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문제 정의
- 따라서 본 연구는 상가천 자연형소하천정비 시범사업(박승기, 2004)에서 10에서 30m 종단측점 간격으로 실시한 하상변동조사 결과를 바탕으로 사업구간의 세굴과 퇴적특성을 분석하고 변량분석(ANOVA)을 통하여 평균 길이별 세굴 및 퇴적량의 변화가 유의한 차이가 있는가를 판단하며 조사간격에 따른 표준편차 변화율을 바탕으로 적정한 종단측점 간격을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 하상변동조사 결과를 바탕으로 세굴과 퇴적특성을 분석하고 변량분석(ANOVA)을 통하여 평균 길이별 세굴 및 퇴적량의 변화가 유의한 차이가 있는가를 판단하고 조사간격에 따른 표준편차 변화율을 바탕으로 적정한 종단측점 간격을 제시하고자 하였다. 그 결과는 다음과 같다.
가설 설정
- b The group sizes are unequal. The harmonic mean of the group sizes is used.
제안 방법
- 2. 조사 평균길이에 따른 세굴 및 퇴적량의 변화를 살펴보기 위하여 2004년, 2005년도에 조사된 65개의 단면변화자료를 바탕으로 평균길이별 세굴 및 퇴적량의 변화를 살펴보았다. 그 결과 평균길이 60m 정도까지는 유사한 범위를 나타내었으나, 75m 이상이 되면서 변화가 심해짐을 알 수 있었다.
- 2004년, 2005년도에 조사된 65개의 단면변화자료를 바탕으로 그림 4.와 같이 평균길이별 세굴 및 퇴적량의 변화를 평균, 최대, 최소, 표준편차에 대하여 각각 살펴보았다. 조사 평균길이에 따른 세굴 및 퇴적량의 변화를 살펴보기 위하여 중간의 조사단면을 제외시키는 방법을 사용하였다.
- 선정된 단면은 좌안과 우안의 호안구조물에 기준점을 설치하였고 각각의 기준점에는 단면번호, 좌표 및 EL. 값을 명시한 표식(Tag)를 부착하였으며 5개의 CP 측점을 활용하여 기준점의 변동을 검정하였다.
- 상가천 자연형 소하천 정비사업 시행 이후 홍수 유출에 의한 하상의 형상변화를 구명하기 위하여 하천 단면 조사를 실시하였다. 조사단면은 모니터링 구간에서 적용된 자연형 호안공법과 하천의 물리적 특성이 반영될 수 있도록 10에서 30m 간격으로 총 65단면을 선정하였으며 단면 구획도는 그림 2.
- 선정된 단면의 좌 · 우측 기준점에 줄자를 직선으로 고정시킨 후 하상의 형상을 고려하여 스타프를 이용하여 측정하였다.
- 즉, 단면간의 평균길이가 약 15m이므로 1단면을 제외시키면 평균간격 30m를 얻을 수 있다. 이와 같은 방식으로 90m까지의 평균길이를 산정하였고 이를 이용한 세굴 및 퇴적량을 계산하였다. 그 결과 평균길이 60m 정도까지는 유사한 범위를 나타내었으나, 75m 이상이 되면서 변화가 심해짐을 알 수 있었다.
- 와 같이 평균길이별 세굴 및 퇴적량의 변화를 평균, 최대, 최소, 표준편차에 대하여 각각 살펴보았다. 조사 평균길이에 따른 세굴 및 퇴적량의 변화를 살펴보기 위하여 중간의 조사단면을 제외시키는 방법을 사용하였다. 즉, 단면간의 평균길이가 약 15m이므로 1단면을 제외시키면 평균간격 30m를 얻을 수 있다.
- 하천 횡단면변화량은 처음으로 조사한 1차 조사 단면 자료를 기준면으로 하여 현장조사 결과를 중첩시켜 세 굴과 퇴적을 판정하였고 세굴량과 퇴적량은 식(1)과 같이 양단면평균법을 사용하여 구하였다. 하천 종단면도는 횡단면 조사결과를 바탕으로 각 단면의 평형 하상고를 구하여 결정하였다.
- 하천 횡단면변화량은 처음으로 조사한 1차 조사 단면 자료를 기준면으로 하여 현장조사 결과를 중첩시켜 세 굴과 퇴적을 판정하였고 세굴량과 퇴적량은 식(1)과 같이 양단면평균법을 사용하여 구하였다. 하천 종단면도는 횡단면 조사결과를 바탕으로 각 단면의 평형 하상고를 구하여 결정하였다.
- 선정된 단면의 좌 · 우측 기준점에 줄자를 직선으로 고정시킨 후 하상의 형상을 고려하여 스타프를 이용하여 측정하였다. 하천단면 조사는 공사 완료 직후인 2004년 7월 1일에 1차 조사를 실시하였고 2004년 홍수후인 10월 15일에 2차 조사를 하였으며 2005년 홍수후인 9월 15일에 3차 조사를 실시하였다.
대상 데이터
- 소하천은 하천법의 적용을 받지 않는 하천중에서 시장 · 군수 또는 자치구의 구청장이 그 명칭과 구간을 정하여 지정 · 고시한다. 소하천으로 지정되는 대상은 유황으로 보아 일시적이 아닌 상당기간 유수가 있거나 예상되는 구역으로 그 규모가 2m이상, 총연장 500m이상이 대상이 된다. 소하천의 지형학적 특성은 유역면적이 작고 경사가 급해 유속이 빠르며, 대부분 농어촌, 산간 지방에 분포해 있다.
- 연구유역은 충남 예산군 덕산면 상가리의 상가천이며 덕산면 소재지에서 북서쪽으로 위치하고 있다. 상가천의 유역경계는 해발 약 678m의 가야산을 중심으로 석문봉, 옥양봉, 일낙산, 원효봉이 있어 비교적 험준한 산지 지형을 이루고 있으며, 북쪽으로는 예산군 봉산면과 서산시 운산면이, 서쪽으로는 서산시 해미면이, 남쪽으로는 예산군 덕산면 대치리가 위치하고 있다.
- 상가천 자연형 소하천 정비사업 시행 이후 홍수 유출에 의한 하상의 형상변화를 구명하기 위하여 하천 단면 조사를 실시하였다. 조사단면은 모니터링 구간에서 적용된 자연형 호안공법과 하천의 물리적 특성이 반영될 수 있도록 10에서 30m 간격으로 총 65단면을 선정하였으며 단면 구획도는 그림 2.와 같다. 선정된 단면은 좌안과 우안의 호안구조물에 기준점을 설치하였고 각각의 기준점에는 단면번호, 좌표 및 EL.
데이터처리
- 3. 변화의 차이를 통계적으로 검증하기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다. 그 결과 신뢰도서 95%에서 2004년, 2005년 모두 15, 30, 45, 60까지는 동일한 분산특성을 갖는 자료로 분석되었다.
- 본 연구에서 산정된 세굴 및 퇴적량의 통계처리는 SPSS 13.0프로그램을 이용하여 기술분석과 변량분석을 실시하였다. 조사지점별 단면변화 특성을 파악하기 위하여 산란도 작성과 기술분석을 실시하였으며, 조사구간별의 변화에 따른 세굴 및 퇴적량 산정량의 유의한 차이가 있는가를 알아보기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다(강주희, 2007).
- 이러한 변화의 차이를 통계적으로 검증하기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다. 그 결과 표 2, 표 3과 같이 신뢰도서 95%에서 2004년, 2005년 모두 15, 30, 45, 60까지는 동일한 분산특성을 갖는 자료로 분석되었다.
- 0프로그램을 이용하여 기술분석과 변량분석을 실시하였다. 조사지점별 단면변화 특성을 파악하기 위하여 산란도 작성과 기술분석을 실시하였으며, 조사구간별의 변화에 따른 세굴 및 퇴적량 산정량의 유의한 차이가 있는가를 알아보기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다(강주희, 2007). 사후검정 방법으로는 LSD, Bonferroni, Sidak, Tukey, Duncan, Dunnett Scheffe 등 여러 가지 방법이 있는데 Tukey와 Dunkan은 집단의 수가 같을 때 사용하는 방법이고, Scheffe는 집단의 수가 다를 때 쓰도록 고안된 방법으로 본 연구에서는 전체 집단에서 단위 구간을 제외하는 방식으로 세굴 및 퇴적량을 산정하였으므로 Scheffe의 방법을 사용하였다 (Maxwell, 2004).
이론/모형
- 조사지점별 단면변화 특성을 파악하기 위하여 산란도 작성과 기술분석을 실시하였으며, 조사구간별의 변화에 따른 세굴 및 퇴적량 산정량의 유의한 차이가 있는가를 알아보기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다(강주희, 2007). 사후검정 방법으로는 LSD, Bonferroni, Sidak, Tukey, Duncan, Dunnett Scheffe 등 여러 가지 방법이 있는데 Tukey와 Dunkan은 집단의 수가 같을 때 사용하는 방법이고, Scheffe는 집단의 수가 다를 때 쓰도록 고안된 방법으로 본 연구에서는 전체 집단에서 단위 구간을 제외하는 방식으로 세굴 및 퇴적량을 산정하였으므로 Scheffe의 방법을 사용하였다 (Maxwell, 2004).
성능/효과
- 1. 2004년도, 2005년도 단면조사 자료에 대한 기술분석 결과 단면간 길이는 평균 14.91m 이며, 최소 7.00m, 최대 39m이며 침퇴적 단면은 2004년도 최소 -3.80㎡, 최대 8.11㎡에서 2005년도 최소 -5.25㎡, 최대 8.55㎡로 국부적 변화는 증가하였으며 평균으로는 0.82㎡에서 0.24㎡로 안정화 되어 가고 있는 것으로 나타났다.
- 4. 분석된 내용을 바탕으로 평균길이별 표준편차의 변화로 Fitting curve를 그려본 결과 2004년도에는 최소점 45m, 2005년도에는 최소점 50m를 구할 수 있었다. 동질성 분석에서 60m 이하는 동일한 분산특성을 갖는 것으로 나타났으므로 대상지역의 하상변동의 조사기준은 50m로 정할 수 있는 것으로 판단되나, 1개의 유역만으로는 한계가 있으므로 향후 다른 특성을 소하천 유역에 대해 추가적인 연구가 필요하다.
- 변화의 차이를 통계적으로 검증하기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다. 그 결과 신뢰도서 95%에서 2004년, 2005년 모두 15, 30, 45, 60까지는 동일한 분산특성을 갖는 자료로 분석되었다.
- 이와 같은 방식으로 90m까지의 평균길이를 산정하였고 이를 이용한 세굴 및 퇴적량을 계산하였다. 그 결과 평균길이 60m 정도까지는 유사한 범위를 나타내었으나, 75m 이상이 되면서 변화가 심해짐을 알 수 있었다. 특히, 최소 최대 등 극값의 변화가 크게 나타났다.
- 이러한 변화의 차이를 통계적으로 검증하기 위하여 사후검정(Post-Hoc Test)을 실시하였다. 그 결과 표 2, 표 3과 같이 신뢰도서 95%에서 2004년, 2005년 모두 15, 30, 45, 60까지는 동일한 분산특성을 갖는 자료로 분석되었다.
- 하상단면조사를 통한 세굴 및 퇴적량의 산정은 단면 간격이 좁을수록 참값에 근접하지만 조사기간 및 인력의 한계로 일정수준의 오차를 용인할 수밖에 없다. 분석된 내용을 바탕으로 평균길이의 증가에 따른 표준편차의 변화율로 Fitting curve를 그려본 결과 그림 5.와 같이 2004년도에는 최소점 45m, 2005년도에는 최소점 50m를 구할 수 있었다. 즉, 조사 평균길이의 감소에 따라 조사 기간 및 인력이 증가한다고 가정하면 45m, 와 50m까지가 효용의 한계로 파악할 수 있다.
- 와 같이 2004년도에는 최소점 45m, 2005년도에는 최소점 50m를 구할 수 있었다. 즉, 조사 평균길이의 감소에 따라 조사 기간 및 인력이 증가한다고 가정하면 45m, 와 50m까지가 효용의 한계로 파악할 수 있다. 동질성 분석에서 60m이하는 동일한 분산특성을 갖는 것으로 나타났으므로 대상지역의 자연형 소하천 하상변동의 조사기준은 50m로 정할 수 있는 것으로 판단된다.
- 표 1.은 단면조사 자료에 대한 기술분석 결과이며, 단면간 길이는 평균 14.91m 이며, 최소 7.00m, 최대 39m이며 침퇴적 단면은 2004년도 최소 -3.80㎡, 최대 8.11㎡에서 2005년도 최소 -5.25㎡, 최대 8.55㎡로 국부적 변화는 증가하였으나 평균으로는 0.82㎡에서 0.24㎡로 안정화 되어 가고 있는 것으로 나타났다. 이는 우호섭(2002)과 김기홍(2007)이 지적한데로 하도변경이 이루어진 2004년도 하상저하 현상이 급격히 진행되며, 저수로 형성의 활성화로 세굴의 발생이 심화되나, 이후 시간이 흐름에 따라 진행률이 급속이 줄어드는 것으로 파악할 수 있다.
후속연구
- 분석된 내용을 바탕으로 평균길이별 표준편차의 변화로 Fitting curve를 그려본 결과 2004년도에는 최소점 45m, 2005년도에는 최소점 50m를 구할 수 있었다. 동질성 분석에서 60m 이하는 동일한 분산특성을 갖는 것으로 나타났으므로 대상지역의 하상변동의 조사기준은 50m로 정할 수 있는 것으로 판단되나, 1개의 유역만으로는 한계가 있으므로 향후 다른 특성을 소하천 유역에 대해 추가적인 연구가 필요하다.
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