[표지]
요약문
Eaxecutive Summary
목차
Contents 27
I. 연구개요 49
제1장 연구 개요 51
1. 연구의 필요성 51
2. 연구목표 52
3. 연구내용 및 범위 53
4. 사업과의 연계성 57
5. 연구성과 활용방안 및 기대효과 59
6. 국내외 기술동향 60
II. 1차년도 연구성과 75
제2장 제방침식 방지기술 개발방향 77
1. 국내 호안 피해사례 및 설계현황 조사·분석 77
2. 국내·외 호안 설계동향 및 비교 분석 80
3. 예비실험을 통한 기존 호안 설계기법 검토 87
4. 호안 실험기법 개발 및 실험준비 98
제3장 하천흐름 및 유사해석모형 평가 및 개발방향 설정 109
1. 국내·외 연구동향 109
2. 1차원 흐름해석 모형 및 하상변동 모형 개요 112
3. 2차원 흐름해석 모형 개요 119
4. 수치모형 평가 및 개발방향 검토 130
III. 2차년도 연구성과 133
제4장 경질성 호안 수리실험 및 셜계기법 개발 135
1. 경질성 호안 수리실험 135
2. 제방설계를 위한 홍수파형 결정 168
3. 제방식재 연구동향 조사 및 분석 181
제5장 하천흐름 해석모형 개발 189
1. 1차원 흐름해석 모듈 개발 189
2. 2차원 흐름해석 모형 개발 203
IV. 3차년도 연구성과 219
제6장 하도(만곡) 특성을 고려한 호안공종별 안정성 평가기술 개발 221
1. 호안공종(돌망태공) 안정성 평가 및 설계기술 221
2. 식생호안 안정성 평가 및 설계기술 239
3. 하도 만곡특성에 따른 호안 안정성 평가 및 설계기술 250
4. 호안공 검증 실규모 수리실험 262
5. 모멘트 안정해석 270
6. 호안 설계기법 제안 277
제7장 하천시설물 설계 프로그램 개발 283
1. 1차원 흐름해석 모듈 개선 283
2. 1, 2차원 흐름해석 연계방안 검토 292
3. 하천시설물 설계프로그램 개발 297
제8장 결론 311
제9장 참고문헌 315
서지자료 324
Bibliographic Data 325
판권기 326
[뒷표지] 327
표 1.1. 총괄 연구내용 53
표 1.2. 연차별 연구내용 53
표 1.3. 1차년도 세부 연구 추진일정 55
표 1.4. 2차년도 세부 연구 추진일정 55
표 1.5. 3차년도 세부 연구 추진일정 56
표 1.6. 하천흐름 및 유사이송 수치모형 해외 연구 동향 72
표 2.1. 침식 사례의 세부 분류 및 원인 79
표 2.2. 호안 설계 경험식 83
표 2.3. 실험조건 91
표 2.4. 사석공 이탈시 대표유속 비교 94
표 2.5. 기존 사석호안 공식에 접근유속과 국부유속을 적용시 안전율 96
표 2.6.수리실험에 적용된 사석 제원실험수로 제원 99
표 2.7 제안된 호안공종별 최적 경험식 100
표 4.1. 실험모형 제원 142
표 4.2. 호안재료에 따른 붕괴특성 150
표 4.3. 직선수로 사석크기별 대표유속 163
표 4.4. 직선수로 블록크기별 대표유속 164
표 4.5. 직선 빛 만곡수로 사석크기별 대표유속 166
표 4.6. 한강 수계 대상지점 171
표 4.7. 낙동강 수계 대상지점 171
표 4.8. 금강 수계 대상지점 172
표 4.9. 섬진강 수계 대상지점 172
표 4.10. 영산강 수계 대상지점 172
표 4.11. 한강 수계 대상지점의 기설제방고 및 여유고 173
표 4.12. 낙동강 수계 대상지점의 기설제방고 및 여유고 173
표 4.13. 금강 수계 대상지점의 기설제방고 및 여유고 174
표 4.14. 섬진강 수계 대상지점의 기설제방고 및 여유고 174
표 4.15. 영산강 수계 대상지점의 기설제방고 및 여유고 174
표 4.16. 한강 수계 합성홍수파형 178
표 4.17. 낙동강 수계 합성홍수파형 179
표 4.18. 금강 수계 합성홍수파형 179
표 4.19. 섬진강 수계 합성홍수파형 179
표 4.20. 영산강 수계 합성홍수파형 180
표 4.21. 지질학적 분석에 고려된 주요인자 182
표 4.22. 수치해석 방법별 계산 가능한 수리량 186
표 6.1. 돌망태 호안 실험조건 227
표 6.2 돌망태 호안 사석크기별 대표유속 236
표 6.3. 하도의 세그먼트 분류와 특정 241
표 6.4. 유속의 주요한 보정항목 245
표 6.5. 양양 남대천 식생공 내·외력 산정 결과 246
표 6.6. 강릉 남대천 식생공 내·외력 산정 결과 246
표 6.7. 홍천강 내촌천 식생공 내·외력 산정 결과 247
표 6.8. 전단응력 지속시간(t) 산정결과 248
표 6.9. 허용침식깊이(Zbrk) 민감도 분석 결과(이미지참조) 249
표 6.10. 실험수로 제원 253
표 6.11. 만곡부 호안 실험조건 254
표 6.12. 곡률반경 및 사석크기별 대표유속 261
표 6.13. 호안공 검증실험 실험조건 267
표 6.14. 실험측정 결과 269
표 6.15. 안정인자 계산 방법 272
표 6.16. 안정인자 계산 방법 272
표 6.17. 안정인자 계산 방법 273
표 6.18. 안정인자 계산 방법 275
표 6.19. 안정인자 계산 방법 276
표 6.20. 기존 호안 셜계식 277
표 6.21. 기존 호안설계식 적용을 통해 산정된 안전율(S.F) 278
표 6.22. 호안설계식 제안 280
표 7.1. 횡월류유량 유량계수 CM 산정공식(이미지참조) 285
표 7.2. 국내 유역종합치수계획 강변저류지 계획 및 홍수조절효과 286
표 7.3. 밀양강수계 강변저류지 제원 287
그림 1.1. 연구개발 목표 52
그림 1.2. 연구 수행체계 57
그림 1.3. 거시 기술로드맵 57
그림 1.4. 2011년도 기술로드맵 58
그림 1.5. 세부기술간 상관도 58
그림 1.6. 호안공종별 설치분포 60
그림 1.7. 일본 하천제방설계지침(2000) 호안공 설계세목 66
그림 1.8. 하천흐름 및 유사이송 해석을 위한 해외개발모형 71
그림 2.1. 제방붕괴 유형 78
그림 2.2. 1987년부터 2006년까지의 제방붕괴사례 분석 결과 79
그림 2.3. 강우와 하천수의 침투에 의한 하천제방 피해의 발생과정 81
그림 2.4. 기존 호안 설계 경험식 비교 84
그림 2.5. 예비실험수로 평면도 88
그림 2.6. 예비실험수로 전경 89
그림 2.7. 실험수로내 설치된 사석공 89
그림 2.8. 유량공급수조 및 수위-유량 수문곡선 90
그림 2.9. 예비실험 수로내 측정지점 91
그림 2.10. 사석공 붕괴재현 92
그림 2.11. 예비실험시 수섬평균유속 분포 93
그림 2.12. 사석크기별 이탈유속 분포와 접근유속에 대한 이탈유속 비교 95
그림 2.13. 실험수로 제원 99
그림 2.14. 실험수로 제원 100
그림 2.15. 호안블록 수리특성치 시험 개요 101
그림 2.16. ASTM 콘크리트 블록 호안 안정성 평가 실험수로 102
그림 2.17. 다목적 실험수로 제작과정 103
그림 2.18. 직선 실험수로 제작과정 104
그림 2.19. 호안 안정성 평가 시험수로 개요 106
그림 2.20. 호안 안정성 시험수로 제작과정 107
그림 3.1. 하천횡단구조물 입력 113
그림 3.2. 측방향 월류 구조물 114
그림 3.3. 강변저류지의 입력용적 114
그림 3.4. 하천횡단구조물 월류 유량 계산 세부사항 115
그림 3.5. 준정상류 입력창 117
그림 3.6. 준정상류 수문곡선 117
그림 3.7. 홍수시 등수위도(RMA2) 121
그림 3.8. 홍수시 등수심 및 유속벡터(RMA2) 121
그림 3.9. 보 주위 등수위도(RMA2) 121
그림 3.10. 보 주위 등수심 및 유속벡터(RMA2) 122
그림 3.11. 수제 주위 등수위도(RMA2) 122
그림 3.12. 수제 주위 등수섬 및 유속벡터(RMA2) 122
그림 3.13. 홍수시 등수위도(CCHE2D) 124
그림 3.14. 홍수시 등수심 및 유속벡터(CCHE2D) 124
그림 3.15. 보 주위 등수위도(CCHE2D) 125
그림 3.16. 보 주위 등수심 및 유속벡터(CCHE2D) 125
그림 3.17. 수제 주위 등수위도(CCHE2D) 125
그림 3.18. 수제 주위 등수심 및 유속벡터 (CCEHE2D) 126
그림 3.19. 홍수시 등수위도(FLUMEN) 128
그림 3.20. 홍수시 등유속도(FLUMEN) 128
그림 3.21. 보 주위 등수위도(FLUMEN) 128
그림 3.22. 보 주위 등유속도(FLUMEN) 129
그림 3.23. 수제 주위 등수위도(FLUMEN) 129
그림 3.24. 수제 주위 등유속도(FLUMEN) 129
그림 3.25. 1, 2차원 연계수치모형 적용 개념도 131
그림 4.1. 직선수로 개요 137
그림 4.2. 만곡수로 설계동향 138
그림 4.3. 만곡형태에 따른 유속분포 139
그림 4.4. 만곡수로에서의 유속분포 139
그림 4.5. 만곡수로 개요 140
그림 4.6. 호안 실험수로 측정계획 144
그림 4.7. 실험용 1차원 및 2차원 유속계 145
그림 4.8. 직선수로 사석호안 붕괴 147
그림 4.9. 직선수로 블록호안 붕괴 149
그림 4.10. 수리실험시 만곡수로내 사석호안 붕괴 현황 151
그림 4.11. 직선수로 사석크기별 수심 평균유속 분포 153
그림 4.12. 직선수로 사석크기별 2차원 유속 분포 154
그림 4.13. 직선수로 블록크기별 수심평균유속 분포 157
그림 4.14. 직선수로 블록크기별 2차원 유속 분포 158
그림 4.15. 만곡수로 사석크기별 수심평균유속 분포 160
그림 4.16. 만곡수로 사석크기별 2차원유속 분포 161
그림 4.17. 직선수로 사석호안 이탈시 설험 유속 비교 164
그림 4.18. 직선수로 블록호안 이탈시 설험 유속 비교 165
그림 4.19. 직선 및 만곡수로 사석호안 붕괴시 실험 유속 비교 167
그림 4.20. Mononobe방법을 이용한 홍수지속시간 결정 169
그림 4.21. 침투해석을 위한 홍수파형 결정 방법 170
그림 4.22. 한강대교 지점 합성홍수파형 작성 과정 175
그림 4.23. 낙동 지정 합성홍수파형 작성 과정 176
그림 4.24. 부강 지점 합성홍수파형 작성 과정 176
그림 4.25. 압록 지정 합성홍수파형 작성 과정 177
그림 4.26. 나주 지점 합성홍수파형 작성 과정 178
그림 4.27. 식생 뿌리의 보강효과를 분석하기 위한 좌표계 183
그림 4.28. 수목 너비에 따른 제방파괴의 비율 183
그림 4.29. Sacramento강의 제방식재 현황 및 피해사례 184
그림 5.1. 가중 4점 음해법 격자망 192
그림 5.2. 하천구간의 개요도 194
그림 5.3. 4대강 다기능보 수문 형태 및 수리모형 구축을 위한 흐름 개념도 195
그림 5.4. 기존 FLDWAV 가동수문 방류량 산정개념 196
그림 5.5. 완전 오리피스 조건 197
그림 5.6. 불완전 오리피스 조건 198
그림 5.7. 수중 위어 조건 199
그림 5.8. 한계류 조건 199
그림 5.9. 위어 흐름 조건 200
그림 5.10. 낙동강 다기능보 수문 운영에 따른 보 상·하류 수위변화 201
그림 5.11. 나주강변저류지 운영에 따른 홍수위변화 202
그림 5.12. 1차원 흐름에 대한 유한체적법의 변수 정의 개념도 205
그림 5.13. Block-structured 기법을 활용한 하천의 수치격자 생성 결과 209
그림 5.14. 1차원 정상류 모의결과 비교 210
그림 5.15. 90˚의 만곡부가 존재하는 실험수로의 정상류 흐름모의 211
그림 5.16. 만곡수로 수치모의결과 211
그림 5.17. 만곡수로 주요단면 수치모의결과 비교 212
그림 5.18. 홍수터에 교대가 설치된 복합수로 213
그림 5.19. 복단면수로에 셜치된 구조물 주변 수치모의결과 비교(조건 48) 214
그림 5.20. 복단변수로에 설치된 구조물 주변 수치모의결과 비교(조건 55) 215
그림 5.21. 단면이 변화하는 사행수로 216
그림 5.22. 사행수로 수치모의를 위한 수치격자 216
그림 5.23. 사행수로의 유속분포 수치모의결과 비교 217
그림 5.24. 사행수로 수치모의 수위 및 유속결과 217
그림 6.1. 돌망태 설치전경 및 활용 형태 222
그림 6.2. 직선수로 개요 224
그림 6.3. 돌망태 호안 225
그림 6.4. 돌망태 호안 측정계획 228
그림 6.5. 실험용 1차원 유속계 및 디지털 포인트 게이지 228
그림 6.6. 돌망태 호안 이탈과정 230
그림 6.7. 돌망태내 사석크기 0.01 m 조건에서의 수심평균유속 분포 232
그림 6.8. 돌망태내 사석크기 0.02 m 조건에서의 수심평균유속 분포 234
그림 6.9. 돌망태내 사석크기 0.03 m 조건에서의 수심평균유속 분포 235
그림 6.10. 직선수로 사석호안 이탈시 실험 유속 비교 237
그림 6.11. 한계조건 검토 238
그림 6.12. 침식에 대한 안정성 조사 순서도 240
그림 6.13. 일련구간 세분 개념 243
그림 6.14. 유역면적 대비 지속시간 관계 248
그림 6.15. 각 지점 민감도 분석 249
그림 6.16. 만곡수로 실험수로 개요 252
그림 6.17. 곡률반경별 만곡수로 측정계획 255
그림 6.18. 만곡부 호안 이탈과정 257
그림 6.19. 곡률반경 2.5 m 사석공 이탈시 수심평균유속 분포 259
그림 6.20. 곡률반경 3.5 m 사석공 이탈시 수심평균유속 분포 260
그림 6.21. 직선수로 사석호안 이탈시 실험 유속 비교 261
그림 6.22. 안동 하천실험센터 전경 262
그림 6.23. 블록 호안공 실험구간 선정 263
그림 6.24. 호안공 검증 실험수로 개요 264
그림 6.25. 호안공 설치 수로 전경 265
그림 6.26. 실험수로별 설치된 제원별 블록호안 265
그림 6.27. 유량공급수조 및 수심계 266
그림 6.28. 횡단 측정계획 267
그림 6.29. 종단 측정계획 268
그림 6.30. 호안 검증실험 269
그림 6.31. 비탈면 비점착성 입자에 작용하는 분력도 270
그림 6.32. 비탈면 비점착성 입자에 작용하는 분력도 271
그림 6.33. 비탈면 비점착성 입자에 작용하는 분력도 273
그림 6.34. 구형 블록에 작용하는 분력도 274
그림 6.35. 비탈면 비점착성 입자에 작용하는 분력도 275
그림 6.36. 호안공종 실험 추정값과 측정값 비교 279
그림 6.37. 만곡수로 비교 및 보정계수 α 제안 281
그림 7.1. 유량계수 CM의 비교(이미지참조) 284
그림 7.2. 일반화된 강변저류지 제원 287
그림 7.3. 수로 단면도 288
그림 7.4. 실험수로 및 저류지 평면도 288
그림 7.5. Case 1 부정류 수문곡선 검보정 결과 290
그림 7.6. Case 2 부정류 수문곡선 검보정 결과 291
그림 7.7. WSPC 연계모형 개념도 292
그림 7.8. 1차원, 2차원 및 연계모형 모의결과 비교 293
그림 7.9. WSPC 기반 연계모형 모의결과 및 수위관측결과 비교 293
그림 7.10. 하천의 흐름현상을 고려한 1, 2차원 연계모형 개념도 294
그림 7.11. 1차원, 2차원 수치격자 및 1, 2차원 연계 수치격자 295
그림 7.12. 연계모형 결과의 상대오차 분석 295
그림 7.13. 모형연계기법에 따른 흐름모의결과 비교 296
그림 7.14. 하천시설물 설계프로그램 초기 화면 297
그림 7.15. 1차원 해석모듈 초기화면 298
그림 7.16. 하천선형 업력 299
그림 7.17. 하천단면자료 입력 299
그림 7.18. 다기능보 제원 입력 300
그림 7.19. 강변저류지 제원 입력 301
그림 7.20. 1차원 흐름모의 단면생성 301
그림 7.21. 수문자료 입력 302
그림 7.22. 1차원 흐름해석 수행 303
그림 7.23 수치모의 결과 분석 303
그림 7.24. 흐름결과를 활용한 공종별 설계제원 산정 304
그림 7.25. 2차원 해석모듈 초기화면 305
그림 7.26. 2차원 지형자료 입력 305
그림 7.27. 하상마찰계수 입력 306
그림 7.28. 하상변동 특성 입력 306
그림 7.29. 2차원 경계조건 입력 307
그림 7.30. 2차원 수치모의 수행 307
그림 7.31. 2차원 흐름모의 결과 분석 308
그림 7.32. 2차원 수치모의결과를 활용한 호안공 설계제원 산정 309