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가설 설정
- T-test와 F-test는 각각 두 모의결과의 분산과 평균에 대한 차이가 통계적으로 유의한지를 판별하는 지표이다 . 가설검증의 귀무가설(null hypothesis, H0)은 두 모델의 모의결과는 5% 유의수준에서 차이가 없으며 예측결과도 다르지 않다는 것이며, 대립가설(alternative hypothesis, Ha)은 두 경우의 모의결과에 대한 차이가 통계적으로 유의하다는 것이다. 즉, 귀무가설은 두 모델 결과의 T-test와 F-test를 통해 얻은 p값이 유의수준(a=0.
제안 방법
- 홍수기 소양강 댐방류 시 식생에 의한 제방월류 가능성 검토에 중점을 두고 모의를 수행하였으며 모의결과를 서로 비교·검토하였다.
- 본 연구에서는 소양강댐 직하류의 12.01km 구간에 걸쳐 3차원 수리동역학 모형인 EFDC를 사용하여 홍수기 방류시 식생의 유무에 따른 수위 및 유속의 변동을 모의함으로써 대상하천의 통수능 검토를 실시하였다. 이를 위하여 대상유역의 식생분포를 현장조사를 통해 파악하였고 단면별 수위상승을 모의하기 위하여 3차원 수리학적 수치모형(EFDC)을 활용하여 식생을 고려한 흐름해석을 실시하였다.
- 01km 구간에 걸쳐 3차원 수리동역학 모형인 EFDC를 사용하여 홍수기 방류시 식생의 유무에 따른 수위 및 유속의 변동을 모의함으로써 대상하천의 통수능 검토를 실시하였다. 이를 위하여 대상유역의 식생분포를 현장조사를 통해 파악하였고 단면별 수위상승을 모의하기 위하여 3차원 수리학적 수치모형(EFDC)을 활용하여 식생을 고려한 흐름해석을 실시하였다. 홍수기 소양강 댐방류 시 식생에 의한 제방월류 가능성 검토에 중점을 두고 모의를 수행하였으며 모의결과를 서로 비교·검토하였다.
- 홍수기 소양강 댐방류 시 식생에 의한 제방월류 가능성 검토에 중점을 두고 모의를 수행하였으며 모의결과를 서로 비교·검토하였다. 기본계획 방류량 및 최대방류량을 적용하였으며 수위 모의결과와 단면별 제방고를 상호 비교하여 월류 가능성을 판단하였다. 본 연구결과는 최근 문제시되고 있는 하천변 식생에 대한 영향을 해석하고 이에 관한 관리방안을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.
- 2). 본 연구에서는 Hydrodynamics 모듈에 포함된 vegetation 옵션을 사용하여 모형을 구축하였다.
- 1을 이용하여 격자를 분할하였으며, x방향으로 153개, y방향으로는 5개로 나누어 총 765개의 셀로 격자를 구성하였다. 또한 수심 방향의 자료는 수치지도를 가지고 ArcGIS상에서 변환을 통하여 하도내 수심 자료를 추출하여 적용하였으며, 연직방향으로 5개 층으로 설정하였다. 유입유량 경계조건은 소양강댐 설계 방류량인 5,675m3/s를 정상상태 조건으로 입력하였으며, 하류단 경계는 수위조건(EL.
- 또한 수심 방향의 자료는 수치지도를 가지고 ArcGIS상에서 변환을 통하여 하도내 수심 자료를 추출하여 적용하였으며, 연직방향으로 5개 층으로 설정하였다. 유입유량 경계조건은 소양강댐 설계 방류량인 5,675m3/s를 정상상태 조건으로 입력하였으며, 하류단 경계는 수위조건(EL. 74.43m)을 적용하였다. 또한 식생고려를 위한 입력자료의 구성은 항공사진 및 현장조사를 통하여 구축된 식생분포도를 참고하여 교목류(tree), 관목류(shrub), 초본류(herb)등 총 3 종류로 구분하였다.
- 43m)을 적용하였다. 또한 식생고려를 위한 입력자료의 구성은 항공사진 및 현장조사를 통하여 구축된 식생분포도를 참고하여 교목류(tree), 관목류(shrub), 초본류(herb)등 총 3 종류로 구분하였다. 모델에서 요구되는 식생관련 입력자료는 Table 1과 같으며, 모의구간에 분포하는 식물군락에서 교목은 버드나무(Salix koreensis)가 우점하고, 아까시나무(Robinia pseudoacacia)가 아우점하고 있다.
- 연구모형을 사용하기 위해선 해당 유역에 대해 모형이 적절히 검정되었는지 사전 확인이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 천전 수위관측소 지점에서의 모형의 검정을 실시하였다. 흐름계산에 있어 중요한 매개 변수인 Manning 조도계수는 북한강 하천정비기본계획(건설교통부, 2002)에서 제시된 0.
- 구축된 지형자료를 바탕으로 상류단 유입 유량의 조건을 소양강댐 설계 방류량인 5,675 m3/s를 정상상태로 가정하여 총 5개의 셀 중 방류구 부분만을 포함하기 위하여 3개의 셀만을 유입 경계로 고려하였다. 모의 수위는 곧 정상상태에 도달하였으며, 그 결과는 Table 2와 Fig.
- 식생분포를 고려한 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 약간의 수위 상승을 확인할 수 있었으며, 식생이 분포한 좌안과 우안부에서는 통수능 감소로 인하여 중앙부에 비해 수위상승 폭이 크게 나타남을 볼 수 있다. 또한 동일 하폭 내 횡방향의 비교 대상 지점은 식생 분포를 고려하여 6지점으로 선정하였으며, 좌안과 우안에 대하여 결과를 비교하였다. 비교 지점내 좌안의 최대 수위 차는 0.
- 또한 식생 유무에 따른 유속의 비교 결과, 식생의 밀도가 높은 지역에서 유속이 저감되는 현상이 나타났으며, 식생의 주 분포대인 하천의 양안(a: 우안, e: 좌안)에서의 유속이 두드러지게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 수위와 마찬가지로 동일 하폭 내 횡방향의 비교 대상 지점에 대하여 결과를 비교하였다. 비교 지점 내 좌안의 최대 유속 차는 -0.
- 본 연구에서는 하도내 식생분포에 따른 통수능 영향을 검토하기 위해 소양강댐 직하류의 12.01km구간에 걸쳐 3차원 수리동역학 모형인 EFDC를 적용하였다. 홍수기 소양강 댐방류 시 식생에 의한 제방월류 가능성 검토에 중점을 두고 모의를 수행하였으며 모의결과를 통계지표를 이용하여 서로 비교·검토하였다.
대상 데이터
- 모형의 적용을 위한 지형자료는 SMS 8.1을 이용하여 격자를 분할하였으며, x방향으로 153개, y방향으로는 5개로 나누어 총 765개의 셀로 격자를 구성하였다. 또한 수심 방향의 자료는 수치지도를 가지고 ArcGIS상에서 변환을 통하여 하도내 수심 자료를 추출하여 적용하였으며, 연직방향으로 5개 층으로 설정하였다.
- 관목은 갯버들군락(Salix gracilistyla community)이 우점하고, 수변부 및 하중도에 주로 분포하고 있으며, 밀도는 약 25개체/100㎡이다. 관목류와 초본류의 밀도, 직경, 높이는 각각 0.25개, 0.05m, 4.5m와 25개, 0.02m, 1.5m를 입력자료로 사용하였으며, 밀도의 경우 교목〈 관목〈 초본, 직경 및 높이의 경우 교목 〉관목 〉초본류의 순으로 큰 값을 나타냈다.
- 이를 위해 본 연구에서는 천전 수위관측소 지점에서의 모형의 검정을 실시하였다. 흐름계산에 있어 중요한 매개 변수인 Manning 조도계수는 북한강 하천정비기본계획(건설교통부, 2002)에서 제시된 0.035를 적용하였고, 상류단 경계조건으로는 소양강댐 발전방류량 240cms를 사용하였으며, 하류단 경계조건으로는 평균수위 E.L. 70m를 적용하였다. Fig.
- 모의 대상 지역인 소양강은 유역면적이 2,798.5km2로서 북한강 전체 유역면적의 26.01%를 차지하며, 유로연장은 158.6km인 대규모 하천으로 강원도 인제군 서화면 무산에서 발원하여 남류하다 다목적댐인 소양강 댐을 관류한 후 다시 서류하다 강원도 춘천시에 위치한 북한강 좌측으로 유입된다. 소양강은 국가하천 1개소, 지방1급 하천 1개소(소양강)와 내린천을 포함한 지방2급 하천이 24개소가 존재한다.
데이터처리
- 홍수기 소양강 댐방류 시 식생에 의한 제방월류 가능성 검토에 중점을 두고 모의를 수행하였으며 모의결과를 통계지표를 이용하여 서로 비교·검토하였다.
- 모의결과에 대한 차이가 통계적으로 유의한지를 평가하기 위해 가설검증(T-test와 F-test)을 실시하였다. T-test와 F-test는 각각 두 모의결과의 분산과 평균에 대한 차이가 통계적으로 유의한지를 판별하는 지표이다 .
이론/모형
- 대상구간 내 흐름해석을 수행하기 위해 본 연구에서는 미국의 EFDC 모형을 사용하였다. 연구모형을 사용하기 위해선 해당 유역에 대해 모형이 적절히 검정되었는지 사전 확인이 필요하다.
성능/효과
- 1), 춘천시를 통과하는 소양강은 지역개발로 인하여 일부의 산지부분을 제외하고는 전구간이 기성제로 정비되어 있다. 또한 대상구간의 식물상 및 식생 분포를 살펴보면, 전체 조사구간에서 27목 45과 104속 124종의 식물과 14 종류의 귀화식물의 출현을 확인할 수 있었다. 조사구간의 귀화율은 11.
- 또한 대상구간의 식물상 및 식생 분포를 살펴보면, 전체 조사구간에서 27목 45과 104속 124종의 식물과 14 종류의 귀화식물의 출현을 확인할 수 있었다. 조사구간의 귀화율은 11.3%이고, 도시화지수는 4.9로서 간섭이 많은 일반적인 하천 수준으로 나타났다.
- 5km 하류부인 세월교에 위치한 천전수위표에서 관측된 수위값을 비교한 결과이다. 모의 결과 연구모형에 의한 계산수위는 77.17m로서 관측값인 77.14m와 매우 잘 일치함으로서 모형의 적용성을 확인할 수 있었다.
- 또한 동일 하폭 내 횡방향의 비교 대상 지점은 식생 분포를 고려하여 6지점으로 선정하였으며, 좌안과 우안에 대하여 결과를 비교하였다. 비교 지점내 좌안의 최대 수위 차는 0.39m, 최소는 0.05m로 모의되었으며, 평균 0.15m정도의 수위차를 보였고, 우안의 경우 최대 수위 차는 0.32m, 최소 수위 차는 0.04m로 나타났으며, 평균 0.16m의 수위차를 보였다. 전 구간에서의 최대 수위 차는 좌안의 경우 0.
- 9에 나타낸 바와 같이 하천 폭이 좁아지는 구간에서 유속의 증가를 확인할 수 있었다. 또한 식생 유무에 따른 유속의 비교 결과, 식생의 밀도가 높은 지역에서 유속이 저감되는 현상이 나타났으며, 식생의 주 분포대인 하천의 양안(a: 우안, e: 좌안)에서의 유속이 두드러지게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 수위와 마찬가지로 동일 하폭 내 횡방향의 비교 대상 지점에 대하여 결과를 비교하였다.
- 1) 수치지도와 GIS 자료를 이용하여 x방향으로 153개, y방향으로는 5개, z방향으로는 5개 층으로 나누어 총 3825개의 지형격자를 구성하였다. 식생 분포를 고려한 경우, 고려하지 않은 경우에 비해 수위상승이 발생되었고, 통수능 감소로 인해 하도의 중앙부보다는 식생이 분포한 좌안과 우안부에서 수위상승폭이 큼을 알 수 있었다.
- 1) 수치지도와 GIS 자료를 이용하여 x방향으로 153개, y방향으로는 5개, z방향으로는 5개 층으로 나누어 총 3825개의 지형격자를 구성하였다. 식생 분포를 고려한 경우, 고려하지 않은 경우에 비해 수위상승이 발생되었고, 통수능 감소로 인해 하도의 중앙부보다는 식생이 분포한 좌안과 우안부에서 수위상승폭이 큼을 알 수 있었다. 식생분포에 따른 수위차는 좌안의 경우 0.
- 2) 식생분포에 따른 유속 모의 결과는 식생의 밀도가 높은 지역에서 유속이 저감되는 현상이 나타났으며, 식생의 주 분포대인 하천의 양안에서의 유속이 두드러지게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 비교 지점 내 좌안의 최대 유속 차는 -0.
- 3) 식생의 유무에 따른 모의결과의 통계적 유의성을 평가하기 위하여 통계적 검증방법인 T-test와 F-test를 실시한 결과, 수위에 대해서는 식생의 유무에 따른 두 모의결과가 통계적으로 유의하지 않았으나 유속의 경우는 통계적으로 유의한 것으로 나타나 식생분포에 따른 유속의 모의결과의 차이를 확인할 수 있었다.
- 8에 나타내었다. 식생분포를 고려한 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 약간의 수위 상승을 확인할 수 있었으며, 식생이 분포한 좌안과 우안부에서는 통수능 감소로 인하여 중앙부에 비해 수위상승 폭이 크게 나타남을 볼 수 있다. 또한 동일 하폭 내 횡방향의 비교 대상 지점은 식생 분포를 고려하여 6지점으로 선정하였으며, 좌안과 우안에 대하여 결과를 비교하였다.
- 식생의 유무에 따른 모의결과의 통계적 유의성을 평가하기 위하여 T-test와 F-test를 실시한 결과, 수위에 대해서는 모든 비교 지점에서의 p값이 0.05보다 크게 나타나 귀무가설이 채택되었으며, 이는 수위에 대한 두 모의결과가 통계적으로 유의하지 않음을 보여준다. 또한 유속의 경우 NO.
후속연구
- 기본계획 방류량 및 최대방류량을 적용하였으며 수위 모의결과와 단면별 제방고를 상호 비교하여 월류 가능성을 판단하였다. 본 연구결과는 최근 문제시되고 있는 하천변 식생에 대한 영향을 해석하고 이에 관한 관리방안을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.
- 4) 본 연구는 국내·외 환경영향평가에서 주로 사용되고 있는 EFDC 모형을 이용하여 하천변 식생에 대한 영향을 해석한 것으로서 생태하천의 설계 및 관리방안 수립 등 의사결정지원도구로서 활용가능성이 매우 클 것으로 판단된다.
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