본 연구에서는 낙동강에서 보운영에 의한 유사이송능력에 영향을 주는 수리학적 특성변화를 분석하고, 낙동강 주요 4개 지점(낙동, 구미, 왜관, 진동)의 유량-유사량 실측값을 분석하여, 각 지점별 지수형 유량-유사량 관계식을 유도하였다. 모든 지점에서 유사이송능은 감소할 것으로 예측되었으며 실제로 4대강 사업 이후인 2013년도 실측결과 사업 이전에 비해 유사이송 능력이 확연히 감소된 것을 확인하였다. GUIDE 프로그램에서 제공하는 9개 범용 유사이송능 산정기법의 적용성을 검토하여 4개 지점별로 적용 가능한 기법을 선정, 제시하였다. 주요 9개 지류를 포함한 낙동강 전 구간에 대한 유사수지분석 결과 전체적으로 퇴적이 우세한 것으로 나타났다. 유사이송능 산정기법으로는 Engelund-Hansen 공식이 가장 작은 오차를 보였으며 이는 4개 지점별 유사이송능 산정기법 적용성 검토 결과와도 일치한다. 한편 유사수지분석이 내포하는 오차가 낙동강 9개 지류로부터 유입되는 유사량 오차보다 더 작게 나타나 낙동강의 경우 지류의 유입유사량 산정기법에 대한 정밀도 향상이 시급한 과제임을 확인하였다.
본 연구에서는 낙동강에서 보운영에 의한 유사이송능력에 영향을 주는 수리학적 특성변화를 분석하고, 낙동강 주요 4개 지점(낙동, 구미, 왜관, 진동)의 유량-유사량 실측값을 분석하여, 각 지점별 지수형 유량-유사량 관계식을 유도하였다. 모든 지점에서 유사이송능은 감소할 것으로 예측되었으며 실제로 4대강 사업 이후인 2013년도 실측결과 사업 이전에 비해 유사이송 능력이 확연히 감소된 것을 확인하였다. GUIDE 프로그램에서 제공하는 9개 범용 유사이송능 산정기법의 적용성을 검토하여 4개 지점별로 적용 가능한 기법을 선정, 제시하였다. 주요 9개 지류를 포함한 낙동강 전 구간에 대한 유사수지분석 결과 전체적으로 퇴적이 우세한 것으로 나타났다. 유사이송능 산정기법으로는 Engelund-Hansen 공식이 가장 작은 오차를 보였으며 이는 4개 지점별 유사이송능 산정기법 적용성 검토 결과와도 일치한다. 한편 유사수지분석이 내포하는 오차가 낙동강 9개 지류로부터 유입되는 유사량 오차보다 더 작게 나타나 낙동강의 경우 지류의 유입유사량 산정기법에 대한 정밀도 향상이 시급한 과제임을 확인하였다.
Hydraulic characteristics affecting sediment transport capacity due to the weir operations were investigated and developed sediment rating curves for four gaging stations (Nakdong, Gumi, Waegwan, and Jindong) in Nakdong River. Analysis found that the sediment transportaion capability had been decrea...
Hydraulic characteristics affecting sediment transport capacity due to the weir operations were investigated and developed sediment rating curves for four gaging stations (Nakdong, Gumi, Waegwan, and Jindong) in Nakdong River. Analysis found that the sediment transportaion capability had been decreased and it could be proved from the field measurement records in 2013. Applicabilities of nine sediment transport prediction techniques, which are imbeded in GUIDE program, were examined and adopted for the four gaging stations. Analysis of sediment balance for Nakdong River, including 9 major tributaries, had been carried out with pseudo 2-D numerical model and found that: 1) sedimentation phenomena will be prevailed along the Nakdong River. 2) Engelund-Hansen technique shows the least error in estimation of sediment balance. 3) Engelund-Hansen technique most appropriately describes the sediment characteristics for four gaging stations. 4) Estimated error from the sediment balance for Nakdong River was smaller than the error caused by the estimation of sediment incomming from 9 tributries. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of predicting the sediment incomming from the tributaties for better sediment balance analysis.
Hydraulic characteristics affecting sediment transport capacity due to the weir operations were investigated and developed sediment rating curves for four gaging stations (Nakdong, Gumi, Waegwan, and Jindong) in Nakdong River. Analysis found that the sediment transportaion capability had been decreased and it could be proved from the field measurement records in 2013. Applicabilities of nine sediment transport prediction techniques, which are imbeded in GUIDE program, were examined and adopted for the four gaging stations. Analysis of sediment balance for Nakdong River, including 9 major tributaries, had been carried out with pseudo 2-D numerical model and found that: 1) sedimentation phenomena will be prevailed along the Nakdong River. 2) Engelund-Hansen technique shows the least error in estimation of sediment balance. 3) Engelund-Hansen technique most appropriately describes the sediment characteristics for four gaging stations. 4) Estimated error from the sediment balance for Nakdong River was smaller than the error caused by the estimation of sediment incomming from 9 tributries. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of predicting the sediment incomming from the tributaties for better sediment balance analysis.
따라서 본 연구에서는 4대강 사업 전후의 통수단면, 유속 및 소류력 등 유사이송능력에 영향을 주는 수리학적 특성을 파악하고, 하도변화 및 하천 환경생태계의 주요 지배인자인 유사이송 특성을 분석하였다. 낙동강 본류 주요 지점에서 관측된 유량-유사량 관계 실측값을 분석하여 새로운 하천환경에 적용 가능한 지수형 형태인 유량-유사량 관계식을 유도하였다.
제안 방법
4대강 사업 이후 하도변화 및 유사수지분석에 필요한 하천 유역의 수문자료는 물론 하도로 유입되는 유사량과 하도에서의 유사이송특성을 규명하기 위하여 본 연구에서는 낙동강하구둑-안동대교 하류(Sta. 686) 구간(Fig. 2)과 주요 지류 9개를 중심으로 유황 및 유량-유사량 관계를 분석하였다. 지류로부터의 유입 유량과 유사량은 유황이 인위적인 영향을 받지 않았던 4대강 사업 이전 10년(1999~2008)간의 자료를 사용하였으며, 본류에서는 4대강 사업 전후 17년간(1999~2015)에 걸친 4개 지점(낙동, 구미, 왜관, 진동)에 대한 유량-유사량관계 실측자료를 활용하였다.
낙동지점의 유사이송특성 분석에 가장 적합한 범용 유사이송능 산정기법 활용 가능성 여부를 판단하기 위해서, 앞에서 유도된 유량-유사량 관계 추세선(Fig. 5 실선)을 활용하여 산정된 유량별 유사량(Measured QTS)과 9개 유사이송능 산정기법으로부터 산정된 유사량(Estimated QTS)을 비교하였다(Fig. 6).
4). 즉, 하도 횡단면의 변화로 인하여 단면적과 수심 등은 변화가 있으나 유사 이송량을 지배하는 인자 중 하나인 유속은 비슷하여 유량-유사량 관계의 정성적 변화를 판단하기 곤란하여, 하상의 소류력을 추가적으로 비교 검토하였다.
대상 데이터
본 연구는 낙동강 전 유역을 대상으로 하였으며, 내성천, 영강, 병성천, 위천, 감천, 금호강, 회천, 황강, 남강 등 낙동강 본류로 유입되는 9개의 주요 지류를 고려하여 유사 수지를 분석하였다. 또한 상주, 낙단, 구미, 칠곡, 강정․고령, 달성, 합안의 8개 보에 의한 유사이동 특성과 하상변동 특성을 분석하여 낙동강 본류에서 유사저류 특성을 분석하였다.
이론/모형
본 연구에서는 대상범위가 낙동강 본류 전체로서, 긴 구간에 대한 하도의 종횡단면 변화를 모의할 수 있어야 하는 점 등을 고려하여, 준 2차원 모형인 GSTARS 3.0 모형을 적용하였다. 본 수치모형은 하도변화 및 유사이송 특성을 산정하기 위해 본류 해석구간을 지배하고 있는 유사이송 경험식의 종류와 함께 직상류와 지류에서 유입되는 유량 및 유사량 자료가 요구된다(Yang and Francisco, 2002).
따라서 본 연구에서는 앞에서 산정된 구간별 유사이송과 지류로부터의 유입유사량을 기준으로 모의된 결과를 적용하여 유사수지 오차가 가장 작게 발생하는 모의기법에 대한 유사수지 분석 결과를 제시하였다. 특히, 하도 내에서 발생하는 하상변화를 예측하기 위한 유사이송 지배공식은 전 절에서 검토한 결과에 따라 낙동강 전유역에 비교적 높은 적용성을 나타내는 Acker and White (1973), Engelund-Hansen (1972), 그리고 Yang(1973) 공식 등 3개 경험공식을 이용하였다.
성능/효과
주요 9개 지류를 포함한 낙동강 전 구간에 대하여 8개 보를 기준으로 9개 구간으로 나누어 준 2차원 수치모형을 적용하여, 구간 별 하도내 침식 또는 퇴적량은 물론 장기적 하도 안정화 계획에 필요한 유사수지를 분석하였다. 낙동강 전 구간에 걸쳐 Yang (1973), Engelund-Hansen (1972), Ackers and White (1973) 공식을 적용한 유사수지 분석 결과, Engelund-Hansen (1972) 공식이 가장 작은 오차를 보였으며, 이는 4개 지점별 유사이송능 산정기법 적용성 검토 결과와도 일치한다. 그러나 유사수지분석 오차 범위가 낙동강 9개 지류로부터 유입되는 유사량 오차보다 범위가 더 작게 나타났다.
그러나 유사수지분석 오차 범위가 낙동강 9개 지류로부터 유입되는 유사량 오차보다 범위가 더 작게 나타났다. 낙동강의 경우 지류로부터의 유입유사량을 지속적으로 측정하고 산정기법의 정밀도를 향상시키는 것이 시급한 과제임을 확인하였다.
모든 지점에서 유사이송능은 감소할 것으로 예측되었다. 낙동지점의 경우 4대강 사업 이후 저유량에 대하여, 동수경사는 약 1.5배 정도 증가하였으나, 개수 후의 소류력은 개수 전 소류력의 약 40%에 불과한 것으로 나타났으며 실제로 4대강 사업 이후인 2013년도 실측결과 사업 이전에 비해 유사이송 능력이 확연히 감소된 것을 확인하였다. 4개 지점에 대한 지수형 관계식의 계수값은 일치하지 않으나 유량-유사량 관계는 거의 유사한 것으로 나타났다.
후속연구
각 지류의 유사유출량 추정값은 조사된 자료 별로 큰 차이를 보이고 있으며(Table 2), 본 연구에서는 참고문헌들이 제시하는 유출 총유사량의 평균값과 관계식 개발년도 등을 고려하여 표에서 *로 표시된 총유사량을 활용하였다. 이와 같은 유사유출량의 오차는 유사수지 해석 결과에도 내재되므로, 향후 지류로부터의 유사유출량에 대한 지속적 실측과 분석이 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천의 수리수문학적 특성의 변화로 인해 무엇이 요구되고 있는가?
최근 인류문화 활동이 자연에 미치는 영향에 대한 중요성이 전지구적으로 부각되고 있는 가운데 우리나라는 최근 4대 강 사업으로 인하여 하도의 기하학적 종횡단 변화와 함께 다 기능보 건설 및 수문조작 등으로 유황은 물론 수위-유량 관계, 유량-유사량 관계 등 모든 하천환경이 크게 변하였다. 이러한 하천의 수리수문학적 특성의 변화로 인하여 4대강 사업이전의 하천특성을 기초로 수립했던 중장기적 하천관리계획에 대한 재수립이 요구되고 있다. 특히 보 건설과 하도준설로 인한 하도단면 변화는 하도의 수리학적 특성과 유사이송 능력에 영향을 미쳐 오랜 기간 동안 자연환경에 의해 평형을 유지해온 하도의 안정성에 변화를 초래하고, 새로운 환경에 적응하기 위하여 국부적 세굴 및 퇴적 등의 발생이 상당기간 동안 지속될 것으로 예상된다.
4대 강 사업으로 인해 무엇이 크게 변하였는가?
최근 인류문화 활동이 자연에 미치는 영향에 대한 중요성이 전지구적으로 부각되고 있는 가운데 우리나라는 최근 4대 강 사업으로 인하여 하도의 기하학적 종횡단 변화와 함께 다 기능보 건설 및 수문조작 등으로 유황은 물론 수위-유량 관계, 유량-유사량 관계 등 모든 하천환경이 크게 변하였다. 이러한 하천의 수리수문학적 특성의 변화로 인하여 4대강 사업이전의 하천특성을 기초로 수립했던 중장기적 하천관리계획에 대한 재수립이 요구되고 있다.
유사이송 변화에 의한 하도의 변화 과정을 정량적으로 파악하는 것이 중요한 이유는?
인위적인 작용이나 기후변화에 의하여 하도의 물리적 특성이 변하게 되면, 이로 인하여 유사이송 특성도 변하게 된다. 또한 이러한 유사이송특성 변화는 하천환경 변화 그 자체뿐만 아니라, 변화의 강도에도 영향을 준다. 이러한 관점에서 유사이송 변화에 의한 하도의 변화 과정을 정량적으로 파악하는 중요하다(Fryirs, 2013; Shao et al.
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