교호사주의 기본적인 특성 중에서 하안 침식과 사행의 발달을 일으키는 기본적인 요소인 사주의 이동 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 제시된 2차원 수치모형을 이용하여 사행에 따른 사주의 이동특성을 파악하였다. 본 2차원 수치모형의 특징으로는 직교좌표계를 변환하여, 하천의 형상에 적합하도록 일반좌표계를 사용하였으며, 하천의 만곡부에서 2차원 흐름특성을 계산하고, 하상변동을 모의하여 사주의 거동을 모의하였다. 사행수로의 사행파장과 하폭의 비가 사주의 이동특성에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며, Kinoshita와 Miwa(1974)에 의해 제시된 한계세굴각과 비교하였으며, 잘 일치하였다. 그 결과로는 사행하천에서 사행의 각도가 클수록 강한 강제효과(forcing effect)에 의해 사주의 이동이 정지되었다. 하폭이 클수록 사주의 이동에 대한 강제효과가 적어 이동한계각이 큰 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 사행하천에서 하안 침식과 사행의 발달을 일으키는 기본적인 요소인 사주의 이동 특성을 파악하였다. 본 2차원 수치모형에서는 직교좌표계를 변환하여 하천의 형상에 적합하도록 일반좌표계를 사용하였다. 본 연구의 수치모형을 이용하여 하천의 만곡부에서 2차원 흐름특성을 계산하고, 하상변동을 모의하여 사주의 거동을 모의하였다. 수치모의에서는 이용하여 사행수로의 사행파장 대 하폭 비가 사주의 이동특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 모의 결과를 Kinoshita와 Miwa(1974)에 의해 제시된 한계이동각과 비교한 결과, 상대적으로 잘 일치하였다. 그리고 사행하천에서 사행의 파장이 크고, 하폭이 넓을수록 사주의 이동에 대한 강제효과의 영향을 작게 받기 때문에 사주의 이동속도가 빠르고, 사주의 이동한계에 대한 사행 각도가 크며, 사주의 이동한계 사행각에 접근할 때 사주의 이동속도가 급격하게 감소되는 것을 알 수 있었다.
본(本) 연구(硏究)에서는 유로(流路)의 방향각(方向角)과 방향편각(方向偏角)의 자료(資料)를 가지고, 자기상관계수(自己相關係數)와 variance spectrum을 이용(利用)하여 한강유역(漢江流域) 하천(河川)들에 대한 사행특성(蛇行特性)을 분석(分析)하였다. 사행파장(蛇行波長) 산정(算定)에는 방향각(方向角) spectra 보다는 방향편각(方向偏角) spectra의 이용(利用)이 더 좋음을 알 수 있었으며, 방향편각(方向偏角) spectra로부터 산정(算定)된 지배사행파장(支配蛇行波長)은 북한강수계(北漢江水系), 남한강수계(南漢江水系), 한강하류수계(漢江下流水系) 하천(河川)들 순(順)으로 점차(漸次) 크게 나타나는 경향(傾向)을 보였다. 또한, 유로(流路)의 방향각(方向角) 및 방향편각(方向偏角)의 spectra로부터 북한강수계(北漢江水系), 남한강수계(南漢江水系), 한강하류수계(漢江下流水系) 하천(河川)들의 사행성향(蛇行性向)을 알 수 있었다. 방향각(方向角) 및 방향편각(方向偏角)에 대한 autocorrelogram들은 일반적(一般的)으로 진동(振動)하면서 감쇠(減衰)하는 모양을 보였으며, 방향편각(方向偏角)의 자료(資料)를 가지고 자기상관계수(自己相關係數)와 spectra로 구한 사행파장간(蛇行波長間)에는 상관성(相關性)이 높은 선형관계(線形關係)를 보였다.
하천복원설계 절차에 따라 현상태의 유역통합관리 대안 적용 전후에 대한 수리학적 특성을 저수량과 평수량에 대해 HEC-RAS 모형과 RMA2 모형을 이용하여 분석하였으며, 기본적인 수리모형의 계산결과를 바탕으로 목감천 하천설계 구간 4.5 km에 대해 하천의 수리 수문학적 분석을 수행하였다. 그리고 목감천에서의 지배유량을 산정하여 Rosgen의 하천분류법에 의해 하천형태를 분류한 후 경험식에 의한 하천복원설계를 수행하였다. 즉, 하천형태의 분류에 따라 하도 평면형 결정 및 하상경사 예측, 경험식에 의한 하도 단면 및 하상경사의 결정, 사행파장에 의한 여울의 위치를 각각 결정하였다. 목감천 하천복원 설계를 위한 구체적인 상세설계안을 마련하기 위하여 하천복원설계에 필요한 하도 평면형, 하도 종단형, 하도 단면형을 결정하였으며, 상세 설계의 기초자료로 활용한다.
하천 재해 방지 및 하천 유지의 관점에서 반드시 구명되어야 하는 하천 사행에 관한 연구는 자연 현상에 대한 관점에서 출발하여, 금세기초부터 체계적이고 과학적인 연구가 진행되어 왔다. 그 발생 원인은 정설이 확립되지 않은 가운데 복합적인 여러 요인에 의하여 사행은 생성, 발달되며, mechanism의 고찰과 함께 계량형태학적 분석으로 사행 특성이 일부 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 유로연장 30km 이상의 67개 대상하천에서 사행특성인자인 사행파장(M$$)과 사행대(M$$) 등의 관계를 구명하여 유량과의 상관성을 분석하였다. 또한 하천의 기점에서 종점까지의 직선 거리에 대한 유로 연장의 비인 유로형상계수(L$$)를 처음으로 제안했으며, 유로 연장에 대한 만곡부연장의 비인 Tortuosity(t)와 더불어, 유로연장, 사행경사, Horton의 유역형상계수 등과 상관분석 및 복합회귀분석을 시행한 결과 L$$와 T가 하천사행의 한 척도가 됨을 밝혔다. 사행 유로부와 직유로부에서 유속과 수면경사, 하상굴곡도(degre of sinuosity)를 비교 검토한 결과, 사행 유로부가 직유로부보다 하상의 안정성이 높음을 알았다. 하천 수계별 사행파장과 사행대의 상관식은 각기 선형관계와 역함수관계로 대별되었으며, 남한강 수계의 경우에는 선형관계, 낙동강, 금강 수계의 경우에는 역함수 관계식을 제시하였다.
본 연구에서는 만곡부 피해지점을 조사함에 있어 피해가 극심하게 발생한 유역을 선택하여, 만곡부의 피해 관련 인자들로 추정되는 인자들에 대하여 2002년 강릉시 남대천 유역을 대상으로 조사하였다. 선정 조사 된 하천은 9개이며 채택된 피해지점은 23개 지점이다. 제시된 회귀직선식에서는 사행파장과 하천연장, 사행대와 하천연장의 상관계수가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 분석된 특성인자들 중에 하상경사와 사행대, 곡률비와 하폭의 관계를 포락곡선으로 제시하고자 하였다. 이것은 만곡부의 수해복구설계 및 하천 정비시 재해예방에 도움이 될 것이다.
하도 식생은 하천의 지형변화에 많은 영향을 준다. 식생밀도가 증가하면, 하안의 안정성이 증가하고 하안침식이 감소하며, 사주의 형상과 거동에 영향을 준다. 특히, 사주의 이동은 저수로의 변화에 영향을 주다. 따라서 본 연구에서는 식생하도에서 사주의 이동과 사행의 발달과정을 실내실험과 수치모의를 통하여 분석하였다. 하안의 안정성은 홍수터의 하도식생의 밀도에 영향을 받게 된다. 하안의 안정성을 변화시키기 위하여 실제 식생인 알팔파 밀도를 조절하여 성장시켰다. 초기에 하안침식이 발생하고, 하폭이 증가하였다. 시간이 증가하면서 상류에서 교호사주 발생하고, 하류로 이동하면서 선택적으로 하안이 침식하였다. 시간이 증가함에 따라, 하폭은 증가하고 사주의 이동속도는 감소하며 사주의 파장도 증가하였다. 홍수터 식생이 없는 조건에서는 하안침식이 빠르고 사행의 발달이 크지 않았다. 그러나 식생 밀도가 증가함에 따라, 하안에서 부분 침식이 발달하였다. 식생이 없는 조건에서는 곡률반경 대 하폭의 비인 무차원곡률반경과 하안침식속도에 영향을 주지 않지만, 식생의 밀도가 증가함에 따라, 무차원곡률반경과 하안침식속도가 증가하였다. 사주의 이동이 정지됨에 따라, 식생이 없는 조건에서는 사행의 만곡부에서 저수로의 폭이 크지만, 홍수터 식생이 있는 조건에서는 저수로의 폭이 일정하게 유지된 상태로 사행이 발달하였다. 이는 식생 식생이 없는 조건에서 유출되는 유사량은 불규칙하게 배출되었으며, 이는 하안침식과 사주의 이동에 의하여 영향을 받기 때문이다. 그러나 식생이 있는 하도에서 유사유출량은 감소하고 상대적으로 일정하게 배출되었다. 이는 저수로 폭이 일정하게 유지되고 사주의 발달도 크지 않아서 발달한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 소하천 환경조성사업을 위한 소하천자연도를 평가하기 위하여 기존 하천자연도 평가의 하천형태와 하천환경의 2개 부문과 14개의 항목에서 2개 항목을 추가하여 16개항목으로 보완하고 3개 항목을 정량화한 지표로 구성한 소하천자연도 평가방법을 제안하였다. 소하천 평면형상의 다양성을 위한 평가지표를 마련하기 위하여 경기 남부 지역에서 55개의 소하천을 선정하여 만곡도, 사행파장 등을 분석하였다. 대상소하천의 굴곡도는 대부분 1.2 내.외이었으며 개략적으로 소하천연장 약 500m 마다 1개의 사행파장을 보여 주고 있어 평면형상에 관한 평가지표 에 반영하였다. 또한 저수로폭의 다양성 평가항목을 정량화하는 지침을 제안하였다.평가 구간의 소하천길이는 경기 남부지역의 소하천 평면형 조사를 통하여 500m ${\sim}$ 1,000m 정도로 제시하였다. 제안된 소하천 자연도 평가 방법을 공사전.후 당왕소하천에 적용하여 소하천의 자연도를 평가함으로써 친환경조성사업의 효과를 평가하였으며, 수정.제안된 소하천 자연도 평가 방법은 소하천의 하천형태 및 하천환경을 적절히 반영하는 가능성을 확인하였다.
본 연구는 해양에서의 염료 플럼축의 사행에 관한 것이다. 농도 확산장에서의 이러한 과정은 산단 염료 확산장의 무게 중심의 분석에 대하여 속도장의 여러 주기 성분이 원점으로부터의 거리의 함수로서 차별적으로 기여하기 때문에 일어나는 것으로 이해된다. 제시된 진단 모델은 과동장을 보여줄 뿐만 아니라 플럼축이 증폭되어 사행하는 현상까지도 설명할 수 있다. 염표 플럼의 항공사진을 이용한 자료로부터 사행 과동의 파장을 추정한 바 연안 표층수에서 5.5에서 60.3 미터까지 분포하였다. 또한 수치 시뮬레이션을 통하여 사행 플럼 농도장을 예측하였다.
본 연구에서는 2차원 하상변동 모형을 이용하여 sine 곡선형 개수로에서 하상재료의 분포가 침식-퇴적 양상에 미치는 영향을 분석하였다. 흐름 해석을 위하여 유한차분법을 이용하여 천수방정식을 해석하였다. 총유사량을 산정하기 위하여 Engelund-Hansen 공식을 이용하였으며, 하상변동을 모의하기 위하여 Exner 방정식을 해석하였다. 또한 모형을 sine 곡선형 수로의 실내실험에 적용하여 검증하였다. 하천의 지형형태학적 발달 과정을 체계적으로 분석하기 위하여, 이상화된 sine 곡선형 수로에 사행도, 폭-파장비, 폭-수심비 등의 인자를 고정시키고, 하상재료의 입경을 종속변수로 설정하여 수치실험을 수행하였다. 하상재료의 입경을 변화시켜 가며 흐름과 하상변동 결과를 비교하고 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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