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SUMMARY

목차

CONTENTS 18

제1장 서론 32

제1절 연구목표 32

1. 연구의 필요성 32

2. 연차별 연구목표 33

제2절 주요 연구내용 34

제2장 국내·외 기술개발 현황 36

제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 40

제1절 월류대응제방 설계를 위한 수리실험 40

1. 월류보호공 기술동향 40

2. 월류보호공 설계 42

3. 제방월류 수로 제작 및 예비 실험 55

4. 월류보호공 실험 및 결과 64

5. 월류 보호공 설계식 제안 121

제2절 이상홍수량 최적분배를 위한 저류분배기법 조사 130

1. 저류시스템 평가 연구개요 130

2. 국내 연구동향 134

3. 국외 연구동향 140

제3절 강변저류지 수리실험 142

1. 수리실험장치 143

2. 강변저류지 실험조건 150

3. 강변저류지 수리실험 및 분석 154

제4절 이상홍수량 최적분배를 위한 수리학적 해석기법 분석 207

1. 1차원 모형 208

2. 수치모의 214

제5절 유역종합적 치수계획에 기반한 저류지설계기법 241

1. 강변저류지의 목적 및 기능 설정 242

2. 기초공간조사 244

3. 홍수규모 및 목표저감량 설정 250

4. 강변저류지 후보지점 선정 254

5. 저류지 제원 및 횡월류웨어 제원 설정 256

6. 수치해석을 이용한 강변저류지 분석 263

7. 강변저류지 제원 및 위치 확정 265

8. 생태·환경영향 분석과 관리 및 모니터링 계획 수립 265

제4장 연구개발 기여도 268

1. 연구개발 목표의 달성도 268

2. 관련분야 기여도 268

제5장 연구개발 결과의 활용계획 270

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 272

제7장 참고문헌 274

〈표 1.1-1〉 연차별 연구목표 33

〈표 1.1-2〉 4차년도 연구목표 33

〈표 1.2-1〉 연차별 주요 연구내용 35

〈표 3.1-1〉 콘크리트 블록의 종류에 따른 한계유속 43

〈표 3.1-2〉 블록 두께에 따른 개선 2안 종류 49

〈표 3.1-3〉 블록 두께에 따른 개선 3안 종류 52

〈표 3.1-4〉 각 월류보호공 설계안 정리 54

〈표 3.1-5〉 한계상태 정의 64

〈표 3.1-6〉 실험 중 관찰된 보호공 들림 높이 68

〈표 3.1-7〉 실험 종료 후 관찰된 보호공 이탈 높이 72

〈표 3.1-8〉 실험 종료 후 보호공 이탈 높이 82

〈표 3.1-9〉 실험 중 관찰된 보호공 들림 높이 89

〈표 3.1-10〉 실험 종료 후 관찰된 보호공 이탈 높이 90

〈표 3.1-11〉 월류보호공 원안의 한계상태 91

〈표 3.1-12〉 실험 종료 후 보호공 이탈 높이 95

〈표 3.1-13〉 실험중 보호공 들림 높이 96

〈표 3.1-14〉 설계 방법 124

〈표 3.1-15〉 설계식에 사용된 변수 정의 125

〈표 3.1-16〉 들림 및 이탈에 관한 한계유속 실험결과 126

〈표 3.2-1〉 각 방안별 장단점 비교 135

〈표 3.3-1〉 국내 유역종합치수계획 강변저류지 계획 및 홍수조절효과 143

〈표 3.3-2〉 밀양강수계 강변저류지 제원 143

〈표 3.3-3〉 강변저류지 실험조건 151

〈표 3.4-1〉 수리 모형의 특성 분석 207

〈표 3.4-2〉 횡월류유량 유량계수 CM 산정공식(이미지참조) 212

〈표 3.4-3〉 HEC-RAS 수치모의에 적용된 유량계수 CM(이미지참조) 227

〈표 3.4-4〉 분배유량 및 유량계수의 비교 228

〈표 3.5-1〉 강변저류지의 수리적 특성 242

〈표 3.5-2〉 강변저류지(습지)의 기능 243

〈표 3.5-3〉 강변저류지 유출부 형식 262

〈표 3.5-4〉 강변저류지 운영 시 중요 요소 265

〈그림 1.2-1〉 연차별 연구 흐름도 34

〈그림 3.1-1〉 단위면적당 중량에 따른 한계유속 44

〈그림 3.1-2〉 월류보호공 원안 45

〈그림 3.1-3〉 콘크리트 블록의 배열방법 46

〈그림 3.1-4〉 월류보호공-개선 1안 47

〈그림 3.1-5〉 콘크리트 블록 배열방법 48

〈그림 3.1-6〉 월류보호공 - 개선 2안 50

〈그림 3.1-7〉 콘크리트 블록의 배열방법 51

〈그림 3.1-8〉 월류보호공-개선 3안 53

〈그림 3.1-9〉 콘크리트 블록의 배열방법 53

〈그림 3.1-10〉 급경사 수로 측면도 및 평면도 56

〈그림 3.1-11〉 급경사 수로 57

〈그림 3.1-12〉 수위유량관계곡선 58

〈그림 3.1-13〉 1차원 유속계 및 초음파수위계 58

〈그림 3.1-14〉 LSPIV 측정 개요도 60

〈그림 3.1-15〉 LSPIV 측정장면 61

〈그림 3.1-16〉 예비실험장면 62

〈그림 3.1-17〉 유량에 따른 유속 분포곡선 63

〈그림 3.1-18〉 유량에 따른 전단응력 분포곡선 63

〈그림 3.1-19〉 보호공 원안 1안 65

〈그림 3.1-20〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 66

〈그림 3.1-21〉 유량에 따른 수심분포 곡선 66

〈그림 3.1-22〉 유량에 따른 수위분포 곡선 67

〈그림 3.1-23〉 유량에 따른 유속분포 곡선 67

〈그림 3.1-24〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 68

〈그림 3.1-25〉 보호공 원안 2안 설치 69

〈그림 3.1-26〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 70

〈그림 3.1-27〉 유량에 따른 수심분포 곡선 70

〈그림 3.1-28〉 유량에 따른 수위분포 곡선 71

〈그림 3.1-29〉 유량에 따른 유속분포 곡선 71

〈그림 3.1-30〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 72

〈그림 3.1-31〉 뒷비탈 경사 흙다짐작업 73

〈그림 3.1-32〉 제내지에 설치된 보호공 73

〈그림 3.1-33〉 전체적인 보호공 붕괴 양상 74

〈그림 3.1-34〉 보호공 붕괴 양상 75

〈그림 3.1-35〉 보호공 실험장면(원안물림배열) 76

〈그림 3.1-36〉 1차원 유속과 PIV 유속 비교 77

〈그림 3.1-37〉 비탈경사구간 평균유속(1차원유속계) 78

〈그림 3.1-38〉 유량에 따른 수심분포 곡선 78

〈그림 3.1-39〉 유량에 따른 수위분포 곡선 79

〈그림 3.1-40〉 유량에 따른 유속분포 곡선 79

〈그림 3.1-41〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 80

〈그림 3.1-42〉 유량에 따른 유속분포 곡선(PIV) 80

〈그림 3.1-43〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 81

〈그림 3.1-44〉 실험 종료 후 보호공 이탈도 82

〈그림 3.1-45〉 보호공 원안 실험장면(단순배열) 83

〈그림 3.1-46〉 보호공 원안 단순배열 모습 84

〈그림 3.1-47〉 비탈경사 평균유속(1차원유속계) 85

〈그림 3.1-48〉 유량에 따른 유속분포 곡선(PIV) 85

〈그림 3.1-49〉 1차원 유속과 PIV 유속 86

〈그림 3.1-50〉 유량에 따른 수심분포 곡선 86

〈그림 3.1-51〉 유량에 따른 수위분포 곡선 87

〈그림 3.1-52〉 유량에 따른 유속분포 곡선 87

〈그림 3.1-53〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 88

〈그림 3.1-54〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 89

〈그림 3.1-55〉 실험 종료 후 보호공 이탈도 90

〈그림 3.1-56〉 보호공 개선 1-3안 실험 92

〈그림 3.1-57〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 93

〈그림 3.1-58〉 유량에 따른 수심분포 곡선 93

〈그림 3.1-59〉 유량에 따른 수위분포 곡선 94

〈그림 3.1-60〉 유량에 따른 유속분포 곡선 94

〈그림 3.1-61〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 95

〈그림 3.1-62〉 실험 종료 후 보호공 이탈도 96

〈그림 3.1-63〉 개선1안 보호공 붕괴 실험 장면 97

〈그림 3.1-64〉 보호공 개선 2-1안 실험 98

〈그림 3.1-65〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 99

〈그림 3.1-66〉 유량에 따른 수심분포 곡선 99

〈그림 3.1-67〉 유량에 따른 수위분포 곡선 100

〈그림 3.1-68〉 유량에 따른 유속분포 곡선 100

〈그림 3.1-69〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 101

〈그림 3.1-70〉 보호공 개선 2-2안 실험 101

〈그림 3.1-71〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 102

〈그림 3.1-72〉 유량에 따른 수심분포 곡선 103

〈그림 3.1-73〉 유량에 따른 수위분포 곡선 103

〈그림 3.1-74〉 유량에 따른 유속분포 곡선 104

〈그림 3.1-75〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 104

〈그림 3.1-76〉 보호공 개선 1-3안 실험 105

〈그림 3.1-77〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 106

〈그림 3.1-78〉 유량에 따른 수심분포 곡선 107

〈그림 3.1-79〉 유량에 따른 수위분포 곡선 107

〈그림 3.1-80〉 유량에 따른 유속분포 곡선 108

〈그림 3.1-81〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 108

〈그림 3.1-82〉 보호공 개선 3-1안 실험 109

〈그림 3.1-83〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 110

〈그림 3.1-84〉 유량에 따른 수위분포 곡선 110

〈그림 3.1-85〉 유량에 따른 수심분포 곡선 111

〈그림 3.1-86〉 유량에 따른 유속분포 곡선 111

〈그림 3.1-87〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 112

〈그림 3.1-88〉 보호공 개선 3-2안 실험 113

〈그림 3.1-89〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 114

〈그림 3.1-90〉 유량에 따른 수위분포 곡선 114

〈그림 3.1-91〉 유량에 따른 수심분포 곡선 115

〈그림 3.1-92〉 유량에 따른 유속분포 곡선 115

〈그림 3.1-93〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 116

〈그림 3.1-94〉 보호공 개선 3-3안 실험 117

〈그림 3.1-95〉 개선 3-3안 보호공 붕괴 모습 118

〈그림 3.1-96〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 119

〈그림 3.1-97〉 유량에 따른 수심분포 곡선 119

〈그림 3.1-98〉 유량에 따른 수위분포 곡선 120

〈그림 3.1-99〉 유량에 따른 유속분포 곡선 120

〈그림 3.1-100〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 121

〈그림 3.1-101〉 유량에 따른 등류유속 변화 122

〈그림 3.1-102〉 거리에 따른 유속변화 분석(원안) 122

〈그림 3.1-103〉 거리에 따른 유속변화 분석(개선안) 123

〈그림 3.1-104〉 개선 1안 붕괴유속 비교(들림) 127

〈그림 3.1-105〉 개선 1안 붕괴유속 비교(이탈) 127

〈그림 3.1-106〉 개선 2안 붕괴유속 비교(들림) 127

〈그림 3.1-107〉 개선 2안 붕괴유속 비교(이탈) 128

〈그림 3.1-108〉 개선 3안 붕괴유속 비교(들림) 128

〈그림 3.1-109〉 개선 3안 붕괴유속 비교(이탈) 128

〈그림 3.1-110〉 붕괴유속 비교(들림) 129

〈그림 3.1-111〉 붕괴유속 비교(이탈) 129

〈그림 3.2-1〉 저류시설 분류 131

〈그림 3.2-2〉 이상 홍수에 대한 Off-line 저류용량 133

〈그림 3.2-3〉 Off-line형 저류지의 대표적 측방 구조물 134

〈그림 3.2-4〉 On-line 과 Off-line 저류지의 수문곡선 개념도 135

〈그림 3.2-5〉 저류지 개방에 의한 범람 홍수량 산정 136

〈그림 3.2-6〉 저류지 모식도 137

〈그림 3.2-7〉 남강 및 영천강 유역도 및 저류지 운영 모식도 138

〈그림 3.2-8〉 안성천 유역 139

〈그림 3.2-9〉 강변저류지 최적화 의사결정 절차 139

〈그림 3.2-10〉 저류지 최적화 모형 구성 140

〈그림 3.3-1〉 저류지 시스템 모식도 142

〈그림 3.3-2〉 밀양강수계 강변저류지 평균 규격 144

〈그림 3.3-3〉 수리실험을 위한 수로 및 강변저류지 규격 145

〈그림 3.3-4〉 수리실험을 위한 복단면 수로와 저류지 및 횡월류웨어 146

〈그림 3.3-5〉 유량공급수조 입면도 147

〈그림 3.3-6〉 유량공급수조 및 부가장치 147

〈그림 3.3-7〉 밸브 콘트롤 시스템 148

〈그림 3.3-8〉 유량공급수조의 수위-유량 수문곡선 149

〈그림 3.3-9〉 초음파수위계를 이용한 수위관측 152

〈그림 3.3-10〉 밸브 콘트롤 시스템의 입력 부정류 밸브개방 조건 153

〈그림 3.3-11〉 수리실험 수위관측 위치 154

〈그림 3.3-12〉 강변저류지 운영 전 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 156

〈그림 3.3-13〉 강변저류지 운영 전 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 156

〈그림 3.3-14〉 1번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 158

〈그림 3.3-15〉 1번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 158

〈그림 3.3-16〉 2번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 160

〈그림 3.3-17〉 2번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 160

〈그림 3.3-18〉 3번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 162

〈그림 3.3-19〉 3번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 162

〈그림 3.3-20〉 4번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 164

〈그림 3.3-21〉 4번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 164

〈그림 3.3-22〉 5번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 166

〈그림 3.3-23〉 5번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 166

〈그림 3.3-24〉 6번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.218 ㎥/s) 168

〈그림 3.3-25〉 6번 강변저류지 운영에 의한 수위분포결과(Q=0.365 ㎥/s) 168

〈그림 3.3-26〉 강변저류지 설치위치에 따른 저감수심 170

〈그림 3.3-27〉 강변저류지 설치위치에 따른 수심저감율 170

〈그림 3.3-28〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-1) 173

〈그림 3.3-29〉 하도중심 홍수위 분석(CASE-1) 173

〈그림 3.3-30〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-1) 173

〈그림 3.3-31〉 강변저류지 설치위치에 따른 저감수위(CASE-1) 174

〈그림 3.3-32〉 강변저류지 설치위치에 따른 수심저감율(CASE-1) 174

〈그림 3.3-33〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-2) 176

〈그림 3.3-34〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-2) 176

〈그림 3.3-35〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-2) 176

〈그림 3.3-36〉 강변저류지 설치위치에 따른 저감수위(CASE-2) 177

〈그림 3.3-37〉 강변저류지 설치위치에 따른 수심저감율(CASE-2) 177

〈그림 3.3-38〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-3) 179

〈그림 3.3-39〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-3) 179

〈그림 3.3-40〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-3) 179

〈그림 3.3-41〉 강변저류지 설치위치에 따른 저감수위(CASE-3) 180

〈그림 3.3-42〉 강변저류지 설치위치에 따른 수심저감율(CASE-3) 180

〈그림 3.3-43〉 수위관측 지점의 변경 181

〈그림 3.3-44〉 Hw=0.00 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=0.218 ㎥/s) 184

〈그림 3.3-45〉 Hw=0.00 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=365 ㎥/s) 184

〈그림 3.3-46〉 Hw=0.03 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=0.218 ㎥/s) 185

〈그림 3.3-47〉 Hw=0.03 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=0.365 ㎥/s) 185

〈그림 3.3-48〉 Hw=0.07 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=0.365㎥/s) 186

〈그림 3.3-49〉 Hw=0.08 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=0.365 ㎥/s) 186

〈그림 3.3-50〉 목표지점의 횡월류웨어 높이에 따른 저감수심(Q=0.218 ㎥/s) 187

〈그림 3.3-51〉 목표지점의 횡월류웨어 높이에 따른 저감수심(Q=0.365 ㎥/s) 187

〈그림 3.3-52〉 횡월류웨어 높이에 따른 최대저감수심(Q=0.218 ㎥/s) 188

〈그림 3.3-53〉 횡월류웨어 높이에 따른 최대저감수심(Q=0.365 ㎥/s) 188

〈그림 3.3-54〉 목표지점의 횡월류웨어 높이에 따른 수심저감율(Q=0.218 ㎥/s) 189

〈그림 3.3-55〉 목표지점의 횡월류웨어 높이에 따른 수심저감율(Q=0.365 ㎥/s) 189

〈그림 3.3-56〉 횡월류웨어 높이에 따른 최대수심저감율(Q=0.218 ㎥/s) 190

〈그림 3.3-57〉 횡월류웨어 높이에 따른 최대수심저감율(Q=0.365 ㎥/s) 190

〈그림 3.3-58〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-1) 192

〈그림 3.3-59〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-1) 192

〈그림 3.3-60〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-1) 192

〈그림 3.3-61〉 횡월류웨어 높이에 따른 저감홍수위(CASE-1) 193

〈그림 3.3-62〉 횡월류웨어 높이에 따른 수위저감율(CASE-1) 193

〈그림 3.3-63〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-2) 195

〈그림 3.3-64〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-2) 195

〈그림 3.3-65〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-2) 195

〈그림 3.3-66〉 횡월류웨어 높이에 따른 저감홍수위(CASE-2) 196

〈그림 3.3-67〉 횡월류웨어 높이에 따른 수위저감율(CASE-2) 196

〈그림 3.3-68〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-3) 198

〈그림 3.3-69〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-3) 198

〈그림 3.3-70〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-3) 198

〈그림 3.3-71〉 횡월류웨어 높이에 따른 저감홍수위(CASE-3) 199

〈그림 3.3-72〉 횡월류웨어 높이에 따른 수위저감율(CASE-3) 199

〈그림 3.3-73〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-1) 202

〈그림 3.3-74〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-1) 202

〈그림 3.3-75〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-1) 202

〈그림 3.3-76〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-2) 203

〈그림 3.3-77〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-2) 203

〈그림 3.3-78〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-2) 203

〈그림 3.3-79〉 하도좌안 홍수위 분석(CASE-3) 204

〈그림 3.3-80〉 하도중앙 홍수위 분석(CASE-3) 204

〈그림 3.3-81〉 하도우안 홍수위 분석(CASE-3) 204

〈그림 3.3-82〉 강변저류지 면적에 따른 저감홍수위(CASE-1) 205

〈그림 3.3-83〉 강변저류지 면적에 따른 저감홍수위(CASE-2) 205

〈그림 3.3-84〉 강변저류지 면적에 따른 저감홍수위(CASE-3) 205

〈그림 3.3-85〉 강변저류지 면적에 따른 수심저감율(CASE-1) 206

〈그림 3.3-86〉 강변저류지 면적에 따른 수심저감율(CASE-2) 206

〈그림 3.3-87〉 강변저류지 면적에 따른 수심저감율(CASE-3) 206

〈그림 3.4-1〉 에너지 방정식의 도해 209

〈그림 3.4-2〉 유량계수 CM의 비교(이미지참조) 213

〈그림 3.4-3〉 수치모의결과와 수위관측결과 비교(Q=6,076 ㎥/s) 216

〈그림 3.4-4〉 수치모의결과와 수위관측결과 비교(Q=10,178 ㎥/s) 216

〈그림 3.4-5〉 강변저류지 수치모의를 위한 단면자료 구축 217

〈그림 3.4-6〉 1번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=6,076 ㎥/s) 218

〈그림 3.4-7〉 1번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=10,178 ㎥/s) 219

〈그림 3.4-8〉 2번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=6,076 ㎥/s) 220

〈그림 3.4-9〉 2번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=10,178 ㎥/s) 220

〈그림 3.4-10〉 3번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=6,076 ㎥/s) 221

〈그림 3.4-11〉 3번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=10,178 ms/s) 222

〈그림 3.4-12〉 4번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=6,076 ㎥/s) 223

〈그림 3.4-13〉 4번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=10,178 ㎥/s) 223

〈그림 3.4-14〉 5번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=6,076 ㎥/s) 224

〈그림 3.4-15〉 5번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=10,178 ㎥/s) 225

〈그림 3.4-16〉 6번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=6,076 ㎥/s) 226

〈그림 3.4-17〉 6번 강변저류지 운영에 의한 수위모의결과(Q=10,178 ㎥/s) 226

〈그림 3.4-18〉 강변저류지 설치위치에 따른 수위수문곡선 모의결과 229

〈그림 3.4-19〉 강변저류지 설치위치에 따른 저감수위 변화 230

〈그림 3.4-20〉 강변저류지 설치위치에 따른 수심저감율 변화 230

〈그림 3.4-21〉 횡월류웨어 높이 Hw 231

〈그림 3.4-22〉 Hw=0.00 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=6,076 ㎥/s) 232

〈그림 3.4-23〉 Hw=0.00 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=10,178 ㎥/s) 233

〈그림 3.4-24〉 Hw=1.80 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=6,076 ㎥/s) 234

〈그림 3.4-25〉 Hw=1.80 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=10,178 ㎥/s) 234

〈그림 3.4-26〉 Hw=4.20 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=10,178 ㎥/s) 235

〈그림 3.4-27〉 Hw=4.80 m 횡월류웨어에 의한 수위변화(Q=10,178 ㎥/s) 236

〈그림 3.4-28〉 횡월류웨어 높이에 따른 수위수문곡선 모의결과 237

〈그림 3.4-29〉 횡월류웨어 높이에 따른 저감수위 변화 237

〈그림 3.4-30〉 횡월류웨어 높이에 따른 수심저감율 변화 238

〈그림 3.4-31〉 저류면적에 따른 수위수문곡선 모의결과 239

〈그림 3.4-32〉 저류면적에 따른 저감수위 변화 239

〈그림 3.4-33〉저류면적에 따른 수심저감율 변화 240

〈그림 3.5-1〉 강변저류지 설계 절차 241

〈그림 3.5-2〉 홍수저감 목표지역 직상류 설치 시 수문곡선 변화 254

〈그림 3.5-3〉 홍수저감 목표지역 직하류 설치 시 수문곡선 변화 254

〈그림 3.5-4〉 홍수저감 목표지역 상·하류 설치 시 수문곡선 변화 255

〈그림 3.5-5〉 홍수저감 목표지역으로부터 원거리 상류에 설치 시 수문곡선 변화 255

〈그림 3.5-6〉 관로형 유출부의 표준도(안) 261

I. 제목

이상홍수 대비 수공구조물 설계기법개발 및 기준개선

II. 연구개발의 목적 및 필요성

국가의 경제발전과 국민의 생활수준의 향상으로 사회기반시설의 집적도가 높아지고, 도시화로 인한 인구 및 자산의 집중이 가속화되어 재해로 인한 피해의 위험성이 점점 커지고 있다. 따라서 재해로 인한 대응방안의 수립에 대한 사회적 관심이 높아지고 있으며, 기술개발에 대한 국민적 이해수준도 향상되어 기술개발의 필요성이 높아지고 있다. 본 연구는 이상홍수에 대비한 하천시설물의 설계기법 및 기준개발을 위한 네 번째 단계로 이상홍수에 대비한 유역치수해석 기술을 개발하는데 그 목적이 있다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

이상홍수에 대비한 수공구조물 설계기준을 개선하기 위하여 국내외 강변저류지 설계기법 및 국내외 연구사례에 대해 조사하였다. 수리실험 및 수치해석을 통하여 강변저류지 설계기법을 개발하였으며, 월류대응제방에 구조별 설계기법을 개발하여 여러 경우에 대한 수리실험을 수행하였다.

IV. 연구개발결과

이상홍수에 대응 가능한 월류대응제방 설계기법 개발을 위하여, 뒷비탈에서 흐름에 저항할 수 있는 4종류의 월류보호공을 설계하였다. 보호공 원안은 일본에서 사용했던 형상이다. 개선 1안의 보호공은 조도를 증가시켜 유속을 저감할 수 있도록 설계하였으며, 개선 2안의 보호공은 들림현상을 억제할 수 있도록 2단의 형상이 1단의 형상을 지지할 수 있도록 설계하였다. 마지막 개선 3안의 보호공은 유공률을 최대 증가시켜 친환경성과 경제성을 높일 수 있도록 하였다. 국내의 제방 설계기준과 실험여건 등을 고려하여 제작한 1V:3H 경사 수로에서 흐름 양상을 파악하기 위한 실험이 수행되었으며, 이후 앞서 설계했던 각각의 보호공에 대한 실험을 수행하여 보호공에 따른 제방 안정성 효과를 확인하고, 그 결과를 월류대응제방 설계기법에 적용할 수 있도록 하였다.

한편, 유역종합적 치수계획에 활용할 수 있는 강변저류지에 대한 수리실험을 수행하였다. 낙동강 유역의 밀양강 수계에 계획된 강변저류지의 설계안을 분석하여 강변저류지 수로와 복단면 형상의 하도 수로를 제작하였다. 하도의 제방은 기존의 제방설계기준을 반영하여 1V:2H로 제작하였으며, 강변저류지의 횡월류부를 다수 설치하여 홍수저감 목표지점으로부터의 거리에 따른 수위저감효과의 변화를 분석하였다 또한, 횡월류웨어의 높이에 따른 수위저감효과의 변화와 강변저류지 면적에 따른 홍수저감효과를 분석하였다. 강변저류지는 홍수저감 목표지점으로부터 가까운 거리의 상류에 횡월류웨어의 높이가 최대한 낮게 설치하는 것이 홍수위험을 최대로 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다. 일정 면적 이상의 저류면적에서는 수위저감효과가 동일하게 나타난다. 수리실험결과를 이용하여 HEC-RAS 수치모의를 수행하였으며, 강변저류지 설계절차에 적용할 있도록 하였다. 본 과업에서 수행된 강변저류지의 수리실험 및 수치해석 결과를 바탕으로, 강변저류지의 설계기법을 제안하였다

V. 연구개발결과의 활용계획

본 연구의 최종 목표는 이상홍수에 대비한 수공구조물의 설계기법 및 기준 개선으로서, 연구성과는 수공구조물 설계 및 시공 단계에서 직접 활용 가능한 지침 및 기준을 작성하는 것이다. 본 연구의 이상홍수 대응 하천제방시스템 및 저류시스템 평가기법을 고려한다면 최적의 설계기법을 채택 할 수 있을 것으로 기대된다. 월류대응제방 수리실험계획 및 예비실험은 기타 제방 관련 연구를 수행하는 참고자료로도 활용될 수 있을 것이다.

기술적 측면으로는 국내에서 고려하지 않았던 월류대응제방 설계기술 개발로 선진국 수준의 홍수방어구조물 설계기술을 확보하고 하천제방의 내구성 향상을 위한 고강도 재료를 확보하여 홍수방어의 안전성을 향상시키고 홍수 위험도를 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 강변저류지의 설계지침을 작성하여 강변저류지의 설계에 반영될 있도록 하며, 그에 따른 최적의 홍수위험 저감효과를 기대한다. 즉, 이상홍수 대응 기술의 확보 가능하리라 판단된다.