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제안 방법
- 이 연구는 하천 흐름저항이 하상재료의 특정입도에 의한 영향으로 간주한 기존 연구 결과로부터 벗어나 등가조도(ks)를 산정하는 방법을 제안하였으며, 정상등류 모형을 이용하여 반복해법으로 수위를 산정하였다.
- 넓은 수위 범위에 대한 조도계수를 실측하려면, 하천의 수위가 크게 변동하는 여름철에 수위와 유량을 측정하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 조도 계수 실측을 위한 단면과 수준 측량을 시행하였고 2007년 홍수기 전에 수위계를 설치하였다.
- 본 연구의 대상하천은 하상재료에 의한 영향을 극대화하기 위해 지류 유입이 없는 가급적이면 직선형 하도 구간(하폭의 5～7배 길이)을 선정하였다. 또한 구간 내에서는 균일하며 다른 하천과는 차별화된 하상재료를 갖도록 선정하였으며, 하도 특성, 종단특성을 균일하게 하고 식생 영향을 최소화하기 위해 단단면, 규칙적인 강턱 형상을 가진 지점, 보, 교량이 없고 여울-소가 일정한 구간, 식생이 없는 구간 등을 기준을 고려하여 최종 9개의 지점을 선정하였다(표 1).
- 본 연구에서는 국내 하천을 대상으로 하천의 종단 및 횡단 형상과 수위, 유량 등을 실측하여 넓은 범위의 수위와 유량에 대한 조도계수를 직접 산정하고, 하천 형태와 하상 재료에 따른 조도 계수의 범위를 비교하였다.
- 이 연구는 하천 흐름저항이 하상재료의 특정입도에 의한 영향으로 간주한 기존 연구 결과로부터 벗어나 등가조도(ks)를 산정하는 방법을 제안하였으며, 정상등류 모형을 이용하여 반복해법으로 수위를 산정하였다. 산정된 수위를 사용하여 기존 연구와 동일하게 부정류모형을 이용하여 조도계수를 역산함으로써 유량규모에 따른 조도계수를 산정하였다. 이들 연구결과로부터 조도계수는 유량 또는 수심이 증가함에 따라 장애물의 잠김, 사행의 소멸 등으로 감소하는 일반적인 경향을 보이며, 홍수시의 조도계수와 저갈수시의 조도계수는 큰 차이가 있음을 알 수 있다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상하천은 하상재료에 의한 영향을 극대화하기 위해 지류 유입이 없는 가급적이면 직선형 하도 구간(하폭의 5～7배 길이)을 선정하였다. 또한 구간 내에서는 균일하며 다른 하천과는 차별화된 하상재료를 갖도록 선정하였으며, 하도 특성, 종단특성을 균일하게 하고 식생 영향을 최소화하기 위해 단단면, 규칙적인 강턱 형상을 가진 지점, 보, 교량이 없고 여울-소가 일정한 구간, 식생이 없는 구간 등을 기준을 고려하여 최종 9개의 지점을 선정하였다(표 1).
- 본 연구에서도 Limerinos(1970)과 같은 방법으로 하상재료 입경과 마찰계수 사이의 상관성을 분석하기위하여 NCALC 모형으로 산정된 하천의 각 단면 조도계수와 동수반경을 사용하였다. 하지만, 내성천(평은)과 탄천(복정)의 경우 하상재료와 하천의 특성이 상이하게 다르고, 모든 하천에서 유량 변화에 따른 조도계수의 변화가 심하기 때문에 계산된 결과를 모두 경험식에 적용하는 것은 무리가 있다고 판단하여 조도계수가 수렴하기 시작하는 유량 이상의 자료들(곡성 414cms이상; 방림 161cms이상; 현도 100cms 이상; 서면 610cms 이상; 이원 408cms이상)을 대상으로 경험식에 적용하였다 (그림 2).
이론/모형
- 조도계수를 산정하는 방법으로는 조도계수 산정을 위한 참조자료를 활용하는 방법, 하상재료를 활용하는 방법, Manning 식에 의해 조도계수를 역산하는 방법, 에너지방정식에 의해 조도계수를 역산하는 방법, 부정류 모형을 이용한 조도계수를 산정하는 방법 등으로 구분할 수 있다. 본 논문에서는 실측된 수위자료와 유량자료에 의한 조도계수를 산정하기 위하여, 미국 지질조사국(USGS)에서 개발된 NCALC 모형(Jarrett and Petsch, 1985)을 사용하였으며, 하상재료 입경에 따른 조도계수 분포 범위를 알아보기 위해 경험식에 의한 조도계수 산정식을 사용하였다.
- 본 연구에서도 Limerinos(1970)과 같은 방법으로 하상재료 입경과 마찰계수 사이의 상관성을 분석하기위하여 NCALC 모형으로 산정된 하천의 각 단면 조도계수와 동수반경을 사용하였다. 하지만, 내성천(평은)과 탄천(복정)의 경우 하상재료와 하천의 특성이 상이하게 다르고, 모든 하천에서 유량 변화에 따른 조도계수의 변화가 심하기 때문에 계산된 결과를 모두 경험식에 적용하는 것은 무리가 있다고 판단하여 조도계수가 수렴하기 시작하는 유량 이상의 자료들(곡성 414cms이상; 방림 161cms이상; 현도 100cms 이상; 서면 610cms 이상; 이원 408cms이상)을 대상으로 경험식에 적용하였다 (그림 2).
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