A Study for Seepage Control of Levee with a Pervious Toe Drain

The levee is the facility which is constructed along with river for the protection of landside and for passage of water when there is a flood. When the seepage is exposed to the atmosphere on the landside surface of levee, it may eventually lead to levee failure. The seepage water may be removed from the landside surface by a properly designed drainage system. The purpose of the study is to show seepage control effect of a pervious toe drain, and to compare two drainage methods of a pervious toe drain. One is the pervious toe drain suggested by U.S. Army Corps of Engineers (USACE) and the other is that suggested by Japan Institute of Construction Engineering (JICE). The levee model constructed has the following dimension: the base width is 2.6 m; the crest width is 0.4 m; the side slope 1 : 2. The water depth in the riverside is 0.5 m. The shape of the toe drain by USACE is triangular. The shape of the toe drain by JICE is rectangular. They were installed with the base length of 0.4 m. The levee model without the toe drain showed saturation surface on the land side in the experiment but not with the toe drain. The experiment results was applied to a numerical analysis model using SEEP/W to calibrate and verify. The numerical analysis results for 35 cm and 30 cm drain width showed that the drain by JICE is a little bit safer than the drain by USACE. It is also easier to construct the toe drain by JICE. The results in the study would be applied to plan the seepage control for a levee with pervious toe drain.

제내 비탈끝 배수공을 이용한 제방의 침투조절에 관한 연구

하천 제방은 홍수 시 유수를 원활하게 소통시키고 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 하지만 이러한 제방도 침투로 인해 제내지측 사면에 포화표면이 지속적으로 발생하게 되면, 제방은 파괴될 수 있다. 제체 침투에 의해 발생되는 침윤선은 적절한 배수 체계를 이용하여 강하될 수 있다. 본 연구의 목적은 제내지 비탈 끝에 설치되는 배수공을 통한 침투조절의 효과를 제시하고, 각기 다른 형상을 하고 있는 미국의 공병단과 일본의 국토개발기술연구센터에서 제시한 배수공의 효과를 비교, 검토하는데 있다. 이를 위해 배수공의 포함 여부에 따른 제방 침투에 관한 모형실험을 수행하였다. 축조된 제방 모형의 규격은 둑마루폭 0.5m, 하부폭 2.6m, 사면경사 1 : 2, 제방 높이 0.55m이고, 제외지측 수위는 0.5m이다. 미 공병단의 배수공은 삼각형이고 일본의 국토개발기술연구센터의 배수공은 사각형이며, 각각의 배수공 폭은 0.4m로 설치하였다. 배수공을 포함하지 않은 제방 모형에서는 침투에 의해 제내지측 사면에 포화표면이 발생하였으나, 미 공병단과 일본의 국토개발기술연구센터에서 제시한 배수공을 포함한 제방에서는 모두 포화표면이 발생하지 않았다. 이러한 모형실험의 결과는 SEEP/W를 통한 수치모의 모형의 보정과 검증에 활용되었다. 그리고 배수공의 폭을 5 cm씩 줄여가며 수치모의를 수행해 본 결과, 일본의 국토개발기술연구센터식 배수공이 미국의 공병단식 배수공에 비해 다소 안정한 것으로 분석되었다. 또한, 일본의 국토개발기술연구센터식 배수공은 시공이 쉬운 장점이 있다. 본 연구의 결과는 향후 배수공을 이용한 제방의 침투조절 계획에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.