Abstract
During the four river restoration project, several weirs were constructed in the four rivers to prevent drought and flood, to improve water quality, and to manage water resources. However, due to the weir construction, bed changes are produced in the upstream channel of installed weirs because the incoming flow velocity is reduced and sediment transport capacity is also lowered. Especially, since the Haman Weir is located in the lowest downstream section among newly installed weirs in Nakdong River, bed change and sedimentation problems are expected due to the mild slope and reduced velocity. Therefore, numerical simulation was performed to analyze flow and bed changes in the upstream channel of Haman Weir and to evaluate quantitatively sediment control methods for bed stabilization using CCHE2D model. As a result of flow and bed change simulation after installation of Haman Weir, the flow velocity at the initial condition was faster than the final bed condition with the specific simulation time and it was represented that the locations where bed changes were great were identical for all modeling conditions of flow discharge. In case of 4.5 m of water level lowered from 5.0 m of the management water level at Haman Weir for bed stabilization, the flow velocity was generally faster than the case of the management water level and the continuous erosion was developed at the most narrow channel section as the applied discharge and simulation period were increased. The channel width extension at the most narrow channel section was proposed in this study to prevent and stabilize continuos bed erosion. As a result of numerical analysis, there was no bed erosion after channel width extension and it was presented that the channel geometry extension was effective for bed stabilization at Haman Weir.
4대강 살리기 사업을 통해 가뭄 및 홍수문제를 예방하고 수질개선 및 종합적인 물 관리를 위해 4대강에 다수의 보가 설치되었다. 그러나 보의 설치로 인해 상류로부터 유입되는 유속이 감소되어 유입된 유사의 이송능력 또한 저하됨으로써 보 상류구간에서의 하상변화가 발생한다. 특히 함안보는 낙동강에 설치된 8개의 보 중 낙동강 최하류단에 설치되어 완만한 경사와 유속 감소로 인해 하상변동 및 지속적인 퇴사문제와 더불어 하상의 불안정화가 더욱 클 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 2차원 모형인 CCHE2D를 이용하여 함안보 설치에 따른 보 상류에서의 흐름 및 하상변동 분석을 실시하고 이를 통해 하상의 안정화를 위한 방안들의 정량적인 평가를 실시하였다. 함안보 설치 후 흐름 및 하상변동 모의 결과, 모든 모의유량 조건에서 초기하상에서의 유속이 일정 지속기간이 지난 후 하상에서의 유속보다 빠르게 나타났으며, 전체 모의구간에서 하상변동이 크게 발생한 지점의 위치가 모든 적용유량에 대해 동일하게 나타났다. 이에 따라 하상안정화를 위해 하류단 수위를 함안보 관리수위 5.0 m에서 4.5 m로 저하시킬 경우, 유속분포는 관리수위일 때보다 전반적으로 빠르게 나타났으며 하폭이 가장 좁은 지점에서의 침식현상은 하류단 수위저하에 관계없이 지속적으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 하폭이 가장 좁은 지형의 하폭을 확대시키는 방법을 제안하였으며 수치모의 분석 결과, 하폭 확대 후 지형에서 지속적인 침식이 예상되는 구간에서의 하상변동은 거의 발생하지 않아 하상의 안정화 효과가 있는 것으로 나타났다.
