본 연구에서는 하상변동 및 하상유지공 유실 문제가 발생했던 남한강과 금당천 합류부 지점을 대상으로 지류에서 유입되는 유량의 변화에 따른 흐름특성 및 하상변동 특성을 2차원 수치모형을 이용하여 분석하였다. 대상 구간의 수치모의 분석결과, 본류에서는 흐름집중 현상에 의해 지류 유입유량에 관계없이 합류 전에 비해 합류 후 유속이 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 지류 유입유량이 클수록 지류하천의 하도 침식이 가속화되고 따라서 주하도가 형성되어 지류에서의 마름영역이 더 크게 나타났다. 이로 인한 지류에서의 하도 침식은 지류에서의 유사발생량을 증가시키고 침식된 유사는 합류부 구간에 퇴적되는 것으로 나타났다. 합류부 구간에서의 지류 유입부 퇴적은 본류 흐름을 좌안으로 집중시키고 좌안의 하상이 저하되는 현상을 야기하였다.

2011년 금강에서는 물 부족과 홍수를 해결하고 수질개선과 하천복원을 위해 공주보, 세종보, 백제보를 건설하였다. 그러나 이러한 구조물의 건설은 장·단기적으로 하상을 변화시키고 그에 따라 하천환경을 변화시킨다. 따라서 보 상·하류의 하상변동을 예측하고 분석하여 예방하는 것은 하천 관리에 매우 중요하다. 하상변동을 모의하기 위한 수치모형들은 다양한 유사량 공식을 이용하고 있어 동일한 수리 조건에서도 유사량 공식에 따라 하상변동에 대한 결과 값이 많은 차이를 나타낸다. 그러므로 적용대상하천에 가장 적합한 유사량 공식을 선정하는 것은 중요하다고 할 수 있다. 그러나 기존 연구에서는 부유사량만을 측정하고 측정된 부유사량을 통해 총유사량을 추정한 값에 가장 적합한 유사량 공식을 선정해왔다. 그러나 이는 추정값으로서 보다 정확한 유사량 공식을 선정하기 위해서는 상당기간에 걸쳐 하상단면의 변화를 모니터링하고 변화된 하상단면을 가장 잘 반영할 수 있는 유사량 공식을 선정해야 한다. 본 연구에서는 공주보 상·하류 200m 구간을 대상으로 각각 분기별 1회씩 3년간 총 12회 하상단면을 측정하여 변화양상을 분석하였으며, 하상단면 변화양상을 가장 정확하게 재현할 수 있는 유사량 공식을 산정하기 위해 다양한 유사량 공식을 기반으로 한 준정상류 모형인 HEC-6가 탑재된 HEC-RAS4.1모형을 적용하였다. 본 연구결과를 통해 공주보 구간의 하상단면 및 유사량 측정 없이 유사량 공식만으로 간단한 유사량 측정이 가능할 것으로 기대된다.

세종보 상류 전 구간에 발생한 토사 퇴적으로 인해 수문운영에 지장을 초래하는 등 문제점이 발생하고 있어 준설 및 저층수 차단 등 하상 안정화를 위한 다양한 방법들이 적용되었으나 그 효과가 미흡한 실정이다. 이는 세종보 상류 구간에 하상변동특성을 감안하지 않은 획일적이고 단기적인 해결책을 적용하였기 때문으로 세종보 상류 구간의 하상변동에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 홍수기 전·후로 구분하여 하상변동 모니터링을 실시하여 하상의 변화를 측정하였으며 2차원 수치모형을 이용하여 흐름특성 및 하상변동을 모의하고 실측한 모니터링 결과와 비교하여 보 상류의 하상변동을 분석하였다. 모니터링 결과 세종보 상류 모니터링 구간에서 169,263m3의 토사가 퇴적되었으며 토사의 퇴적은 우안에 집중적으로 발생하였다. 상류부 전체적으로 퇴적 경향을 보였으나 가동보 수문 개도시 빠른 유속의 영향으로 보 직상류의 토사 퇴적은 적은 것으로 측정되었다. RMA2를 이용하여 흐름특성을 모의한 결과 우안은 오목한 지형적 특징으로 인해 유속이 낮게 모의되었으며 수문 개도에 따라 유속의 분포도 바뀌는 것으로 분석되었다. SED-2D를 이용한 하상변동 모의 결과 수문개도 방법에 상관없이 우안이 퇴적되는 것으로 모의되었으며 이는 지형적 특징으로 인한 우안의 낮은 유속에 기인한 것으로 분석되었다. 모니터링 및 수치모의 결과 세종보 상류는 전체적으로 퇴적되고 있으며 특히 우안의 낮은 유속으로 인해 퇴적 현상은 우안에 집중되고 있으므로 해결책이 필요하다.

The bed change analysis near the opening gate of a dam or weir to release deposited sediments have been conducted mostly using the numerical models. However, the use of unverified input parameters in the numerical model is able to produce the different results with natural and real conditions. Also, the bed changes near the opening gate of a dam or weir calculated with a numerical model could be varied depending on the geometry extent included the downstream area with supercritical flow in the model. In addition, the different time steps could provide different results in the bed change calculation, even though other conditions such as input parameters, geometries, and total simulation time were same. Therefore, in this study, hydraulic experiments were performed to validate the eddy viscosity coefficient which is the one of important input parameters in the RMA2 model and relevant to variation of simulation results. The bed changes were calculated using the SED2D model based on flow results calculated in the RMA2 model with the verified and selected eddy viscosity coefficient and also compared with experimental results. The bed changes near the opening gate were underestimated in the numerical model comparing with experimental results except only the numerical case without the modeling section of sediment release pipe and downstream area where the supercritical flow was produced. For the simulation of minimum time steps, different shapes of scour hole were produced in numerical and physical modeling.

본 논문에서는 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을이용하여 유사량 공식과 유사이송형태별 이류-확산 방정식의 선택이 하상변동 수치모의결과 값에 미치는 영향을 분석하고 실제 현장자료와 비교하였다. 또한 이러한 분석을 기초로 낙동강하구둑 상류 접근수로에서의 최적의 유사량 공식과 유사 이송형태별 이류-확산 방정식을 제안하였다. 낙동강하구둑 상류 접근수로에 대해 Ackers and White와 Engelund and Hansen의 유사량 공식과 소류사와

홍수피해를 경감시키고 홍수조절을 목적으로 계획되는 홍수조절용댐의 경우 홍수 발생 기간 외에는 상류와 하류 하천간의 흐름 차단을 억제하고 상류로부터 유입되는 유사가 댐 상류 부분에 퇴적되는 현상을 방지하기 위해 댐에 상시 개방되어 있는 배사관을 설치하기도 한다. 국내에서는 임진강 유역의 홍수피해 저감을 위해 건설되는 한탄강홍수조절댐에 배사관과 생태통로를 설치하도록 계획되었다. 본 연구에서는 1차원 HEC-6 모형을 이용하여 한탄강홍수조절댐 건설로 인한 댐

금강에 위치한 부여취수장 부근에서의 유사이송을 모의하기 위해서 2차원 유한요소모형(RMA)이 적용되었다. 다양한 유량조건하에서 하상변동에 관한 모의수행결과는 과거 이 지역에서의 실측된 값과 잘 일치하였다. 본 연구에서 하도부의 개선과 취수구 부근의 하상저하를 위한 대안으로서 수제공 설치와 밤섬제거가 고려되었다. 수제공의 설치에 다라 좌안쪽으로 주흐름이 변환되었으며, 전 영역에 걸쳐서 비슷한 폭을 가진 하도가 형성되었다. 12,030{{{{ { m}^{3