• 한국지반공학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.27-39
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• 2023

극한홍수에 대응하기 위한 홍수 위험도 관리의 필수 요소인 홍수 위험도 평가를 위해서는 댐 및 하천제방과 같은 홍수방어시설에 대하여 여러 파괴 메커니즘을 고려한 신뢰도 해석을 수행해야 한다. 본 연구에서는 수위급강하에 의한 제체 사면의 시간에 따른 확률론적 안정성 평가에 대하여 연구하였다. 유한요소 해석에 의한 침투해석 결과를 사면안정 해석에 연동하여 Monte Carlo Simulation을 수행함으로써 수위급강하에 따른 제체의 시간의존적 거동을 연구하고 파괴확률을 계산하여 제방의 취약도 곡선을 작성하였다. 수위급강하에 의한 사면의 파괴확률은 특정 수위까지는 매우 작은 값을 유지하지만, 그 이상에서는 수위가 증가함에 따라 급격하게 증가하는 현상을 보였다. 또한 취약도 곡선은 수위 하강 속도에 크게 영향을 받았다. 수위 저하 속도는 수문 시나리오에 의한 수위의 변동해석을 통하여 결정되므로 수위급강하에 따른 제방 제외지 사면의 안정성은 기후변화에 따라 크게 영향을 받을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.41-52
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• 2017

본 연구에서는 월류에 의한 붕괴 메커니즘의 규명을 위해 모형제방(제방고 0.4~0.8m)과 실물제방(제방고 1.0m)을 대상으로 월류 붕괴실험을 수행하였다. 월류에 의한 제방붕괴는 1단계에서는 월류에 의해 비탈표면에서 세굴이 발생되었으며, 월류의 유속은 완만히 증가되었다. 2단계에서는 붕괴단면이 커지고 유속도 급격히 증가되었다. 3단계에서는 월류에 의해 제방 단면이 완전히 붕괴되고 붕괴면적이 넓어져 유속이 상대적으로 감소되었다. 월류에 의한 제방의 붕괴각(${\theta}$)은 큰 자중, 감소된 전단저항력 및 월류의 흐름에 의한 추가 소류력으로 인해 랭킨토압의 사면붕괴각보다 크게 나타났다. 제방고(H)가 증가될수록 월류에 의한 제방의 월류 유속(${\upsilon}$)이 증가되었으며, 이로 인해 소류력이 추가로 작용되어 제방의 붕괴각(${\theta}$)과 붕괴면적(A)이 함께 증가되었다. 모형실험과 실물실험에 사용된 모래 시료가 동일한 입경크기로 한계세굴유속이 같아 월류 유속변화에 의해 세굴 특성이 지배되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권11호
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• pp.941-949
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• 2016

국본 연구에서는 본류수로의 제방사면경사($ES_{ch}$)에 따른 광정횡월류위어에서의 흐름변화를 수리모형실험을 통해 분석하고, 그에 따른 유량계 수산정식을 제시하였다. 제방사면경사는 실제 하천에서의 적용성을 고려하여 1:0.5, 1:1, 1:2를 선정하였다. 제방사면경사가 포함된 광정횡월류위어의 유량계수산정식은 기존의 유량계수산정식 보다 합리적이고 적용성이 높은 것으로 확인되었다. 다중회귀분석결과 변수 중 본류수로의 제방사면경사($ES_{ch}$)>횡월류위어높이-상류수심비($h/y_u$)>횡월류위어길이-상류수심비($L/y_u$)>상류 푸르드수($Fr_u$)의 순서로 중요도가 높은 것으로 나타났다. 특히 기존의 연구와 개수로 흐름에서 가장 중요한 인자인 Froude수가 포함되지 않은 유량계수산정식을 제안하였으며, 그 적용성도 높은 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.81-92
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• 2014

하천제방 건전도 평가는 하천설계기준 해설(2009), 구조물기초 설계기준 해설(2009) 등 관련 기준을 토대로 한계동수경사법, 한계유속법 등에 의한 파이핑 안전성과 제내지 및 제외지의 활동안전성 평가에 의하여 수행된다. 이때 수위파형은 건전도 평가 시 가장 중요한 설계입력자료이나 관련 국가기준에서 그 결정방법을 제시하지 못함으로서 부정확한 설계가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 낙동강 문산제를 대상으로 평수위 상승, 홍수위 지속, 수위하강, 홍수빈도 등 개별 수위파형을 변화시켜가면서 제방 안정성에 미치는 영향 정도와 합리적인 수위파형특성을 제안하였다. 평가결과, 문산제 조립토 제방의 설계수위파형은 최대 57시간 이상의 평수위상승시간 및 53시간 이상의 홍수위지속시간 등을 반영할 것을 제안하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.1-9
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• 2015

하천제방 건전도 평가는 하천설계기준 해설(KWRA, 2009) 및 구조물기초 설계기준과 그 해설서(MLTM, 2014와 KGS, 2009) 등 관련 기준 및 기준 해설서에 따라 수위조건 별 기초지반 및 제체를 통한 파이핑 안전성과 제내지 및 제외지 비탈면의 활동안전성 평가를 통해 수행된다. 이때 수위파형은 하천제방 건전도 평가 시 가장 중요한 수위조건 입력자료이나, 국가기준에서 합리적인 결정방법을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 합리적인 수위파형 결정방법 제안을 위하여 평수위 상승, 홍수위 지속, 수위강하, 홍수빈도 등 수위파형 구성인자 변화에 따른 배수통문 설치 제방의 건전도 평가를 수행하였다. 평가결과, 문산배수통문 설치 제방의 설계수위파형은 최대 57 시간 이상의 평수위상승시간 및 53 시간 이상의 홍수위지속시간 등을 반영하여 설정하여야 할 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.155-167
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• 2001

본 연구는 하천제방의 마루폭, 비탈경사, 축조재료와 다짐도의 변화에 따른 월류로 인한 제방붕괴특성을 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 전반적으로 제방붕괴양상에 가장 영향을 주는 특성치는 다짐도, 축조재료, 마루폭, 비탈경사의 순으로 분석되었다. 제방붕괴로 인한 붕괴부의 세굴깊이 및 형태를 검토하였으며, 다짐도와 비탈경사 등의 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 통하여 제방축조시의 충분한 다짐과 적절한 축조재료의 선택이 제방의 붕괴지속시간을 지연시키고, 붕괴홍수량을 억제하는데 가장 효과적인 것으로 분석되었다. 본 실험에서 측정된 붕괴지속시간, 붕괴폭의 제방고에 대한 비 및 붕괴부 측면경사 등은 흙댐에 대하여 Singh, Fread 및 MacDonald 등이 제안한 범위에 해당됨으로써 이들 기준을 제방에도 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.185-185
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• 2011

Mapping of artificial levee lines, one of major tasks in river zone mapping, is critical to prevention of river flood, protection of environments and eco systems in river zones. Thus, mapping of artificial levee lines is essential for management and development of river zones. Coastal mapping including river zone mapping has been historically carried out using surveying technologies. Photogrammetry, one of the surveying technologies, is recently used technology for national river zone mapping in Korea. Airborne laser scanning has been used in most advanced countries for coastal mapping due to its ability to penetrate shallow water and its high vertical accuracy. Due to these advantages, use of LiDAR data in coastal mapping is efficient for monitoring and predicting significant topographic change in river zones. This paper introduces a method for construction of a 3D artificial levee line using a set of LiDAR points that uses normal vectors. Multiple steps are involved in this method. First, a 2.5-dimensional Delaunay triangle mesh is generated based on three nearest-neighbor points in the LiDAR data. Second, a median filtering is applied to minimize noise. Third, edge selection algorithms are applied to extract break edges from a Delaunay triangle mesh using two normal vectors. In this research, two methods for edge selection algorithms using hypothesis testing are used to extract break edges. Fourth, intersection edges which are extracted using both methods at the same range are selected as the intersection edge group. Fifth, among intersection edge group, some linear feature edges which are not suitable to compose a levee line are removed as much as possible considering vertical distance, slope and connectivity of an edge. Sixth, with all line segments which are suitable to constitute a levee line, one river levee line segment is connected to another river levee line segment with the end points of both river levee line segments located nearest horizontally and vertically to each other. After linkage of all the river levee line segments, the initial river levee line is generated. Since the initial river levee line consists of the LiDAR points, the pattern of the initial river levee line is being zigzag along the river levee. Thus, for the last step, a algorithm for smoothing the initial river levee line is applied to fit the initial river levee line into the reference line, and the final 3D river levee line is constructed. After the algorithm is completed, the proposed algorithm is applied to construct the 3D river levee line in Zng-San levee nearby Ham-Ahn Bo in Nak-Dong river. Statistical results show that the constructed river levee line generated using a proposed method has high accuracy in comparison to the ground truth. This paper shows that use of LiDAR data for construction of the 3D river levee line for river zone mapping is useful and efficient; and, as a result, it can be replaced with ground surveying method for construction of the 3D river levee line.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.479-486
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• 2006

본 연구에서는 하천제방 배수통문의 안정성 평가를 위하여 배수통문 설치에 따른 영향, 차수공 길이에 의한 영향, 배수통문 하부지반 투수성 저하에 따른 영향 등을 평가하고자 2차원 침투해석을 수행하였다. 해석결과 배수통문 설치에 따라 하천제방의 침투 및 사면안정성이 저하되며, 흥벽 및 선단 하부에 설치되는 차수공은 배수통문 주변의 다짐 불량 및 공동에 의해 발생되는 파이핑을 방지할 수 있으므로, 해수통문 설계 시 반드시 설치가 요구되며, 중앙부 차수공의 경우 제체 전체의 침투해석을 통하여 파이핑에 대한 안정성이 떨어지는 경우 차수벽의 개념으로 설치가 유도되어야 할 것으로 평가되었다. 한편, 하천제방 매수통문과 같은 하천구조물이 설치된 제방의 안정성 평가는 2차원 침투해석의 경우 주변 지반으로의 침투에 의한 포화영역의 소산을 고려하지 못하므로 합리적인 침투해석을 위해서는 주변 지반으로의 침투를 평가할 수 있는 3차원 침투해석에 의해 평가되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.181-190
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• 2021

본 연구에서는 하천에서의 월류 발생에 따른 제방의 붕괴를 방지하거나 피해를 최소화하기 위한 신소재 보강공법을 제체 표면에 적용하여 그 효과를 검증하기 위한 실규모 횡월류 붕괴 실험을 수행하였다. 본 실험을 위해 제방 모형은 높이 2.5 m, 길이 12 m, 사면경사 1:2로 구성하였다. 또한 제방의 경우 습식 공법을 이용하여 바이오폴리머 분말, 물, 화강풍화토, 황토를 적정 비율로 혼합한 신소재를 제체 표면에 약 5 cm 두께로 분사한 뒤 식생활착 모니터링을 거쳐 최종 실험모형을 완성하였다. 안동하천연구센터 A3 수로 상류에서 4 ㎥/s 의 유량을 유입시켜 횡월류 흐름을 유도하였으며, 음향 도플러 유속계를 이용하여 상·하류의 유량 및 횡월류량의 변동을 측정하였다. 또한, 제방보강공법의 성능을 평가하기 위해 이미지 픽셀 기법 및 3차원 포인트 클라우드 모델링 기법을 활용한 시간에 따른 제방의 표면손실률을 산정함으로써 영상분석 기반의 새로운 평가 도구를 제시하였다. 본 연구결과를 적절하게 활용하게 되면 제방보강공법의 성능을 평가하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.1-8
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• 2018

최근 전 세계적으로 이상기후에 따른 국지성 폭우로 인한 홍수 발생과 하천제방의 노후화로 인하여 제방이 소실되고 저지대에서의 엄청난 재산 피해 및 인명 피해가 발생되고 있다. 특히 월류에 의한 제방붕괴는 약 40%에 달하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구는 월류에 의한 제방붕괴의 원인 및 메커니즘을 파악하기 위해 수리모형실험을 수행하였고 제방의 내구성 향상을 위한 친환경 신소재인 바이오폴리머를 이용하여 월류에 따른 제방사면의 안정성 및 붕괴지연효과 등을 평가하였다. 영상계측장치를 이용한 실험분석 결과, 제방사면에 신소재 적용 시 총 제방붕괴시간은 흙 제방과 비교했을 때 약 2.25배의 차이를 보였고 신소재가 적용되지 않은 흙 제방의 경우 초기 붕괴발달속도가 약 1.43배 빠르게 나타났으며 시간이 지날수록 제체가 급격하게 붕괴되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 신소재 적용 제방의 붕괴메커니즘은 흙 제방에 비해 확연히 다르게 나타났으며 월류 흐름에 저항하여 사면침식속도를 경감시킴으로써 급격한 제체붕괴 예방이 가능한 것으로 평가되었다.