에 구조물을 설치하는 공사입니다. 흐르는 물을 막는 이유는 공사를 건조 상태 즉, 물이흐르지 않는 상태로만들어 공사를 할수 있게 만드는겁니다. 이건 마치 우리가 잔잔한 바닷가에서 모래사장을 할때 모래벽을 세워서 바닷물을 막는 방식과 같다고 보면 됩니다. 그런 물을 막으면 끝날까요? 물은 상류에서 하류로 떨어지기 때문에 물이 계속 모이게 될거고(저류) 그 물이 넘치면 공사에 방해가 될수가 있는겁니다. 

그렇기 때문에 물을 지나가게 하는 유수전환이 필요한거죠. 유수전환 방식이 크게 복잡한건 아닙니다. 폭이 좁으면 전체를 막고 다른 물길을 뚥어주면 되고 만약에 물길이 매우 넓으면 다 막는 비용이 많이 드니 어느정도 물길만 파주어서 물이 지나가게 만들고 공사를 하면 되는겁니다. 전체를 막고 새로운 물길을 뚫어서 유수를 전화하는 방식은 전체절 방식이라고 하고 넓은 하폭과 작은 물길을 가진 하천에서 배수로를 파서 물길을 만들어준것은 가배수로 방식이라고 합니다. 

전체를 막는 유수전환 방식은 물길을 돌릴때 터널을 뚫어주기도 하는데요. 이 터널을 가배수로 터널이라고 하며 추후 공사가 완료되었을때 터널을 사용할수도 있지만 필요 없으면 폐쇄를(Plugging)하기도 합니다. 이번 포스팅은 이런 댐공사의 유수전환 방식에 대해서 포스팅 하겠습니다.

1. 댐공사 유수전환방식의 개요

1) 댐공사에서 유수전환공사는 본댐공사를 위한 가설공사입니다. 댐은 물길을 막고 저류하는 시설이고요, 그 저류한 물로 농업용수록도 쓰이고 생활용수로도 쓰이며 또한 전기를 만들기도 합니다. 

2) 댐공사시 유수전환 방식이란 상류에서 하류에 이르기까지 건조상태를 확보하기 위한 시설로서 유수 전환 방식으로는 전체절, 부분 체절, 가배수로 방식이 적용 되어 지고 있습니다. 이러한 유수전환공사는 댐 본체 공사의 전체 공정을 크게 좌우하는 중요한 부분이지만서도 가설공사이므로 최조저의 공사비로 최대를 효과를 얻을수 있어야합니다.

3) 유수전환시 고려사항으로는 수리 수문학적 홍수위, 지형 조건, 댐의 규모 및 형식을 들 수 있습니다. 하천 유출의 특성을 정확히 파악하여 가장 적합한 방식을 시공하는것이 포인트라고 할수 있습니다.

2. 댐공사시 유수전환 방식 

1) 전체절 방식

- 시공법 : 댐 가설지점의 하천을 완전 봉쇄하고 가배수로 터널을 설치하여 유수전환하는 공법입니다. 댐의 상류를 전면적으로 물막이하여 작업공간을 확보하는데 있습니다.

- 특징 : 상하류 가체절 상부 및 일부 도로 이용이 가능하고 공사비가 다른 방식에 비해 크기 때문에 우회터널 시공공기가 깁니다. 또한 콘크리트 댐 시공시 적용으로 제체 전면이 시공가능하며 제체 축조공사에 공기단축 등에 유리합니다.

- 적용 : 하천이 만곡되어 터널 시공길이가 최소인 장소 또는 협곡지역으로 제체 전면 시공이 가능한 곳에 적용됩니다.

2) 부분체절 방식

- 시공법 : 하천폭이 넓은 경우 하천의 1/2정도를 막고 유수를 반대쪽으로 전환하여 제체를 축조하고 1/2 제체 완료 후 다시 전화 시켜 제체를 축조하는 방식입니;다.

- 특징 : 유량이 많은 곳은 적용이 곤란하며 가체절을 반복 시공합니다. 시공중 월류가 허용되는 콘크리트댐, 락필댐등에 적용할수 있습니다.

- 적용 : 가배수로 터널 시공 등 조건이 곤란한곳이나 하천폭이 넓은 경우 적용이 가능하며 퇴적층 등 수심이 얇은경우 적용이 가능합니다.

3) 가배수로 방식

- 시공법 : 하천의 유량이 극히 적은 장소에 적용하며 하천 일부분에 가 배수로를 설치하고 댐 제체를 축조하는 방식입니다.

- 특징 : 전면적 기초 공사가 불가능하며 댐 본체의 콘크리트 타설 또는 성토 공정에 제약을 많이 받습니다. 하지만 공기가 짧고 공사비도 저렴합니다.

- 적용 : 하천폭이 넓은곳이나 유량이 적은 경우 사용됩니다. 

- 시공시 유의사항 : 폐수시기는 갈수기에 실시하고 하류용수 공급대상을 고려합니다. 곡선 터널시 공사는 곡률반경을 터널 직경의 10배이상 실시해야하며 가배수로 터널 단면 형상도 측벽형과 마제형을 적용합니다. 특히 수로의 경사는 일반적으로 1/30~1/200정도로 합니다.

갈수기 : 한해동안 강물이 가장 적은 시기로 우리나라에서는 겨울철과 봄철이 해당함

홍수기 : 홍수가 나는 시기로 우리나라는 여름철 집중호우 기간

- 기타 : 가배수로 터널 시공완료후에는 방수로를 발전 도수로로 이용하는 방법이 있고 댐 시공완료후 완전 폐쇄하는 방법이 있습니다. 

3. 댐공사시 유수전환에 따른 고려사항

1) 유수전환유량 규모

댐공사에서 유수전환유량을 결정하여 그 규모에 맞춰서 설계합니다. 설계시 기상조건과 홍수기, 홍수량 적용 연도를 고려하여 Risk를 최대로 낮추어서 선정해야합니다. 특히나 가체절의 경우 홍수량이 많아져서 넘치게 되면 본댐 작업에 큰 영향을 미치고 안전사고로 이어질수도 있습니다.

2) 타구조물과의 관계

댐지점 상류에 기존댐이나 기타 저류시설이 있는경우에는 유수전환시설 규모를 축소할수 있습니다.

3) 댐지점의 지형, 지질

하천의 하폭 및 만곡도, 기초 지질등은 유수전환방식을 선정할때 고려되어야 합니다.

4) 댐의 공기

건설공사 기간중에 맞게 될 홍수기의 횟수를 결정하기 위해 댐 건설공사기간을 고려하여 결정합니다.

5) 댐 지정에서의 홍수 특성

하천의 유출기록등 가능한 모든 자료를 분석하여 유수전환방식 및 시설규모를 적절히 결정해야합니다.

6) 홍수에 의한 피해정도

홍수에 의한 피해정도를 고려하여 유수전환방식을 선정합니다.

7) 수질오염 통계

공사기간중에 발생하는 각종 폐기물에 의한 오염을 제거할수 있는 대책을 마련합니다.

8) 댐의 형식, 높이

댐의 형식과 높이는 유수전환 대상유량의 규모를 결정하는데 중요한사항입니다. 특히 댐이 크고 높이가 높을수록 가배수로 방식보다는 좀 더 확실한 방식인 전체절 방식을 선정하는 편이 좋습니다. 물론 전체절 방식은 비용적인 면과 공기가 많이 늘어나며 추가부지를 요하는 경우가 있기때문에 설계시 이를 고려하여 결정하여야 합니다.