본 연구는 하천의 유역면적 또는 계획홍수량에 따라 하천 규모를 대 중 소하천으로 구분하고, 이들 하천에 대한 식생모델을 구축하여 수치모형을 이용해 제방고 여유율(CSR)을 기준으로 홍수위를 검토하였다. 식생모델 구축전 1차원 HEC-RAS와 2차원 RMA-2 모형을 이용하여 분석한 결과와 기본계획홍수위와 비교한 결과, 1차원의 경우 제방고 여유율은 대하천 모든 단면과 중하천 상류부 2개 단면 외에는 100% 이상이었으나, 소하천은 평균 46.0% 정도로 나타났다. 2차원 대하천의 경우는 평균 101.5%, 중하천은 96.7%, 소하천은 평균 71.1%로 나타났는데, 이는 하천기본계획수립 시 주로 1차원 모형을 사용하기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 식생모델 적용 시 1차원에서는 대하천의 경우 평균 제방고 여유율은 91.8%, 중 소하천은 각각 74.2%, 38.3%로 나타났고, 2차원에서 대하천은 95.5%, 중 소하천은 각각 86.7%, 37.0%로 나타났다. 이는 대하천이 중 소하천 보다 유수단면적이 커 식생모델 적용 시 제방고 여유율의 영향을 적게 받기 때문인 것으로 판단된다.
본 연구는 하천의 유역면적 또는 계획홍수량에 따라 하천 규모를 대 중 소하천으로 구분하고, 이들 하천에 대한 식생모델을 구축하여 수치모형을 이용해 제방고 여유율(CSR)을 기준으로 홍수위를 검토하였다. 식생모델 구축전 1차원 HEC-RAS와 2차원 RMA-2 모형을 이용하여 분석한 결과와 기본계획홍수위와 비교한 결과, 1차원의 경우 제방고 여유율은 대하천 모든 단면과 중하천 상류부 2개 단면 외에는 100% 이상이었으나, 소하천은 평균 46.0% 정도로 나타났다. 2차원 대하천의 경우는 평균 101.5%, 중하천은 96.7%, 소하천은 평균 71.1%로 나타났는데, 이는 하천기본계획수립 시 주로 1차원 모형을 사용하기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 식생모델 적용 시 1차원에서는 대하천의 경우 평균 제방고 여유율은 91.8%, 중 소하천은 각각 74.2%, 38.3%로 나타났고, 2차원에서 대하천은 95.5%, 중 소하천은 각각 86.7%, 37.0%로 나타났다. 이는 대하천이 중 소하천 보다 유수단면적이 커 식생모델 적용 시 제방고 여유율의 영향을 적게 받기 때문인 것으로 판단된다.
This study aims to evaluate for flood stage on vegetated patterns by clearance space rate (CSR) using the numerical models divided into large, medium and small river in river scales with watershed area or design flood discharge. Using the HEC-RAS (1D) and RMA-2 (2D) numerical models, evaluated resul...
This study aims to evaluate for flood stage on vegetated patterns by clearance space rate (CSR) using the numerical models divided into large, medium and small river in river scales with watershed area or design flood discharge. Using the HEC-RAS (1D) and RMA-2 (2D) numerical models, evaluated results of the design flood stages before vegetated modeling of these rivers which CSR in the 1D are obtained over 100% at all points in large river and medium river of except upper part 2 sections, but small river is showed about average 46.0%. It is judge that evaluated results in the 2D are obtained average 101.5% in large river, 96.7% in medium river, 71.1% in small, respectively and because of 1D mainly used to formulate of the river's master plan. However, after vegetated modeling, CSR in case of 1D showed with 91.8% in large river, 74.2% and 38.3% in medium and small rivers, respectively and 2D showed with 95.5% in large river, 86.72 and 37.0% in medium and small rivers, respectively. It is estimate that evaluated results using the 2 numerical models by the vegetated modeling are less affected the CSR for large river in a large area more than the cross section area in medium and small rivers.
This study aims to evaluate for flood stage on vegetated patterns by clearance space rate (CSR) using the numerical models divided into large, medium and small river in river scales with watershed area or design flood discharge. Using the HEC-RAS (1D) and RMA-2 (2D) numerical models, evaluated results of the design flood stages before vegetated modeling of these rivers which CSR in the 1D are obtained over 100% at all points in large river and medium river of except upper part 2 sections, but small river is showed about average 46.0%. It is judge that evaluated results in the 2D are obtained average 101.5% in large river, 96.7% in medium river, 71.1% in small, respectively and because of 1D mainly used to formulate of the river's master plan. However, after vegetated modeling, CSR in case of 1D showed with 91.8% in large river, 74.2% and 38.3% in medium and small rivers, respectively and 2D showed with 95.5% in large river, 86.72 and 37.0% in medium and small rivers, respectively. It is estimate that evaluated results using the 2 numerical models by the vegetated modeling are less affected the CSR for large river in a large area more than the cross section area in medium and small rivers.
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제안 방법
대·중·소하천의 연구대상 구간에 HEC-RAS와 RMA-2모형을 이용하여 식생 전후의 홍수위 변화를 비교·분석하였다. 각 하천별 기점홍수위 단면자료는 하천관리 지리정보시스템의 자료를 활용하여 지형자료를 구축하였으며, 결측구간이 있는 경우 실측하여 횡단면자료를 구축하였다. 대하천의 기점홍수위 단면은 하폭 약 750 m, 평수위는 8.
구축된 식생모델의 밀도는 하천규모별로 현장 및 문헌조사를 통해 자연적으로 자생하고 있는 식생들의 종류에 따라 100 m2당의 수종별 식재 본수로 정의하였으며, 밀도별 조도계수의 산정은 ‘2.3.3 연직 차원 계산’에서 언급한 것과 같이 국내의 홍수터 수목관리 기술개발(한국건설기술연구원, 2007) 방법을 이용하였다.
그러므로 본 연구에서는 SMS 모형에서 권장하는 값 범위 내에서 흐름이 안정될 때까지 값을 변화시켜 표 3의 값을 사용하였다. 식생 후 조도계수 값은 유한요 소망 구축 시 미리 나눠 놓은 수로구간을 이용하여 단면 좌우 안에 식생 설치구역과 식생이 설치되지 않는 주수로 구역을 구분해 각각 연직 2차원 모형을 적용하였다.
나무에 의한 저항과 동수반경을 계산하여 나무가 없는 분할단면의 유속을 계산한다. 이 때 분할단면의 한쪽 측면에만 나무가 있을 경우 동수반경, 마찰계수, 유속은 각각 다음 식으로 구한다.
대·중·소하천의 연구대상 구간에 HEC-RAS와 RMA-2모형을 이용하여 식생 전후의 홍수위 변화를 비교·분석하였다.
RMA-2 모형에서는 상류단 경계조건은 유입유량을 사용하고 하류단 경계조건은 수위값을 사용하는데, 본 연구에서는 하천기본계획에 수록된 대상구간의 빈도별 계획홍수량과 계획홍수위를 사용하였다. 또한 대상구간의 흐름특성을 산정하기 위한 조도계수는 HEC-RAS 모형과 같은 값을 사용하여 비교할 수 있도록 하였다. 난류확산계수는 일반적으로 계산과정 중 안정성의 문제가 생기지 않는 지정범위에서 값을 취해야 한다.
본 연구에서는 금강수계내의 하천을 대상으로 연구구간을 선정하고, 선정된 대·중·소 연구 대상하천의 수로구간에 하천규모에 따라 식생의 종류와 밀도분포를 고려해 식생모델을 구축하였으며, 조도계수는 연직 2차원방법(건설교통부, 2007)으로 산정하였다. 또한 홍수위 검토는 적용된 식생모델에 의한 홍수위 변화분석을 위해 선정된 연구구간의 수리학적 기초 자료는 하천기본계획을 참고하였고, 구체적인 지형정보 확보를 위해서는 수치지도를 이용하였다. 이들 수리학적 특성 자료와 지형정보는 1차원 HEC-RAS와 2차원 SMS의 RMA-2수치모형을 이용한 제방고 여유율(clearance space rate; CSR)로 홍수위 검토를 수행하는데 기초자료로 활용하였다.
본 연구에서는 금강수계 내의 하천규모별 대·중·소규모하천을 대상으로 1·2차원 HEC-RAS와 RMA-2 수치모형을 이용하여 대상하천별로 구축된 식생모델의 홍수위 검토를 제방고 여유율을 도입하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 금강수계내의 하천을 대상으로 연구구간을 선정하고, 선정된 대·중·소 연구 대상하천의 수로구간에 하천규모에 따라 식생의 종류와 밀도분포를 고려해 식생모델을 구축하였으며, 조도계수는 연직 2차원방법(건설교통부, 2007)으로 산정하였다.
개수로 흐름에서의 식생이 흐름에 미치는 영향 등 실험과 이론에 관한 조도계수의 산정방법은 서론에서 언급한바와 같이 국내외적으로 많은 연구가 이루어지고 있다(건설교통부, 2003). 본 연구에서는 다음에서 소개할 연직 2차원 수리해석 방법을 통해 식생에 의한 조도계수의 변화를 산정하였다.
본 연구에서는 하천의 유역면적 또는 홍수량의 크기에 따라 하천을 대·중·소규모 하천으로 구분하고, 이들 하천규모별로 현장 및 문헌조사를 통해 자연적으로 자생하고 있는 식생들의 종류와 분포밀도 등을 조사·분석하여 통수능에 장애가 되지 않는 현재 상태의 식생분포밀도를 가진 유형별 최적인 하천을 대조하천(reference stream)으로 하였다.
본 연구에서는 흐름방향이 요소크기를 대·중하천은 20 m로 SMS 모형에서 권장하는 값으로 하였으며, 소하천은 대상구간이 약 100 m정도로 비교적 작기 때문에 요소의 크기를 3m로 좀 더 세밀하게 구성하였다.
그러므로 본 연구에서는 SMS 모형에서 권장하는 값 범위 내에서 흐름이 안정될 때까지 값을 변화시켜 표 3의 값을 사용하였다. 식생 후 조도계수 값은 유한요 소망 구축 시 미리 나눠 놓은 수로구간을 이용하여 단면 좌우 안에 식생 설치구역과 식생이 설치되지 않는 주수로 구역을 구분해 각각 연직 2차원 모형을 적용하였다.
본 연구에서는 하천의 유역면적 또는 홍수량의 크기에 따라 하천을 대·중·소규모 하천으로 구분하고, 이들 하천규모별로 현장 및 문헌조사를 통해 자연적으로 자생하고 있는 식생들의 종류와 분포밀도 등을 조사·분석하여 통수능에 장애가 되지 않는 현재 상태의 식생분포밀도를 가진 유형별 최적인 하천을 대조하천(reference stream)으로 하였다. 이 대조하천은 식생밀도와 분포상태 등의 조건을 100%로 하고, 분포비율에 따른 조도계수의 상관분석을 통해 하천규모별로각 1개의 식생모델을 구축하였다. 이렇게 하여 구축된 식생 모델은 식생추가로 인한 흐름저항 등의 원인에 의한 홍수위 변화에 따른 수리학적 안정성 확보가 필요하게 된다.
/s 미만인 경우를 소하천(small river)으로 각각 구분하였다(국토해양부·한국건설기술평가원, 2009). 이렇게 구분된 대상하천은 하천규모에 따라 식생의 수종과 밀도를 고려하여 식생모델을 구축하고 홍수위를 검토하였다. 구축된 식생모델의 밀도는 하천규모별로 현장 및 문헌조사를 통해 자연적으로 자생하고 있는 식생들의 종류에 따라 100 m2당의 수종별 식재 본수로 정의하였으며, 밀도별 조도계수의 산정은 ‘2.
즉, 본 연구에서 구축한 식생모델로 하천복원이 이루어졌다고 할 때 하천설계기준상의 제방 여유고에 대한 기준 계획홍수위에서 식생모델 적용 시 수치모형에 의해 산정된 홍수위를 뺀 백분율에 100을 더한[제방고 여유율=100+(기준 계획홍수위−식생모델 적용 시 수치모형에 의한 홍수위)/제방 여유고)×100%] 값을 제방고 여유율(CSR)로 정의해 홍수위를 검토하였다.
대상 데이터
각 하천별 지형자료는 하천기본계획의 종·횡단면 자료와 1:5,000 수치지도를 이용하였다.
대하천은 금강 하류구간(국가하천)으로 충남 공주시 옥룡동 공주대교(36° 27' 40", 127° 08' 24")를 중심으로 상하류 약 3 km 구간이며 상류에 신공주대교, 공주대교, 하류에는 신금강대교 등이 위치해 있다. 대상구간은 전체적으로 복단면 형태로 우측 제방으로는 국도가 위치하며, 공주대교와 금강대교사이의 우측 홍수터에는 체육시설, 비닐하우스 등의 시설이 설치되어 있다(건설교통부, 2002). 중하천은 금강 상류구간(국가하천)으로 충북 영동군 양산면 죽청교(36° 09' 38", 127°41' 16") 상하류 부근의 약 1 km 구간이다.
본 연구에서의 연구대상 하천은 하천법을 적용받는 하천으로 하천의 유역규모를 기준으로 유역면적 또는 계획홍수량의 크기에 따라 1,000 km2초과 또는 10,000 m3/s 이상일 때를 대하천(large river), 10~1,000 km2 또는 5,000~10,000 m3/s인경우를 중하천(medium river)으로 구분하고, 하천법의 적용 또는 준용을 받지 아니하고 소하천정비법의 적용을 받는 1~10 km2 또는 5,000 m3/s 미만인 경우를 소하천(small river)으로 각각 구분하였다(국토해양부·한국건설기술평가원, 2009).
소하천은 용수천 구간(지방하천)으로 충남 공주시 반포면 동학교(36° 21' 55", 127° 15' 26") 부근의 상하류 약 200 m 구간을 선정하였고, 좌·우안에 주거지와 농경지가 형성되어 있다(충청남도, 1990).
그림 1(c)는 중하천 구간으로 평수위의 수로폭은 약 80 m, 평균수심이 약 1m이며, 홍수위는 수로폭 210 m, 수심은 약7 m이다. 연구대상 구간의 식생모델은 표고 112~120 m 지역엔 버드나무, 선나무 신나무 등 교목 및 아교목이 설치되었다. 홍수터에 주로 자생하는 관목은 찔래꽃, 개키버들 등이 있다.
그림 1(b)와 같이 대하천 구간은 평수위 수로폭 약 250 m, 평균수심이 약 3 m이며, 홍수위는 수로폭 420 m, 수심은 약 15 m이다. 연구대상 구간의 식생모델은 표고 20~25 m 지역엔 버드나무, 왕버들, 선버들, 참느릅나무 등 교목 및 아교목이 설치되었다. 또한, 홍수터에 주로 자생하는 관목은 갯버들, 개키버들이고, 우안엔 32번 국도가 위치하고 있다.
또한 홍수위 검토는 적용된 식생모델에 의한 홍수위 변화분석을 위해 선정된 연구구간의 수리학적 기초 자료는 하천기본계획을 참고하였고, 구체적인 지형정보 확보를 위해서는 수치지도를 이용하였다. 이들 수리학적 특성 자료와 지형정보는 1차원 HEC-RAS와 2차원 SMS의 RMA-2수치모형을 이용한 제방고 여유율(clearance space rate; CSR)로 홍수위 검토를 수행하는데 기초자료로 활용하였다. 홍수위 검토는 연구대상 하천의 하천기본계획서 상에 제시된 계획홍수량에 의해 산정된 홍수위를 기준 계획홍수위와하천설계기준상의 제방 여유고로 정의되는 제방고 여유율 (CRS)의 크기로 이루어졌다.
이론/모형
RMA-2 모형에서는 상류단 경계조건은 유입유량을 사용하고 하류단 경계조건은 수위값을 사용하는데, 본 연구에서는 하천기본계획에 수록된 대상구간의 빈도별 계획홍수량과 계획홍수위를 사용하였다. 또한 대상구간의 흐름특성을 산정하기 위한 조도계수는 HEC-RAS 모형과 같은 값을 사용하여 비교할 수 있도록 하였다.
경계전단력 이용법은 나무군락을 고려한 수리계산, Manning의 조도계수, 단면형상에 의한 흐름저항, 나무군락과 흐름사이의 전단력, 유속분포 조사 등의 순서로 진행된다. 경계전단력 이용법에 쓰이는 식생이 있는 하천의 수리계산은 Manning, Darch-Weisbach, Chezy 유속공식을 이용한다.
이 모형은 상류와 사류 및 혼합류 형상의 수면곡선 계산이 가능하며, 교량이나 암거 등의 하천 구조물로 인한 수면곡선의 변화를 검토하는데 사용되고 있다. 계산절차는 표준축차법에 Manning 공식을 이용하고, 마찰에 의한 손실 및 구조물의 영향분석을 수행할 수 있다. 수리분석은 교량의 수축 및 국부 세굴을 산정하여 도시할 수 있고, 결과는 2차원 또는 3차원적 화면출력이 가능하며, 사용자가 이용하기 편리하도록 구성되어있다(USACE, 2002).
하천규모별 식생모델의 홍수위 검토는 1차원 HEC-RAS와 2차원 SMS의 RMA-2 수치모형을 사용하였으며, 이들 모형의 개념을 간단히 소개하면 다음과 같다.
성능/효과
대하천 대상구간의 RMA-2 모형에 의한 수리특성을 검토한 결과는 그림 5(a), (b)와 같은 유속분포를 보였고, 관측구간의 평균유속을 비교한 결과 식생을 설치하여 조도계수의 값에 변화를 준 좌우안의 유속은 2.67 m/s에서 1.95 m/s로 약 27%정도 감소하였다. 식생을 설치하지 않은 주수로의 유속은 2.
1. 식생 전 1차원 모형에 의한 제방고 여유율 검토 결과, 대하천은 모든 단면에서 100% 이상으로 나타났고, 중하천은 상류부 2개 단면을 제외한 모든 단면에서 100%에 가까웠으며, 소하천은 평균 46.0% 정도로 낮게 나타났다. 2차원 모형에서는 대하천의 경우 평균 101.
2. 식생모델 적용 후 1차원 모형에 의한 제방고 여유율은 대하천의 경우 상류단 시점을 제외한 모든 단면에서 최대 97.5~최소 78.0%로 평균 87.8%, 중하천은 모든 단면에서 최대 81.7~최소 29.2%로 평균 74.2%, 소하천은 38.3%로 나타났다. 2차원 모형에서는 대하천의 경우 모든 단면에서 최대 99.
3%로 나타났다. 2차원 모형에서는 대하천의 경우 모든 단면에서 최대 99.5~최소 91.5%로 평균 95.5%, 중하천에서는 하류부 시점 외의 모든 단면에서 최대 91.7~최소 81.7%로 평균 86.7%, 소하천은 약 37%로 나타났다. 이와 같이 식생모델 적용 후에 제방고 여유율이 낮은 하류 구간 지점은 무제부 또는 기존 제방 높이가 낮은 지점이므로 제방의 축조나 보강이 필요할 것으로 판단된다.
3. 1, 2차원 모형을 이용하여 식생모델 적용 시 홍수위를 검토한 결과, 제방고 여유율의 평균치는 대하천의 경우 91.9%로 나타났고, 중하천의 경우는 80.5%, 소하천의 경우는 38.0%로 각각 나타났다. 이와 같은 결과는 대하천의 경우가 중·소하천의 경우보다 유수단면적이 훨씬 커서 식생모델의 적용에 따른 제방고 여유율 변화의 영향을 적게 받기 때문인 것으로 판단된다.
건설교통부(2007)는 나무에 의한 수리학적 영향 검토 방법을 제시하였다. 그 중 연직 2차원 수리해석 방법에 의한 부등류 계산은 나무 군락의 영향을 1차원 및 수평 2차원 수리해석에 의한 경우보다 비교적 간단히 계산할 수 있도록 제시하였다. 경계전단력 이용법은 나무군락을 고려한 수리계산, Manning의 조도계수, 단면형상에 의한 흐름저항, 나무군락과 흐름사이의 전단력, 유속분포 조사 등의 순서로 진행된다.
01 m/s로 약 25%정도 감소하였다. 그러나 식생을 설치하지 않은 주수로의 유속은 평균 3.04 m/s에서 3.21 m/s로 약 8%정도 증가 하는 것으로 나타났다. 그림 6(c), (d)는 각각 식생 후의 종횡만 수면을 나타낸 것으로 HEC-RAS 모형과 달리 하천흐름의 직각방향인 횡단 수면곡선에서 수위차가 약 0.
대상구역내의 유한요소망은 좌·우안 식재구역의 유한요소망을 분리하여 복원모형의 식재구역을 보다 더 정확하게 입력할 수 있게 하였다.
또한, RMA-2 모형에 의한 식생전의 제방고 여유율은 대하천의 경우는 최대 111.5~최소 91.5%로 평균 101.5%, 중하천은 최대 97.5~최소 95.8%로 평균 96.7%, 소하천은 평균 71.1%로 각각 나타났는데, 이는 기본 계획홍수위 산정 시 주로 사용되고 있는 1차원 HEC-RAS에 의해 산정된 결과이기 때문에 차이가 많이 나는 것으로 판단된다. 식생모델 적용 후에는 모든 단면에서 최대 99.
본 연구에서 1, 2차원 2개의 모형을 이용하여 식생모델 적용 시 홍수위를 검토한 결과, 제방고 여유율의 평균치는 대하천의 경우 91.9%로 나타났고, 중하천의 경우는 80.5%, 소하천의 경우는 38.0%로 각각 나타났다. 이와 같은 결과는 대하천의 경우가 중·고하천의 경우보다 유수단면적이 훨씬 커서 식생모델의 적용에 따른 제방고 여유율 변화의 영향을 적게 받기 때문인 것으로 판단된다.
2%를 보였다. 소하천에서는 수로구간 100 m의 HEC-RAS 모형에서 식생전의 제방고 여유율은 최대 70.0~최소 21.7%, 평균 46.0%정도로 낮게 나타났으며, 식생모델 적용 후에는 시점을 제외한 모든 단면에서 38.3%로 나타났다.
34 m로 약 2%정도의 상승폭을 나타냈다. 식생 전후 상류단의 유속분포와 유량을 비교해 보면 조도계수가 높아진 좌우측 수로의 경우 평균유속이 크게 감소하여 통수능이 저하되어 홍수위의 상승을 발생시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 수로구간의 각 단면별로 홍수위 검토결과는 표 4와 같다.
1%로 각각 나타났는데, 이는 기본 계획홍수위 산정 시 주로 사용되고 있는 1차원 HEC-RAS에 의해 산정된 결과이기 때문에 차이가 많이 나는 것으로 판단된다. 식생모델 적용 후에는 모든 단면에서 최대 99.5~최소 91.5%로 평균 95.5%를 나타냈다. 중하천에서는 식생전 하류부 시점 외의 모든 단면에서 최대 99.
95 m/s로 약 27%정도 감소하였다. 식생을 설치하지 않은 주수로의 유속은 2.78 m/s에서 3.21 m/s로 약 15%정도 증가 하는 것으로 나타났다. 또한 식생 전에는 유속 값이 존재하지 않았던 요소에서 식생 후 유속 값이 발생한 모습을 볼 수 있었는데 이는 식생의 영향으로 그 구간까지 수위가 올라온다는 것을 알 수 있다.
대상구역내의 유한요소망은 좌·우안 식재구역의 유한요소망을 분리하여 복원모형의 식재구역을 보다 더 정확하게 입력할 수 있게 하였다. 유한요소망은 GFGEN 프로그램을 통해 자동으로 생성하였고 요소편집 과정을 통해 각 하천별로 10회 이상의 산정과정을 통해 수정과 보완을 하여 결과 값의 정확도를 높일 수 있었다.
8%를 보였다. 중하천에서는 수로구간 1,220 m의 HEC-RAS 모형에서 식생전의 상류부 2개 단면을 제외한 모든 단면에서 기본계획홍수위 보다 작은 값으로 분석되어 제방고 여유율은 100%에 가까웠으나, 식생모델 적용 후에는 시점부터 모든 단면에서 최대 81.7~최소 29.2%로 평균 74.2%를 보였다. 소하천에서는 수로구간 100 m의 HEC-RAS 모형에서 식생전의 제방고 여유율은 최대 70.
표 2의 조도계수를 이용하여 식생 전후의 HEC-RAS 모형으로 산정한 결과, 그림 4와 같이 수위 상승량은 평균 0.27 m 정도로 나타났다. 그러나 이 지역은 계획홍수위보다 제방고가 낮은 지역으로 1990년 이후 하천정비기본계획이 미 수립되어 있어 복원모델 계획에 있어서 식생 설치 이전에 홍수터에 대한 치수 대책이 우선적으로 필요한 것으로 생각된다.
표 4에서와 같이 대하천의 수로구간 2,790 m에 대한 홍수위 검토결과는 HEC-RAS 모형에서 식생전의 경우는 모든 단면에서 기본 계획홍수위 보다 작은 값으로 보여 표 5(한국수자원학회, 2009)에 의한 제방고 여유율은 100% 이상으로 나타났으나, 식생모델 적용 후에는 상류단 시점을 제외한 모든 단면에서 최대 97.5~최소 78.0%로 평균 87.8%를 보였다. 중하천에서는 수로구간 1,220 m의 HEC-RAS 모형에서 식생전의 상류부 2개 단면을 제외한 모든 단면에서 기본계획홍수위 보다 작은 값으로 분석되어 제방고 여유율은 100%에 가까웠으나, 식생모델 적용 후에는 시점부터 모든 단면에서 최대 81.
후속연구
홍수위 검토는 연구대상 하천의 하천기본계획서 상에 제시된 계획홍수량에 의해 산정된 홍수위를 기준 계획홍수위와하천설계기준상의 제방 여유고로 정의되는 제방고 여유율 (CRS)의 크기로 이루어졌다. 이와 같은 범용 및 상용프로그램을 이용한 연구결과는 자연형 하천의 식생복원에 관한 실무적 측면에서 식생의 밀도 등을 조도계수를 도입해서 해결함으로써 하천복원의 업무현장에 가이드라인으로서 미력하나마 제공할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
개수로에서의 식생에 의한 흐름변화는 어떤 방법으로 해석할 수 있는가?
개수로에서의 식생에 의한 흐름변화는 수리실험, 수치모형 그리고 수리실험과 수치모형을 병행하는 방법 등으로 해석할 수 있다. Petryk와 Bosmajian(1975)은 실제로 식생을 하여 운동량방정식을 이용하여 정수식생에 관해 연구하였으며, Thompson과 Robertson(1976)은 운동량방정식으로부터 유도되는 흐름저항 산정식을 회귀분석에 의해 유도하였다.
HEC-RAS 모형은 무엇을 검토하는 데 사용되는가?
HEC-RAS 모형은 자연하천이나 인공하천에서 정상류 상태의 1차원 점변류 수면곡선을 계산하기 위해 개발되었다. 이 모형은 상류와 사류 및 혼합류 형상의 수면곡선 계산이 가능하며, 교량이나 암거 등의 하천 구조물로 인한 수면곡선의 변화를 검토하는데 사용되고 있다. 계산절차는 표준축차법에 Manning 공식을 이용하고, 마찰에 의한 손실 및 구조물의 영향분석을 수행할 수 있다.
홍수관리 측면에서 식생이 미치는 악영향은 무엇인가?
근래 들어 하천의 환경기능을 살리기 위해 하천 서식처의 보전과 복원을 위해 자연에 가까운 하천으로 복원하려는 노력에 힘입어 생태하천으로 변모되고 있다. 그러나 홍수관리 측면에서의 식생은 하천의 흐름저항을 크게 하여 홍수 시 수위를 증가시키는 악영향을 미치기도 한다. 그러므로 식생으로 인해 발생된 흐름저항은 홍수위 안정성에 직접적인 영향을 미치므로 이때의 수리특성을 파악하는 것은 매우 중요하다.
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