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하천 횡단구조물에 의한 하상변동 예측 - 행정중심복합도시 주요 하천구간을 중심으로 -
A Riverbed Change Prediction by River-Crossing Structure -Focused on the Major River Reaches of the Multifunctional Administrative City- 원문보기

한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, v.9 no.1, 2009년, pp.107 - 113  

연규성 (공주대학교 대학원 건설환경공학과) ,  정상만 (공주대학교 공과대학 건설환경공학부) ,  윤찬영 ((주)삼안 수자원부) ,  이주헌 (중부대학교 공과대학 토목공학과) ,  신광섭 (공주대학교 대학원 건설환경공학과)

초록
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본 연구에서는 행정중심복합도시 예정 및 주변지역의 금강과 미호천 일부 구간을 대상으로 하상변동의 실태분석과 수위유지 시설 설치에 따른 장기 예측을 실시하였다. 1988년, 2002년 및 2007년의 횡단자료를 이용하여 대상구간의 종방향 하상변동 실태를 분석한 결과 금강과 미호천 구간 모두 2007년 최심하상고는 1988년에 비해 심한 저하가 발생된 반면 2002년에 비해서는 미소한 변화가 발생되었다. 수위유지시설 설치에 따른 하상변동 장기 예측을 수행하기 위하여 본 연구에서는 1차원 모형인 HEC-RAS 4.0 모형을 적용하였다. 고정상 모형의 수행을 통하여 수면고를 보정(calibration)하였으며, 1988년과 2002년 횡단자료를 사용하여 이동상 모형에서의 검정(verification)을 실시하였다. 2007년을 기준으로 하여 2017년까지 향후 10년간 수위유지시설의 설치 높이에 따른 시나리오별 하상변동을 예측한 결과 미호천 대상구간은 그 영향이 미미하였으나 금강 대상구간은 수위유지시설의 높이가 높을수록 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 수위유지시설의 설치 높이가 7 m일 경우 금강 대상구간은 설치하지 않을 경우보다 미호천합류점 상류부근에서 1.59 m의 퇴적이 발생할 것으로 모의되었으며, 수위유지시설 하류부근에서 1.98 m의 침식이 발생할 것으로 모의되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study has been conducted for the long-term riverbed change prediction on Geum River and Miho Stream surrounding the planned Multifunctional Administrative City and the neighboring regions by the construction of a small dam. Based on the analysis of vertical riverbed changes of the cross-section...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 고정상 모형의 수행을 통하여 수면고를 보정(calibration)하였으며, 이러한 고정상 보정은 조도계수 값을 보정하기 위한 목적으로 수행하였다. 조도계수는 “금강수계 종합정비계획(건설부, 1988)” 보고서의 값을 초기 값으로 사용하여 수면고를 계산한 뒤 실측 수위와 비교하여 가장 적당한 조도계수 값을 선정하였다.
  • 본 연구에서는 행정중심복합도시 예정 및 주변지역의 금강과 미호천 일부 구간을 대상으로 과거 횡단자료를 이용하여 하상변동 실태를 분석하였으며, 수치모형을 이용하여 하상변동의 원인을 규명하고자 한다. 또한, 1차원 HEC-RAS 4.0 모형을 사용하여 수위유지시설의 설치 높이에 따른 장기 하상변동을 예측하여 향후 대상구간의 효율적인 하천관 리와 적절한 수위유지시설 규모를 결정하는데 있어 기여 하고자 한다.
  • 본 연구는 행정중심복합도시 예정 및 주변지역의 주요 하천구간을 대상으로 하상변동 실태를 분석하고 수위유지시설의 설치 높이에 따른 장기 하상변동을 예측한 결과 다음과같은 결론을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 행정중심복합도시 예정 및 주변지역의 금강과 미호천 일부 구간을 대상으로 과거 횡단자료를 이용하여 하상변동 실태를 분석하였으며, 수치모형을 이용하여 하상변동의 원인을 규명하고자 한다. 또한, 1차원 HEC-RAS 4.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
준시계열성 유량이란? 장래 하상변동 예측을 위하여 본 연구에서는 준시계열성을 가진 유량자료를 사용하였다. 준시계열성 유량이란 연속적으로 변하는 1년간의 유량변동을 특정 지속기간동안 유량이 변하지 않는 불연속유량으로 나열시켜 시계열성을 지닌 유량을대신하는 것을 말한다. 공주수위표의 1982년부터 2005년까지 24개년 일유량 자료와 석화수위표의 1966년부터 2005년까지 40개년 일유량 자료를 이용하여 일 평균유량을 산정하였으며, 홍수 시의 하상변동 특성을 고려하기 위해 연최대일유량이 발생하는 날을 기준으로 36시간은 시유량자료를 사용하였다.
행정중심복합도시 예정 및 주변지역의 주요 하천구간을 대상으로 하상변동 실태를 분석한 결과는? (1) 대상구간의 하상변동 실태분석 결과 금강과 미호천 구간 모두 2007년 최심하상고는 1988년에 비해 심한 저하가 발생되었으나, 2002년에 비해서는 미소한 변화가 발생된 것으로 나타났다. (2) 대상구간의 하상변동 분석을 위하여 1차원 HEC-RAS 4.0을 적용하였다. 이동상 모형에서의 검정과 하상변동의 원인분석을 위하여 골재채취를 고려한 경우와 고려 하지 않는 경우에 각각 하상변동을 모의한 후 실측자 료와 비교하였다. 비교 결과 골재채취를 고려한 경우 금강과 미호천 최심하상고의 계산치와 실측치의 결정계 수가 각각 0.84와 0.82로 양호한 결과를 나타내었다. 그리고 골재채취를 고려하지 않은 경우 금강과 미호천 구간 모두 계산치와 실측치가 거의 일치하는 것으로 나타났으며, 골재채취를 고려한 경우 일부 구간에서 하상고의 차이가 발생하나 전반적으로 비슷한 경향을 보였다. 따라서 1988년에 비해 심한 하상저하가 발생된 이유는 1990년대에 이루어진 대상구간의 골재채취가 큰영향을 미쳤기 때문으로 해석된다. (3) 수위유지시설의 설치 높이에 따른 장기 하상변동을 예측한 결과 미호천 대상구간은 그 영향이 미미하였으나 금강 본류의 대상구간은 수위유지시설의 높이가 높을수록 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 수위유 지시설의 설치 높이가 7 m일 경우 금강 대상구간은 설치하지 않을 경우보다 미호천합류점 상류부근에서 1.59 m의 퇴적이 발생할 것으로 모의되었으며, 수위유 지시설 하류부근에서 1.98 m의 침식이 발생할 것으로 모의되었다. 수위유지시설을 기준으로 하류에 많은 침식이 발생할 것으로 모의되었는데 이는 수위유지시설이 상류로부터의 유입유사를 차단하기 때문으로 판단된다.
본 연구에서 사용한 조도계수는 어떻게 선정하였는가? 고정상 모형의 수행을 통하여 수면고를 보정(calibration)하였으며, 이러한 고정상 보정은 조도계수 값을 보정하기 위한 목적으로 수행하였다. 조도계수는 “금강수계 종합정비계획(건설부, 1988)” 보고서의 값을 초기 값으로 사용하여 수면고를 계산한 뒤 실측 수위와 비교하여 가장 적당한 조도계수 값을 선정하였다. 고정상 보정을 위한 유량자료는 수위가 고수부지고 이상으로 형성된 1997년의 유량자료를 이용하였으며, 모형의 보정 결과 조도계수는 표 1에서 보는 바와 같이 실측 수위에 보다 근접한 0.
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참고문헌 (18)

  1. 건설부 (1988) 금강수계 종합정비계획 

  2. 건설교통부, 대전지방국토관리청 (2002) 금강수계 하천정비기본계획 

  3. 김현석 (2004) SMS모형을 이용한 보철거 후의 하상변동. 한국수자원학회 2004년 학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 898-902 

  4. 김호진 (2005) 안양천 보 철거로 인한 하상변동 예측, 공학석사학위논문, 성균관대학교 

  5. 남선우 (1978) 하천의 유사량과 하상변동에 관한 연구. 한국수문학회지, 제11권, 1호, pp. 45-58 

  6. 박정응 (1984) 홍수시 하상변동에 관한 연구, 공학박사학위논문, 한양대학교 

  7. 안승섭, 이수식, 최윤영, 이증석 (2001). HEC-6모형을 이용한 방사보 철거 전후에 따른 하상변동 특성. 한국방재학회 논문집, 제1권, 3호, pp. 93-102 

  8. 우효섭, 류권규 (1993) HEC-6를 이용한 대청댐 하류의 하상변동 예측. 대한토목학회 논문집, 제13권, 5호, pp. 157-163 

  9. 이재수, 윤용남 (1995) 한강본류의 하상변동에 관한 연구. 대학토목학회 논문집, 제15권, 4호, pp. 875-884 

  10. 한국토지공사 (2007) 행정중심복합도시 금강 및 미호천 하상변동조사 

  11. Cunge, J.A. and Perdreau, N. (1973) Mobile Bed Fluvial Mathematical Models. La Houille Blanche, Vol. 28, No.7, pp.561-580 

  12. Holly, F.M.Jr. and Rahuel, J.L. (1990a) New Numerical/Physical Framework for Mobile-Bed Modeling, Part 1: Numerical and Physical Principles. Journal of Hydraulic Research, Vol. 28, No. 4, pp. 401-416 

  13. Holly, F.M.Jr. and Rahuel, J.L. (1990b) New Numerical/Physical Framework for Mobile-Bed Modeling, Part 2: Test Applications. Journal of Hydraulic Research, Vol. 28, No. 5, pp. 545-564 

  14. Seo, H.S., Jeong, S.M., Kim, L.H., Choi, K.H. (2008) An Analysis of Streambed Changes Downstream of Daecheong Dam. Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 8, No. 1, pp. 103-108 

  15. Thomas, W.A., Prashun, A.L. (1977) Mathematical Modeling of Scour and Deposition. Journal of the Hydraulice Division, ASCE, Vol. 103, No. HY8, pp. 851-863 

  16. USACE (2008) HEC-RAS River Analysis System Hydraulic Reference Manual Ver. 4.0. US Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center 

  17. Yang, C.T. (1986) Numerical Simulation of Bed Evolution in Multi Channel River Systems. Ph. D., Thesis Dissertation, The University of Iowa 

  18. Yang, C.T., Trevino, M.A., and Simoes, F.J.M. (1998) User $\acute{i}$ s manual for GSTARS 2.0 (Generalized Stream Tube model for Alluvial River Simulation version 2.0). U.S. Bureau of Reclamation, Technical Service Center 

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