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논문 상세정보

합천댐 하류 하천지형 변화 예측 및 흐름파가 수리기하 변화에 미치는 영향

Channel Changes and Effect of Flow Pulses on Hydraulic Geometry Downstream of the Hapcheon Dam

초록

황강은 1989년 합천 본댐 및 조정지댐의 건설후 하도폭, 하상재료, 식생 및 하천구간내 사주의 형성 등 많은 하천 지형학적 변화가 있었다. 이러한 변화는 댐 건설후 흐름 및 유사이송의 변화에 기인한다. 합천댐은 약 591천 $m^3$/년의 유사를 차단한 것으로 파악되었다. 조정지댐 준공후 연최대피크 방류량은 654.7 $m^3$/s에서 126.3 $m^3$/s로 감소되었다 (댐건설전의 19.3%). 합천조정지댐 하류로부터 낙동강 합류점까지 45 km 구간의 1982, 1993 및 2004년의 항공사진을 분석한 결과 비식생하도폭(non-vegetated active channel width)은 평균 152m 감소되었다 (1982년의 약 47%). 비식생하도의 면적 역시 평균 6.6$km^2$ (1982년의 44%)가 감소하였다. 평균 중앙입경(D50)의 크기는 1983년 및 2003년에 1.07mm에서 5.72 mm로 평균 하상구배는 0.000943에서 0.000847로 각각 변하였다. 하상 세굴깊이는 조정지댐으로 부터 하류 20 km 구간에서 평균 약 2.6 m였다. 1차원 유사모형인 GSTAR-1D를 이용하여 장기하상변동을 예측하였는데 최심하상고는 2013-2015년 사이에 안정된 상태에 도달하는 것으로 나타났다. 합천 조정지댐에 의해 홍수기에 발생되는 흐름파가 하류 하천 지형변화에 미치는 영향을 파악하기 위해 해석적인 방법을 개발하고 유사모의모형으로 예측한 값과 비교 검토한 결과, 일주기파(daily pulse)와 홍수피크(flood peak)는 각각의 평균값이 흐를 때와 비교하여 하천지형변화에 훨씬 큰 영향을 미치는 것으로 나타났는데 이는 각각의 평균일 경우 보다 21%와 15%의 유사이송량의 증가를 보여주었다.

Abstract

Hwang River in South Korea, has experienced channel adjustments due to dam construction. Hapcheon main dam and re-regulation dam. The reach below the re-regulation dam (45 km long) changed in flow regime, channel width, bed material distribution, vegetation expansion, and island formation after dam construction. The re-regulation dam dramatically reduced annual peak flow from 654.7 $m^3$/s to 126.3 $m^3$/s and trapped the annual 591 thousand $m^3$ of sediment load formerly delivered from the upper watershed since the completion of the dam in 1989. An analysis of a time series of aerial photographs taken in 1982, 1993, and 2004 showed that non-vegetated active channel width narrowed an average of 152 m (47% of 1982) and non-vegetated active channel area decreased an average of 6.6 km2 (44% of 1982) between 1982 and 2004, with most narrowing and decreasing occurring after dam construction. The effects of daily pulses of water from peak hydropower generation and sudden sluice gate operations are investigated downstream of Hapcheon Dam in South Korea. The study reach is 45 km long from the Hapcheon re-regulation Dam to the confluence with the Nakdong River. An analysis of a time series of aerial photographs taken in 1982, 1993, and 2004 showed that the non-vegetated active channel width narrowed an average of 152 m (47% reduction since 1982). The non-vegetated active channel area also decreased an average of 6.6 $km^2$ (44% reduction since 1982) between 1982 and 2004, with most changes occurring after dam construction. The average median bed material size increased from 1.07 mm in 1983 to 5.72 mm in 2003, and the bed slope of the reach decreased from 0.000943 in 1983 to 0.000847 in 2003. The riverbed vertical degradation is approximately 2.6 m for a distance of 20 km below the re-regulation dam. It is expected from the result of the unsteady sediment transport numerical model (GSTAR-1D) steady simulations that the thalweg elevation will reach a stable condition around 2020. The model also confirms the theoretical prediction that sediment transport rates from daily pulses and flood peaks are 21 % and 15 % higher than their respective averages.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
댐의 건설
댐의 건설은 무엇의 변화에 큰 영향을 미치는가?
하류 하천의 수리기하

댐의 건설은 하류 하천의 하상표고, 하도폭, 수심, 하상재료의 크기, 장갑화 및 제방의 식생 등의 변화로 인해 하류 하천의 수리기하(downstream hydraulic geometry)의 변화에 큰 영향을 미친다. 이러한 변화는 댐이 상류에서 들어오는 유사를 차단, 하류에 맑은 물만을 방류함으로서 하도의 변화를 가져온다(Downs and Gregory, 2004).

댐의 건설
댐의 건설은 하류 하천의 수리기하에 변화에 영향을 미치는데 그 이유는 무엇인가?
하류 하천의 하상표고, 하도폭, 수심, 하상재료의 크기, 장갑화 및 제방의 식생 등의 변화로 인해

댐의 건설은 하류 하천의 하상표고, 하도폭, 수심, 하상재료의 크기, 장갑화 및 제방의 식생 등의 변화로 인해 하류 하천의 수리기하(downstream hydraulic geometry)의 변화에 큰 영향을 미친다. 이러한 변화는 댐이 상류에서 들어오는 유사를 차단, 하류에 맑은 물만을 방류함으로서 하도의 변화를 가져온다(Downs and Gregory, 2004).

댐의 건설
댐의 건설은 하류 하천의 수리기하의 변화를 주는데 이 변화는 무엇의 변화를 가져오는가?
댐이 상류에서 들어오는 유사를 차단, 하류에 맑은 물만을 방류함으로서 하도의 변화를 가져온다

댐의 건설은 하류 하천의 하상표고, 하도폭, 수심, 하상재료의 크기, 장갑화 및 제방의 식생 등의 변화로 인해 하류 하천의 수리기하(downstream hydraulic geometry)의 변화에 큰 영향을 미친다. 이러한 변화는 댐이 상류에서 들어오는 유사를 차단, 하류에 맑은 물만을 방류함으로서 하도의 변화를 가져온다(Downs and Gregory, 2004). 댐건설이 미치는 주요한 영향중의 하나는 홍수피크의 감소를 들 수 있는데 Williams and Wolman (1984)은 미국의 중부와 남서부의 21개 저수지를 조사하여 댐건설후 90% 정도의 홍수피크가 감소하였음을 보여주었다.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (26)

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이 논문을 인용한 문헌 (1)

  1. 김유경, 정세웅 2011. "용담댐 하류하천의 횡방향 평균 2차원 수리·탁수모델링" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality, 27(5): 710~718 

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