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2차원 수치모형을 이용한 남한강과 섬강 합류부 구간의 흐름 및 하상변동 해석
Numerical analysis of flow and bed change at a confluence of the Namhan River and the Seom River using a two-dimensional model 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.51 no.12, 2018년, pp.1273 - 1284  

박문형 (한국건설기술연구원 국토보전연구본부) ,  김형석 (한국건설기술연구원 국토보전연구본부) ,  백창현 (한강홍수통제소 수자원정보센터)

초록
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본 연구에서는 4대강 살리기 사업 후 퇴적현상이 지배적으로 발생하는 남한강과 섬강 합류부 구간을 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 하천의 흐름 및 하상변동에 대한 해석을 수행하였다. 대상지점 합류부는 남한강 본류의 만곡부에 지류 섬강이 유입되는 특성을 갖는다. CCHE2D 모형은 비평형 유사이송을 해석하며 소류사와 부유사 조정거리가 중요한 입력변수로 대상지점에서는 소류사 조정거리가 하상변동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 수치모의 결과 유량비($Q_r$) 변화가 남한강과 섬강 합류부 지점에서 흐름 및 하상변동에 영향을 미쳤으며, $Q_r{\leq}2.5$인 경우에는 합류전 본류의 유속이 증가하여 흐름박리구역을 감소시켰으며 이로 인해 합류부 내측의 퇴적이 감소하였다. $Q_r$>2.5이면 합류부 구간에 퇴적이 증가하여 사주가 형성될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 수치모의를 통해 2013년에 발생한 유량비 변화에 의해 합류부에 고정사주가 형성된 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The flow and bed change were analyzed using the CCHE2D model, which is a two-dimensional numerical model, at a confluence of the Namhan River and Seom River where deposition occurs predominantly after the "Four Major Rivers Restoration Project." The characteristic of the junction is that the tributa...

주제어

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 지금까지 연구결과에서 지류와 본류의 유량비와 지류의 합류각은 합류부 구간의 흐름 및 하상변동 특성에 영향을 주는 지배적인 인자인 것으로 확인되었다. 이에 본 논문에서는 4대강 살리기 사업 후 합류부지점에 퇴적이 지배적으로 발생하고 있는 대표적인 구간인 남한강과 섬강 합류부 구간을 대상으로 지류와 본류의 유량비에 따른 흐름 및 하상변동특성을 2차원 수치모형을 활용하여 검토해보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하천의 구간 중 복잡한 흐름특성을 보이는 구간은 어디인가? 자연하천의 형태는 자연적 또는 인위적 영향에 의해 시공간적으로 끊임없이 변화한다. 특히, 대부분의 하천은 본류와 지류로 구성되어 합류부 구간이 존재하며 이 구간에서는 매우 복잡한 흐름특성이 발생한다. Best (1987)는 합류부 구간에서 일반적인 흐름구조를 제시하였으며 지류가 합류되는 구간에서 흐름 정체구역(Stagnation zone), 합류부 내측의 흐름박리구역(flow separation zone), 본류와 지류 합류지점에서 발생하는 최대 흐름구역(maximum velocity zone)과 두 흐름 사이에서 발생하는 전단층 구역(shear layer zone) 그리고 합류부 하류의 회복구역(flow recovery zone)으로 구분될 수 있다고 하였다.
금강과 미호천의 합류부 구간에서 본류와 지류 유량 비에 따른 하상변동 특성은 어떠한가? (2006)은 2차원 수치 모형인 SMS (Surface-Water Modeling System)을 활용하여 금강과 미호천 합류부 구간에서 본류와 지류 유량비에 따른 하상변동 특성을 검토하였다. 유량비가 감소함에 따라 본류에서 합류부 전 구간은 침식이 지배적이며 합류 후 구간에서는 퇴적이 증가하는 것으로 나타났다. Ji and Jang (2014)은 2차원 흐름 및 하상변동 수치모형인 CCHE2D (Center for Computational Hydroscience and Engineering 2-Dimension)를 활용하여 남한강과 금당천 합류부 구간에서 지류 유입유량 변화에 따른 흐름특성 및 하상변동을 수치모의하여 분석을 수행하였다.
대한민국 하천들의 합류부 구간 퇴적, 하상 저하가 심해지게 된 건 무엇이 계기인가? 합류부 구간에서 흐름특성 변화는 지류 합류각, 지류 유입유량, 하폭 등 여러 가지 요인에 의해 영향을 받는다. 4대강 살리기 사업으로 본류의 대규모 준설이 이루어져 본류와 지류하상의 급격한 단차가 발생하였고 지류구간에 침식 그리고 합류부 본류 구간에 퇴적이 나타나는 등 합류부 구간에서 퇴적 및 하상저하가 두드러지게 발생하고 있다. 이와 같이 합류부 구간에서 흐름변화 및 하상변동은 하도의 안정성에 영향을 미칠 수 있으며 하안침식으로 인한 제방붕괴 등의 문제를 야기할 수 있다.
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