[논문]하천공사 영향 구간 내에서 유량환산 기법 연구

김치영; 이기성; 권동석; 오창열; 정성원

하천공사 영향 구간 내에서 유량환산 기법 연구
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김치영 (유량조사사업단 유량조사실) , 이기성 (유량조사사업단 품질정책실) , 권동석 (유량조사사업단 품질정책실) , 오창열 (유량조사사업단 품질정책실) , 정성원 (유량조사사업단)

하천 유량자료는 조사 목적에 따라 시간, 일, 월 등 다양한 시간범위를 갖는다. 이러한 특성을 갖는 유량 자료를 확보하기 위해 정해진 시간에 유량측정을 시행하는 것은 경제적, 기술적으로 매우 어려운 일이다. 따라서 연속적인 유량생산은 상대적으로 연속측정이 용이한 수위자료를 연속측정하고, 간헐적인 유량측정을 통하여 수위-유량관계를 수립하여, 수립된 관계를 연속적으로 측정된 수위자료에 대입하여 이루어진다. 그러나 준설에 의한 하상변동, 가물막이 등 하천횡단 구조물 설치에 따른 통제특성 변화, 공사 등에 의한 하천경사 변화 등에 의해 수위-유량관계의 연속적인 변화가 발생할 경우 하나의 수위-유량관계로 연속적인 유량환산이 불가능하게 된다. 따라서 자연현상 및 각종 공사에 의해 하도 특성이 변화할 경우 신뢰도 높은 유량을 신속하게 제공할 수 있는 새로운 기법 적용이 요구된다. 본 연구에서는 4대강 사업구간에 위치한 유량관측소에서 전통적인 수위-유량관계 곡선법, 기간분리에 의한 방법, Stout 방법, 비유량법 등 다양한 방법을 활용하여 연속 유량자료를 생산 기법을 제시하고자 한다.

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문제 정의

본 연구에서는 4대강 사업구간에 위치한 유량관측소에서 전통적인 수위-유량관계 곡선법, 기간분리에 의한 방법, Stout 방법, 비유량법 등 다양한 방법을 활용하여 연속 유량자료를 생산 기법을 제시하고자 한다.

제안 방법

기간 2, 기간 3의 경우 공사에 의해 유량이 안정화 되지 못하고 변화하는 과정으로 측정 성가가 1개씩만 측정되어 기간 1 곡선을 전이시켜 유량환산을 하였으며, 기간 4의 경우 공사완료 후 어느 정도 안정화 된 후 확보된 성과라고 판단되어 기간분리를 통해 별도의 곡선식을 개발하여 유량환산에 적용하였다.
보 설치를 위한 가물막이, 하상 준설에 따른 하상고 저하 또는 상승, 우회수로 설치 등의 영향으로 4대강 살리기 사업구간에서 과거와 비교하여 하천흐름이 달라지고 있으며, 이에 따라서 기존 수위-유량관계에 변화가 나타난다. 따라서 4대강 살리기 사업구간에 위치한 유량관측소에 대한 지점별 수위-유량관계 변화의 양상을 분석한 후 기간분리, 수위-유량관계 전이, 천이구간에 대한 비유량 산정, Stout 방법 등 다양한 기법을 적용하여 지점 특성별 유량환산 기법을 제시하였다. 대부분의 지점에서 일관성 있는 측정 성과를 중심으로 오차범위 내에서 상^․하류간 반전없는 정상적인 유량환산이 이루어졌으나, 본동 지점과 같이 수위-유량관계가 지속적이고, 일관성 없이 변화할 경우에는 유량변화를 반영하는데 한계가 있는 것으로 나타났다.
지속적인 공사중에 측정성과의 경우 경향이 수시로 바뀌고 있어 기존 곡선식 작성방법으로는 정상적인 유량환산이 불가능하다. 따라서 왜관 지점의 유량환산시 기존의 레이팅 작성방법, 레이팅 전이(수평이동)방법을 복합적으로 사용하여 유량환산을 실시하였다.
따라서 현풍 지점 상류 약 7.5km 지점에 위치하고 있는 고령교 수위관측소의 유량을 바탕으로 두 지점간의 면적비를 고려하여 유량환산을 실시하였고 그림 8에 유량비 적용기간에 대한 고령교, 현풍 지점에 대한 상^․하류 유량비교를 나타내었다.
그림9(ⓒ)에서 본동 지점의 계기수위를 살펴보면, 정상적인 수문곡선의 형태를 띠지 않고 공사현황에 따라 수위의 급격한 변화가 나타나고 있다. 본 지점의 경우 전통적인 수위-유량 관계곡선식의 작성을 통한 유량환산은 큰 오차를 포함할 수 있으며, 이에 따라 공사현황 모니터링, 계기수위, 그리고 측정성과를 면밀히 검토하여 각각의 기간별로 Stout 방법, 비유량에 의한 산정 방법, 측정성과를 이용한 방법 등을 적용함으로써 유량환산이 이루어졌다. 환산된 유량자료를 검토한 결과 일부구간에서 상^․하류간 거동양상이 상이하게 나타났으며, 이는 해당방법에 대한 기간적용시 오차가 일부 발생한 것이 원인으로 판단된다.

성능/효과

따라서 4대강 살리기 사업구간에 위치한 유량관측소에 대한 지점별 수위-유량관계 변화의 양상을 분석한 후 기간분리, 수위-유량관계 전이, 천이구간에 대한 비유량 산정, Stout 방법 등 다양한 기법을 적용하여 지점 특성별 유량환산 기법을 제시하였다. 대부분의 지점에서 일관성 있는 측정 성과를 중심으로 오차범위 내에서 상^․하류간 반전없는 정상적인 유량환산이 이루어졌으나, 본동 지점과 같이 수위-유량관계가 지속적이고, 일관성 없이 변화할 경우에는 유량변화를 반영하는데 한계가 있는 것으로 나타났다.

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