표제지
요약문
목차
제1장 서론 17
1. 연구 필요성 17
2. 국내외 기술 현황 18
2.1. 국내 현황 18
2.2. 국외 현황 20
3. 연구 목적 23
3.1. 사업 총괄 23
3.2. 연차별 사업 목표 24
4. 연구의 내용 및 범위 25
4.1. 총괄 연구 내용 25
4.2. 연차별 세부 내용 25
5. 연구 체계 27
5.1. 거시 TRM 27
5.2. 기술 로드맵 28
5.3. 미시 TRM 29
5.4. 세부기술간 상관도(Technology Flow) 30
5.5. 추진 체계 30
제2장 하천흐름 및 유사해석모형 평가 및 개발방향 설정 32
1. 국내ㆍ외 연구동향 32
1.1. 국내 연구동향 32
1.2. 국외 연구동향 33
2. 1차원 흐름해석 모형 및 하상변동 모형 개요 34
2.1. HEC-RAS 34
2.1.1. 모형의 개요 35
2.1.2. 단면자료 구축 44
2.1.3. 하천시설물 반영 45
2.1.4. 정상류모의 46
2.1.5. 부정류모의 47
2.1.6. 모의결과 관리 49
2.1.7. 모형의 평가 50
2.2. FLDWAV 51
2.2.1. 모형의 개요 51
2.2.2. 단면자료 구축 54
2.2.3. 하천시설물 반영 55
2.2.4. 부정류 모의 56
2.2.5. 모의결과 관리 56
2.2.6. 모형의 평가 58
2.3. HEC-6 59
2.3.1. 모형의 개요 59
2.3.2. 모형의 평가 71
3. 2차원 흐름해석 모형 개요 71
3.1. RMA2 71
3.1.1. 모형의 개요 72
3.1.2. 지형자료 구축 76
3.1.3. 모형의 적용성 검토 76
3.1.4. 모형의 평가 78
3.2. CCHE2D 79
3.2.1. 모형의 개요 79
3.2.2. 지형자료 구축 88
3.2.3. 모형의 적용성 검토 89
3.2.4. 모형의 평가 91
3.3. FLUMEN 91
3.3.1. 모형의 개요 91
3.3.2. 지형자료 구축 95
3.3.3. 모형의 적용성 검토 96
3.3.4. 모형의 평가 98
4. 수치모형 평가 및 개발방향 검토 98
제3장 호안 피해사례조사, 설계현황 조사 및 분석 101
1. 국내 호안 피해사례 조사 및 원인 분석 101
1.1. 호안 피해특성 101
1.2. 국내 호안 피해사례 현장조사 104
1.2.1. 호안 피해현황 105
1.2.2. 현장조사 결과 115
1.3. 호안 피해원인 분석 115
2. 국내 호안 설계 현황 117
2.1. 설계 현황 조사 118
2.2. 호안 시공사례 현장조사 119
3. 국내ㆍ외 호안 설계동향 및 비교 분석 121
3.1. 국내 현황 121
3.2. 국외 현황 123
3.2.1. 일본 124
3.2.2. 영국 139
3.2.3. 미국 147
3.2.4. 캐나다 150
3.2.5. 네덜란드 154
3.3. 호안 설계기법 비교 분석 158
3.3.1. 사석호안 158
3.3.2. 돌망태 호안 159
3.3.3. 블록 호안 160
3.4. 개선방안 검토 161
4. 예비실험을 통한 기존 호안 설계기법 검토 164
4.1. 실험개요 164
4.2. 실험모형 계획 165
4.2.1. 실험수로 166
4.2.2. 호안재료 168
4.2.3. 유량공급수조 169
4.3. 실험조건 및 방법 171
4.3.1. 실험조건 171
4.3.2. 실험방법 172
4.4. 실험결과 및 분석 174
4.4.1. 실험 결과 175
4.4.2. 결과 분석 182
제4장 호안 실험기법 개발 및 실험준비 185
1. 호안 실험 동향 조사 및 분석 185
1.1. HR Wallingford 186
1.2. JICE 188
1.3. ASTM 189
2. 실험수로 설계 일반사항 191
3. 호안 수리실험 수로 제작 192
3.1. 다목적 실험수로 192
3.2. 1:2 사면 실험수로 194
3.3. 복단면 고수호안 실험수로 195
3.4. 호안 안정성 평가 시험수로 196
제5장 결론 200
제6장 참고문헌 202
판권기 207
표 1.1. 연차별 연구 목표 24
표 1.2. 연차별 주요 연구 내용 26
표 2.1. 모의결과표 57
표 2.2. HEC-6에서 사용되는 유사량 공식 69
표 2.3. FLUMEN의 초기조건 형태 95
표 2.4. FLUMEN의 경계 조건 개수 95
표 3.1. 전북지역 홍수피해 지점 105
표 3.2. 침식 사례의 세부 분류 및 원인 117
표 3.3. 침식에 대한 설계세목(하천사방기술기준, 일본) 126
표 3.4. 호안구조모델별 설계세목(하천사방기술기준, 일본) 127
표 3.5. 하도특성에 따른 난류지수 TI 141
표 3.6. Escarameia & May(1992) 설계 기본식에 적용되는 보정계수 C 142
표 3.7. Pilarczyk(1990) 설계 기본식에 고려되는 계수 143
표 3.8. 호안공종별 설계 기본식(HR Wallingford, 1998) 147
표 3.9. 흐름조건별 안정계수 (Design of Riprap Revetment, 1994) 149
표 3.10. 만곡도에 따른 안정계수 150
표 3.11. 안정계수Φ와 한계전단계수 Ψcr(The Mekong River Commission, 2009) 155
표 3.12. 흐름에 대한 난류계수 KT (The Mekong River Commission, 2009) 155
표 3.13. 각 하도조건별 보정계수(The Mekong River Commission, 2009) 156
표 3.14. 사면경사계수(The Mekong River Commission, 2009) 156
표 3.15. 국외 사석호안 설계 기본식 157
표 3.16. 예비실험모형 제원 170
표 3.17. 주수로폭 2 m, 사석크기 1 cm 조건에서의 대표유속 비교 178
표 3.18. 주수로폭 1 m, 사석크기 1 cm 조건에서의 대표유속 비교 181
표 3.19. 기존 사석호안 공식에 접근유속과 국부유속을 적용시 안전율 184
표 4.1. 수리실험에 적용된 사석 제원실험수로 제원(HR Wallingford, 1992a) 186
표 4.2. 제안된 호안공종별 최적 경험식실험수로 제원(HR Wallingford, 1992b) 187
그림 1.1. 거시 TRM 28
그림 1.2. 기술 로드맵 29
그림 1.3. 미시 TRM 29
그림 1.4. 세부기술간 상관도 30
그림 1.5. 세부기술간 연구 추진체계 31
그림 2.1. 에너지 방정식의 모식도 36
그림 2.2. 유한차분격자 40
그림 2.3. 하천 평면정보 입력 45
그림 2.4. 단면자료 입력 45
그림 2.5. 하천횡단구조물 입력 46
그림 2.6. 측방향 월류 구조물 46
그림 2.7. 강변저류지의 입력용적 46
그림 2.8. 정상류 경계조건 입력 47
그림 2.9. 정상류 모의 47
그림 2.10. 부정류 경계조건 입력 48
그림 2.11. 수문곡선 입력 48
그림 2.12. 부정류 모의 49
그림 2.13. 모의결과 하천종방향 비교표 50
그림 2.14. 단면별 모의결과 50
그림 2.15. 단면별 모의결과 도시화 50
그림 2.16. 모의결과 수문곡선 50
그림 2.17. 가중 4점 음해법 격자망 53
그림 2.18. 단면측량 결과 B-H지점 선택 54
그림 2.19. B-H 관계곡선 54
그림 2.20. 하천횡단구조물 월류 유량 계산 세부사항 55
그림 2.21. 부정류 모의결과 파일 58
그림 2.22. 준정상류 입력창 60
그림 2.23. 준정상류 수문곡선 60
그림 2.24. 하상변화 모의결과 도시화 60
그림 2.25. 하상변화 모의결과 정리표 61
그림 2.26. 하도의 분할체적 62
그림 2.27. 에너지 방정식의 모식도 63
그림 2.28. HEC-6 모형의 흐름도 70
그림 2.29. SMS 모형의 표준 요소들 74
그림 2.30. 볼록 4변형 요소와 오목 4변형 요소 74
그림 2.31. 외부 및 내부 경계굴절각 75
그림 2.32. SMS GUI를 이용한 RMA2 수치격자 생성 76
그림 2.33. 홍수시 등수위도(RMA2) 77
그림 2.34. 홍수시 등수심 및 유속벡터(RMA2) 77
그림 2.35. 보 주위 등수위도(RMA2) 78
그림 2.36. 보 주위 등수심 및 유속벡터(RMA2) 78
그림 2.37. 수제 주위 등수위도(RMA2) 78
그림 2.38. 보 주위 등수심 및 유속벡터(RMA2) 78
그림 2.39. 비선형 요소 86
그림 2.40. CCHE2D에 이용된 엇갈림 격자 86
그림 2.41. 물리적 공간에서의 부분적 엇갈림 격자 87
그림 2.42. CCHE MESH를 활용한 수지전 하천지점 블록 생성 88
그림 2.43. 기하학적 기법 89
그림 2.44. 수치격자 생성 결과 89
그림 2.45. 홍수시 등수위도(CCHE2D) 89
그림 2.46. 홍수시 등수심 및 유속벡터(CCHE2D) 89
그림 2.47. 보 주위 등수위도(CCHE2D) 90
그림 2.48. 보 주위 등수심 및 유속벡터(CCHE2D) 90
그림 2.49. 수제 주위 등수위도(RMA2) 90
그림 2.50. 보 주위 등수심 및 유속벡터(CCHE2D) 90
그림 2.51. Triangle을 활용한 수치격자 생성결과 96
그림 2.52. 홍수시 등수위도(FLUMEN) 97
그림 2.53. 홍수시 등유속도(FLUMEN) 97
그림 2.54. 보 주위 등수위도(FLUMEN) 97
그림 2.55. 보 주위 등유속도(FLUMEN) 97
그림 2.56. 수제 주위 등수위도(FLUMEN) 98
그림 2.57. 보 주위 등유속도(FLUMEN) 98
그림 2.58. 1, 2차원 연계수치모형 적용 개념도 100
그림 3.1. 월류 파괴 유형 및 파괴 메카니즘 102
그림 3.2. 침식 파괴 유형 및 파괴 메카니즘 103
그림 3.3. 침투 파괴 유형 및 파괴 메카니즘 103
그림 3.4. 구조물 주변 제방 파괴 모식도 및 메카니즘 104
그림 3.5. 왕궁천 전경 및 피해현황 106
그림 3.6. 강경천 제1지점 전경 및 피해현황 107
그림 3.7. 강경천 제2지점 전경 및 피해현황 107
그림 3.8. 강경천 제3지점 전경 및 피해현황 108
그림 3.9. 대치천 전경 및 피해현황 109
그림 3.10. 천호천 전경 및 피해현황 110
그림 3.11. 임실천 제1지점 전경 및 피해현황 111
그림 3.12. 임실천 제2지점 전경 및 피해현황 112
그림 3.13. 섬진강 본류 전경 및 피해현황 113
그림 3.14. 대상천 전경 및 피해현황 113
그림 3.15. 요천 전경 및 피해현황 114
그림 3.16. 제방붕괴사례 분석 결과(1987년~2006년) 116
그림 3.17. 국내 호안설계현황 및 호안공종별 설계유속 범위 118
그림 3.18. 현장조사 수계내 조성된 호안공 현황 120
그림 3.19. 강우와 하천수의 침투에 의한 하천제방 피해의 발생과정 122
그림 3.20. 호안공종 유형 124
그림 3.21. 일본 하천사방기술기준 호안공 설계세목 125
그림 3.22. 힘의 균형 모델도 128
그림 3.23. 투영면적의 설명 129
그림 3.24. 군체 호안공 모델도 131
그림 3.25. 파괴형태 박리이고 단체 호안공 모델도 132
그림 3.26. 박리 모델의 균형 133
그림 3.27. 소류 파괴이고 일체성이 약한 월류보호공 모델도 134
그림 3.28. 파괴형태가 소류이고 일체성이 강한 호안공 모델도 135
그림 3.29. 망태채움 모델도 136
그림 3.30. 이동상 저수로 만곡부 보정 138
그림 3.31. 제방 만곡부 보정 139
그림 3.32. 만곡부 호안 설치 구간(Brown and Clyde, 1989) 152
그림 3.33. 사석호안의 밑다짐(Brown and Clyde, 1989) 153
그림 3.34. 사석 비중 2.65에 대한 사석 직경과 중량 154
그림 3.35. 사석 호안에 대한 설계값 비교 159
그림 3.36. 돌망태 호안에 대한 설계값 비교 160
그림 3.37. 단체형 블록 호안에 대한 설계값 비교 161
그림 3.38. 군체형 블록 호안에 대한 설계값 비교 161
그림 3.39. 예비실험수로 평면도 167
그림 3.40. 예비실험수로 단면도 167
그림 3.41. 예비실험수로 전경 168
그림 3.42. 실험수로내 설치된 사석공 168
그림 3.43. 유량공급수조 및 수두관 169
그림 3.44. 유량공급수조의 수위-유량 수문곡선 170
그림 3.45. 예비실험 수로내 측정지점 173
그림 3.46. 실험용 대차 및 1차원 유속계 174
그림 3.47. 수리실험시 사석공 붕괴모습 175
그림 3.48. 수심평균 유속분포에서 고려한 측선 176
그림 3.49. 주수로폭 2 m에서 사석크기 1 cm일 때 수심평균유속 분포 177
그림 3.50. 주수로폭 1 m에서 사석크기 1 cm일 때 수심평균유속 분포 179
그림 3.51. 주수로폭 1 m에서 사석크기 3 cm일 때 수심평균유속 분포 180
그림 3.52. 사석크기별 이탈유속 분포와 접근유속에 대한 이탈유속 비교 182
그림 3.53. 국외 호안설계식 적용을 통한 사석크기 측정값과 추정값 비교 183
그림 4.1. 실험수로 제원실험수로 제원(HR Wallingford, 1992a) 187
그림 4.2. 실험수로 제원(HR Wallingford, 1992b) 188
그림 4.3. 블록형태(HR Wallingford, 1992b) 188
그림 4.4. 호안 블록 수리특성치 실험 개요 189
그림 4.5. ASTM 콘크리트 블록 호안 안정성 평가 실험수로 190
그림 4.6. 다목적 실험수로 193
그림 4.7. 10 m 다목적 실험수로 제작과정 193
그림 4.8. 사행수로 194
그림 4.9. 1:2 사면 실험수로 195
그림 4.10. 용수로 및 작업로, 1:2 사면 실험수로 제작과정 195
그림 4.11. 복단면 고수호안 실험수로 196
그림 4.12. 호안 안정성 평가를 위한 시험수로 197
그림 4.13. 호안 안정성 시험수로 제작과정 198
그림 4.14. 각 실험수로 배치도 199