• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.165-169
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• 2012

하천에서의 골재 채취는 일시적으로 홍수위를 낮추는 순기능도 있지만 하천형태학적으로 좋지 않은 영향을 줄 수도 있다. 하천에서 골재 채취로 인한 준설웅덩이의 회복에 필요한 시간 혹은 과정은 공학적으로 매우 중요하다. 본 연구에서는 시간에 따른 준설 웅덩이의 발달 과정을 모의할 수 있는 수치모형을 제시하였다. 제시된 수치모형은 준정류 가정에 기초하는데, 이는 흐름은 정상류이고 하도가 변하는 특성시간이 흐름에 비해 길다고 가정하는 것이다. 총유사량 공식으로 Engelund and Hansen (1967) 공식과 Ackers and White (1973) 공식을 이용하여 수치실험을 실시하였다. Engelund and Hansen 공식을 사용하였을 때, Parker (2004)에 제시된 준설 웅덩이의 되메움 과정을 정량적으로 유사하게 모의하는 것으로 나타났다. 제시된 모형의 적용성을 검토하기 위하여 선행 실내실험에 적용하였다. 전반적으로 준정류모형이 준설 웅덩이의 되메움과 전파과정을 잘 모의하는 것으로 확인되었다. 그러나 수치모형이 두부침식 현상을 잘 재현하지 못하여 재퇴적 이후의 하상파를 과소 산정하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1716-1720
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• 2010

최근에 하천에 대한 체계적인 조사 및 연구가 수행되지 않은 상태에서 골재채취 및 하천준설이 무분별하게 이루어져 왔다. 이로 인하여 하천의 급격한 하상 및 지형변화가 나타났다. 또한 하천의 안정성, 홍수범람, 수리구조물의 안정성, 하천수를 취수하는 취수장의 취수장애 발생 등 많은 문제점이 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 하안침식을 고려하여 골재채취 및 하도준설에 의한 교란하천의 적응과정을 정량적으로 파악하기 위하여 이동상 실내실험을 수행하였으며, 골재채취를 위한 준설 규모의 변화에 따른 하도의 응답 특성을 분석하였다. 실험 수로에서 초기에 유사의 이동이 시작되면서 하안침식이 발달하며, 교호사주가 발달한다. 하상에서 이동하는 유사는 웅덩이(pit)에 포착되면서 하류로 유사의 공급이 차단되며, 웅덩이 하류에서는 사주의 발달이 없으며, 평탄하상을 유지한다.웅덩이가 완전히 되메우기가 완료되며, 유사의 공급에 의해 웅덩이 하류에서도 사주가 발달한다. 시간이 지나면서 사주의 파장은 증가하고, 하상은 새로운 평형상태를 유지한다. 웅덩이 상류에서는 하폭이 크게 증가하고 있으나, 웅덩이 하류에서는 하폭의 증가율이 크지 않다. 또한 웅덩이 하류에서는 상류에서 공급되는 유사가 웅덩이에 의해 차단되고 사주의 발달이 거의 없다. 웅덩이의 되메우기가 진행되고 있는 동안에 웅덩이의 이동속도는 일정하게 유지되나, 되메우기가 완료되면서 웅덩이의 이동속도가 느려진다. 웅덩이의 규모가 증가함에 따라 웅덩이의 되메우기 시간은 증가하고 하안의 침식이 증가한다. 웅덩이의 상류와 하류의 하폭의 차이가 증가하며, 새로운 평형상태에 도달하는 시간이 증가하는 것을 보여 준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권7호
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• pp.657-666
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• 2010

본 연구에서는 하도준설 및 골재채취에 의한 교란하천의 적응과정을 정량적으로 파악하기 위하여 이동상 실내실험을 수행하였으며, 하상경사 및 골재채취를 위한 준설 규모의 변화에 따른 하도의 응답 특성을 분석하였다. 웅덩이의 되메우기가 진행 중일 때에는 웅덩이의 이동속도는 일정하지만, 되메우기가 완료된 후에는 웅덩이(pit)의 이동속도가 빠르게 진행된다. 또한 웅덩이가 되메워지는 동안에 웅덩이의 수중 안식각은 일정하게 유지되었다. 하상경사가 급할 경우에, 웅덩이가 되메워지는 시간과 이동속도가 증가하였다. 골재채취에 의한 하천준설의 규모가 증가하게 되면, 웅덩이의 되메워지는 시간이 증가하게 되며, 웅덩이의 규모가 증가할수록 적응시간이 증가하였다. 무차원 마찰속도가 증가하면 무차원 웅덩이 깊이는 감소하고 무차원 웅덩이 이동속도가 증가하였다. 웅덩이 이동속도가 증가하면 무차원 웅덩이 깊이가 감소하였다. 무차원 사주의 이동속도가 증가하면, 웅덩이의 이동속도가 증가하였다. 상류에서 발달한 사주의 이동이 편향되면, 흐름이 집중되는 사주의 선단부의 위치에 따라 웅덩이의 형상이 변형되어 하류로 이동하였다.

• 생태와환경
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• 제44권4호
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• pp.385-395
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• 2011

본 연구는 하천준설 및 골재채취로 인하여 2개의 웅덩이가 직렬로 발생하였을 때, 이동상 실내실험을 수행하여 웅덩이의 적응과정과 응답특성을 분석하였다. 웅덩이의 되메우기 과정은 웅덩이 상류에서 발달한 사주의 영향을 받지만, 웅덩이 하류에서는 웅덩이에서 유사가 포착되어 사주가 발달되지 않았으며, 하상이 지속적으로 저하되었다. 웅덩이의 되메우기가 진행될 때, 웅덩이의 이동속도는 거의 일정하며, 웅덩이의 수중 안식각은 일정하게 유지되었다. 그러나 웅덩이의 되메우기가 거의 완료되면서, 웅덩이의 이동속도는 증가하고, 웅덩이에서 수중 안식각은 작아졌다. 웅덩이와 웅덩이의 이격거리가 증가하면, 2차 웅덩이 하류에서 미부침식이 크게 발생하였다. 또한 웅덩이의 이격거리가 증가할수록 웅덩이의 이동속도는 감소하였다. 이것은 웅덩이가 되메워지는 데 시간이 증가하고, 웅덩이 하류하천에 미치는 영향이 크다는 것을 의미한다. 시간이 증가함에 따라, 무차원 웅덩이의 깊이는 지속적으로 감소하지만, 웅덩이의 이격 거리가 증가할수록, 무차원 웅덩이 깊이는 증가하였다. 그러나 무차원 웅덩이의 길이는 시간이 증가함에 따라서 전체적으로 감소하지만, 웅덩이와 웅덩이의 이격 거리가 증가할수록, 무차원 웅덩이의 길이가 증가하는 경향을 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.53-57
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• 2012

본 연구에서는 하천에서 준설 웅덩이의 발달과정을 모의할 수 있는 수치모형을 제시하였다. 제시된 수치모형은 준정류 가정에 기초하는데, 이는 흐름은 정상류이고 하상은 시간에 따라 변한다고 가정하는 것이다. 준정류 모형은 흐름에 비해 하도 변형이 장기간에 걸쳐 진행된다는 사실에 근거한다. 총유사량 공식으로 Engelund and Hansen 공식과 Ackers and White 공식을 이용하여 수치실험을 실시하였다. Engelund and Hansen 공식을 사용하였을 때, Parker(2004)에 제시된 준설웅덩이의 되메움 과정을 정량적으로 유사하게 모의하는 것으로 나타났다. 제시된 모형의 적용성을 검토하기 위하여 선행 실내실험에 적용하였다. 전반적으로 준정류 모형이 실험수로에서 웅덩이의 발달과정을 잘 모의하는 것으로 확인되었다. 그러나 수치모형이 웅덩이 상류측으로 전파되는 두부침식 현상을 재현하지 못하며, 되메움 이후 하류로 전파되는 하상파를 과소 산정하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.921-932
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• 2010

본 연구는 하천의 골재채취 혹은 하천준설로 인하여 교란된 하천의 적응과정을 하도의 평면변화에 적합하도록 일반좌표계 상에서 흐름 및 하상변동을 모의할 수 있는 2차원 수치모형을 이용하여 파악하였다. 수치해석 기법으로는 흐름의 운동량 방정식에서 이류항은 CIP (Cubic Interpolated Pseudoparticle)법을 적용하였으며, 확산항은 중앙차분법을 적용하였다. 하천준설 혹은 골재채취에 의해 형성된 웅덩이는 초기에 웅덩이 상류 지점에서 급격한 두부침식이 발생하였다. 시간이 증가하면서 웅덩이는 상류에서 공급되는 유사에 의하여 되메워지고, 일정한 안식각을 유지하면서 거의 균일한 속도로 이동하였다. 웅덩이 하류에서는 하상저하가 지속되고 있다. 수치모의 결과는 이러한 과정을 잘 모의하였다. 하상경사가 급할 경우에, 웅덩이의 변화에 대하여 되메워지는 시간이 짧고, 웅덩이의 이동속도가 빠른 것을 보여주고 있으며, 수치모의 결과는 실내실험 결과에 잘 일치하였다.