• 한국방재학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.125-133
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• 2010

일반적으로 사행하천의 만곡부에서는 홍수시 월류의 위험성이 높을 뿐만 아니라, 국부적으로 집중되는 흐름분포는 제방의 안정성을 위협한다. 따라서 본 연구는 두 개의 다른 실험수로에 대한 CCHE2D모형의 적용성 검토와 급변만곡의 형태를 갖는 자연하천의 흐름특성분석을 수행하는데 그 목적이 있다. 모의결과 실험에 대한 수위의 백분율 오차는 4.9%이내였으며, 실측치와 근사한 유속분포를 보였다. 실험수로를 통하여 보정된 모형을 이용하여 용담댐 하류 대유리에 위치한 만곡부를 대상으로 흐름특성 분석을 수행하였다. 모의결과는 만곡부의 지형에 의한 영향을 고려하지 못하는 HEC-RAS모형에 비하여 상류부에서 수위가 1.5 m 정도 높게 나타났다. 그러나 모의결과를 기존의 경험식과 비교한 결과 CCHE2D모형이 편수위 모의에 적합함을 알 수 있었으며, 자연하천의 홍수위와 유속산정에도 적합함을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.219-229
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• 2016

본 연구에서는 저수지의 붕괴로 인한 하류부 하천의 하상변동에 대한 해석을 수행하였다. 저수지 붕괴에 따른 1차원 비평형, 비균일 유사의 이송과 하상 변동을 연구를 위해 CCHE1D 모형을 이용하였다. CCHE1D 모형은 비평형 및 비균일 유사해석을 위해 조정거리와 분류된 입자의 입경을 사용하며, 하상 물질의 교환을 위한 혼합층의 개념이 사용된다. CCHE1D 모형을 1996년 저수지 붕괴가 발생한 Ha!Ha!강 유역에 적용하여 저수지 붕괴로 인한 하류부의 비평형, 비균일 유사이송을 해석하고, 계산 결과를 저수지 붕괴전 후에 하류부 실측 하상과 비교하였다. 또한, 조정계수($L_{s,b}$), 비평형 계수(${\alpha}_s$), 혼합층 두께(${\delta}_m$), 공극률(p')을 포함하는 주요 매개변수에 대한 민감도를 분석하였으며, 대상유역에서는 비평형 계수가 하상변동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.694-698
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• 2010

하천의 만곡부에서는 유량에 따라 흐름특성이 달라지고, 하도의 변화가 끊임없이 일어난다. 만곡부의 흐름변화 현상을 파악하기위해 정형화된 하도를 가정하여 개수로 실험을 하거나 수치모형을 이용하여 연구하고 있다. 하지만 실제 자연 하천에 적용한 사례는 많지 않은 실정이다. 본 연구에서는 만곡 자연하천에 대한 흐름특성을 분석하기위해 2차원 수치모의 모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 평창강 본류 청령포 만곡부를 모의하였다. 평창강의 계획빈도인 50년, 100년 및 200년 빈도별 확률 홍수량을 적용하여 대상하천을 분석하였다. 모의 결과 유속분포는 만곡부 외측보다 내측에서 유속이 빠르게 나타나며, 최대 유속선은 최단거리에 근접하는 것을 볼 수 있었다. 만곡부 외측에서는 흐름분리가 발생하였으며 와류의 발생을 볼 수 있었다. 또한 홍수시 청령포의 요곡사주부분이 침수되어 침식을 예상할 수 있었다. 본 연구에서는 기존의 개수로 실험 연구와 비교하여 만곡부에 적용 시 불안정한 해석과 계산 결과를 산정하는 2차원 수치모형의 실제 하천에 적용성을 검증하였고, 평창강의 빈도별 홍수량을 모의하여 비교 분석함으로써 홍수시 사행하천의 흐름특성과 침식에 대한 기초자료를 제시하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.210-210
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• 2011

자연 상태의 하천은 대부분 다수의 지류가 본류로 유입되는 복잡한 하천형태를 보이고 있다. 두 개의 수로가 합쳐지는 합류부에서의 수리특성은 홍수 시 제방붕괴나 범람 등의 피해에 직접적인 영향을 주고 있다. 특히 지류와 본류의 유량비가 급격히 변하거나, 지류의 접근 각도에 따른 유속차이로 인해 생기는 합류부 정체구간의 특징이 매우 복잡하기 때문에 세심한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 본류와 지류의 유량비와 지류의 유입각도에 따라 발생하는 합류부의 흐름특성을 살펴보기 위해 CCHE2D 모형을 이용하여 수위, 유속 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위해 지류의 유입량은 본류의 10%, 20%, 30%, 40%, 50%로 변화를 주었으며, 지류의 합류 각도를 $45^{\circ}$, $90^{\circ}$, $135^{\circ}$로 변화를 주었다. 이와 같은 합류부에서 발생 가능한 수리특성의 분석 결과는 집중호우로 인한 하천의 재해방지에 기여할 것으로 기대한다. 이와 같은 합류부에서의 수리학적 특성을 살펴보기 위해 본 연구에서는 가상하도로 이루어진 합류부에 대해 2차원 수치해석 모형을 적용하여 본류와 지류의 유입각도와 유량비에 따라 발생 가능한 본류와 지류의 흐름특성을 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.31-40
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• 2011

본 연구에서는 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 낙동강하구둑에서의 퇴사저감 방안을 분석하였 다. 현재 매년 시행되고 있는 준설방법에 대한 효과를 정량적으로 분석하였으며 준설방법을 대체할 수 있는 퇴사저감 방법으로 하폭축소를 통한 퇴사저감 방안에 대해 모의를 수행하였다. 분석에 사용된 모형은 각각 유사량 공식과 유사이송 형태에 대해 모형 검보정을 수행하였으며 낙동강하국둑의 경우 Ackers and White (1973) 공식과 소류사 형태의 유사이송 방식을 수치모의 시 사용하는 것이 실제 하상변동 결과와 가장 유사한 것으로 나타났다. 검보정된 CCHE2D 모형을 이용하여 현재 시행되고 있는 준설방법에 대한 분석을 수행하였으며 그 결과, 준설이 수행된 구간에서 평균 0.2m의 퇴적량 감소를 확인할 수 있었다. 또한, 하폭축소를 통한 퇴사저감 분석 결과, 평균 0.4m의 퇴사저감 효과가 있는 것으로 나타났으며 특히 하폭이 축소된 구간에서는 축소전과 비교해 최대 2.0m 정도의 퇴사저감 효과가 있는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.678-682
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• 2009

하천의 합류부에서는 홍수시 침수피해가 빈번하게 발생 하거나 하안침식, 강턱붕괴, 하천의 장갑화 등의 악영향이 발생하는데, 이러한 현상의 원인 규명을 위해 본류와 지류의 유량비에 의해 혹은 지류의 유입각에 의해 다양한 흐름 특성을 가정하고 개수로 장치를 이용하거나 수치모형 실험을 통하여 연구되고 있다. 본 연구에서는 미시시피 대학 연구기관인 NCCHE(Natioanl Center for Computational Hydroscience an Engineering)에서 개발한 CCHE2D 2차원 수치모형을 이용하여, 개수로 합류부에서 흐름 및 하상변동 특성을 분석하였다. 수치모의 결과는 "Experiments on Flow at a $90^{\circ}$ Open-Channel Junction", Journal of Hydraulic Engineering, May 2001, Vol. 127, No. 5, 340-350.에 기재되었던 논문의 실내실험 결과와 비교분석하였으며, 유속의 분포는 $0.01{\sim}1.0$ m정도로 개수로 관측치와 비교적 유사하게 모의 되었다. 또한 하상 변동 모의 결과 Biron 등(1996)이 제안한 합류부에서 6구역의 흐름 정의도와 대체적으로 유사하게 모의 되었으며, 최대 유속 구간에서 $-0.2m{\sim}0.03m$의 침식이 발생하고, 정체 구간과 분리구간에서 $0.01{\sim}0.02m$의 퇴적이 발생하였다. 본 연구의 결과는 하천의 물리적 특성을 파악하고 하천공사나 수리구조물 설계의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.280-284
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• 2011

본 연구에서는 한강의 제1지류인 홍제천 수계에 포함된 불광천 유역을 대상으로 도시지역 침수모의를 수행하였다. 1차원 모형인 HEC-GeoRAS를 이용하여 외수침수에 대한 모의를 수행하였고, 2차원 모형인 CCHE2D를 이용하여 외수침수와 내 외수침수에 대해 모의를 수행하여 비교하였다. SWMM을 이용하여 확률 홍수량과 유출량을 산정한 후, HEC-GeoRAS를 이용하여 50년, 100년, 200년 빈도의 홍수량에 대한 침수지역 및 침수심을 구하였다. 외수침수와 내 외수침수를 각각 수행하여 빈도별 홍수량에 따른 침수지역 및 침수심을 구하였다. 두 모형을 이용한 1차원 및 2차원 해석결과를 바탕으로 기법별 침수면적 및 침수심을 비교한 결과 HEC-GeoRAS가 CCHE2D보다 과다 산정되는 것을 확인할 수 있었다. CCHE2D 모형을 이용한 외수침수모의와 내 외수침수모의를 비교했을 때 침수면적은 높은 빈도에서 최소 1.03배로 큰 차이가 없었으나 낮은 빈도에서 6.85배로 큰 차이가 발생하며, 침수심은 최소 1.01배, 최대 1.28배로 큰 차이가 없었다. 이는 내수침수가 침수면적 산정에 큰 영향을 미치며, 침수지역을 결정하는데 높은 빈도에서는 제방을 월류한 유량이 크게 영향을 미치고, 낮은 빈도에서는 맨홀을 월류한 유량이 크게 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.144-149
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• 2011

합류부에서의 수공구조물의 설치는 수리학적으로는 매우 불리하며, 최근 심각해지고 있는 국지성 집중호우로 인한 과중한 유량이 합류부에 집적되어 홍수위를 상승시킴으로써 하천 범람 피해의 주원인이 된다. 본 연구에서는 1차원 HEC-RAS 및 2차원 수치모형 CCH2D을 이용하여 합류부에서의 교각설치에 따른 하천흐름 변화를 분석하고 각 모형의 성과를 비교 검토한다. 또한 2차원 모형인 CCHE2D 모형의 원형교각 배치에 대한 단점을 보완하고자 2차원 수리해석 모형인 FLUMEN모형과 함께 비교 분석하여 실제 교각의 배치, 형상 및 제원이 고려된 격자망을 이용하여 합류부 주변에 위치한 교량에 의한 흐름 유동특성을 평가한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권7호
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• pp.707-717
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• 2013

충적하천에서 발생하는 하천의 침식과 퇴적은 흐름을 통해 발생하는 자연적인 현상이다. 침식 및 퇴적과 관련된 수치모형을 이용한 분석은 하천에 존재하는 보와 같은 수리구조물들의 유사이송을 연구하는데 중요한 요소이다. 본 연구에서는 다기능보들의 효과적인 운영을 위하여 낙동강수계에 위치해 있는 창녕함안보를 대상으로 하상변동을 예측하였다. 2차원 모형은 CCHE2D를 이용하여 유사이송이 지배적으로 발생하는 다기능보 상 하류 구간 12 km를 대상으로 침식과 퇴적에 대한 모의를 수행하였다. 2003년 태풍 "매미"사상을 대상으로 모형을 검 보정 하였으며, 모의결과와 관측값의 비교를 통하여 전체 모의구간에서 신뢰성 있는 결과가 도출되었다. 함안창녕보가 건설된 이후 태풍사상에 의한 하상변동은 상당히 증가하는 것으로 나타났고 하상변동은 유사의 재분배를 야기하였다. 보와 같은 수리구조물들은 하도내 흐름과 유속을 변화시키기 때문에 세굴과 퇴적 문제를 심화시켰다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.664-668
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• 2010

유역 내 효율적 수자원관리 및 이 치수 계획수립을 위해 수계별 혹은 지역별로 다양한 형태의 하천정비 사업이 시행되고 있으며, 사업의 대부분은 통수능 확보를 위한 확폭 및 홍수피해방지를 위한 제방의 보강이 주를 이루고 있다. 그러나 이러한 하천정비사업 계획의 검토를 위하여 횡방향 흐름을 고려할 수 없는 1차원 HEC-RAS 모형이 주로 이용되고 있으며, 이는 만곡부와 같은 복잡한 흐름특성이 발생하는 구간에서의 정비 사업 후 흐름특성 변화 및 하상의 안정성에 대한 평가를 위해 1차원 수치모형의 적용이 제약적임을 의미한다. 본 연구에서는 용담댐 하류부 대유리에 위치한 만곡부를 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D를 이용하여 정비사업 전 후의 흐름특성 변화에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 만곡부 정점부의 단면축소로 흐름의 통제가 발생하던 구간에서 정비사업 후 유속과 소류력이 감소되었으며, 상류측으로 수위가 크게 저하하였다. 또한, 정비사업 후 상류측에서 유속과 소류력의 증가가 관측되었으며, 만곡부 내측으로 유속과 소류력의 중심이 이동함에 따라 제방의 안정성에 영향을 줄 수 있음을 확인할 수 있었다. CCHE2D모형은 자연하천의 만곡부와 같은 복잡한 흐름이 발생하는 구간의 분석을 위하여 효율적으로 이용될 수 있으며, 모형 내 하상변동 모듈과의 연계모의를 통해 제방의 안정성 및 하상의 안정성 평가를 위한 수리학적 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.