유역이나 하천의 변화에 따른 하상의 상승이나 하강은 하천 관리에 있어 핵심적인 요소이다. 하천의 하상 변동을 분석할 때, 기준이 되는 것은 최심 하상고나 평균하상고의 변화이다. 이 때 평균하상고는 계획 홍수위에 대한 하상의 평균이다. 본 연구는 하상 변동 분석에서 기존의 최심 하상고나 평균하상고를 이용할 때 발생하는 제반 문제를 지적하고, 연평균 홍수위에 대해 하상을 평균하는 새로운 평균하상고 개념을 제시하였다. 제안된 방법을 검토하기 위해 낙동강의 1983년, 1993년, 2005년의 3개년의 하상 자료를 이용하여 하상 변동 경향성을 분석하였다. 그 결과 낙동강에서는 1983~1993년 사이에는 대규모 하상 저하는 없었으나, 1993~2005년 사이에는 상당한 규모의 하상 저하가 발생하였다. 1993~2005년 사이에 중류부인 120~200 km 구간에서는 평균적으로 2~3 m, 최대 5 m 정도의 하상 저하가 발생하였고, 그 상류부인 200~240 km 구간에서는 1~2 m 정도의 비교적 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다. 그러나 내성천 합류점보다 상류 구간 (240 km 이상의 구간)에서는 하상 상승과 하강은 거의 대부분 국부적인 현상에 머물고 있으며, 대규모 하상 변동이 없다. 이러한 낙동강 하상 저하의 주 원인은 대규모 골재 채취임을 밝혀내었다.
유역이나 하천의 변화에 따른 하상의 상승이나 하강은 하천 관리에 있어 핵심적인 요소이다. 하천의 하상 변동을 분석할 때, 기준이 되는 것은 최심 하상고나 평균하상고의 변화이다. 이 때 평균하상고는 계획 홍수위에 대한 하상의 평균이다. 본 연구는 하상 변동 분석에서 기존의 최심 하상고나 평균하상고를 이용할 때 발생하는 제반 문제를 지적하고, 연평균 홍수위에 대해 하상을 평균하는 새로운 평균하상고 개념을 제시하였다. 제안된 방법을 검토하기 위해 낙동강의 1983년, 1993년, 2005년의 3개년의 하상 자료를 이용하여 하상 변동 경향성을 분석하였다. 그 결과 낙동강에서는 1983~1993년 사이에는 대규모 하상 저하는 없었으나, 1993~2005년 사이에는 상당한 규모의 하상 저하가 발생하였다. 1993~2005년 사이에 중류부인 120~200 km 구간에서는 평균적으로 2~3 m, 최대 5 m 정도의 하상 저하가 발생하였고, 그 상류부인 200~240 km 구간에서는 1~2 m 정도의 비교적 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다. 그러나 내성천 합류점보다 상류 구간 (240 km 이상의 구간)에서는 하상 상승과 하강은 거의 대부분 국부적인 현상에 머물고 있으며, 대규모 하상 변동이 없다. 이러한 낙동강 하상 저하의 주 원인은 대규모 골재 채취임을 밝혀내었다.
River bed change due to various factors in watershed and/or river environment would one of the most important issues in river management. To judge whether the river bed was aggrading or degrading, normally we use the change in thalweg or average bed, calculated using the design flood of the river. T...
River bed change due to various factors in watershed and/or river environment would one of the most important issues in river management. To judge whether the river bed was aggrading or degrading, normally we use the change in thalweg or average bed, calculated using the design flood of the river. The present study is to figure out the problems of the existing methods and to propose a new concept of average river bed using annual maximum flood. To evaluate the new method, it was applied to the Nakdong River. We use the river bed data surveyed in 1983, 1993, and 2005. The results showed that there were no significant river bed change during 1983 and 1993, while the river bed was degraded significantly during 1993 and 2005. In the latter period, the river had severe degradations, 2~3 m in average sense and 5 m for the maximum in the middle reach(120~200 km from river mouth), and 1~2 m in average in the upper reach(200~240 km from river mouth). For the upstream reach of the confluence of the Naesung River(about 240 km from river mouth), most of the river bed change seemed to be only local phenomena. The main cause of the river bed change in the Nakdong River seems to be massive gravel mining in the middle reach of the river.
River bed change due to various factors in watershed and/or river environment would one of the most important issues in river management. To judge whether the river bed was aggrading or degrading, normally we use the change in thalweg or average bed, calculated using the design flood of the river. The present study is to figure out the problems of the existing methods and to propose a new concept of average river bed using annual maximum flood. To evaluate the new method, it was applied to the Nakdong River. We use the river bed data surveyed in 1983, 1993, and 2005. The results showed that there were no significant river bed change during 1983 and 1993, while the river bed was degraded significantly during 1993 and 2005. In the latter period, the river had severe degradations, 2~3 m in average sense and 5 m for the maximum in the middle reach(120~200 km from river mouth), and 1~2 m in average in the upper reach(200~240 km from river mouth). For the upstream reach of the confluence of the Naesung River(about 240 km from river mouth), most of the river bed change seemed to be only local phenomena. The main cause of the river bed change in the Nakdong River seems to be massive gravel mining in the middle reach of the river.
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문제 정의
그러나, 유량이 너무 작은 경우, 수심이 지나치게 낮은 곳에서는 상류와 사류가 혼재하게 되어, HEC-RAS에 의한 배수위 계산에서 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 연평균 홍수위(1년 빈도 홍수위)를 이용하는 것이 개념상 간단하고 무엇보다 계산이 편리하다는 점에서 이를 채택하기로 한다.
본 연구는 이를 실증적으로 규명하기 위해, 낙동강의 하상 변동 상황을 분석한 것이다. 하천 정비 계획을 수립하거나 하천 구조물을 계획하는 하천 실무에서 하상 변동은 최심 하상의 변화나 계획 홍수위에 대한 평균하상으로 나타내는 것이 보통적이다.
가설 설정
첫째, 확실한 정량적 기준에 입각해야 한다. 즉, 앞서 언급한 것과 같이 일본의 저수로 평균하상은 객관적인 정량화가 곤란하다는 점에서 검토 대상으로 고려하지 않는다.
제안 방법
(1) 하상 변동량 분석을 위해서는 연평균 홍수량(위)을 이용하여 산정한 ‘연평균하상’ 개념을 이용할 것을 제안하였다.
(2) 제시된 방법의 타당성을 검증하기 위해 낙동강 본류에 대해 1983, 1993, 2005년의 3개년 자료를 이용하여 하상 변동 상황을 분석하였다. 그 결과 1983~1993년 사이에 낙동강은 대규모 하상 저하는 없었으나, 중류부인 고령과 왜관 구간(하구에서 150~200 km 구간)에서 1~2 m 정도의 비교적 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다.
② HEC-RAS를 이용하여 A년의 하천 단면에 대해 연평균 홍수량을 입력하고 연평균 홍수위를 산정한다.
제시된 방법에 따라 낙동강 본류 구간에 대한 하상변동 경향을 분석하였다. 적용 대상 구간은 [그림 7]과 같다.
대상 데이터
본 연구에서 분석한 낙동강 유역에서는 이 기간 동안 대규모 댐 건설은 임하댐(저수량 5.95×108 m3)이 1993년 12월 준공되었고, 지류인 황강에 합천댐(저수량 7.9×108 m3)이 1989년 12월에 준공되었다.
이 때, 하천 구간을 거리에 따라 구별하지 않고, 지천 합류점 사이의 구간으로 나눈 것은 각 구간별로 하천 특성이 다르다는 것을 전제하였기 때문이다. 분석에 이용한 하천 단면 자료는 건설교통부[1-5]와 국토해양부[6][7], 국가수자원관리종합정보시스템[13]의 자료를 이용하였다.
이론/모형
우리나라의 하천설계기준해설의 정의에 따라, [그림 1]에서 이용한 낙동강 왜관 구간의 (100년 빈도 홍수위에 대한) 평균하상을 추정한 결과는 [그림 2]와 같다. 이 때, 모든 홍수위 계산은 HEC-RAS 4.0판을 이용하였다[12]. [그림 1]과 [그림 2]에서 알 수 있듯이 동일 하상이라도 최심 하상으로 나타내는 것과 평균하상으로 나타내는 것은 큰 차이를 보인다.
성능/효과
(3) 1993~2005년 사이에는 낙동강의 하상 저하의 규모가 더욱 커져서 120~200 km 구간에서는 평균적으로 2~3 m, 최대 5 m 정도의 하상 저하가 발생하였고, 그 상류부인 200~240 km 구간에서는 1~2 m 정도의 비교적 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다.
(4) 낙동강의 내성천 합류점 상류 구간 (240 km 이상의 구간)에서는 대규모의 하상 상승과 하강이 없으며, 거의 대부분 국부적인 현상에 머물고 있다.
(2) 제시된 방법의 타당성을 검증하기 위해 낙동강 본류에 대해 1983, 1993, 2005년의 3개년 자료를 이용하여 하상 변동 상황을 분석하였다. 그 결과 1983~1993년 사이에 낙동강은 대규모 하상 저하는 없었으나, 중류부인 고령과 왜관 구간(하구에서 150~200 km 구간)에서 1~2 m 정도의 비교적 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다.
둘째, 평균하상은 최심선에 충분히 가까워야 한다. 즉, 다음에 보인 [그림 5]와 같이 계산된 평균하상이 평상시 수면보다 높게 나타나서는 안된다.
새로 제시된 방법은 기존의 최심 하상이나 계획 홍수량(위)를 이용한 ‘계획평균하상’보다 훨씬 직관적이고 적절하게 하상고를 대표할 수 있는 것으로 보인다.
셋째, 평균하상은 명확하고 확실하게 계산할 수 있어야 한다. 즉, 수치 모형을 이용하거나 수계산을 할 때 계산이 안되거나 수치 모형이 발산하는 경우가 없어야 한다는 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천정비기본계획은 몇년마다 수립되는가?
현재 하천정비기본계획은 10년마다 수립되고 있어, 주요 하천의 경우는 대부분 두 차례 이상 계획이 수립되어 있다. 또한, 기본 계획의 수립시에는 하천 측량을 수행하므로 이 측량 자료를 토대로 하상의 변화를 검토할 수 있다.
하상 변동은 어떻게 분석하는가?
현재의 하상 변동은 최심선(thalweg)의 변화와 평균하상의 변화를 분석하고 있다. 그런데, 보고서에는 대부분 최심 하상만을 보이고 있으며, 평균하상의 변화는 제시되어 있지 않다.
우리나라 하천의 하상이 점차 높아진다고 주장하는 이유는?
최근의 4대강 정비 사업 등을 포함한 하천 계획을 논의할 때, 나오는 주장 중의 하나가 우리나라의 하천의 하상이 점차 높아지고 있다는 것이다. 이것은 1960~1970년대에 걸친 다목적 댐의 건설에 따라 홍수의 규모가 줄어들고, 하구둑의 건설에 따라 홍수의 씻겨내림 효과(flushing)가 감소하여 산지에서 산출되어 하천에 유입된 토사가 하도내에 그대로 퇴적되었다는 것이다. 이 주장은 4대강 사업의 기본적인 단초를 제공하고 있다.
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