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문제 정의
- 자동유량측정시설은 무인으로 실시간 연속측정이 가능하기 때문에 정확한 수위-유량관계를 유도하기 곤란한 감조하천이나 배수영향을 받는 지점의 정확한 유량측정을 목적으로 설치되고 있다. 본 연구에서는 기존 유량측정 방법으로 유량변화의 검증이 불가능했던 배수영향을 받는 규암 지점 유량측정성과에 대해 검토하였다.
제안 방법
- 규암 지점의 저·평수시 운영성과는 2008년 9월의 유량측정성과로 그림 4와 같다. 그림에서와 같이 금강 하구언의 배수 영향으로 기존의 수위-유량관계곡선식이 유량변화를 표현하지 못하는 반면, 자동유량측정시설에서 측정된 유량은 방류에 따른 유량의 증가와 감소를 정확히 측정하였다. 또한 그림 5는 방류영향 시 유량 변화의 모습을 확대한 것으로 기존 수위-유량관계곡선식의 유량과 자동유량과의 유량차이가 매우 큰 것으로 나타났으며, 유량의 차이를 유출량으로 비교한 결과 2009년 9월 규암 지점의 유출량으로는 수위-유량관계곡선식에서 산정된 유출량이 359,286,486m3, 자동유량의 유출량이 199,309,140m3으로 상대적으로 수위-유량관계 곡선식에서 산정된 유출량이 과대 산정되어 자동유량측정시설의 성과에 대한 신뢰도가 매우 높음을 확인할수 있었다.
- 이와 같은 지점특성을 고려하여 유량측정성과의 검증을 위해 금강하구언의 배수갑문 방류량과 규암 지점의 유출량을 비교분석하였다. 대상기간은 배수갑문 방류량과의 비교는 상류의 대청조정지댐 방류량이 일정하며 강우가 없는 특정기간을 선정하여 2008년 8월 28일 규암 지점 수위 1.22m에서 방류를 개시하였다가 수문폐쇄 후 수위가 상승되어 같은 수위인 1.22m에 도달했을 때의 규암 지점 유출량을 배구갑문 방류량과 비교하였다. 이 기간 동안 금강하구언에 저류된 규암 지점의 유출량에 규암 지점과 금강하구언 사이 15개 취수장에서 8월 29일과 30일 사용된 취수용량의 회귀율 35%를 적용한 용량을 고려하여 총 유출량을 산정하였다.
- 본 연구에서 ADVM 방식으로 측정된 유량자료를 검토하기 위하여 2008년 자동유량측정시설 구축 및 운영(한강홍수통제소, 2008)에 나타나 있는 유량자료를 이용하였다. 또한 산출된 결과를 검증하기 위하여 보트를 이용한 이동식 ADCP법으로 유량을 측정하였으며, 금강하구언 방류일지(금강사업단, 2008)을 이용하여 특정기간동안의 규암지점 유출총량을 비교 검증하였다. 비교검증 기간은 자동유량측정시설 운영기간 중 고정식으로 전환한 2008년 8월 이후 자료를 바탕으로 실시하였다.
- 22m에 도달했을 때의 규암 지점 유출량을 배구갑문 방류량과 비교하였다. 이 기간 동안 금강하구언에 저류된 규암 지점의 유출량에 규암 지점과 금강하구언 사이 15개 취수장에서 8월 29일과 30일 사용된 취수용량의 회귀율 35%를 적용한 용량을 고려하여 총 유출량을 산정하였다.
- 규암 지점에서 유출되는 유량은 금강하구언에 저류되었다가 일정수위가 되면 방류하여 서해로 나가게 된다. 이와 같은 지점특성을 고려하여 유량측정성과의 검증을 위해 금강하구언의 배수갑문 방류량과 규암 지점의 유출량을 비교분석하였다. 대상기간은 배수갑문 방류량과의 비교는 상류의 대청조정지댐 방류량이 일정하며 강우가 없는 특정기간을 선정하여 2008년 8월 28일 규암 지점 수위 1.
대상 데이터
- 규암 지점의 유량측정성과의 검증을 위해 2008년 8월 14일부터 12월까지 총 67회의 검증자료와 비교하였다. 검증자료는 보트를 이용한 V-ADCP로 유량을 측정하였으며, 그 결과 최대오차 18.
- 본 연구에서 ADVM 방식으로 측정된 유량자료를 검토하기 위하여 2008년 자동유량측정시설 구축 및 운영(한강홍수통제소, 2008)에 나타나 있는 유량자료를 이용하였다. 또한 산출된 결과를 검증하기 위하여 보트를 이용한 이동식 ADCP법으로 유량을 측정하였으며, 금강하구언 방류일지(금강사업단, 2008)을 이용하여 특정기간동안의 규암지점 유출총량을 비교 검증하였다.
- 또한 산출된 결과를 검증하기 위하여 보트를 이용한 이동식 ADCP법으로 유량을 측정하였으며, 금강하구언 방류일지(금강사업단, 2008)을 이용하여 특정기간동안의 규암지점 유출총량을 비교 검증하였다. 비교검증 기간은 자동유량측정시설 운영기간 중 고정식으로 전환한 2008년 8월 이후 자료를 바탕으로 실시하였다.
성능/효과
- 규암 지점의 유량측정성과의 검증을 위해 2008년 8월 14일부터 12월까지 총 67회의 검증자료와 비교하였다. 검증자료는 보트를 이용한 V-ADCP로 유량을 측정하였으며, 그 결과 최대오차 18.4%, 최소오차 0.1%, 평균오차 7.2%로 나타났다. 그림 8은 11월 4일부터 5일까지의 검증측정결과와 자동유량결과를 비교한 그림으로 배수영향 시 자동유량 측정성과가 검증자료와 잘 일치하고 있음을 보여주고 있다.
- 기존 유량측정 방법으로 유량변화의 검증이 불가능했던 배수영향을 받는 규암 지점 유량측정성과에 대해 검토한 결과, 기존 수위-유량관계곡선식으로 나타내지 못했던 배수영향 지역에서의 유량변화 및 유출특성을 잘 반영하고 있음을 확인하였다.
- 그러나 회전식으로 유속을 측정하는 방식의 경우 저유속에서 측정되는 유량의 변화가 불안정하고 배수갑문 ADVM 개방에 따른 유량증가시에 측정된 결과가 실측치에 비해 과소 산정되는 문제가 발생하였으며, 2008년 6월과 7월에 발생한 호우사상의 첨두유량 발생 시에도 유량이 과소 산정되는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 H-ADCP로 측정된 셀별 유속분포를 각 회전각도별로 분석하여 흐름이 안정적으로 발생하는 하천 중앙부 방향로 고정하여 측정하는 고정식으로 전환하였으며 고정식 운영기간 동안 측정된 유량값이 , 안정되고 정확도가 개선되었다.
- 또한 그림 5는 방류영향 시 유량 변화의 모습을 확대한 것으로 기존 수위-유량관계곡선식의 유량과 자동유량과의 유량차이가 매우 큰 것으로 나타났으며, 유량의 차이를 유출량으로 비교한 결과 2009년 9월 규암 지점의 유출량으로는 수위-유량관계곡선식에서 산정된 유출량이 359,286,486m3, 자동유량의 유출량이 199,309,140m3으로 상대적으로 수위-유량관계 곡선식에서 산정된 유출량이 과대 산정되어 자동유량측정시설의 성과에 대한 신뢰도가 매우 높음을 확인할수 있었다.
- 2%로 실제 유출에 가까운 결과를 보였다. 또한 홍수시 유량의 증감이 loop형태를 나타냄으로 자연하천에서 발생하는 유량변화 현상을 잘 나타내고 있음을 확인하였다.
- 분석결과 이 기간 동안 금강하구언의 방류량은 12,432,000m3이었으며, 규암 지점의 총 유출량은 12,030,916m3로 3.2%의 오차가 발생하여 유출량 비교검증에서도 자동유량측정시설 운영성과를 신뢰할 수 있음을 잘 보여주고 있다.
- 저·평수시 보트를 이용한 V-ADCP 측정결과와 자동유량 측정결과의 평균오차는 7.2%로 나타났으며, 금강하구언의 방류량과 규암 지점의 유출량을 비교한 결과 수위-유량관계곡선식에서 산정된 유출량은 59.8%임에 비해 자동유량의 유출량은 3.2%로 실제 유출에 가까운 결과를 보였다.
- 규암 지점의 방식 자동유량측정시설은 2대의 ADVM H-ADCP(Horizontal-Aqousic Doppler Current Profiler)를 교량의 좌·우안에 설치하여 유량을 측정하도록 구성하였는데, 2007년 12월에 설치하여 2008년 1월부터 현재까지 정상적으로 운영 중에 있다. 측정결과를 살펴보면, 평상시 상류에서 유입되는 하천의 유량이 금강하구언에 저류되면서 수위가 증가함에도 불구하고 유량의 변화가 거의 발생하지 않다가 배수갑문의 개폐유무에 따라 유량이 급격하게 변화하는 배수영향 지점의 전형적인 유량변화 경향을 보이고 있다. 그러나 회전식으로 유속을 측정하는 방식의 경우 저유속에서 측정되는 유량의 변화가 불안정하고 배수갑문 ADVM 개방에 따른 유량증가시에 측정된 결과가 실측치에 비해 과소 산정되는 문제가 발생하였으며, 2008년 6월과 7월에 발생한 호우사상의 첨두유량 발생 시에도 유량이 과소 산정되는 것으로 나타났다.
- 5m3/s로 그 발생시간도 30분 차이로 매우 비슷한 결과를 나타냈다. 하지만 그림 7과 같이 1.65m 이상의 고수위에서 수위-유량곡선식을 이용한 유량과 자동유량의 결과로 수위와 유량을 비교한 결과, 수위-유량관계곡선식은 나타내지 못하는 루프(loop)형태를 자동유량에서는 잘 나타내어 자연하천에서 홍수시 발생하는 유량변화 현상을 잘 측정하고 있음을 확인하였다.
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