파일 제목: 03.제3장. 조사.pdf
 내용: 개 요

수문조사는 1/25,000 및 1/5,000 지형도를 이용하여 유역면적과 구조물 설치 예정 위치별

유량을 추정한 후 현지조사를 실시하였으며, 기존 구조물의 규격, 상태, 통수능력, 과거의

최고 홍수위, 기타 필요한 자료를 수집․분석하여 설계에 반영하였다.

또한 최근 문제가 되는 국지성 호우 발생으로 인한 도로의 침수 및 유실피해를 방지하고

자 설계발생빈도를 지역 기후 특성을 분석하여 적용하고, 횡단배수시설은 토사퇴적과 유

송잡물을 고려한 수리계산을 실시하여 반영하였다

나. 조사방법

○ 현지 관할관청 및 주민에게 직접 과거의 최고 홍수위에 대한 기록 및 기타 자료를 협조

받아 종합적으로 검토

○ 구조물 설치지점의 상하류에 인접한 기존 구조물의 규격 및 연장, 범람 여부 조사

○ 장대교량 설치지점과 관련한 하천정비기본계획의 조사

○ 하천상류의 침식상태 기존교량 및 하천상태, 제방고 등 조사

○ 기수립된 「역천 하천기본계획 보고서(2015. 7, 충청남도 당진시)」 및 「당진시 소하천

정비종합계획 보고서(2018. 8, 당진시)」의 내용을 준용

다. 조사내용 및 분석

현지조사 결과에 의한 배수시설에 대한 수리계산은 별책으로 “배수보고서”에 수록하였으

며, 수리계산에 적용된 기준은 다음과 같다.

1) 유역면적

◦ 축척 1/25,000 및 1/5,000 지형도에서 유역면적을 산출하였다.

2) 설계발생빈도

◦ 설계발생 빈도는 배수시설의 중요도, 설계유량 이상의 유출량이 생겼을 때의 위험

도, 경제성 등을 고려하고, 구조물별 설계발생 빈도의 적용은 다음과 같다.

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대산∼당진 고속도로 건설공사

하천 설계빈도

하천중요도 적용 하천 범위

설 계 빈 도

관 리 자

비고

A

B

C

D

국가하천의 주요구간 200년 빈도 이상

국 토 교 통 부

국 가 하 천

100 ～ 200년 빈도 국 토 교 통 부

지 방 하 천

50 ～ 200년 빈도

광 역 단 체

소 하 천

30 ～ 100년 빈도

기 초 단 체

주) 1. 소하천은 하천법이 아닌 국민안전처의 소하천정비법의 적용을 받는 하천

2. 출처 : 하천설계기준(한국수자원학회, 2009)

구조물별 설계빈도

구

분

발 생 빈 도

비 고

교

량

암거 및 배수관

(도심지, 집단가옥 등)

노면 및 쌓기부, 깎기부

비탈면 배수시설

측도 및 도로 인접지 배수시설

하천정비 기본계획상의 계획빈도를 따른다.

단, 하천정비기본계획이 미수립된 경우에는

하천관련기관과 협의하여 결정하거나 하천

설계기준에 따라 적용한다.

산 지 부

일 반 부

산 지 부

일 반 부

산 지 부

일 반 부

100년

30년(50년)

20년

10년

20년

10년

집수정 등 배수구조물간 접속부

접속하는 시설물 중 빈도가 큰 값 적용

※ 설계강우 발생빈도는 일반적인 기준으로써, 국지성 호우 등 예기치 못한 상황에 대처가 필요할

시에는 위치에 따라 기술적 판단에 의거 조정 가능.

※ 산지부 : 산사태 위험지도상 1,2등급으로 분류되는 지역, 표고 400m이상 산지를 접한계곡 등 영향권

내의 지역, 산사태 및 토석류 등으로 피해가 발생한 지역, 설계자문위원회에서 특별히 설

계기준 강화가 필요하다고 판단되는 지역.

3  -  14
3) 설계홍수량

◦ 설계 홍수량의 산정은 유역크기 및 유역특성에 의한 분류로 나누어 산정하며, 각

제3장 조 사

각 유출특성에 적합한 것을 적용한다.

1) 유역크기에 따른 분류

가) 소규모 유역의 설계홍수량 산정(4km2 미만)

∙ 유출량 자료의 활용이 어려워 간접적인 방법으로 설계홍수량을 산정할 때, 유역

면적이 4km2 미만인 유역에 대한 설계홍수량은 합리식을 이용하여 산정한다.

나) 중규모 이상 유역의 설계홍수량 산정

∙ 유역면적이 4km2 이상인 유역의 설계홍수량은 강우량과 유출량 자료가 다수존

재하는 경우에는 단위유량도법을 사용하여 설계홍수량을 산정하고, 유출량 자료

의 활용이 어렵고 간접적인 방법으로 설계홍수량을 산정할 때에는 합성단위유

량도법을 이용한다.

∙ 합성단위 유량도법에는 Snyder, SCS, Nakayasu, Clark, Nash방법등이 있으며이

들 방법들 각각에 대한 유출량 산정 결과를 비교하고 유역특성에 맞는 최적의

방법을 선택하도록 한다.

나) 대규모 유역의 설계홍수량 산정

∙ 대규모 유역은 설계강우 지속시간 동안 강우강도가 시간에 따라 변화하며, 강우

의 공간적 변화가 심한 유역과 하도의 저류 효과가 켜서 유출계산에서 이를 무

시할수 없는 유역등의 기준을 만족하는 유역으로 정의한다. 대규모 유역은

250km2 이상인 경우를 대규모 유역으로 정의한다. 이때, 대규모 유역은 중규모

유역의 집합이므로 중규모 유역에 대한 유출 계산과 하도 홍수추적 및 합성 등

으로 설계홍수량을 산정한다.

2) 유역특성에 따른 분류

• 유역특성에 따른 분류는 자연지역과 도시지역으로 분류하며, 설계홍수량은 각각

유출특성에 맞는 방법을 적용하여야 한다.

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대산∼당진 고속도로 건설공사

4) 소규모 지역의 설계홍수량 산정

◦ 유역면적이 4km2이하인 자연유역이나 소규모 도시유역의 설계홍수량 산정에는 합리

식을 적용한다.

Qd = 0.278 C × I × A

여기서, Qd : 설계유량 (㎥/sec)

I : 강우 지속시간이 Tc인 강우강도 (mm/hr)

C : 유출계수

A : 유역면적 (㎢)

합리식에서의 C값

구

포

분

면

장

가파른산지 및 비탈면

가 파 른 계 곡 경 작 지

논

완 만 한 산 지

완 만 한 경 작 지

C값

0.95

0.8

0.8

0.8

0.7

0.7

구

도

잡

시

지

분

역

지

경 작 하 는 평 작 지

경 작 하 는 평 계 곡

수

림

밀 림 수 림 과 덤 불 숲

C값

0.7

0.6

0.5

0.6

0.3

0.2

※한반도 기후변화에 대비한 배수설계 기준 강화 방안 검토 (설계처-1644호, 2017.05.18)

-고속도로 여견을 고려 고속도로 포장의 유출계수(C)값 상향

유출계수(포장도로) : 0.9 -> 고속도로 0.95, 일반도로 0.9

합리식유출계수의 지형 및 지질에 따른 보정

지 표 상 황

보정치 : 가감량

나

초

경

삼

작

지

지

지

림

경사〈 5% : -0.05

경사 〉10% : +0.05

재현기간〈 20년 : -0.05

재현기간 〉 50년 : +0.05

연평균강수량〈 600mm : -0.03

연평균강수량 〉 900mm : +0.03

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1) 강우도달시간의 산정 (tc=t1＋t2)

• 강우(홍수)도달시간은 배수구역(집수구역)의 가장 멀리 떨어진 점에서부터 홍수량 산

정 지점까지 강우가 도달하는 시간을 의미하며, 강우지속시간이라고도 한다.

제3장 조 사

수    로

유 역 경 계

유하시간(t2)

유입시간(t1)

유 역 경 계

수    로

유입시간(t1)

유하시간(t2)

수로 및 하천에서의 유입, 유하시간

횡배수 암거에서의 유입, 유하시간

• 그림에서와 같이 도로의 시공 및 설계시 적용하는 강우도달시간은 다음과 같다

∙ 노면배수의 경우 t = t1

∙ 이설수로 및 하천의 경우 t = t1+t2

∙ 횡배수관의 경우 t = t1+t2*

(t2*는 유하시간이 상대적으로 작을 경우 무시할 수 있다)

가) 유달시간의 산정

∙ 유달시간은 지표면의 상태, 비탈면의 기울기, 집수 구역의 크기, 형상등 많은 인

자에 좌우된다.

∙ 지표면 흐름이 지배적인 경우

자연유역 : Kraven공식, Rizha공식, SCS(Soil Conservation Service) 지체

공식 등을 사용하다.

도시유역 : Kerby공식, Kinematic Wave공식, SCS 평균 유속공식 등을 사용한다.

∙ 하도와 지표면 흐름이 복합된 경우

Kirpich공식, McCuen공식, Eagleson 공식 등을 사용한다.

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대산∼당진 고속도로 건설공사

자연유역에 대한 도달시간 공식

공식명

공

식

제한사항 또는 비고

Kirpich

(1940)

Kerby

(1959)

Tc = 3.9760.77 S-0.385
L : 유역의 최장 하천 길이

S : 유역 평균 경사(H/L, m/m)

H : 유역 출구점과 본류 최원점까지의 표

고차

Tc = 36.264(L․N)0.77 /S-0.2335
L : 유로 최원점부터 하천 유입부까지의

직선거리(km)

S : 유역 평균경사(m/m)

N : 유역의 조도 상수

Johnstone

and Cross

(1949)

Tc = (282/ r2) (L/S)0.5
L : 본류 유로길이(m)

S : 본류 유로평균경사(H/L.ft/mi)

r : 하천형태에 다른 지류인자

지표면 흐름이 지배적인 농경지 소유역,
하도경사가 3～5%, 유역면적 0.453km2

불투수성 완만한 표면 N=0.02

나지의 비포장 표면 B=0.10

초지가 없는 나지 거친 표면 N=0.20

초지로 구성된 표면 N=0.40

낙엽으로 덮인 수목지역 N=0.60

초지와 산림이 우거진 지역 N=0.80

25～1,624mi2의 유역면적

Tc = 0.444 LS-0.515
L : 유로 길이(km)

Kraven

S : 유로경사(H/L, m/m)

Tc = 0.833 LS-0.6
L : 유로 길이(km)

Rizha

S : 유로경사(H/L, m/m)

지표면 흐름이 지배적인 중․하류, 하도경

사가 1/200 이하인 유역

지표면 흐름이 지배적인 상류, 하도경사가

1/200 이상인 지역

California

Culvert

Rractice

(1942)

Tc = 60[11.9 L3/H]0.385
L : 최장 유로길이(mi)

H : 상류 분할점과 출구의 표고차 ft

산지 소유역

Tc = [100 L0.8{(1000/CN)-9}0.7]

SCS Lag

/[1900S0.5]

주로 농경지 유역에 적용, 8km2 이하인 도

시유역에도 적용 가능, 도시불투수지역에

Eq.

L : 최장 흐름 경로(ft)

서는

(1975)

CN : SCS 유출곡선지수

Tc = 1.67× 유역 지체시간

S : 유역 평균경사(%)

주) 하천설계기준(한국수자원학회, 2009)

3  -  18
도시유역에 대한 도달시간 공식

공식명

공

식

제한사항 또는 비고

제3장 조 사

t = 36.264(rL1.5 /H0.5)0.467
L : 흐름 경로 길이(km)
H : 표고차(m)
: 포장지역
r

0.20
0.10
거칠은 나대지
거칠고 풀이 없는 지역 0.30
잔디
0.40
나무나 풀이 빽빽한 지역 0.80

: 강우강도(in/hr)

: 하천형태에 따른 지류인자

t = [41.025(0.0007 I+c)L0.33 ]/S1/3 I2/3]
I
c : 지체상수
L : 흐름경로길이(ft)
S : 흐름경로경사(ft/ft)
r
t = 0.94L0.6 n0.6 /[I0.4 S0.3]
L : 지표면 흐름길이(ft)
n : Manning의 조도계수
I
S : 지표면 흐름경사(ft/ft)
t = 1.8(1.1-C)L0.5 /S0.333
L : 지표면 흐름길이(ft)
C : 합리식의 유출계수
S : 지출면 흐름 경사(%)
t = 1/60 ΣL/V
L : 지표면 흐름길이(ft)
V : 지표상태에 따른 평균유속(ft/sec)

: 강우강도(in/fr)

Kerby
(1949)

Izzard
(1945)

Kinematic
Wave 공식
(1965, 1973)

Federal
Aviation
Agency
(1970)

SCS
평균유속방법
(1975)

L이 0.4km 이하인 도시유역, 유역
면적은 0.04km2 이하, 하도 경사는
1% 이하인 유역

지체상수(c) =
평평한 포장지역
: 0.007
콘크리트 포장지역 : 0.012
: 0.017
자갈포장지역
: 0.046
잘려진 잔디밭
: 0.060
조밀한 잔디밭

개발지역의 지표면 유출해석에 이용

주로 공항지역에 이용할 수 있도록
미 공병단에서 개발, 도시지역에서
도 이용, 지표면 흐름영역에 적용

지표면 상태에 따라 평균유속을 산
정하여 도달시간 계산

주) 하천설계기준(한국수자원학회, 2009)

② 유하시간의 산정

하도 흐름이 지배적인 경우에 유달시간의 산정은 개수로 평균 유속공식인 Manning

공식, Chezy공식을 이용하여 하도 길이를 유속으로 나눔으로써 구하며, 주된 하도가

도시 우수관거일 때는 Hazen-Williams공식과 같은 경험식을 이용할 수 있다.

V = M · R2/3 · S1/2

여기서,

V : 평균유속 (m/sec),

M : 1/n(n:만닝조도 계수)

R : 경심

,

S : 유로경사 (m/m)

따라서, 유하시간 t2는 다음과 같다

t2 =

L
60×V

여기서,

t2 : 유하시간 (min)

L : 유출량을 구하려고 하는 지점까지 배수로의 수평거리 (m)

V : 배수로에서의 평균유속 (m/sec)

3  -  19
대산∼당진 고속도로 건설공사

(2) 설계 강우강도

◦ 노면 배수시설물 및 일반 배수구조물의 유출량 산출에 사용되는 강우강도표는 국

토교통부(2020년)에서 제시한 I.D.F (Intensity Duration Frequency)을 사용하거나 강우

강도식으로 결정할 수 있으나. 본 설계구간에서는 최인접 측후소인 서산지점의 강우

강도를 사용하였다.

◦한반도 기후변화에 대비한 배수설계 기준 강화 방안 검토 (설계처-1644호, 2017.05.18)

- 설계강우강도 적용개선

구 분

현 재

개 선

설계
개념

적용
방법

과거 기상자료로 산출된
강우강도 적용

장래 도로 공용개시 후
예측 강우강도 적용

지역별 I-D-F 곡선으로 산출된
설계강우강도 (I현재)

I현재 × 할증률(10%)

※ 할증률 : 한반도 기후변화 전망보고서(기상청) 및 확률강우량도 개선 보완연구(국토부) 에서

예측하는 강수량 증가율의 평균값(10%) 적용

3  -  20
제3장 조 사

3.4.2 배수구조물 조사

가. 개 요

◦ 본 과업 노선의 배수시설물과 횡단구조물에 대하여 지형적인 특성과 지형도에서 판단

된 배수여건 및 농경지구간의 수리시설에 대해 현지 주민의 의견을 수렴한 자료를 이

용하여 현장에서 규격, 위치, 배수지역의 지세 등을 세밀히 조사하여 지역주민 이용에

불편이 없도록 설계에 반영하였다.

◦ 또한, 신설배수시설 및 통로시설에 대한 현지 주민의 의견을 수렴한 배수계획으로 주

민의 통행 및 배수상의 문제점이 발생하지 않도록 충실을 기하였다.

나. 조사 현황

1) 조사 위치

설계공구

구 간

구 분

위치
(STA)

행 정 구 역

연 장
(KM)

비고

계

시 점

0+000.0

충청남도 당진시 정미면 신시리

종 점 25+360.0 충청남도 당진시 당진2동(당진분기점)

제1공구 화곡～운산

제2공구 운산～사성

제3공구 사성～천의

시 점

0+000

충청남도 서산시 대산읍 화곡리

종 점

7+460

충청남도 서산시 대산읍 운산리

시 점

7+460

충청남도 서산시 대산읍 운산리

종 점

12+780

충청남도 당진시 대호지면 사성리

시 점 12+780.0 충청남도 당진시 대호지면 사성리

종 점 18+080.0 충청남도 당진시 정미면 천의리

제4공구 천의～신시

시 점 18+080.0 충청남도 당진시 정미면 천의리

종 점 21+250.0 충청남도 당진시 정미면 신시리

제5공구 신시～사기소

시 점 21+250.0 충청남도 당진시 정미면 신시리

종 점 25+360.0 충청남도 당진시 당진2동(당진분기점)

25.36

7.46

5.32

5.30

3.17

4.11

3  -  21
대산∼당진 고속도로 건설공사

2) 조사 방법

◦ 본 과업 노선의 신설로 기존 수로의 흐름이 차단되어 배수구조물을 설치하여 자

연스럽게 배수처리가 되고 배수구조물로 유입되는 수로 형태와 유출되어 소하천

까지 유입되는 경로를 면밀히 조사하였고 상태가 불량한 구간은 추가로 배수시설

을 설계에 반영하였다.

◦ 특히 국지성 호우 발생으로 인한 도로의 침수 및 유실피해를 방지하고자 설계발

생빈도를 지역기후 특성을 분석하여 적용하고, 횡단배수시설은 토사퇴적과 유송

잡물을 고려한 수리계산을 시행하여 단면을 결정하였다.

