유도틀 설치에 따른 하천의 수리학적 특성 분석
Analysis of Hydraulic Characteristics by Stream Control Frame at River
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초록
본 연구에서는 하천의 환경 기능을 개선하고자 하천에 설치되는 유도틀의 안정성을 분석하였다. 유도틀의 기능은 첫째, 하천의 선형을 유도하고, 둘째, 유속의 감소로 인하여 제방이나 산사면이 깎이는 것을 막아주며, 셋째, 유도틀 사이에 둠벙이 형성되어 많은 생물들의 보금자리가 된다. 이러한 기능을 유지하기 위해서는 하천의 유속변화로 인한 유도틀의 안정성 분석이 필요하다. 수리모형실험을 통한 분석은 시간과 비용, 여러 가지 조건일 경우의 결과 값을 알아내는 것은 한계가 있기 때문에 현재는 주로 1차원 수치모의 또는 2차원 수치모의를 적용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모의를 적용하기 위해 강우-유출모형인 SSARR와 HEC-HMS를 통한 모의유출량을 산정하고, 1차원 수치해석모형인 HEC-RAS를 이용한 수위를 산정하였다. 최대 홍수량 775.1㎥/s를 조건으로 유도틀을 설치하기 전과 후, 그리고 평수량 6.18㎥/s를 조건으로 유도틀을 설치하기 전과 후에 대한 2차원 흐름형상을 모의하기 위해 RMA-2모형으로 수리분석을 실시하였다. 유도틀 주변의 유속분포를 분석한 결과, 최대 홍수량일 경우에 유도틀을 설치하기 전과 후의 최고 유속은 4.11m/s와 3.65m/s로 모의 되었으며, 평수량일 경우에 유도틀을 설치하기 전과 후의 최고 유속은 0.24m/s와 0m/s로 모의 되었다. 현재 분석구간내 시공되어 있는 유도틀의 허용한계 유속이 4.0m/s인 것을 고려하면, 유도틀이 설치된 후에 최대 유속 3.65m/s가 발생하였기 때문에 유도틀의 안정성에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 이와 같이 수리․수문학적 분석을 실시하여 물리적 특성을 분석하고 유도틀의 안정성을 검토하는 것은 향후 유도틀 설치와 운영에 필요한 기초자료로 활용될 것이다.
Abstract
In this study, the stability of the Stream Control Frame constructed in a river to improve the environmental features of the watercourse was analyzed. The main functions of the Stream Control Frame are to induce a linear stream and to reduce the flow rate, thereby preventing the erosion of the river bank and hillside slopes and helping form small irrigation ponds that will serve as home to many aquatic organisms. To maintain these functions, the stability of the Stream Control Frame according to the changes in the flow rate of the river needs to be analyzed. As in the analysis through hydraulic-model experiments there is a limitation in determining the results of cases with various time and cost conditions, one- or two-dimensional numerical simulation is currently being applied. In this study, to apply two-dimensional numerical simulation, the simulation discharge was calculated using the rainfall-runoff models SSARR and HEC-HMS, and the elevation was estimated using HEC-RAS, a one-dimensional numerical analysis model. Hydraulic analysis was carried out using the RMA-2 model, to simulate the two-dimensional flow shapes before and after the construction of the Stream Control Frame under the conditions of maximum flood(775.1㎥/s) and normal stream flow(6.18㎥/s). From the analysis of the flow rate distribution around the Stream Control Frame, the simulated maximum flow rates before and after the construction of the Stream Control Frame were found to be 4.11 and 3.65m/s in the case of the maximum flood, and 0.24 and 0m/s in the case of the normal stream flow. Considering that the acceptable-limit flow rate of the Stream Control Frame constructed within the analysis section is 4.0m/s, the Stream Control Frame is judged to be quite stable because the maximum flow rate after the construction of the Stream Control Frame turned out to be 3.65m/s. The analysis data on the physical characteristics obtained via hydraulic/hydrological analysis of Stream Control Frame is expected to be utilized for making basic materials required for the operation of the Stream Control Frame that will be constructed in the future.
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