안정된 이동상 하상으로 대변되는 자연 하상에 보, 수제, 낙차공과 같은 인위적 교란이 작용할 경우 기존의 이동상 시스템이 무너져 하상의 거동 특성이 변화하게 되며, 이는 결국 수생태의 건상성을 근본적으로 훼손하게 된다. 따라서 수생태계에 미치는 교란을 최소화하고자 하는 자연하상복원 기술이 요구되며, 본 연구에서 적용한 웅덩이형 수제공법은 이와 같은 자연하천의 흐름 특성과 이동상 특성을 고려함과 동시에 공간적 변화의 제어를 실현할 수 있는 기능을 지니고 있다. 웅덩이형 수제공법은 세굴로부터 보호가 필요한 하안 구간에 적합한 공법으로 수제 전면부가 폐쇄형으로 구성되어 복단면에서 고수위 시에 수제 웅덩이부 내에 저유속 구간을 형성하여 자연스러운 하안 형성을 유도하고, 소류력 복원을 통해 자연적으로 하도 중앙의 하상재료 이동성을 증가시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 이와 같은 웅덩이형 수제공법의 기능을 평가하기 위해 일반 개방형 수제와 웅덩이형 수제의 모형을 제작하여 동일 조건에서 이동상 실험을 수행하였으며, 지형 계측에 사용되는 지상 LiDAR(Light Detection And Ranging)를 활용하여 하상변동을 측정하였다. 실험 결과 웅덩이형 수제공법은 기존의 개방형 수제에 비하여 하안부의 흐름에너지가 효율적으로 저감됨으로써 세굴 방지와 함께 보다 많은 퇴적이 발생하였고, 하도 중앙의 하상재 이동이 안정적으로 나타났으며, 이는 지상 LiDAR 결과 자료를 통해 보다 정확하게 확인 할 수 있었다. 추후 연구 결과 자료는 3차원 CAD를 이용한 모델링 및 정밀한 하상 등고 그래프에 활용할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확하게 공법의 기능을 평가할 수 있는 세굴-퇴적 지형 분석이 가능 할 것으로 기대한다.

하천에서의 골재채취 및 하도준설은 하상교란에 의한 조도계수와 준설지점 상하류의 흐름특성 변화를 발생시키며, 이로 인한 하천 준설지점 상류방향으로 급격한 침식, 지류 하상고를 저하시키는 등 하도 안정성과 취입보, 교량 등 수리구조물의 안정성 등의 문제가 초래된다. 또한 국내 하천은 하상계수가 크고 홍수시 부유사 이송이 실질적인 하상변화의 대부분을 차지하는 특징을 가지고 있으므로 이에 대한 후속 연구가 필요한 상황이다. 최근 국내에서도 하도내 소류사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정에 대한 실내시험과 수치모의 연구가 수행되었지만, 부유사 이송에 따른 연구가 추가로 진행되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 CCHE2D 모형을 이용하여 2차원 비평형 부유사이송 수치모의를 수행하고, Galappatti와 Vreugdenhil(1985)의 수리모형 실험결과와 비교하여 부유사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정 수치모의 능력을 평가하였고, 비평형유사이송 매개변수인 Nonequilibrium adaptive coefficient의 수치모의 결과에 대한 민감도를 분석하였다. 따라서 본 연구는 국내 하천 특성을 반영한 하도 준설 웅덩이의 적응과정에 대한 수치모의의 기초자료로 활용되어, 하도의 안정성 평가 및 설계 등에 기여할 것으로 기대된다.

자연하천은 사행을 보이며 만곡부 외측에 웅덩이 그리고 만곡과 만곡을 연결하는 직선 유로에 여울이 형성된다. 웅덩이는 수심이 깊으며 유속이 느리고, 여울은 수심이 비교적 얕고 유속이 빠른 특징이 있다. 사행유로를 따라 자연적으로 발달하는 웅덩이-여울 연속구조에 근래들어 관심이 집중되는 이유는 이러한 하천형태학적 구조가 생물학적인 다양성을 증가시키기 때문이다. 본 연구에서는 금강의 지류인 갑천 상류구간을 대상으로 웅덩이-여울 연속구조에서 하상토의 입도특성을

본 연구는 하천의 골재채취 혹은 하천준설로 인하여 교란된 하천의 적응과정을 하도의 평면변화에 적합하도록 일반좌표계 상에서 흐름 및 하상변동을 모의할 수 있는 2차원 수치모형을 이용하여 파악하였다. 수치해석 기법으로는 흐름의 운동량 방정식에서 이류항은 CIP (Cubic Interpolated Pseudoparticle)법을 적용하였으며, 확산항은 중앙차분법을 적용하였다. 하천준설 혹은 골재채취에 의해 형성된 웅덩이는 초기에 웅덩이 상류 지점에서 급격한

본 연구에서는 하도준설 및 골재채취에 의한 교란하천의 적응과정을 정량적으로 파악하기 위하여 이동상 실내실험을 수행하였으며, 하상경사 및 골재채취를 위한 준설 규모의 변화에 따른 하도의 응답 특성을 분석하였다. 웅덩이의 되메우기가 진행 중일 때에는 웅덩이의 이동속도는 일정하지만, 되메우기가 완료된 후에는 웅덩이(pit)의 이동속도가 빠르게 진행된다. 또한 웅덩이가 되메워지는 동안에 웅덩이의 수중 안식각은 일정하게 유지되었다. 하상경사가 급할 경우에, 웅덩