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문제 정의
- 할 수 있다. 본 연구에서는 갑천 3대 하천에서 생태, 경관, 친수 및 수질을 고려한 하천 유지 유량을 산정하였다. 유황분삭을 위해 관측유량과 DAWAST 모형을 사용하였으며 미관측유역에는 비유량법을 적용하여 산정하였다.
- 본 연구에서는 갑천 유역의 3대 하천인 대전천 유등천, 갑천의 생태, 경관 친수 및 수질 등을 고려한 하천유지유량을 산정을 하였고, 산정된 하천유지유량과 유황분석에 의한 유황을 비교하여 새로운 하천유지유량 결정방법을 제시하였다.
가설 설정
- ① 수심에 의한 환경보전유량 산정시 하천의 유역면적 및 하천 폭에 크게 영향을 받는다. 즉, 하천 폭이 넓고 대상지점의 횡단면의 변동이 심한 경우 30 cm의 하천수심의 유지는 큰 의미가없는 것으로 나타났다.
제안 방법
- 2) DAWAST모형과 관측유량에 의한 유황분석 건설교통부 금강 홍수통제소에서 수위관 측하고 있는 인창교, 복수교, 원촌교 지점을 중심으로 수위-유량 관계식과 DAWAST 모형을 사용하여 유황분석을 실시하였으며, 여기서 적용된 지점을 이용하여 비유량 방법을 사용하여 미관측지역의 유황분석을 실시하였다.
- 어류서식 환경은 여울과 웅덩이 등의 하천상태, 어류와 관련된 유속, 수심 하상재료, 어류의 이동, 하천수질조건으로 수워 용존산소, pH, 생물화학적 산소요구량 등이 고려되어야 한다.3,5) 여기서는 수량과 가장 관계있는 유속과 수심 조건만 고려하였으며 이에 수심과 유속 측면에서 이들 어류서식을 위해 갈수기에도 최소 20 cm 수심의 흐름이 필요하지만 횡단면의 변동에 따라 평균적으로 20 cm 를 유지하려면 하천폭에 대한 수면폭을 우선적으로 고려하면서 하천수심이 30 cm 또는 그 이상이 유지되도록 항목별 환경보전유량을 설정하였다.
- 4) 하천유지유량 산정을 위한 수리학적 적용기준 상기의 생태, 경관 친수의 항목들을 만족시키기 위한 조건들을 고려하여 다음과 같은 산정기준을 제시하였고 이 기준들을 근거로 하여 3대하천의 환경보전유량을 산정하였다 °
- 하천유지유량을 산정하였다. HEC-RAS 모형에 의한 하천유지유량 산정을 위하여 금강 수계 하천정비기본계획3)과 대전시 도심생태하천조성 학술연구5)에서 구축된 갑천, 유등천 대전천 개수 후 하천단면에 의한 HEC-RAS 모형을 운영하였다. HEC-RAS 모형의 정상상태의 등류흐름에 대한 분석방법을 사용하여 대상지점의 일정수심이상 도달하기 위한 필요유량과 이 때 평균유속, 수면폭/하천폭(W/B)의 비를 결정하였으며 Table 7과 같다.
- HEC-RAS 모형에 의한 하천유지유량 산정을 위하여 금강 수계 하천정비기본계획3)과 대전시 도심생태하천조성 학술연구5)에서 구축된 갑천, 유등천 대전천 개수 후 하천단면에 의한 HEC-RAS 모형을 운영하였다. HEC-RAS 모형의 정상상태의 등류흐름에 대한 분석방법을 사용하여 대상지점의 일정수심이상 도달하기 위한 필요유량과 이 때 평균유속, 수면폭/하천폭(W/B)의 비를 결정하였으며 Table 7과 같다.
- 갑천 3대 하천에 대하여 수문 및 기후학적 특성과 물리적 특성에 따라 생태, 경관 친수 및 수질을 고려한 하천유지유량을 산정하였다. HEC-RAS 모형에 의한 하천유지유량 산정을 위하여 금강 수계 하천정비기본계획3)과 대전시 도심생태하천조성 학술연구5)에서 구축된 갑천, 유등천 대전천 개수 후 하천단면에 의한 HEC-RAS 모형을 운영하였다.
- 이는 Table 1에서 생태하천조성을 위한 하천유지유량이 평균저수량보다 약간 작은 값이 적용되고 있으며, 土屋19)가 도시하천에서의 친수유지유량을 유황분석에 의한 '10년 빈도 저수량으로 제시한 것과 부합되고 있다. 따라서 기본조사단계에서는 모형에 의한 환경보전유량으로 하천유지유량을 산정하기에 앞서 간단한 유황분석에 의한 평균저수량을 하천유지유량으로 대체하는 방법을 제안한다.
- 유황분삭을 위해 관측유량과 DAWAST 모형을 사용하였으며 미관측유역에는 비유량법을 적용하여 산정하였다. 또한 HEC-RAS 모형에 의하여 정상 상태의 등류 흐름에 대한 분석방법으로 대상지점의 최대수심과 수면폭/하천폭(W/B)의 비 및 평균유속을 결정하였으며 연구결과는 다음과 같다.
- 모형의 검정을 위하여 본 연구팀은 2005년 인동지점과 복수지점에서 유량조사를 실시하였으며 유량조사에 의해 작성된 수위-유량 곡선식은 다음과 같다.
- 수리조건을 선정하였다(Table 4). 본 연구에서는 별도의 여가활동은 고려하지 않고 시민들이나 어린이들이 물놀이를 할 수 있을 정도의 친수활동을 고려하여 환경 보전유량을 산정하였다.
- 본 연구에서는 생태계를 보전하는데 필요한 유량산정 방법으로 간편법을 적용하였고, 이에 대한 절차는 생태조사 자료를 이용하여 서식하는 대표어종의 선정, 서식처 수리조건의 결정, 지점 및 구간 설정, 항목별 환경보전유량 산정 등이 필요하며 이에 대한 대표 어종은 출현빈도가 높고 하천을 대표할 수 있는 어종으로 피라미를 선정하였다. 어류서식 환경은 여울과 웅덩이 등의 하천상태, 어류와 관련된 유속, 수심 하상재료, 어류의 이동, 하천수질조건으로 수워 용존산소, pH, 생물화학적 산소요구량 등이 고려되어야 한다.
- 생태, 경관 친수 수질을 고려하여 대전천 0.64 m3/s, 유등천 1.40~1.50 m3/s, 갑천 합류전 2.47 m3/s, 합류후 4.15 iW/s를 갑천 유역의 하천유지유량으로 제시하였다.
- 2)를 기준으로 산정하였다. 수심은 급격한 경관변화가 일어나지 않도록 주요하상재료가 수면으로 드러나지 않는 수심을 확보하도록 고려하였고, 특히 하도가 이미 개수되어 있는 경우 또는 자연형하도로 개도하고자 하는 경우도 이 수준을 고려하여 기존 저수로에서 수심 30 cm를 기준으로 하였다. 유속은 도시를 관류하는 느긋한 흐름의 경관이 바람직하다.
- 여가활동을 포함한 친수활동을 고려하기 위하여 여가활동별 수리조건을 선정하였다(Table 4). 본 연구에서는 별도의 여가활동은 고려하지 않고 시민들이나 어린이들이 물놀이를 할 수 있을 정도의 친수활동을 고려하여 환경 보전유량을 산정하였다.
- 유등천, 갑천 유역에서 생태, 경관, 친수, 수질을 고려하여 산정한 하천유지유량과 평균저수량이 대체로 비슷한 범위에 있어 기본조사단계에서는 간단한 유황분석에 의한 평균저수량을 하천유지유량으로 대체하는 방법을 제안한다.
- 이후 HEC- RAS 모형은 정상류뿐만 아니라 부정류, 유사현상 해석까지도 포함하는 종합 하천 해석시스템으로 발전하였다. 이 프로그램은 자연하천이나 인공하천에서의 흐름이 정상류이면서 점변류일 경우의 수면곡선을 계산한다. 계산방법은 1차원 에너지 방정식을 표준 축차법으로 해석하는 절차를 따르고 있다.
- 인동, 복수, 유성, 회덕지점에서 갈수기에는 매월 2회에 걸쳐 BOD, T-N, T-P, SS에 대해서 수질측정을 실시하였다. 항목별 수질분석은 수질오염 공정시험법에 준해서 시행하였으며 지점별 갈수기시 오염이 가장 심한 수질농도는 Table 2와 같다.
- 같다. 인동, 회덕지점은 실측자료, 복수지점은 실측자료의 오류로 인하여 DAWAST모형에 의한 자료로, 미계측지점은 비유량방법으로 유황을 분석하였다.
- 대전천과 유등천은 생태, 경관, 친수를 고려한 하천유지유량으로, 갑천은 하천수질을 고려한 하천유지유량으로 산정되었다. 제시된 기준에 최대한 가까운 값을 얻을 수 있도록 산정하였으며 하천 규모가 커서 수심이 깊은 곳과 하천폭이 넓은 곳은 현 상태에서 최선의 값으로 산정하였다.
- 하천수질을 고려하기 위하여 대상하천의 현재 수질 및 예측수질을 고려하였으며 환경부에서 제시한 대상 하천의 목표 수질 값을 조사하여 목표수질을 만족하는 희석수량을 산정하였으며 결과는 Table 8과 같고, 산정절차는 Table 9와 같다. 희석수량의 산정 절차에서 사용된 갈수량과 보충수량은 본 연구에서 새로 산정하였다.
대상 데이터
- 대전광역시를 관통하고 있는 3대 하천의 수위관측지점인 인동지점(대전천, 인창교), 복수지점(유등천, 복수교), 유성지점(갑천, 만년교), 회덕지점(갑천, 원촌교)을 소유역 및 갑천 전체에 대한 보정 및 검정지점으로 설정하였고, 2개 지점인동 복수)에서 2005년 본 연구팀이 유량조사를 실시하였다. 이 지점들은 과거 유량조사에 의해 장기간 자료가 축적되어 있어 모형의 객관적인 보정 및 검정을 할 수 있는 지점들이다.
- 모형검정에 사용할 유출량 자료를 확보하기 위하여 금강홍수통제소의 회덕지점(1997~2006), 인동, 복수지점(2002~2006)의 수위자료와 연도별 수위- 유량곡선식2)을 사용하였다.
- 본 연구에서는 대상지점의 유황분석을 위하여 대전기상청의 1997년 1월부터 2006년 12월까지 일별 강수량과 증발량자료를 사용하였다.
이론/모형
- 이 밖에도 갈수량 빈도해석 결과는 수력발전소, 급수, 냉각시설 및 기타 시설에 필요한 하류로 방류될 수 있는 최소유량을 결정하는데 활용된다. 갑천 유역의 대전천, 유등천, 갑천에 대한 유황을 분석하기 위해 인동, 복수, 회덕지점의 실측 유출량자료와 DAWAST 모형으로 추정한 유출량을 적용하여 갈수량과 저수량을 산정하였다.
- HEC-RAS 모형을 사용하였다. 또한 물질수지법(mass balance)을 이용하여 지점별 목표수질을 위한 희석유량을 산정하였다. 산정된 값들을 비교하여 최대값을 하천유지유량으로 결정하였으며, 절차 및 순서는 Fig.
- 본 연구에서는 갑천 3대 하천에서 생태, 경관, 친수 및 수질을 고려한 하천 유지 유량을 산정하였다. 유황분삭을 위해 관측유량과 DAWAST 모형을 사용하였으며 미관측유역에는 비유량법을 적용하여 산정하였다. 또한 HEC-RAS 모형에 의하여 정상 상태의 등류 흐름에 대한 분석방법으로 대상지점의 최대수심과 수면폭/하천폭(W/B)의 비 및 평균유속을 결정하였으며 연구결과는 다음과 같다.
- 유황분석에 의한 갈수량 및 저수량 산정을 위하여 관측자료와 DAWAST 모형을 사용하였고, 대상지점의 생태, 경관 친수 및 수질을 위한 필요유량 산정을 위하여 HEC-RAS 모형을 사용하였다. 또한 물질수지법(mass balance)을 이용하여 지점별 목표수질을 위한 희석유량을 산정하였다.
- 실시하였다. 항목별 수질분석은 수질오염 공정시험법에 준해서 시행하였으며 지점별 갈수기시 오염이 가장 심한 수질농도는 Table 2와 같다.')
성능/효과
- ② 생태, 경관, 친수활동을 위한 환경보전유량 산정 시 수면폭/하천폭(W/B)의 비가 유량 결정시 합리적으로 작용한 것으로 판단되었다.
- 하천유황을 분석하여 생태, 경관, 친수 및 수질을 고려한 하천유지유량을 산정한 결과 대전천 0.64 m7s, 유등천 0.48 ~ 1.50 m3/s, 갑천 합류전 2.47 m3/s, 합류후 4.15 m3/s를 제시하였다. 대전천과 유등천은 생태, 경관, 친수를 고려한 하천유지유량으로, 갑천은 하천수질을 고려한 하천유지유량으로 산정되었다.
후속연구
- 생태, 경관, 친수, 수질을 고려한 하천유지유량은 유역면적 크기에 따라 안정적인 상관관계를 보이고있어, 향후 분석지점을 확대하면 갑천 유역의 유역면적 크기에 따른 하천유지유량을 구할 수 있다.
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