도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 29

제 4 장 노면 배수

4.1 일반사항

노면 배수시설은 도로부지내 강우 또는 강설에 의해 발생한 우수와 도로인접

지역에서 유입되는 우수를 원활히 처리하기 위해 설치한다.

【해 설】

도로 노면수는 도로부지내의 강우 및 강설에 의한 우수와 도로인접지역에서

흘러 들어오는 우수와 융설수가 있다.

도로 노면우수는 지체 없이 집수정을 통하여 배제하며, 이때 이물질에 의한 막

힘이 없도록 한다.

노면 배수시설은 부유물에 의한 통수능 저하 및 배수구조물에 피해 가능성이

적고, 원활한 배수가 이루어지는 곳에 설치하되, 관리가 용이하게 이루어질 수

있는 곳에 설치한다.

<설계 흐름> <고려사항>

노면 배수시설의 위치결정

(길어깨, 중앙분리대)

·주위의 지형(집수가 잘되는곳)

·토사, 이물질등 유입이 적은곳

·관리가 용이한 곳

노면 배수시설의 종류결정

(측구, 선배수 시설, 집수정,

우수받이 등)

·경제적인 구조물

·시공이 용이한 구조물

설계유량 Q 산정

·집수면적의 결정

·집수유역의 유출계수 산정

·배수시설물의 평균유속

노면 배수시설의 규모 결정 ·통수단면 및 통수량 산정

·종·횡단 경사 결정

<그림 4.1.1> 노면 배수시설의 설계 흐름

Ⅲ- 30

도시부 도로 노면의 유출수가 인근 방류수역으로 직접 유출되는 구간은『비점

오염원 최적관리지침』과『도로저류시설』에 준하여 초기강우시 유출되는 각

종 오염물질을 처리할 수 있는 비점오염원 처리시설이 필요한 구간에 대하여

검토 후 설치한다.

관리유형 시설의 개요 관리기술 종류

저류형 우수 유출 저감을 위한 가장 일반적인

방법

하수관거, 저류연못, 이중목적 저류

지(유수지활용), 인공습지, 지하저류

침투형 우수를 지하로 침투되도록 유도하는 시

설

침투지, 침투트렌치, 침투도랑, 침

투집수정, 투수성 포장

식생형 동식물 서식공간 및 녹지경관 조성 식생여과대, 식생수로

장치형 물리·화학적 장치를 이용하는 관리기술 여과형, 와류형, 스크린형 시설

처리형 하수처리형 시설로 에너지 소모적이고,

비용이 고가

초고속응집·침전시설, 생물학적처

리시설(접촉안정법, 살수여상법, 회

전원판법 등)

<표 4.1.1> 비점오염원 관리시설 종류

4.2 노면 배수 수리해석

노면 배수의 수리해석은 등류 해석을 원칙으로 하고, 유량의 변화를 고려하

여야 하는 경우에는 부등류 해석을 적용할 수 있다.

【해 설】

등류 해석은 임의 수로 구간 내 수심이 변하지 않는다고 가정하고 해석하는

방법으로 도로 노면을 배수 유역면적으로 하여 수로 내 임의 지점에 유입되는

유출량이 길어깨 또는 길어깨 측구의 허용통수량과 같다고 본다.

  

 (식 4.2.1)

여기서, Qd :설계홍수량(유출량), (㎥/sec)

Qc : 허용통수량, (㎥/sec)

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 31

·A : 허용단면적

·V : 단면 평균유속(m/s)

·n : 조도계수

·R : 동수반경

·So : 수로의 종단경사

·Q : 유량

·Lc : 유출구 간격

·Tc : 총 유하시간

<그림 4.2.1> 등류 흐름 설계 절차

부등류 해석은 임의 구간 내 수심이 도로의 종단방향 거리의 증감에 따라 변

한다는 가정으로 해석하는 방법은 다음과 같다.

·Lmax : 수로길이 최대한계 값

·Tc : 총 유하시간

·ymax : 최대수심

·yd : 허용수심

·Lc : 유출구 간격

<그림 4.2.2> 부등류 흐름 설계 절차

Ⅲ- 32

가. 양단에 유출구를 갖는 선형 배수로

노면에 내리는 우수의 배수를 위한 수로는 양단에 유출구를 갖는 배수로로

서, 연속적으로 유입되는 횡유입량에 의하여 유량이 배수로의 길이 증가율

에 따라 증가한다<그림 4.2.3>.

수로의 양단에 유출구를 갖는 배수로 내 일반적인 흐름 형태를 나타낸다

<그림 4.2.4>. 여기서 O지점은 분수계(water dividend)를 의미하며, 이를

기준으로 상류 측에서 유입된 유량(QA)은 상류단(A지점)을 통하여, 하류

측에서 유입된 유량(QB)은 하류단(B지점)을 통하여 유출된다.

배수로의 종단경사가 없다면 수면곡선은 수로 중앙에 위치한 분수계를 중심

으로 좌우 대칭이 되며 최대수심은 수로 중앙에서 발생한다. 종단경사가 커

짐에 따라 하류측 유출구를 통하여 유출되는 유량이 증가하게 되고, 분수계

는 상류단 쪽으로, 최대 수심 발생지점은 하류단 쪽으로 이동한다.

<그림 4.2.3> 배수로로 유입되는 유량의 형태

<그림 4.2.4> 배수로의 흐름 형태

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 33

나. 흐름 계산 모형과 방법

단면형과 종단경사가 일정한 배수로 흐름에 대한 지배방정식은 운동량 보존

법칙에 따른 다음과 같은 미분방정식의 형태로 나타낸다.







      

       (식 4.2.2)

여기서, A : 통수단면적, Q : 유량, x : 종방향 위치

D : 평균수심, y : 수심, So: 수로 종단경사

g : 중력가속도

Sf 는 마찰경사로서 만닝의 식으로부터 다음과 같이 나타낸다.

   

  (식 4.2.3)

여기서, n : 만닝의 조도계수, R : 동수반경

배수로 흐름에 대한 지배 방정식으로서 다음 식과 같은 유한 차분 형태의

대수방정식을 사용할 수도 있다.





  



   

 



  





        

(식 4.2.4)

여기서,  : 지점 1과 2 사이의 거리, V : 단면평균 유속

아래첨자 1인 변수 : 기지의 값

아래첨자 2인 변수 : 수심의 함수

Ⅲ- 34

4.3 측구

측구는 도로 노면 위로 흐르는 우수를 배수하기 위하여 노면 양측에 위치하

며 설계유량은 합리식으로 결정된다.

【해 설】

측구는 노면 우수를 배수하기 위하여 노면 양측에 위치한 삼각형 단면의 개수

로이다. 설계유량은 합리식으로 계산하며, 다음의 수식을 사용한다.

   (식 4.3.1)

여기서, q : 지면의 단위길이당 첨두유량(m3/sec)

 : 유출계수

 : 강우강도(mm/hr)

 : 등고선에 수직방향에서 지표류의 길이(km)

지표류의 길이  은 다음식으로 주어진다.

  

   (식 4.3.2)

여기서,  : 지표류의 길이(km)

 : 도로폭의 1/2

 : 종방향경사( )에 대한 횡방향경사( )의 비(  



  )

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 35

<그림 4.3.1> 측구흐름의 예

측구의 용량은 모양, 경사 및 조도에 따라 다르며, 용량은 Manning공식을 사

용한다. 우수의 유입구(inlet)는 측구의 유량이 허용측구용량을 초과하는 지점

에 설치된다.

집중호우로 인하여 우수가 우수받이로 차집되지 못하고 노면위로 흐르게 되는

지역(종단경사가 심하여 침수가 예상되는 지역 등)의 경우, 집수정 및 우수받

이 설치간격을 축소하여 우수관으로 배출될 수 있도록 한다.

횡단경사는 자동차의 주행에 안전하고 지장이 없어야 하며, 직선구간에서 노면

배수를 원활히 하기 위해 2% 이상으로 한다.

길어깨의 횡단경사와 차도의 횡단경사의 차이는 시공성, 경제성 및 교통안전을

고려하여 8% 이하로 한다. 다만 측대를 제외한 길어깨 폭이 1.5m 이하인 도

로, 교량 및 터널 등의 구조물 구간은 그 차이를 두지 않을 수 있다.

차도 및 측대의 횡단경사 형상은 직선경사, 곡선경사 및 직선과 곡선이 조합된

경사가 있으며 일반적으로 도로 중심을 정점으로 하여 양측으로 내리막경사가

되도록 설치한다.

넓은 폭의 도로에서 외측 차로의 횡단경사를 크게 할 필요가 있는 경우는

<그림 4.3.2>와 같이 2종류의 직선경사를 조합하는 방법을 사용할 수 있다.

Ⅲ- 36

<그림 4.3.2> 두 종류의 직선경사를 조합하는 경우의 횡단경사

4.4 선배수 시설

선배수 시설은 도로 노면수를 연속적으로 배제시키기 위해 길어깨 부분에 연

속하여 설치하는 시설을 말하며, 배수 효율이 높아 교차로 등의 주요부에 설

치할 수 있다.

【해 설】

선배수 시설은 집수정만으로 배수 효율이 떨어지는 구간의 배수효율을 높일

수 있으며, 강우량이 많은 도로구간에 측구대신 설치가 가능하다.

<그림 4.4.1> 측구부의 선배수 <그림 4.4.2> 선배수구조물

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 37

4.5 집수정 및 우수받이

집수정은 종배수관이 연결되는 곳, 종배수관의 단면이 변화하는 곳, 그리고

종단경사의 가장 낮은 위치 등에 설치하며, 우수받이는 노면수를 관거 또는

집수정으로 연결시켜주는 유입부에 설치한다.

【해 설】

집수정은 선배수시설 등과 같이 사용하여 교차로 등 우수가 모이기 쉬운 지역

의 우수를 배제시킨다.

우수받이는 노면수를 관거 또는 집수정으로 연결시켜주는 유입부에 설치되며,

보도와 차도 구분이 있는 경우는 그 경계로 하고, 구분이 없는 경우는 도로와

사유지의 경계에 설치한다.

급경사지와 같이 우수 차집이 어려운 곳은 도로 전폭을 차집 할 수 있는 배수

구조물을 설치하도록 하여 저지대로의 우수유출을 최대한 억제해야 하며, 토

사 및 낙엽 등 유입구의 통수능력을 저하시키는 이물질이 예상 되는 곳은 집

수정과 우수받이 유입구의 막힘 현상을 고려하여 <그림 4.5.1>과 같이 다양

한 형태의 유입구 형상, 크기 및 덮개를 결정한다.

<그림 4.5.1> 집수정 유입구 사례

Ⅲ- 38

우수받이는 일반적으로 내폭 30~50cm, 깊이 80~100cm정도로 하며, 우수의

유입량에 따라 크기를 선정하나 도로가 5% 이상의 급경사인 장소나 교차로,

광장 등에는 낙수공의 면적이 큰 우수받이를 사용하고, 연결부 저부로부터 토

사의 유입량에 따라 15cm 이상의 깊이로 토사받이를 설치한다.

도로 종단 곡선부 구간에서는 <그림 4.5.2> (a)와 같이 곡부의 최저부에 반

드시 1개소 이상의 우수받이를 설치하고 그 전후 3~5m 떨어져 1개소씩 설치

하며, 고가도로에서 종단 곡선부의 중심이 신축이음으로 되어 있는 경우는

<그림 4.5.2> (b)와 같은 횡목 구조에 따르지만 곡선부의 중심에서 1.5m 정

도 떨어진 양측에 우수받이를 설치한다.

3.0 3.0 1.5 1.5

노면 노면

홈통

홈통

신축장치

(a) 종단 곡선부 (b)고가도로

<그림 4.5.2> 종단 곡선부와 고가도로의

우수받이 배치 (단위:m)

가. 집수정 덮개

집수정 등의 덮개는 배수능력이 큰 것이어야 하며 동시에 자동차 하중 등의

외력에 견딜수 있도록 강제, 주철재(덕타일주철재 포함), 철근콘크리트재

및 그 외의 견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.

그레이트를 설치할 경우 설치방향에 따라 배수효율이 달라지므로 <그림

4.5.4>와 같이 현장여건을 반영하여 원활한 배수가 이루어지도록 설치한다.

(a) 종방향형 (b) 횡방향형 (c) 혼합형 (d) 격자형

<그림 4.5.3> 집수정 및 우수받이의 덮개 종류

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 39

<그림 4.5.4> 스틸 그레이트 설치방향

스틸 그레이트의 재료

∙ 철강제품에 아연도금을 하여야 하며,『도로공사 표준시방서』의 재료기준

을 만족하여야 한다.

∙ L형 측구 및 중분대 집수정에 설치하는 스틸 그레이트 덮개는 후륜일축

하중 8,000 kgf에 견딜 수 있어야 하며, U형 측구용 스틸 그레이트 덮

개는 13.4 kgf/판 이상의 강도를 가지고 있어야 한다.

종 별 총중량

(ton)

후륜일축하중

(kgf)

충격을 고려한 하중

(kgf)

차량접지면적

Acm × Bcm

T = 20 20 8,000 11,200 20×50

T = 14 14 5,600 7,840 20×50

T = 6 6 2,400 3,360 20×24

T = 2 2 800 1,120 20×16

<표 4.5.1> 스틸 그레이트 종별 기준

나. 집수정 및 우수받이 설치간격

집수정 및 우수받이의 설치간격을 결정할 때는 노면 배수시설 전체에 대한

수리계산 결과에 따라 설치하며, 시공성 및 관리를 고려할 때 최소 5m 이

상, 최대 30m 이하로 한다. 단, 침수기록지역, 상습침수지역 등 저지대 도

로부에 대해서는 수리계산 결과를 토대로 집수된 우수가 신속히 처리될 수

있도록 집수정 및 우수받이 간격을 좁게 설치할 수 있다.

Ⅲ- 40

도시부 도로에 사용되는 집수정과 우수받이의 덮개 및 유입구는 형상에 따

라 배수효율이 다르므로, 설치간격을 결정할 때 이를 반영하여 계산하며,

기본식은 다음과 같다. 단, 선배수시설 등이 포함된 경우는 별도 수리계산

을 한다.

(1) 도로 노면 배수만 고려하는 경우

  도로 × ×

 × × × (식 4.5.1)

여기서 ,  : 집수정 및 우수받이 간격

도로 : 도로의 유출계수

 : 평균강우강도(mm/hr)

 : 도로의 집수폭(m)

 : 유입부 배수효율(0~1.0, 덮개가 없는 경우 1.0)

 : 배수용량(m3/sec)

(2) 인접지에서 유출된 노면수가 도로로 유입되는 경우

  

 ×

 도로  인접지유입량

 × (식 4.5.2)

여기서,  : 총 유입량

 : 배수용량(m3/sec)

도로 : 도로부 유출량(  ×



)

인접지유입량 : 인접지 유입량

 : 유입부 배수효율(0~1.0, 덮개가 없는 경우 1.0)

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 41

4.6 중앙분리대 배수

중앙분리대의 배수는 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면으로 부

터 유입된 우수를 배제한다.

【해 설】

중앙분리대 배수시설은 곡선구간에서 본선 노면수를 배수하기 위해 설치하며,

설치위치는 중앙분리대측에 집수정을 설치하고 외부로 배수한다.

중앙분리대가 설치된 도로의 곡선부는 노면수가 중앙분리대 방향으로 집수되

어 흐르므로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다.

침전물이 배수관으로 유입되는 것을 방지하기 위해 집수정 저부에서 15cm 이

상의 위치에 배수관을 설치한다.

<그림 4.6.1> 중앙분리대 집수정 단면

중앙분리대 배수는 도로의 종·횡단경사와 집수폭을 고려한 노면수의 유출량과

측대와 중앙분리대로 형성되는 사다리형 수로의 배수용량을 비교하여 우수받

이 간격을 결정하고 종배수관으로 배수할 수 있는 최대길이를 산정한다.

중앙분리대 종배수관의 최대연장은 청소 및 관 막힘을 고려하여 300~500m로

하고 횡배수 처리한다.

Ⅲ- 42

중앙분리대 폭이 협소하여 큰 규격의 배수관 설치가 곤란하므로 중앙분리대

종배수관의 규격은 450mm를 표준으로 한다.

중앙분리대 우수받이 간격은 최대 30m, 최소 5m 이내로 설치하되, 가능한 등

간격으로 배치하고 다음과 같이 구한다.

  도로 × ×

 × × × (식 4.6.1)

여기서,  : 집수정간격(m)

도로 : 도로의 유출계수

 : 평균 강우강도(mm/hr)

 : 측대의 배수용량(㎥/sec)

 : 집수폭(m) 〈그림 4.6.2〉 참조

: 보정계수 〈그림 4.6.3〉 참조

<그림 4.6.2> 중앙분리대 집수정 간격 결정을 위한

집수폭 개념도(편도 2차로)

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 43

<그림 4.6.3> 중앙분리대 집수정 간격의 보정계수(방호벽형

중앙분리대)