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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 하도육역화를 야기시키는 유사 제어를 위해 하도 내 친환경적인 육역화관리기법을 개발하는데 목적을 두었고, 수리모형실험을 통하여 공법의 적용성 및 검증을 수행하고자 한다.
제안 방법
- 이러한 문제점들의 대안으로 본 연구에서 제시한 친환경적인 육역화 관리 기법을 물골 공법이라 명명 하였으며, 그림 1에서와 같은 홍수위의 하강시 나타나는 자연적인 배수영향으로 형성되는 호안사면의 형태를 적용하였다. 그림 1에 실제 전경인 한강 하류부에 위치하는 장항습지의 일부를 도시하였다.
- 본 장에서는 물골모형의 적용성 및 효과검증을 위한 수리모형실험에 앞서 물골규모의 설계인자 산정을 하기위한 기초실험을 수행하였다. 하상경사 1/1000, 실험결과의 정량적인 분석을 위하여 등류수심이 20 ㎝인구간을 설정하고 하폭의 변화가 없는 0.
- 6 m의 직선 수로를 제작·설치 하였으며, 실험 CASE는 표 1과 같이 설정하였다. 유속 및 수위는 2차원 전자기식 유속계(VM-801HRS, KENEK)와 디지털 수위계를 사용하여 관측하였다.
- 설정된 CASE에 대하여 실험을 수행하여 기본적인 물리량인 유속과 수위를 관측하였으며, 그 결과를 기초로 하여 유사이동성을 나타내는 지료라 할 수 있는 소류력과 마찰속도를 산정하여 표 2와 같이 그래프로 도시하였다.
- 14절의 결과를 기초로 하여 다음 표 3과 같이 물골 모형의 제원을 설정하였으며, 실험 결과의 객관적인 비교를 위하여 일반적인 하천의 복단면 형상을 같은 축척비로 제작하고 설치하였다. 또한 실험 수행시 수위경계조건은 물골 모형이 완전히 침수되고 수위하강도 관측 가능한 12 ㎝를 설정하였으며, 그림 2와 같이 각 측정지점에서 유속과 수위는 3차원 ADV 유속계와 디지털수위계를 사용하여 측정하였다.
- 친환경적인 육역화 관리기법인 물골 공법의 적용성을 수리모형을 통하여 분석하였다. 우선 물골모형의 축소실험 설계인자 산정을 하기위한 기초실험을 통하여 실험수로의 1/20(CASE 1)의 주기와 1/10(CASE 2)인 주기를 비교하였다.
- 친환경적인 육역화 관리기법인 물골 공법의 적용성을 수리모형을 통하여 분석하였다. 우선 물골모형의 축소실험 설계인자 산정을 하기위한 기초실험을 통하여 실험수로의 1/20(CASE 1)의 주기와 1/10(CASE 2)인 주기를 비교하였다. 그 결과 CASE 2는 소류력과 마찰속도가 실험수로 내에서 주기적인 상승과 하강의 경향을 나타났다.
- 본 절에서는 3.14절의 결과를 기초로 하여 다음 표 3과 같이 물골 모형의 제원을 설정하였으며, 실험 결과의 객관적인 비교를 위하여 일반적인 하천의 복단면 형상을 같은 축척비로 제작하고 설치하였다. 또한 실험 수행시 수위경계조건은 물골 모형이 완전히 침수되고 수위하강도 관측 가능한 12 ㎝를 설정하였으며, 그림 2와 같이 각 측정지점에서 유속과 수위는 3차원 ADV 유속계와 디지털수위계를 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 하상경사 1/1000, 실험결과의 정량적인 분석을 위하여 등류수심이 20 ㎝인구간을 설정하고 하폭의 변화가 없는 0.6 m의 직선 수로를 제작·설치 하였으며, 실험 CASE는 표 1과 같이 설정하였다.
- 그 결과 CASE 2는 소류력과 마찰속도가 실험수로 내에서 주기적인 상승과 하강의 경향을 나타났다. 이는 CASE 2에서와 같은 물골의 축척규모가 유사제어 효과 검증을 하는데 있어 적합한 것으로 판단되어 축소 수리모형실험의 물골 모형 설계 제원의 기초 자료로 이용하였다.
성능/효과
- 그래프에서 나타난 바와 같이 CASE 2 물골 모형의 소류력 및 마찰속도 결과값이 일정하게 증가하는 경향을 나타났다. CASE 1의 결과에서는 거리가 증가하면서 관측된 수위와 유속값에 의한 소류력 및 마찰속도가 증가하는 경향을 나타내는 것으로 산정되었으며 CASE 2의 소류력과 마찰속도 산경결과에서는 실험수로 내에서 주기적인 상승과 하강의 경향을 나타내었다.
- 그래프에서 나타난 바와 같이 CASE 2 물골 모형의 소류력 및 마찰속도 결과값이 일정하게 증가하는 경향을 나타났다. CASE 1의 결과에서는 거리가 증가하면서 관측된 수위와 유속값에 의한 소류력 및 마찰속도가 증가하는 경향을 나타내는 것으로 산정되었으며 CASE 2의 소류력과 마찰속도 산경결과에서는 실험수로 내에서 주기적인 상승과 하강의 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 CASE 2에서와 같은 물골의 축척규모가 유사제어효과를 검증하는데 있어 적합한 것이라고 판단된다.
- CASE 1의 결과에서는 거리가 증가하면서 관측된 수위와 유속값에 의한 소류력 및 마찰속도가 증가하는 경향을 나타내는 것으로 산정되었으며 CASE 2의 소류력과 마찰속도 산경결과에서는 실험수로 내에서 주기적인 상승과 하강의 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 CASE 2에서와 같은 물골의 축척규모가 유사제어효과를 검증하는데 있어 적합한 것이라고 판단된다.
- 물골 모형의 축소모형실험 결과 물골 모형에서 거리가 증가함에 따라 지점별 유속은 증· 감을 반복하여 나타냈다.
- 우선 물골모형의 축소실험 설계인자 산정을 하기위한 기초실험을 통하여 실험수로의 1/20(CASE 1)의 주기와 1/10(CASE 2)인 주기를 비교하였다. 그 결과 CASE 2는 소류력과 마찰속도가 실험수로 내에서 주기적인 상승과 하강의 경향을 나타났다. 이는 CASE 2에서와 같은 물골의 축척규모가 유사제어 효과 검증을 하는데 있어 적합한 것으로 판단되어 축소 수리모형실험의 물골 모형 설계 제원의 기초 자료로 이용하였다.
후속연구
- 이러한 친환경적인 육역화 관리기법은 하천사업에 기인한 인공하도가 가지고 있는 하도와 고수부지의 단절을 해소하였으며, 홍수위 하강시 고수부지에 퇴적되는 토사를 저수로로 이동시키는 기능을 통하여 고수부지의 성장에 따른 육역화 제어 효과에 대한 기대를 가능하게 하며, 또한 홍수위의 자연적인 상승과 하강의 과정을 통한 저수로와 고수부지 사이의 생태적인 단절을 다시 복원할 수 있는 중요한 역할을 할 수 있게 될 것이다.
- 특히 물골 모형 3지점에서는 다른 지점에 비해 상대적으로 급격한 유속의 감소를 확인할 수 있었다. 이는 에너지 저감 효과를 예측할 수 있으며, 어류의 산란처 제공등의 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 물골 모형 3지점에서는 유속이 급격하게 감소되는 것으로 분석 되었다.
- 물골 모형의 축소모형실험 결과 물골 모형에서 거리가 증가함에 따라 지점별 유속은 증· 감을 반복하여 나타냈다. 이는 기초실험과 같은 양상으로 유사 조절을 위한 공법의 적용성을 확인 하였으며, 특히 3지점에서는 유속의 급격한 감소되는 것으로 분석되었는데 이는 에너지 저감 효과를 예측할 수 있었으며, 어류의 산란처 제공등의 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 향후 다양한 실험 CASE을 통한 수리특성량 분석과 유사실험을 통하여 물골 공법의 유사제어 및 에너지 저감효과를 분석하여 물골 공법의 현장 적용성 및 하도 육역화 관리방안이 제시될 수 있을 것으로 기대한다.
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