댐공사(댐의 분류와 댐의 부속 설비)

1. 댐과 수자원의 효율적 활용

댐은 약 5,000년 전부터 존재하였으며 오늘날에는 여러 가지 형식의 대규모 댐이 건설되어 수자원의 분포를 고르게 하고 있다. 댐은 시간상으로는 수요량이 공급량보다 많은 시기에 공간적으로는 수요량이 공급량보다 많은 지역에 부족한 양의 생활, 공업, 농업, 발전, 주운 및 환경 용수를 공급할 수 있는 물을 저류하여 홍수기에는 하류 하천의 수위를 저하시키고 갈수기에는 하천의 수위를 상승시켜서 하천의 유량을 변화시키는 하천 수리구조물이다. 특히 최근 인구의 증가와 산업의 발달로 인한 수자원의 수요가 증가하여 한정된 수자원의 효율적인 활용이 더욱 강조되고 있으며 댐 건설은 수자원의 보전을 위한 댐 개발적합지가 점차로 감소하고 토지자원의 효용과의 상충 및 경제성의 제고, 그리고 댐 건설에 따른 수몰지 주민에 대한 이주대책 등의 경제적 사회적 부담이 증가하여 단일 목적의 수자원개발은 의미가 없으므로 다목적 용도로 계획하고 있다.

 

2. 댐의 분류

댐의 분류는 기능에 분류와 수리 구조에 의한 분류, 재료와 형식에 따른 분류, 댐의 규모에 의한 분류로 나눌 수 있다. 기능에 의한 분류에는 수댐, 취수댐, 지체댐이 있으며, 수리 구조에 의한 분류에는 월류댐, 비월류댐, 하부 방류댐이 있다. 재료와 형식에 따르면 재료는 필댐, 콘크리트댐으로 형식에는 균일형, 코어형, 존형, 표면 차수벽형으로 구분한다. 규모에 따른 분류에는 댐 높이가 90 m 이상인 대규모 댐, 높이가 15~90m 이내인 중규모 댐, 15m 이하인 소규모 댐으로 구분한다.
댐 건설이 환경에 미치는 영향으로는 수몰 주민의 이주, 서식 생물의 자연 서식처의 수몰, 육상동물의 손실, 수질의 악화, 댐 하류의 수문 조건 변화, 어류 및 기타 수생동물의 영향, 부유 수생식물의 영향, 기상변화 등이 있다. 댐 위치 선정 시 고려사항으로는 개발 목적의 적합성, 지형 및 지질조건, 지역 사회적 조건, 시공조건, 자연보전 등이 있다. 특히 댐 형식 선정 시 고려사항으로는 사용 목적 및 규모, 자연조건, 여수로의 크기와 위치, 축조재료의 매장량과 이용 여건 등이 있다. 필댐이란 흙이나 바윗덩어리 등의 천연재료를 사용하여 축조한 댐을 총칭하여 부르는 댐으로 흙을 주재료로 한 것을 흙댐, 바윗덩어리를 주체로 한 것을 석괴댐이라고 하며 양자의 구분이 분명하지는 않다. 필댐의 특징으로는 댐의 단위면적에 작용하는 하중과 기초에 전달되는 응력이 작아서 풍화암이나 하천 퇴적층의 기초지반에서도 기초를 처리하면 축조가 가능하고 댐 설치 지점의 주위에서 얻을 수 있는 천연재료를 이용할 수 있으며, 댐 축조에 최적의 대형장비를 투입하여 기계화율을 높일 수 있으나 홍수가 제체를 월류하지 않도록 여수로, 가배수로의 규모, 여유고의 결정 등에 세심한 주의가 필요하다. 또한 필댐의 안정조건으로는 제체가 활동하지 않을 것이며, 안정적으로 여유고를 확보하여 저수가 댐 마루를 월류하지 않아야 하고 비탈면이 안정되어 있고 기초지반이 압축에 대해서 안전해야 하며 제체 및 기초지반이 투수에 안전해야 한다. 필댐의 종류에는 균일형댐, 존형댐, 코어형탬, 표면 차수벽형 석괴 댐이 있다. 콘크리트댐은 콘크리트로 댐을 축조하는 댐으로 중력식댐, 아치댐, 부벽식댐, 중공 중력식댐이 있고 댐체의 자중이 커서 견고한 기초지반이 필요하며 콘크리트, 철근 등의 재료가 많이 소요되어 공사비가 증가하지만 유지관리가 용이하고 안전도에서 신뢰성이 있다. 콘크리트댐의 종류에는 콘크리트 중력댐, 콘크리트 아치댐, 콘크리트 부벽식댐, 중공 중력댐 등이 있다. 콘크리트댐의 형식 선정 시 고려사항으로는 계곡의 형상에 따라 댐의 형식을 결정하고 기초지반은 암반기초에 설치하고 암반의 절리, 균열은 그라우팅으로 보강하며 모래, 점성토지반은 콘크리트댐의 기초로 부적당하며 아치댐은 견고한 암반에 설치한다. 댐의 부피는 중력식댐은 다른 댐보다 부피가 크고 아치댐은 부피가 작으며 중공 중력식댐은 댐체 중간이 비어 노출면이 커서 수화열 발산에 유리하다. 지진에 대해서는 중력식댐은 안전하나 중공 중력식댐은 이음 부분이 가장 취약하여 파괴 시 누수가 검토되는 등의 문제가 있다.

 

3. 댐 부속 설비

댐 부속 설비에는 방류기능을 수행하는 여수로가 있으며, 여수로는 접근수로, 조절부, 급경사 수로, 감세공, 방수로의 5개 부분으로 구성된다. 여수로의 종류에는 개수로형(월류형, 측수로 형, 자유 낙하형, 급경사 형), 관수로형(사이폰형, 나팔형, 터널형, 아무거형) 이 있다. 수문은 댐의 방류량을 조절하기 위하여 설치하는 것으로 홍수위 조절이 정확하고 홍수의 상승 속도에 대응하는 조작이 가능하며 수밀성이 있어야 한다. 수문의 종류에는 Lifting gate, Tinter gate, Rolling gate, Drum gate가 있다, 취수 및 방류설비는 필댐에서 생활용수, 공업용수, 농업용수, 하천유지용수 등의 가배수로 입구부에 설치하는 취수설비는 저수위에서도 안정적으로 유량이 확보되어야 하며 취수용 수문은 사고 시에 폐쇄를 위하여 급강하 폐쇄 장치와 폐쇄 시의 충격을 피하도록 완충 기능을 가져야 한다. 방류설비는 취수한 물을 방류하는 설비로 가배수터널의 하류부에 설치한다. 상수용수, 발전용수 및 하천유지용수를 공급하는 상시 방류설비와 비상시나 보수 시에 여수로 월류 높이 이하의 물을 단기간에 방류하는 비상 방류시설이 있다. 배사 설비는 저수지에 쌓이는 퇴사를 방지하는 설비로 침사지 및 치사용 댐과 배사용 우회도로, 배사 시설이 있다. 어도(Fish way)는 하천에 댐이나 보 등의 수리구조물을 설치하면 하천을 오르내리며 살던 어류의 이동이 어려워지므로 어류의 계속된 이동이 가능하게 설치하는 수리구조물이다.