• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.485-485
• /
• 2023

지금까지 하천에 적용된 호안 조성 기술은 급격한 홍수로 인해 쉽게 유실 및 파괴되고 수생태계에 악영향을 미치는 단점을 지니고 있다. 따라서 수리적으로 안정성을 강화시키고 환경적으로 무해한 호안 조성 기술개발이 필요하다. 개발기술은 무독성 소재인 바이오폴리머를 활용한 자연 친화적인 호안 조성 기술로써 본 연구에서는 수리적 안정성과 환경성을 검토해 보았다. 개발기술의 수리적 안정성 검증을 위하여 한계유속 및 허용소류력 실험 결과 유속 8.0 m/s, 최대 허용 소류력 67.25 kgf/m² (659.05 N/m²)에서 안정성을 확인하였다. 기존 하천에 적용한 기술보다 치수적으로 안정한 것을 확인하였다. 또한, 식생이탈 실험 결과 유속 8.0 m/s에서 식생 피복 전체 면적의 75~85%에서 식생 이탈이 없는 것을 확인하였다. 개발기술의 환경성 검증을 위하여 시범사업지에 대한 모니터링 결과 수질이 양호하고 점차 식생이 이입, 정착하고 있었으며, 다양한 수서생물이 서식하고 있었다. 개발 기술의 환경성이 양호한 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.257-257
• /
• 2022

댐 건설은 홍수 및 가뭄에 대응하기 위한 구조적 방법으로써 우리나라와 같이 지표수에 의존적인 지역에서는 가용 수자원을 확보하기 위한 확실한 수단으로 활용되어왔다. 신규 댐의 건설은 대상 하천의 수리학적 특성에 큰 변화를 야기할 수 있으며, 댐의 안정성 및 하천의 하도보호를 위해 댐 주변의 수리적 특성의 변화에 대해서도 사전에 인지하여 설계 시 반영할 필요가 있다. 수공구조물 신설에 따라 변화되는 수리학적 특성을 분석하는 방법으로는 그 수단에 따라 상사법칙을 적용한 수리모형실험과 수치기법을 활용한 수치모형실험으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통한 실험적 방법을 이용하여 댐 상하류 구간의 수리학적 특성을 분석하였다. 해당 실험은 한국농어촌공사 농어촌연구원의 대형수리모형실험시설에서 수행되었다. 적용대상 댐의 제원은 높이 약 70m, 길이 약 230m이며, 폭 55m의 여수로를 포함하는 구조로 설정하였다. 수리모형은 Froude 상사법칙을 적용하여 1/30 규모로 축소하였으며, 콘크리트 및 아크릴 재료를 이용하여 제작되었다. 댐 모형이 설치되는 하천구간은 댐 구조물을 포함하여 실규모를 기준으로 흐름방향으로 약 800m, 하폭방향으로 약 450m의 범위를 포함하도록 설계되었으며, 하류구간에 사행하천이 존재하는 것이 특징이다. 본 실험에서 유량은 총 12개의 펌프를 이용하여 공급되었으며, 최대 4cms에 해당하는 유량공급이 가능하도록 설계하였다. 공급유량은 정교한 절차에 의해 보정된 전자식 유량계를 통해 통제되었으며, 사용된 유량계의 허용오차는 약 0.5% 수준인 것으로 나타났다. 수위 측정은 오차범위 0.05mm 수준의 초음파 수위측정기를 이용하였으며, 유속측정은 약 0.5cm/s의 정확도를 지닌 3차원 전자기 유속계를 이용한 접촉식 측정과 흐름구조 가시화를 위한 비접촉식 입자추적기법을 병행하였다. 실험조건은 실규모 기준으로 방류량 3,000~5,000cms에 대해 수행하였으며, 각 방류량별 댐 상하류의 흐름패턴에 대해 정량적으로 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.394-394
• /
• 2015

급격히 변화하고 있는 산업화와 도시화로 지구 온난화 현상으로 기상이변의 발생빈도가 높아졌고 기후가 불안정하여 예전보다 많은 집중호우가 발생하면서, 홍수로 인한 제내지 침수가 발생되기도 한다. 기후변화로 인한 수재해에 대응하기 위하여 하천 호소 수리 예측 모형의 개선이 필요한 실정이다. 하지만, 자연하천 유역의 강우-유출 상관관계와 지표면 유출현상 및 하도 수리 특성을 자연현상의 복잡성, 강우발생의 시간적 공간적인 발생과정의 임의성, 정확한 해석방법 및 확률 분석에 따르는 불확실성 들을 토대로 단순한 이론과 제한적인 경험공식 등에 의해서 해석, 재현 및 평가를 한다는 것은 매우 어려운 문제이다. 최근 IT 기술의 발전과 더불어, 많은 연구자, 엔지니어들이 기존 수리 수문학적 지식과 IT기술을 융합하여 복잡 다단한 수자원 환경 문제를 해결하고자 한다. 이와 같은 최근 연구 동향에 의거하여, 본 연구에서는 HEC-RAS, TELEMAC-2D 1, 2차원 수리 모형을 연계하여 하천 흐름 분석 및 홍수 범람 해석에 적용하였다. 본 연구에서는 HEC-RAS, TELEMAC 모형을 적용하여 2012년 태풍 '산바(SANBA)'로 인해 홍수 피해를 입은 고령군에 위치한 낙동강 본류 회천 유역(상류 회천교 ~ 하류 도진교)의 하도 내 흐름 분석과 하천 인근 제내지 홍수범람을 예측하였다. 범람해석에 필요한 지형자료를 기초로 하여 각 지형의 조건에 맞게 수치자료를 이용하여 작성하였고, 수자원 정보를 이용하여 유랑, 수위 등 시계열자료를 지류 및 상 하류의 경계조건으로 설정하고, 조도계수 등 하천 기본정보들을 입력하였다. HEC-RAS 모형은 회천교부터 도진교까지 전구간에 대한 종단면과 횡단면별 홍수침수범위 및 홍수위 크기 등 거시적인 1차원 수리해석에 적용하였고, TELEMAC 모형은 HEC-RAS 시뮬레이션 결과를 바탕으로 HEC-RAS에서 나타내기 힘든 2차원 흐름특성, 침수현상 등 일부 범람 구간에 대해 수리해석에 적용하였다. HEC-RAS 시스템은 수공구조물들의 영향과 하천의 영향을 종 횡단면으로 다양한 홍수침수 범위를 1차원으로 나타 낼 수 있으며, TELEMAC 시스템 수리 모의를 통해 얻어진 결과는 유속, 유량, 수심, 하상고 높이 등 2차원으로 나타낼 수 있다. TELEMAC 시스템을 활용한 2차원 분석은 실측자료와 비교적 유사하고 시각, 공간적으로 이해하기 쉽게 표현되므로, 모형 적용성이 우수한 것으로 판단된다. 향후 유역 해석을 위한 수치데이터, 수위, 유량자료를 확보하여 HEC-RAS, TELEMAC 1, 2차원 연계 모형을 적용 한다면, 하천 준설, 하천 구조물 설치, 홍수피해 등 전반적인 하천관리 계획에 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권3호
• /
• pp.987-995
• /
• 2013

본 연구의 목적은 국내 하천 복원의 자연친화적인 설계를 위한 무독성 호안공법의 수리적 안정성을 검토하는 것이다. 최근 들어 공학적 효율 위주의 치수 기능만을 위한 하천관리 정책에서 벗어나 하천의 환경적 기능의 개선을 위한 생태하천 복원사업이 이루어지고 있다. 그러나 신규 호안공법에 대한 부적절한 수리학적 설계기준이 자주 홍수기 경제적 손실을 유발하고 있다. 사석 및 블록의 안정성에 관한 연구는 크게 하천에서 제방, 하상보호, 세굴방지 등의 목적과 바다에서 호안 또는 방조제의 축조에 따라 투하하는 사석의 안정성에 기초를 둔 연구가 대부분이며 경험식으로 이루어져 있다. 본 연구에서는 최고 유속 3.5 m/s인 고속수로를 제작하여 수리실험을 수행하였으며, 무독성 접착제를 이용한 블록공법에 대한 다양한 조건의 수리실험을 통해서 수리적 안정성을 위한 호안블록의 한계유속을 구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.766-766
• /
• 2012

최근 진행되고 있는 자연형 하천 조성사업과 관련하여 하천 복원 계획 및 실무에 있어 우선적으로 고려되어야 할 사항은 여러 가지가 있지만, 그 중에서 유역의 복합적인 요인(기후, 지형특성, 수리 수문특성, 식생특성, 유사 특성 등)들에 의하여 영향을 받게 되는 하천의 지형형태학적 측면의 경우에는, 안정 하도 형성에 직접적인 영향을 미치게 되므로 계획의 예비조사 단계서부터 충분한 검토가 이루어져야 함에도 불구하고, 국내에서는 하천 지형형태학적인 측면을 고려한 하천 복원의 연구는 아주 미미한 것이 사실이다. 자연하천 조성에 있어서 획일적으로 직선화된 하천보다 사행화를 유도함으로써 얻어지는 장점들이 더 많지만, 하천설계기준 등에서 제시하고 있는 사행화에 대한 정확한 지침이 부재하여 설계자의 판단에 의하여 사행화를 유도하는 경우가 대부분이다. 사행현상은 유심의 변화가 이루어지기 때문에 전단면에 걸친 수심의 유지가 어렵고, 취수구의 기능저하, 제방의 파괴, 국소세굴에 따른 하천재해 등의 문제가 발생하기도 한다. 자연 상태의 하천형상은 대부분 호우로 인한 홍수로 인하여 자연스럽게 만들어지게 되며, 대부분 사행하천의 형태를 띠게 된다. 자연적으로 형성된 사행하천은 하천 정비시 경제적인 측면을 고려하여 직선화로 계획하는 경우가 많으며, 하천 주변 지형과 토지이용 등의 제약 조건 등으로 인하여 만곡구간을 그대로 두고 하천설계를 계획하는 경우도 있다. 그러나 경제적인 측면만을 고려하여 하천을 직선화하는 것은 상류부 홍수를 하류부로 전가시켜 하류 홍수피해를 가중시키는 결과를 초래하므로 바람직하지 않을 뿐만 아니라 직선화된 수로에서는 하천의 생태계가 제대로 이루어지지 않으므로 하천은 만곡구간을 갖는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 자연하천 조성시 하천의 사행화를 유도할 수 있는 방안으로 호안 공법의 적용을 통한 사행화 유도 방법을 제안하였으며, 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 크기를 갖는 개수로 장치를 이용하여 수리모형실험을 실시하였고, 이동상 실험을 통하여 호안 공법의 배열에 따른 사행화 영향 정도를 분석하였다. 또한, 소프트 백과 같은 유연한 소재뿐만 아니라 돌이나 돌망태와 같은 강성 소재에 대한 사행화 영향을 검토함으로써 다양한 호안기법을 통한 영향범위를 제시하였다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.191-200
• /
• 2011

제방의 붕괴로 인하여 인명 및 재산상의 막대한 피해가 발생한다. 제방의 붕괴는 월류 및 침식에 의한 붕괴가 대부분을 차지하고 있으나 이에 대한 분석이 제대로 이루어지지 않고 있다. 사행하천에서의 흐름특성은 하천제방과 관련하여 실용적인 관점에서 연구하여야 하는 하천 수리학에서는 중요한 주제이다. 사행하천에서는 회전방향이 교호적으로 바뀌는 나선형의 흐름(2차류)이 3차원적으로 발생하는 것으로 알려져 있다.. 이에 본 연구에서는 2차원 CCHE2D모형과 3차원 FLOW3D모형을 이용하여 하천 만곡부에서의 흐름특성을 분석하고자 하였다. 가상 하도에 대하여 수리모형 실험의 실측치와 비교하여 모형의 정확성과 안정성을 검증하였다. 그리고 모형의 적용성 검토를 위해 남강댐 하류에 대하여 만곡부의 흐름특성(유속분포 및 최대유속경로, 수위분포, 2차류 거동, 편수위, 전단응력 분포 등)을 분석하였다. 그 결과 하천 만곡부에서의 수리적 특성을 보다 정확하게 제시할 수 있었으며 하천의 제방 안정성 평가시 사행하천에 관한 수리적 특성을 효율적으로 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.148-148
• /
• 2015

기후와 인간 활동의 변화는 하천의 유량을 변화시키는 중요한 요소들 중 하나이다. 하천관리를 위해서는 이 요소들의 긍정적인 영향과 부정적인 영향이 하천에 얼마나 많은 영향을 끼치고 있는지 수치화하여 관리해야한다. 또한 상류에서의 기후와 인간 활동에 의해 변화된 유량은 하천 하류까지 전달되어 적지 않는 영향을 미치고 있다. 효과적인 하천관리를 위해서는 유역 내 기후와 인간 활동에 의해 변화된 유량과 하류하천에 미치는 영향을 정량화하여야 한다. 본 연구에서는 하천에서 기후와 인간 활동에 의한 유량 변화를 정량화 하고 그 요소들이 상류에서 하류에 얼마나 많이 전달이 되는지 분석하였다. 본 연구 결과 수리구조물이 설치되어 있는 하천에서는 인간 활동에 의한 유량변화량이 크게 나타났다. 상류의 수리구조물에 의한 영향은 하천 하류에도 크게 전달되는 것으로 분석되었다. 또한 기후적인 요인에 의해 유량의 변화가 큰 지역은 그 외 지역보다 자연 재해에 의한 피해 위험도가 높다고 판단된다. 본 연구의 결과는 미래의 효과적인 수자원관리를 결정하는데 중요한 정보를 제공해줄 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
• /
• pp.116-120
• /
• 2011

무심천에는 2002년부터 자연형 하천정비사업에 착수하면서 저수로, 저수로 하안, 고수부지 등 하도내에 여러 자연형 하천 공법과 함께 시설들을 설치하였다. 본 모니터링 조사사업은 '무심천 살리기'의 일환으로 이루어진 하천종합조사사업으로써 무심천의 수리/수환경 변화와 생태계의 변화를 조사를 통해 생태 수환경 수리특성 등 생태복원에 필요한 기초자료를 축적하고, 필요한 공법 등 향후 추진될 무심천 하천정비 및 관리에 반영하기 위하여 저수량, 홍수량, 생태계 및 하천공법 등에 대한 조사 및 분석을 전문가, 시민참여 그리고 공무원이 함께 수행하고 있다. 본 연구에서는 무심천을 친자연형 하천으로 복원하기 위하여 실시한 친자연형공법에 대하여 모니터링을 실시하고 얻은 수리/공학적 그리고 생태적 성과물을 자연형하천정비사업에 피드백시키는 자연형 하천관리방안에 대하여 논하였다. 무심천의 친자연형하천관리를 위하여 하천의 3대기능과 관련한 항목을 이용하여 평가지표를 설정하고, 평가를 하고 자연형 하천공법 등급을 I-V로 구분하여 하천관리를 위한 기준으로 사용하였다. 평 저수시 무심천 본류와 지류에 대한 유량측정을 실시하고, 하천유지유량을 산정하였다. 저수/고수호안, 하상, 둔치에 대한 조사분석을 실시하고 관리방안을 제시하여 무심천을 점차 자연형하천으로 변화시키고 있다. 또한 생태계의 적응관리로 하천식생을 유지하기 위한 관리를 실시하고, 유해식물과 외래식물을 제거하고, 하도내 직경이 10(m) 이상되는 버드나무 수목에 밑둥치기를 실시하여 치수기능의 저해를 방지하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.1906-1910
• /
• 2010

산지하천은 지형적인 특성상 만곡지점이 많이 발달되어 있기 때문에 홍수시에는 유속이 매우 빠르며 수위상승과 횡방향 수위 변동이 심하다. 이러한 산지하천의 흐름특성은 집중호우가 발생할 경우 급격한 홍수위 상승과 함께 하상세굴이 발생하게 된다. 특히 집중호우로 인해 산간지역 지면의 침식이나 하천의 세굴로 인해 토석류가 발생하게 되며, 이로 인해 하천 주변에서 많은 재해가 발생하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 영서지역 산지하천에 해당하는 시험유역 운영을 통하여 집중호우시 하천의 만곡지점에서 수위상승과 하상세굴로 인한 토석류의 발생으로 극심한 피해를 주고 있는 문제들을 해결하기 위해 고품질의 신뢰성 있는 수리/수문 자료를 지속적으로 확보하고자 한다. 강우관측소와 수위관측소 등의 계측시스템을 설치하여 실시간 수문관측 자료의 전송 및 현장 조사를 통해 얻은 수리/수문 자료에 대하여 DB 자료를 구축하였다. 2009년에 유량측정을 실시한 속사천에 위치한 의풍포교 이외에 2010년에는 장평교, 백옥포교, 상안미 3개의 지점을 추가하여 측정을 실시하고자 한다. 이와 같은 수리/수문 자료의 수집은 유역의 수문특성에 대해 보다 정확한 규명과 관측된 자료를 바탕으로 한 수문순환모형의 개발을 위한 검정 및 검증자료로 활용될 것이다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.77-91
• /
• 2011

본 연구에서는 안성천 유역의 중소하천에 Rosgen(1994)의 하천분류체계를 적용하여 하천을 분류하고, 분류된 하천 유형별로 2차원 수리해석 모형을 이용하여 수리특성 및 하상변동을 모의하였다. 하천분류체계를 안성천 유역의 진위천과 오산천에 적용한 결과 크게 C 유형과 E 유형으로 분류되었다. 분류된 유형의 2차원 수리모형 적용에 따른 수리특성 및 하상변동 분석을 위해 C 유형의 구간 중 진위천과 통삼천의 만곡구간, 공세천, E 유형중 수원천을 연구대상지역으로 선정하였다. 하천분류체계에 의해 선정한 연구대상지역에 대하여 CCHE2D 모형을 이용한 빈도별 홍수량에 따른 하상변동 수치모의를 수행하였다. 모형의 경계입력자료는 WMS HEC-1의 유출량 결과 자료를 이용하여 50, 80, 100년 빈도별 홍수량에 대하여 모의하였다. 모의 결과 비교적 하폭/수심비가 큰 C 유형의 경우 하천의 물리적 특성의 변화에 따른 하상변동의 침식 및 퇴적의 경향이 잘 나타난 것으로 분석 되었고, C 유형에 비해 작은 E 유형의 경우 변화에 따른 하상변동의 경향을 파악 할 수 없었다. 본 연구의 결과는 하천의 물리적 변화에 따른 흐름 및 하상변동을 예측하는 방법에 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.