• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2008년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.780-783
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• 2008

본 연구는 Manning's coefficient 와 Chezy coefficient를 이용하여 양재천 하도의 조도를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 계산된 등가조도는 수위-유량자료가 없는 하천에서 수위, 유량 및 조도계수를 산정하는데 이용하였다. 조도계수는 대상구간에 대해 부정류 해석을 수행하여 유량규모별로 수위를 산정하였다. 그 결과 식생이 있을 때와 없을 때의 수위차가 1.29m 이었고, 식생밀도가 증가함에 따라 흐름저항이 크게 증가함을 알 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.95.2-95.2
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• 2010

조도계수는 자연하천의 흐름해석에 사용되는 매우 중요한 변수로서, 하천의 단면, 하상입자들의 크기 및 형상, 식생, 수로단면의 변화, 수로의 만곡, 수위와 유량 등 매우 복합적인 요소의 영향을 받는 경험적 매개변수이다. 일반 자연하천에서는 유량이 적어질 경우 하천구간 내 여울이나 보의 영향으로 수면 불연속 흐름이 발생할 가능성이 커지기 때문에 수리학적 모형을 이용하여 조도계수를 산정할 경우 계산 구간 내 수면 불연속 구간에서 부정확한 조도계수가 산정되는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 여울이나 장애물이 존재하지 않는 대표하천을 선정하여 대표적인 특성을 갖는 하천에 대하여 평 갈수기 조도계수를 산정하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.37-45
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• 2021

여름철 예상치 못한 급격한 강우량의 증가로 침수 피해가 발생할 수 있으며 이 때, 하천 내 식생에 의해 통수능이 감소할 경우 제방 월류와 같은 침수의 위험성이 증가하게 된다. 기존에는 현장실측을 통해 통수능의 주요인자인 조도계수를 산정하고 있지만, 현장 실측의 경우 식생의 변화를 정확하게 파악하는데 많은 한계가 존재한다. 본 연구는 Sentinel-2 광학 이미지를 활용하여 식생지수(NDVI)를 산정하고 식생의 밀도와 분포면적을 통해 세분화된 조도계수를 산출하였다. 산출한 조도계수를 HEC-RAS 1D모의에 적용하여 소양강 댐 직하류를 대상으로 수위 관측소 수위와 결과를 비교하여 타당성을 검증하였다. 분석 결과 기존 조도계수 적용 결과보다 위성영상을 통해 산정한 세분화된 조도계수 적용 수위가 오차율이 약 14% 감소하였다. 이를 통해 계절에 따른 홍수량 특성을 고려한 하천의 홍수위의 정교화와 특정 구간에 효율적인 하천 정비가 가능할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.504-508
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• 2010

조도계수는 하천의 흐름 저항을 총량적으로 나타내는 변수로서 흐름 계산에 큰 영향을 미치며 그 결과로 하천의 제방고 등 치수 시설물의 설계에 중요한 요인이 된다. 이에 따라 객관적이고 정량적인 조도계수의 산정은 오래 전부터 연구자들의 관심을 끌어왔다. 본 연구에서는 수위와 유량에 대한 현장 실측 자료를 토대로 Manning 식에 의해 조도계수를 산정하는 방법을 개괄하고 이를 실제 하천에 적용한 결과를 제시하였다. 2007년부터 2009년까지 호박돌, 자갈, 모래 하천과 자연 하천과 도시 하천을 포함하는 총 28개의 다양한 지점에 대해 조도계수가 산정되었다. 그리고 각 지점에서 산정된 유량에 따른 조도계수의 변화 특성이 분석되었다. 자갈 및 호박돌이 주된 하상재료인 하천에서는 조도계수가 유량 증가에 따라 대체로 감소하는 경향을 나타내고 있다. 반면에, 모래하천이나 도시 하천의 경우 유량 증가에 따른 조도계수의 변화가 거의 없거나 종종 조도계수가 증가하는 특성으로 나타나기도 한다. 자갈 하천의 경우 상대수심과 조도계수의 관련성을 분석한 결과 수심이 증가하면서 조도계수가 감소하는 특성이 잘 나타나고 있으며, 그 경향성은 Limerinos(1970)이 제시한 식과 상당히 근접한 결과를 나타내고 있다. 또한, 국내 하천의 자료를 이용하여 추정된 경험식을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.679-683
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• 2010

본 연구에서는 공간적 변수인 조도계수를 기지의 수위값을 이용하여 최적값을 결정하는 방법에 대해서 검토하고자 한다. 최적화 기법에 의한 조도계수는 기지의 수위값과 수치모의에 의한 결과 값의 전체 오차를 최소화하는 값으로 결정된다. 본 연구에서는 3가지 최적화 기법을 이용하였으며 가상 수로에 대해서 적용하였다. 수위계산은 표준축차법에 의해 수행하였으며 사용된 최적화 기법은 quasi-Newton 방법이다. 1차원 모형은 Matlab을 이용하여 표준축자법으로 구성하였으며 BFGS 기법, L-BFGS 기법, Steepest Gradient Descent 기법 등도 Matlab으로 구성하였다. 표준축차법은 조도계수가 입력되면 기지의 수위값과의 2-norm을 계산하도록 구성하였다. 계산 결과에 의하면 세가 기법 모두 20 23회 정도의 반복계산을 수행하고 값이 수렴되었는데, L-BFGS의 경우에는 정확하게 음수의 조도계수로 수렴하였으며, BFGS기법과 Steepest Gradient 기법의 경우에는 양의 값으로 정확하게 수렴하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.870-873
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• 2007

하천의 수공 구조물은 홍수 시 작용하는 유수력에 대한 안정성을 확보해야 한다. 본 연구에서는 최근 개발된 친환경 식생호안블록인 중공블록을 하상에 설치할 경우 흐름에 미치는 영향을 연구하였다. 중공블록을 설치한 개수로에 대한 수리모형 실험을 실시하여 흐름저항과 경계층 특성에 대한 중공블록의 영향을 평가하였다. 흐름저항 특성 인자인 Manning의 조도계수와 Darcy-Weisbach의 마찰손실계수는 일정한 유량과 하상경사의 경우 수심에 큰 영향을 받고 이들은 서로 비례관계에 있음을 확인하였다. 그러나 마찰손실계수가 증가하더라도 어느 한계점 이상이 되면 조도계수는 일정한 값으로 수렴한다. 개수로의 경계층의 높이는 하천의 흐름특성과 구조특성을 반영하는 것으로 수심, 유속, 에너지경사, 경계면의 상대조도, Reynolds수, Froude수 등의 함수로 나타낼 수 있다. 중공블록이 설치된 개수로의 조도계수는 일반하천의 경우와 비교하여 큰 값을 나타내고 있어 중공블록이 흐름저항을 크게 증가시키는 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.165-171
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• 2003

2002년 태풍 루사의 집중호우로 금강 중상류에 위치한 초강천 유역에 막대한 홍수피해와 범람을 동반하였다. 발생한 홍수는 초강천 하류에 위치한 송천교에 부설되어 있는 송천 수위국을 잠식하여 붕괴시킬 정도로 엄청난 유량 규모를 가졌기 때문에 직접 측정할 수 없었다. 이에 본 연구에서는 매닝의 등류 공식을 이용하여 홍수량을 산정함과 더불어 적정한 조도계수를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.619-629
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• 2009

본 연구는 하상마찰의 척도인 등가조고를 이용하여 자갈하천의 하상저항을 산정하는 것이다. 이를 위하여 국내 8개 자갈하천에서 실측을 통하여 마찰계수 f를 산정하였고, 하상재료의 누가입경분포를 조사하였으며, 각 단면의 실측 마찰계수를 나타내기 위하여 대수 연직유속분포를 가정하여 계산된 평균 등가조고와 누가입경분포를 이용하여 계산된 구간 등가조고를 비교하였다. 더불어 등가조고를 사용하여 계산된 Manning 계수를 Strickler 유형의 기존 경험식에 의한 Manning 계수와 비교함으로써, 국내 자갈하천에서 기존 경험식을 이용한 하상저항 산정의 적용성을 검토하였다. 분석결과, 구간 등가조고가 대상구간의 하상특성을 대표할 수 있음을 확인하였고, 구간 등가조고로 계산된 Manning 계수가 실측 자료로부터 계산된 Manning 계수와 비교하여 RMS 오차가 0.003이하로 계산되어 실무 적용에 타당할 것으로 판된되었다. 또한 실제 하천에서 등가조고 $k_s$와 특정입경 $D_i$과의 비례계수 사이의 상관성이 적은 것으로 나타나, 하상 특정입경을 사용하여 Manning 계수를 산정하는 기존 경험식을 적용할 때 적절한 방정식의 선택에 어려움이 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.691-698
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• 1997

댐 및 하천제방에 대한 위험도 해석을 위해 유역의 상류부에 두 개의 댐이 공존하고 있는 하천유역에 적용하였다. 그 결과, A댐의 경우 200년 빈도의 강우조건에 대해서는 안전했으나 PMP 조건하에서 위험도를 나타내고 있었고, B댐의 경우는 200년 빈도 및 PMP 조건하에서 안전한 것으로 나타났다. 유역의 유출계수, 초기수위 및 댐과 여수로와 관련된 자료의 불확실도를 고려하여 계산된 위험도는 Monte-Carlo 기법과 AFOSM 기법에 있어 대등한 결과를 나타냈다. 제방의 위험도 해석에 있어 본 연구는 Manning의 조도계수가 수위변동에 미치는 영향이 지배적임을 판단할 수 있었다. Manning의 조도계수를 고려한 Monte-Carlo 모의는 삼각형 분포를 고려하여 수행되었다. 본 연구의 모형은 홍수범람지도의 작성, 홍수예보시스템 및 홍수피해 경감대책의 수립 등에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.445-452
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• 2012

본 연구는 충적하천에서 실측된 현장자료를 이용하여 흐름에 관한 저항계수와 관계식을 분석하고 유도하였으며, 연구에는 자연하천 자료 1,865개와 식생하천 자료 739개가 포함된 2,604개 자료가 사용되었다. 회귀분석에 의해 Manning 조도계수와 Darcy-Weisbach 마찰계수 관계식이 자연하천 하상재료와 식생하천 식생자료의 유량과 마찰경사를 함수로 하는 멱함수 형의 식으로 각각 유도되었다.