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문제 정의
- 따라서 재생 목표에 있어서 현재의 무엇을 살리고 무엇을 개선해야 할 것인지에 대해 검토할 필요가 있을 것이다. 따라서 기존의 관점이 아닌 새로운 관점에서 농촌 소하천을 고찰해 보고자 하였다.
- 본 연구는 2007년도 이동 소하천 정비사업지구에서 조사된 수위, 유량 등 수리 수문 모니터링 자료를 기초로 수리특성을 분석하고 평가하고자 하였다. 얻어진 결과를 정리 요약하면 다음과 같다.
- 본 연구는 이러한 배경에서 2003년도에 소방방재청 소하천정비 시범사업지구로 선정된 충북 괴산군 소재 이동천을 대상으로 2007년에 실시한 수리 수문 모니터 링 자료를 토대로 수리 특성을 분석하고 평가하고자 하였다.
- 연구대상 소하천의 1년 동안 발생한 유량 변화를 파악하기 위하여 수위조사 자료를 바탕으로 월별 유량을 검토하였다. 1월에서 12월까지 3개 측정지점에서 월별로 4회 측정한 하천 유량의 평균값은 Fig.
제안 방법
- 2007년도 호우사상으로 발생한 홍수흔적 조사를 홍수 후에 실시하고, 조사된 자료를 바탕으로 HEC-RAS 모형에 적용하여 모의를 통하여 2007년도 강우사상에 대한 수리 특성을 분석하였다. 소하천정 비종합계획상(괴산군 2003)의 홍수량 산정 자료와 실측한 종단측량자료를 비교하여 각 빈도별 홍수량 값으로 Table 4와 같이 모의를 하였다.
- 2007년의 강우사상으로 발생한 홍수 흔적 수위를 가지고, HEC-RAS 모형을 이용하여각 지점별 수리특성을 분석하였다. 분석 결과 측 점 0의 홍수흔적 수위는 EL.
- 수리특성 분석은 전체 사업구간의 유량, 수위, 수심, 유속 등의 자료를 이용하였다. 또한 하천에서 조사된 수위와 유량을 토대로 조도 계수를 계산하였다. 홍수흔적조사에서 얻어진 데이터는 미 공병단에서 개발한 HEC- RAS모형을 이용하여 수리특성 분석을 실시하였다(Gary 2003).
- 본 연구에서는 시험유역의 수질과 식생 상태분석에 앞서 기초가 되는 수리 수문 특성을 먼저 분석하였다. 강우량 조사는 연구대상 지역에 소재하는 충북 괴산군 청안면사무소에 설치된 자기우량자료를 사용하였다.
- 7m로 나타났다. 소하천정 비종합계획상의 흥수량 산정지점과 하천의 종단측량 실측자료를 이용하여 그 관계를 분석하였다. 소하천 전 구간에 대한 10년 빈도 홍수위와 HEC-RAS로 계산된 홍수위 및 하상고를 나타내면 Fig.
- 홍수흔적조사에서 얻어진 데이터는 미 공병단에서 개발한 HEC- RAS모형을 이용하여 수리특성 분석을 실시하였다(Gary 2003). 수리 및 수문자료는 강우와 수위를 조사하여 유량과 유량변화에 따른 홍수흔적조사를 실시하여 유량변화에 따른 호안공법의 안정성 여부를 검토하였다.
- 수리특성 분석은 HEC-RAS 모형의 구간별 홍수량 값을 변경하면서 조사된 홍수흔적과 HEC-RAS 모형을 이용한 홍수위를 역으로 일치시키는 과정을 통해 실시하였다. 홍수 흔적과 모의된 흥수위를 정확히 일치시키는 것은 거의 불가능하므로 본 논문에서는 Table 5 와 같이 시행착오법 (Trial & Error Method) 에 의해 홍수흔적 수위와 가장 비슷한 홍수위를 나타내는 홍수량을 결정하였다.
- 수리특성 조사는 Fig. 2와 같이 각 구간별로 다르게 적용된 자연형 소하천공법에 대해 실시하였다. 조사는 소하천 공사를 시작하여 3년이 경과되어 하상이 안정되고 식생이 정착된 2007년 1월부터 2007년 12월까지 수리 특성에 대한 모니터링 결과를 토대로 분석하였다.
- Table 3에 제시한 2007년의 8개 강우 사상을 검토한 결과 거의 모든 강우 사상에서 유사한 경향을 보였다. 유출 수문 곡선은 각 측정유역에서의 강우 및 유출간의 관계를 지배하는 지형과 기후특성의 종합적인 결과를 나타내므로 8개 강우 사상중 대표적으로 2007 년 7월 24일과 8월 4일에 발생한 2개의 강우 사상에 대하여 강우와 유출량 관계를 검토하였다. 7월 24일의 강우사상은 2007년에 조사한 강우사상 중 가장 큰 것으로 지속시간이 9 시간이고 102mm의 강우를 기록하였다.
- 용이한 공법이다. 의 그린리버블록은 기존에 사용되고 있는 자연석 식생블럭 등이 제작 방법으로 고가인 점을 고려하여 일반 콘크리트 호안블럭 제작방법과 동일한 방법으로 제작이 가능하도록 개발되었다. 주로 하천법면의 사면보호와 녹화목적 시공을 위한 호안법면 및 하상 세굴방지공 겸용으로 시공되는 공법이다.
- 조사는 소하천 공사를 시작하여 3년이 경과되어 하상이 안정되고 식생이 정착된 2007년 1월부터 2007년 12월까지 수리 특성에 대한 모니터링 결과를 토대로 분석하였다. 자연형 소하천공법이 적용된 모든 구간의 각 공법마다 시험지점을 채택하는 것이 바람직하나 소하천 흐름 특성이 유사한 점 등을 고려하여 3개 지점에 대해서만 조사 분석하였다. 수리특성 분석은 전체 사업구간의 유량, 수위, 수심, 유속 등의 자료를 이용하였다.
- 하천규모가 작은 소하천의 홍수시 유출 특성 파악을 위해서 상류, 중류, 하류의 세 측정지점에서 조사된 자료를 이용하여 수위-유량 곡선(rating curve)을 구하였다. 수위-유량 관계식은 일반적으로 다음 식으로 표현된다.
- 홍수 흔적과 모의된 흥수위를 정확히 일치시키는 것은 거의 불가능하므로 본 논문에서는 Table 5 와 같이 시행착오법 (Trial & Error Method) 에 의해 홍수흔적 수위와 가장 비슷한 홍수위를 나타내는 홍수량을 결정하였다. 경계조건으로 사용한 Table 5의 홍수량 값이 조사한 흔적 수위와 비교적 일치하는 양호한 결과를 나타내었다.
대상 데이터
- 연구대상 소하천은 Fig. 1과 같이 충북 괴산군 청안면에 위치한 이동천(36°46'04.8"N, 127° 3^ 29.fE / 36°34'45.2"N, 127° 35' O5.T'E)이다. 이동천은 금강수계의 보강천 지류인 문방천에 합류되는 하천으로 전체 하천길이가 2.
- 분석하였다. 강우량 조사는 연구대상 지역에 소재하는 충북 괴산군 청안면사무소에 설치된 자기우량자료를 사용하였다. 대상 하천의 유량 즉정지점은 하천시설기준(건설교통부 2005)의 접근성, 안전성, 지속측정 가능지역 등을 고려하여 상류 1개소(MP1), 중류 1개소 (MP2), 하류 1개소(MP3)를 선정하였다.
- 대상 유역에 발생한 주요 호우는 Table 3과같이 5월 16일 54mm부터 9월 16일 82mm 까지 8개의 호우가 발생하였다. 이 중 7월 24 일에는 지속기간 9시간에 102mm의 집중호우가 발생하였다.
- 강우량 조사는 연구대상 지역에 소재하는 충북 괴산군 청안면사무소에 설치된 자기우량자료를 사용하였다. 대상 하천의 유량 즉정지점은 하천시설기준(건설교통부 2005)의 접근성, 안전성, 지속측정 가능지역 등을 고려하여 상류 1개소(MP1), 중류 1개소 (MP2), 하류 1개소(MP3)를 선정하였다. 유량측정지점은 Fig.
- 소하천 유역 출구지점에서 시간에 따른 유출율을 MP1, MP2, MP3의 3개 지점에서 조사하였다. Table 3에 제시한 2007년의 8개 강우 사상을 검토한 결과 거의 모든 강우 사상에서 유사한 경향을 보였다.
- Co, Japan)# 내려 측정하였다. 소하천의 1년 동안 발생한 유량변화 파악은 수위조사 자료를 기조로 월별 유량을 구하였으며, 1월부터 12월까지 3개 측정지점에서 월별로 4회 측정한 값을 이용하였다.
- 1과 같이 MP1, MP2, MP3 의 3지점을 선정하여 조사하였고 수위는 세지점에 수위표를 설치하여 측정하였다. 수리 특성 조사는 자연형호안공법이 적용된 전 구간에 걸쳐 조사할 수 없으므로 유량측정이 용이한 특히 교량이 위치한 3개 지점을 선정하였다. 유속은 평상시(갈수기)의 경우 유속계(BFM 801, Valeport.
- 자연형 소하천공법이 적용된 모든 구간의 각 공법마다 시험지점을 채택하는 것이 바람직하나 소하천 흐름 특성이 유사한 점 등을 고려하여 3개 지점에 대해서만 조사 분석하였다. 수리특성 분석은 전체 사업구간의 유량, 수위, 수심, 유속 등의 자료를 이용하였다. 또한 하천에서 조사된 수위와 유량을 토대로 조도 계수를 계산하였다.
- 연구대상 소하천에는 Fig. 2와 같이 자연석 2단쌓기, 식생축조블록, 그린리버 블록,스톤넷, 그린환경블록, (D친환경 돌망태,자연 식생매트와 자연석 쌓기 ⑪자연석 3단쌓기, ①지오그린셀, ①반딧불이 블록의 자연형 공법이 시공되었다. 각 수리특성 조사지점은 MP1 점이 ①의 지오그린셀로 구성되어있으며 하천 상류지점에 위치하며, MP2점이 ⑪의 자연석 3단쌓기가 적용된 구간에 위치하고, MP3지점은 자연석 2단 쌓기와(D식생축조블록의 조합으로 구성되어 있는 하천 하류 지점에 위치하고 있다.
- 대상 하천의 유량 즉정지점은 하천시설기준(건설교통부 2005)의 접근성, 안전성, 지속측정 가능지역 등을 고려하여 상류 1개소(MP1), 중류 1개소 (MP2), 하류 1개소(MP3)를 선정하였다. 유량측정지점은 Fig. 1과 같이 MP1, MP2, MP3 의 3지점을 선정하여 조사하였고 수위는 세지점에 수위표를 설치하여 측정하였다. 수리 특성 조사는 자연형호안공법이 적용된 전 구간에 걸쳐 조사할 수 없으므로 유량측정이 용이한 특히 교량이 위치한 3개 지점을 선정하였다.
- 2와 같이 각 구간별로 다르게 적용된 자연형 소하천공법에 대해 실시하였다. 조사는 소하천 공사를 시작하여 3년이 경과되어 하상이 안정되고 식생이 정착된 2007년 1월부터 2007년 12월까지 수리 특성에 대한 모니터링 결과를 토대로 분석하였다. 자연형 소하천공법이 적용된 모든 구간의 각 공법마다 시험지점을 채택하는 것이 바람직하나 소하천 흐름 특성이 유사한 점 등을 고려하여 3개 지점에 대해서만 조사 분석하였다.
이론/모형
- 또한 하천에서 조사된 수위와 유량을 토대로 조도 계수를 계산하였다. 홍수흔적조사에서 얻어진 데이터는 미 공병단에서 개발한 HEC- RAS모형을 이용하여 수리특성 분석을 실시하였다(Gary 2003). 수리 및 수문자료는 강우와 수위를 조사하여 유량과 유량변화에 따른 홍수흔적조사를 실시하여 유량변화에 따른 호안공법의 안정성 여부를 검토하였다.
성능/효과
- 2. 연구대상 소하천의 흥수량 조사 결과 수위와 유출량은 Q=a"의 관계가 성립 것으로파악되 었다. 수위와 유량의 관계는 세 지점 모두 매우 높은 상관성을 보였다.
- 1. 관측지점에 따른 유량의 월별 변화는 11 월부터 4월까지는 상류인 MP1 지점이 MP2 지점 보다 많으나 5월부터 10월까지는 MP2 가 MP1 보다 많은 것으로 조사되었다. 하류에 위치한 MP3는 1년중 MP1과 MP2 보다 항상 많은 유출량을 보였다.
- 3. MP3과 같이 하상경사가 완만한 소하천에서는 수위상승과 하강기에 같은 수위의 유량을 비교하였을 때 수면경사의 영향을 받아 홍수 상승기의 유량이 높게 나타나는 현상이 발견되었다. 이와 같은 h-Q 곡선을 그리면 반시계방향의 날개형 타원을 그리는 이력 (Loop)특성을 보였다.
- 4. 2007년 6~9월에 1, 138mm의 강우량이 집중되었으나 8개의 강우사상으로 강우가 분산되어 국지성 호우와 같은 홍수가 발생하지 않아 모든 호안단면의 하상변화가 크지 않아 세굴과 침식 경향이 거의 없었다. 그러나 수리 특성 분석결과 상류지점은 유수의 영향에 따른 영향이 적은 것으로 나타나서 침식과 퇴적 경향이 매우 적으나, 하류지점으로 갈수록 상류에서 유입되는 토사에 의해 퇴적되는 경향이 큰 것으로 평가되었다.
- 10과 같다. 그 결과 각 측점에서 약간의 차이는 있으나 측점 0에서 54구간은 10년 빈도 홍수위와 계산된 홍수위 사이에 약 20cm 전후의 차이를 보였으나 대체적으로 퇴적 경향을 보이는 것으로 분석되었다. 이후 측점 55에서 측점 100까지는 아주 작은 퇴적 경향을 보였으며, 그 이후 측점에서는 거의 변화가 없는 것으로 나타났다.
- 2007년 6~9월에 1, 138mm의 강우량이 집중되었으나 8개의 강우사상으로 강우가 분산되어 국지성 호우와 같은 홍수가 발생하지 않아 모든 호안단면의 하상변화가 크지 않아 세굴과 침식 경향이 거의 없었다. 그러나 수리 특성 분석결과 상류지점은 유수의 영향에 따른 영향이 적은 것으로 나타나서 침식과 퇴적 경향이 매우 적으나, 하류지점으로 갈수록 상류에서 유입되는 토사에 의해 퇴적되는 경향이 큰 것으로 평가되었다.
- 이후 측점 55에서 측점 100까지는 아주 작은 퇴적 경향을 보였으며, 그 이후 측점에서는 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 상류지점은 유수의 영향이 적은 것으로 나타나서 침식과 퇴적 경향이 매우 적으나, 하류지점으로 갈수록 상류에서 유입되는 토사에 의해 퇴적되는 경향이 큰 것으로 평가되었다.
- 9와 같다. 수위와 유량과의 관계는 자연형 소하천공법이 서로 달리 적용된 구간임에도 불구하고 유량변화에 관계없이 세 지점 모두 매우 높은 상관성을 보였다. 이동 소하천과 같이 유역면적이 적고 유역의 토지이용 등 구성 요인이 복잡하지 않은 소하천의 경우 식 (1)과 같이 하나의 수문곡선 형태로 나타남을 알 수 있었다.
- 그 결과 각 측점에서 약간의 차이는 있으나 측점 0에서 54구간은 10년 빈도 홍수위와 계산된 홍수위 사이에 약 20cm 전후의 차이를 보였으나 대체적으로 퇴적 경향을 보이는 것으로 분석되었다. 이후 측점 55에서 측점 100까지는 아주 작은 퇴적 경향을 보였으며, 그 이후 측점에서는 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 상류지점은 유수의 영향이 적은 것으로 나타나서 침식과 퇴적 경향이 매우 적으나, 하류지점으로 갈수록 상류에서 유입되는 토사에 의해 퇴적되는 경향이 큰 것으로 평가되었다.
- 특징으로 MP3과 같이 하상경사가 완만한 소하천에서 수위상승과 하강기 에 같은 수위의 유량을 비교하였을 때 수면경사의 영향을 받아 홍수 상승기의 유량이 높게 나타나는 현상이 발견되었다. 이와 같은 h-Q 곡선을 그리면 반시계방향의 날개형 타원을 그리는 이력 (Loop)특성을 보였다.
후속연구
- 현대 한국의 농촌 소하천은 경지정리사업 등으로 조형되어 있는 것은 틀림 없다. 따라서 재생 목표에 있어서 현재의 무엇을 살리고 무엇을 개선해야 할 것인지에 대해 검토할 필요가 있을 것이다. 따라서 기존의 관점이 아닌 새로운 관점에서 농촌 소하천을 고찰해 보고자 하였다.
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