2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12

발 간 등 록 번 호

제2권 토공 및 배수

 

토공 및 배수

제5편 토공

제6편 배수시설

제7편 암거

제2권

 

제 6 편 배수시설

 

제2권 토공 및 배수

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5.1 일반사항

적절한 도로배수시설을 계획, 설계하려면 사전에 다음 사항에 대하여 조사가 필요하다.

① 지형(집수면적) 및 지표면의 피복 상황

② 기상, 강우

③ 토질, 지질, 투수성

④ 지하수면의 위치와 용수의 유무

⑤ 기존 도로의 배수설비

⑥ 수문조사, 과거 홍수이력 등

⑦ 지역 주민 및 관계 기관 탐문 조사

⑧ 배수유역의 장래 토지사용계획 등

⑨ 토사 침식, 토석류 발생 이력 등

도로는 수리 요인의 영향을 많이 받으므로 계획단계에서 이에 관한 많은 자료를 필요로 한다.

환경 문제, 도로의 등급, 토지 이용과 개발 상태, 개별 용지조건 등에 따라 다양한 자료가

필요하다. 토질조사 · 지질도 · 항공촬영사진 · 유량기록표 등은 배수 설계 시 매우 유용한 자

료이며, 고수위와 홍수유출량에 관한 기록은 수로 조건을 결정하는데 유용하다. 용수 공급원,

저수지, 홍수방지용 댐, 수자원 공사, 범람원, 침식 문제들이 있는 경우에는 보다 포괄적인

수리조사가 선행되어야 한다.

조사의 주요한 목적은 다음과 같다.

① 선정 노선의 설계 · 시공, 그리고 재해 상의 문제점 유무 검토

② 배수시설 구조물의 형식 선정

③ 선정한 배수시설 구조물의 설계 및 시공

④ 공용 후 도로 배수 구조물의 보수에 필요한 자료 획득

5. 조 사

제6편 배수시설

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배수시설

강우기록

유역상황

지형

기설배수시설

홍수이력 등

흙쌓기재료의 투수성

지하수위

지층구성

지하배수공재료

노상토의 토질 등

강우기록

유역상황

지형, 지하수위

주변 공사기록 등

지하수위

지층구성

기타

표면수

침투수

지하수

배수시설의 종류

도로의 안정성

확보를 위한 배수시설

시공성 확보를 위한

배수시설

노면배수

비탈면배수

횡단배수

흙쌓기내 배수

비탈면의 지하배수

깎기·쌓기 경계부배수

구조물 배수

중앙분리대 지하배수

준비 배수

공사 중 배수

인접지의 유입수 배수

지하수위의 저하

지하수맥의 차단

조사항목

<그림 5.1> 배수시설의 종류와 조사 항목

5.2 일반특성 조사

5.2.1 유역 특성인자 조사

(1) 유역의 특성을 나타내는 인자들을 조사한다.

(2) 유역 특성을 나타내는 인자로는 다음과 같은 사항이 포함된다.

① 유역 면적

② 유역 평균 경사

③ 유역의 방향성

④ 유역 평균 표고

⑤ 기타 유역의 특성을 나타내는 인자

제2권 토공 및 배수

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5.2.2 유역 형상 조사

(1) 유역 전반에 대하여 유출에 영향을 미치는 유역 형상에 대하여 조사한다.

(2) 유역 형상 조사에는 다음과 같은 내용이 포함된다.

① 유역 형상의 분류 및 특징

② 유역 평균 폭

③ 유역 형상계수

④ 유역 밀집도

⑤ 기타 유역 형상에 관련된 사항

5.2.3 지형 및 지질조사

지형 및 지질조사에는 지형적 특성, 배수면적 등의 조사가 있다.

(1) 지형적 특성

지형조사에서는 배수 구조물의 설치 위치를 선정하고 유로의 수리분석과 배수시설 설계를

위한 충분한 정보를 얻어야 하며, 특히 주거 · 상업용 빌딩 · 경작지 · 도로 · 공공시설 등을 설

계할 때는 그 시설물의 지반고와 위치에 대하여 알고 있어야 한다.

(2) 배수 면적

배수 면적은 홍수발생률을 결정하는데 있어서 중요한 요소인데, 이는 측량 · 사진측량 · 지질

조사 등으로 만든 지형도를 이용하여 경계 지어야 한다. 지도로부터 배수 면적을 정확히 구

분하기 어려울 경우에는 현장조사를 실시하여 보충해야 한다.

조사를 통하여 토지 이용도, 토질 유형, 초목화 정도, 그리고 유출량을 크게 변화시킬 수 있

는 댐의 유무 등을 표시하여 두어야 한다. 또한, 도로 부근의 배수를 완벽하게 하기 위해서

강우강도에 따른 유출량과 유속, 방향 등을 표시한 축적 1/1,000 이나 1/5,000 또는

1/25,000(가급적 세밀한 축척을 사용)의 배수등고선(drainage contour map)을 작성해야

한다.

제6편 배수시설

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5.2.4 토양 및 토질조사

(1) 조사 대상 유역의 토양 및 토질 상태를 조사한다.

(2) 토양 및 토질조사 자료는 유역 내의 유출률, 침투율, 배수상태 등 유출 상황을 판단하는데

사용한다.

5.2.5 수계조사

(1) 조사 대상 유역의 유수 소통 능력을 판단하기 위하여 수계를 조사한다.

(2) 수계 조사에는 다음 사항이 포함된다.

① 하천망도 및 배수계통도

② 수로 종 · 횡단의 형태

③ 수로 상태 및 축조 재료

④ 조도계수의 범위

⑤ 하천 표석의 유무

⑥ 하천 수량 상태

⑦ 기타 수계에 관련된 사항

5.3 토지 이용 및 시설물 조사

5.3.1 토지 이용 조사

(1) 조사 대상 유역의 유출에 영향을 미칠 수 있는 토지 이용 상태를 조사한다.

(2) 토지 이용 상태 조사 항목에는 다음 사항들을 포함한다.

① 유역 내 토지의 용도별 이용 상태 및 구성비

② 식생피복의 종류

③ 투수 및 불투수 면적, 구성비 및 위치

④ 기타 유출 특성을 판단할 수 있는 토지 이용 상태

제2권 토공 및 배수

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5.3.2 주요 시설물 조사

(1) 유출에 영향을 줄 수 있는 주요 시설물의 유무, 밀집도 등을 조사하여 유출에 영향을 미치는

정도를 판단할 수 있도록 해야 한다.

(2) 주요 시설물 조사에는 다음 사항들을 포함한다.

① 건물의 수와 밀집도

② 하수 관거 부설 현황

③ 도로 및 포장된 면적 비율 현황

④ 유수지, 댐, 저수지, 양수장, 호수 등 저류와 관계되는 시설

⑤ 홍수터 및 제방의 관리 상태와 홍수터의 시설 현황

⑥ 교량, 철도 및 하천 부지에 설치된 교각 등의 상황

⑦ 기타 주요 시설물

5.4 기존 자료 조사

분석 대상유역에 대한 기존의 보고서 · 관측기록 등이 있을 경우, 이들을 조사 · 수집하여 유

역의 문제점과 이용 가능한 자료 상태 및 추가 조치 사항들을 결정할 수 있도록 해야 한다.

5.4.1 기상자료 조사

(1) 대상 유역에 이용 가능한 기상관측 자료와 관련 자료 등을 조사한다.

(2) 기상자료에는 다음과 같은 사항이 포함된다.

① 관측소명, 위치, 관측기간

② 기온, 기압, 습도, 풍향 및 풍속, 증발량, 일조량, 일사량 등의 관측 종류

③ 관측량의 평균, 최고 · 최저값 및 연간 기상 개황

④ 기타 기상에 관계되는 자료

5.4.2 수문자료 조사

(1) 대상 유역 내 또는 인접 유역에 대한 강우량, 강설량, 수위, 유량, 증발량, 지하수위 및 이와

제6편 배수시설

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관련된 각종 수문자료를 조사한다.

(2) 수문자료 조사에는 유역 내 또는 인접지역에 있는 다음 자료들이 포함된다.

① 수문 관측시설 : 관측소명 및 고유번호, 관측 계기의 종류 및 고유번호

② 이용가능 관측소 : 관측소명, 위치, 관측기간

③ 관측 종류 : 강우량, 강설량, 수위, 유량, 증발량, 지하수위 등

④ 관측 관할 : 국토교통부, 기상청, 한국수자원공사, 대학, 연구소 등

⑤ 관측 방법 : 원격관측(TM), 위성, 이동통신, 자기, 보통 등

⑥ 조사관측량 : 관측 종류별로 장 · 단기별 극대 및 극소량, 연최대, 연평균, 일최대, 일최소,

계절별 특성 등

⑦ 관측소 운영 상태 : 자료의 이용 가능성 여부, 관측의 중단여부, 관측시설의 이설 상황 등

⑧ 유출량 : 수위-유량곡선의 획득 가능성, 유역의 수자원 부존량, 단위도 등의 유출 상황

분석자료 등

⑨ 유황 조사 : 수위표 지점의 최대 유량, 홍수량, 풍수량, 평수량, 저수량, 갈수량, 하천 유지

유량 등

⑩ 기타 수문 관측소의 역사 및 변경 사항 등

5.4.3 인문자료 조사

(1) 유역 개발이나 하천 종합개발과 관련된 계획을 수립하는데 필요한 인문자료를 조사한다.

(2) 인문자료 조사에는 유역 내의 가구 수, 인구, 구성인의 직업실태, 인구 밀집지역, 공업지역,

농업지역 등의 조사와 교통망 조사 등이 포함된다.

5.4.4 기타 자료 조사

기타 홍수 흔적, 홍수 피해 상황, 상습침수지역, 유사량에 대한 자료를 조사한다.

제2권 토공 및 배수

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5.5 지하수 조사

(1) 지하 배수시설의 설계에는 지하수위와 투수계수를 아는 것이 중요하다. 보링에 의한 조사를

하였다면 지하수위도 기록되어 있으므로 그 자료를 이용할 수 있다. 또, 근처에 가정용 우물

이 있으면 그 우물을 이용해서 우물을 사용하기 전에 지하수위를 조사할 수 있다. 이 가정용

우물의 수위조사는 대규모적인 땅깎기의 경우 지하수위 저하의 영향 반지름의 추정이나 투

수계수 결정의 보조 수단으로서 유효하다.

(2) 지하수위의 높이만을 조사하는 것이라면 토질조사용 오우거(auger)를 사용하여 조사할 수

있다. 수위는 대체로 계절적으로 크게 변하므로 지반의 조건들을 고려해서 최고 수준위를

알 수 있도록 해야 한다. 구멍을 굴착 후 잠시 방치하여 수위를 측정할 필요가 있다.

(3) 투수층을 관통하여 시추할 경우, 시추공의 수위는 투수계수가 가장 큰 투수층의 수두에 영향

을 받기 쉬우므로 주의할 필요가 있다. 지하수위의 측정은 지하수위가 높을 경우에는 줄자나

나무 조각 등을 시추공에 넣어서 측정할 수 있지만 구멍이 깊어서 지하수위가 낮은 경우에는

전류(mA )를 이용한 계측기로 측정할 수 있다.

(4) 땅깎기 등에서 지하수의 조사 깊이는 계획고 아래 1 ~ 2 m로 한다. 그러나 깊은 절취에 따

른 비탈면 경사의 안정상의 문제, 지하수위, 투수층 등을 조사해야 할 경우의 조사 깊이(토질

조사도 병행)는 그림 5.2에서 D  B ∼ B 와 D ≓ H 중 작은 값을 취하는 것이

좋다.

<그림 5.2> 깊은 절취의 조사 깊이

(5) 지하 배수시설의 위치(깊이)와 유량을 결정하기 위해서는 지하수위 외에 투수계수를 측정해

야 한다. 지하수의 흐름을 계산할 경우 보통 Darcy의 법칙이 사용되는데, 이 법칙은 침투류

제6편 배수시설

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가 층류인 범위에서 성립한다.

Q  k × i × A (5.1)

여기서, Q : 유량cmsec 

k : 투수계수cmsec 

i : 동수경사

A : 단면적cm 

따라서 투수층의 투수계수를 조사하고, 지점의 동수경사를 알면 유량을 산출할 수 있다.

(6) 투수계수의 측정

흙의 투수계수를 측정하는 방법에는 실내시험과 현장시험의 2가지 방법이 있다. 실내 투수시

험은 현장에서 채취한 비교적 작은 치수의 시료로 행하는 것으로, 실제로 토층 전체의 투수

계수를 대표하는 시료라고는 할 수 없으며, 지반의 평균 투수계수와의 사이에 상당한 차이가

생기는 것이 보통이다. 또, 실제의 토층에는 균열이나 수로가 있거나, 층 자체도 방향성을

갖고 있으므로 작은 시료에 의한 실험으로 투수계수를 측정하는 것은 상당한 문제성이 있으

므로 가능한 한 현장시험을 하는 것이 바람직하다. 실내 · 현장시험 등을 하지 않고 개략치를

추정할 필요가 있을 경우에는 표 5.1에 나타난 수치를 참고할 수 있다.

<표 5.1> 대표적 흙의 투수계수의 개략치(Terzaghi & Peck)

대표적인 흙 투수계수(cm/sec) 투 수 성

자갈이 섞인 흙  이상 투수성이 상당히 높다

모래, 세립 모래  ∼  ×   투수성이 중간이다

모래질 로움(loam)  ×   ∼  ×   투수성이 낮다

실 트(silt)  ×   ∼  ×   투수성이 상당히 낮다

점 토(clay)  ×   불투수성

제2권 토공 및 배수

460

5.6 수문 조사

5.6.1 배수 유역

지형 및 지질 지리적 특성이 같은 지역에서 유역의 규모는 유출량에 비례하므로, 유역의

규모를 결정하는 것이 배수시설의 규모를 결정하는 것이 된다. 유역의 규모는 국토지리정보

원에서 발간되는 축척 1/5,000 이나, 1/25,000 지형도와 현장조사를 통하여 결정하며, 유

역에 대한 항공사진이 있는 경우 유역 결정에 도움이 된다. 수문 자료 수집은 축척 1/5,000

이나, 1/25,000 지형도를 이용하여 유역면적과 구조물의 설치 예정 위치별로 유량을 추정

한 후 현지조사를 실시하며, 과거의 최고 홍수위 · 기존 구조물의 규격 및 기타 필요한 자료

를 수집한다. 또 기존 구조물의 규격 및 연장, 침수 여부 등을 조사한다. 상류에 저수지가

있을 경우에는 수문 및 여수로의 크기 등을 조사하고, 하류에 저수지나 하천의 합류지점이

있을 경우에는 역류(back water)의 영향 유무, 기존 교량의 세굴 상태, 제방 높이 등을 조

사한다. 그리고 현지 주민에게 탐문하거나 또는 관계기관으로부터 신뢰할 수 있는 자료를

얻어 최고 홍수위에 대한 조사 등 여러 가지 조사를 행하여 설계의 기본으로 삼아야 한다.

(1) 유역 내 수로

도로 배수 유역은 일반적으로 홍수 시에만 수로를 관찰할 수 있는 경우가 많기 때문에 현장

조사를 통하여 유로의 흔적을 찾아 배수계획을 수립한다. 수로의 형상이 최고 유량에 영향을

주지는 않지만 수로의 경사와 단면은 배수계획에 영향을 미치는 요소가 된다.

(2) 토지이용

인위적인 토지의 형질 변경과 이용 현황의 변경은 유출량의 변화로 이어진다. 특히, 도시화와

산림의 개간은 유역 내 침투량을 감소시키고 홍수 유출량을 증가시켜 유역 규모가 변경되어

도로건설 당시의 배수시설의 기능을 상실케 한다. 토지이용에 대한 조사는 현장조사를 실시

하여 현재 시점의 조사와 해당 지자체와 중앙 정부의 지역개발계획 등에 대한 내용을 수집

· 조사한다.

(3) 지질 및 토질의 조사

지하의 암석 형성 상태와 하천의 퇴적물과 같은 지질학적 요인은 유역의 유출 현상과 관련이

제6편 배수시설

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있다. 특히, 토질의 종류는 침투량과 밀접한 관계가 있으며, 결국 유출량에 영향을 준다. 강

우 시 토질의 상태에 따라 유출량이 변화될 수 있다. 지반이 얼었거나 수분으로 포화된 상태

라면 강우량의 대부분이 유출된다. 지질과 토질에 대한 자료는 지질도, 현장지표조사 및 시추

조사 등을 실시하여 얻을 수 있다.

(4) 표면 침투성

표면 침투 현상은 물이 땅속으로 흘러 스며드는 것을 말한다. 배수면적에서의 침투 현상은

강우량 손실의 주요 원인이다. 침투량 자료와 수리 자료를 이용하여 강우 손실량을 측정하고

강우 손실량을 뺀 나머지 최고 유량을 계산한다.

5.6.2 하천의 특성

(1) 하천의 구조와 형상

하천망의 기하학적 조건은 홍수 발생에 영향을 미치므로 도로 배수설계에 앞서 계획단계에서

이를 고려해야 한다. 하천에는 경계가 명확한 하천과 작고 얕으면서 넓은 범람원을 지닌 하

천이 있으며, 지류를 많이 갖고 있는 하천과 단순히 본류만으로 형성된 하천도 있다. 하천의

만곡부는 저류량과 유출량에 영향을 주며, 하천망은 홍수 규모에 따라 영향의 정도가 달라

진다.

특히, 하천 만곡부에 위치한 도로는 도로의 손상을 방지하기 위하여 돌붙임, 돌쌓기, 호안블

록 등의 비탈면 보호공을 설치한다. 이 때, 비탈면 보호공은 포장층 시공기면과 비탈머리공을

수평적으로 일치시켜 설치한다.

(2) 수로 변경

흐름의 수리효율성을 변화시키는 수로 변경은 도로 시설물이 있는 지점에서 최고 유량과 수

위에 영향을 준다. 도로계획 시 수로 변경 계획에 대한 상세 정보는 매우 중요하다. 수로의

변경, 수리 관련공사 계획 등을 조사하여 배수계획에 미치는 영향을 검토한다. 수로의 변경은

도로설계와 수로 변경 작업과 상호 연관성이 있으므로 도로 배수 설계자는 수로 변경 계획을

숙지해야 한다.

제2권 토공 및 배수

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(3) 하상의 변동

하천의 유역 특성으로부터 하천의 수면 형태는 지속적으로 영향을 받는다. 유역으로부터 유

입되는 부유물과 유사량은 하상의 상승과 하천수면을 상승시켜 홍수 유출량을 증가시키며,

반대로 침식에 따른 하상 저하는 수로 용량을 증대시킨다. 하상 변화, 계획하상고의 자료는

하천관리기관의 하천정비기본계획으로부터 얻을 수 있다.

5.6.3 범람원

자주 발생하는 범람 유출량의 대부분은 범람원에서 유입된다. 범람원은 수로가 정비되지 않

은 모든 지역에 넓게 분포하고 있으므로 도로의 배수계획 시 하천이나 수로보다 더 많은

영향을 줄 수 있다. 산지가 많은 우리나라의 경우, 능선부에 위치한 작은 골이나 계곡부의

농경지는 중요한 범람원이다. 범람 유출의 발생 가능성은 범람원의 폭에 대한 깊이의 비로

부터 예측할 수 있다. 일반적으로 폭-깊이의 비가 클수록 유속의 변화가 크고, 조도계수 및

식생 변화에 영향이 커서 유출량의 변화가 크게 된다. 현장조사를 통하여 범람원의 유로

방향을 찾고 유출량을 분석하여 도로 배수계획을 수립한다.

(1) 기하구조와 형상

범람 유출 발생 가능성을 판단할 때는 범람원의 폭-깊이 비를 알아야 한다. 일반적으로 폭-

깊이 비가 클수록 속도수두의 변화와 일시적 저류량 손실 현상에 대한 소규모 침하부와 지면

경사의 영향과 조도 요인에 대한 식생 변화의 영향이 커진다.

(2) 계절적 식생 변화

범람원의 수용량을 평가할 때는 사전에 식물의 계절적 식생 변화에 대하여 알고 있어야 한다.

여름, 가을보다는 늦은 겨울철과 초봄에 범람원의 수위는 낮게 된다.