홍수조절지는 하천 제내지 측에 제방을 축조하고 제방 일부 구간에 횡월류위어를 설치해 일정규모 이상의 홍수사상 발생 시 홍수량 일부를 월류시켜 저류하는 홍수저감시설이다. 다양한 하천시설물이 존재하는 하천 내에서 홍수조절지의 운영 최적화를 위해서는 기존 시설과의 연계 운영을 함께 검토해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 하도 내 수문 시설의 영향을 고려해 홍수조절지 횡월류위어의 위치 변화에 따른 수로 내 수위 저감 및 유량 분담 효과를 분석하였다. 수문 시설의 영향을 고려하기 위해 수로 내 2문의 방사형 수문을 설치하였으며, 수문으로부터 상류 방향으로 횡월류위어의 위치를 이동시키며 수로 내 수위 변화와 횡월류위어의 월류량을 측정하였다. 실험 결과 횡월류위어의 위치가 수문에 가까울수록 수위 저감 효과가 크게 나타났으며, 유량 분담 효과는 큰 변화가 없는 것으로 확인되었다. 2개소 이상의 횡월류위어 운영 시에는 충분한 저류공간이 확보되어 횡월류 위어의 위치에 따른 수위 저감 효과의 변화가 크지 않은 것으로 확인되었다. 또한, 수문 운영 시 1개소 횡월류위어의 위치 변화에 따른 수위 저감율 을 경험식으로 산정해 향후 홍수조절지 계획 시 활용 가능한 기초자료를 제공하고자 한다.

하천주변의도시화와이상기후등으로인해기존의하천위주의홍수방어는한계를보이고있으며, 이에따라유역통합적인홍수방어대 책의 하나로 강변저류지 설치에 대한 요구가 증대되고 있다. 강변저류지를 치수대책에 포함시키기 위해서는 정량적인 홍수조절효과 산정이 필요하며, 이를 위해서는 강변저류지 홍수조절효과에 영향을 미치는 인자들의 불확실성을 줄이기 위한 노력이 필요하다. 특히 하천 수위 예측의 중요 변수인 하천 조도계수는 항상 불확실성을 포함하고 있으므로, 이를 고려한 설계방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는상대적으로설계자가자유롭게결정할수있는설계인자인강변저류지의횡월류부길이를이용하여하천조도계수의불확실성 을 고려한 강변저류지 설계 기법을 제안하고자 한다. 이를 위해 HEC-RAS 부정류 수치모형을 이용하여 하천 조도계수와 횡월류부 길이 변화가 홍수조절효과에 미치는 영향을 검토하였고, 분석결과를 이용하여 하천의 수위 예측 불확실성을 고려한 횡월류부 길이를 결정하는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 횡월류부 길이 결정 기법은 하천 수위 예측의 불확실성을 해결할 수 있기 때문에 강변저류지의 홍수조절효과를 좀 더 안전측으로 제시하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

본 연구에서는 광정횡월류위어 설치 예정지 하류쪽 본류 흐름내에 소규모 보를 설치하는 경우, 위어의 월류량 개선효과를 수리실험을 통해 확인하였다. 위어는 선행연구를 통해 월류량 소통능력이 가장 우수한 것으로 확인된 1 : 1 사다리꼴 형상의 광정횡월류위어를 사용하였다. 위어높이와 수로높이는 각각 0.06 m와 0.2 m이고, 예비실험을 통해 보의 높이를 광정횡월류위어높이의 1/3인 0.02 m로 결정하였다. 하류쪽에 설치되는 보가 위어로 부터 떨어지는 거리에 대한 보의 높이의 비(Bh/Lb)가 0.05, 0.025, 0.0167인 경우 월류량의 변화를 분석하였다. 보의 위치가 위어에 가까울수록 단위폭당 월류량이 많아졌으며, 각 8.1%, 5.4% 및 3.9% 증가하는 것으로 나타났다. 기존의 광정횡월류위어 유량계수식에 Bh/Lb를 매개변수로 추가하여 새로운 유량계수식을 제시하였다. 또한 선행연구 및 기존 연구자들의 실험자료와 본 실험의 연구자료를 비교하였으며, 측정된 월류량과 계산된 월류량을 비교하여 새롭게 제안하는 유량계수식의 적용성을 확인하였다.

최근 세계 곳곳에서 강우량증가에 의한 홍수피해가 속출하고 있다. 돌발적으로 집중되는 강우에 의해 하천이 범람하고 제방이 붕괴되는 피해가 증가하는 추세이다. 하도 내 홍수위가 증가하여 제방이 월류하면 제방은 그 기능을 상실하여 점진적인 붕괴가 진행된다. 제방의 점진적인 붕괴는 많은 연구가 진행중이나 복잡한 붕괴 메커니즘과 다양한 영향인자들로 인해 이론적으로 명확게 규명되지 않았다. 또한 대부분의 기존연구들이 제방의 붕괴를 댐붕괴와 동일하게 가정하거나 급격한 붕괴 또는 하도의 흐름에 횡방향으로 분류가되는 횡월류 위어와 동일하게 가정하여 실제 제방붕괴 양상과는 상이측면이 있다. 따라서 본 연구에서는 비점착성 재질로 제방을 축조하고 하도의 흐름이 존재할 때, 하도의 횡방향으로 제방이 월류하는 수리실험을 수행하여 하도의 Froude 수와 제방의 붕괴폭 및 붕괴유량과의 관계를 분석하였다. 그 결과 제방의 붕괴유량은 횡월류 위어와는 다르게 하도의 흐름과 제방 단면의 충돌에 의한 2차적인 영향이 발생하였고 이로 인해 붕괴유량의 차이가 발생하였다. 또한 붕괴유량이 수평한 제내지를 전파하는 실험을 수행하여 하도조건에 따른 붕괴홍수파 전파각의 시간적인 변화를 분석하였다. 붕괴홍수파 전파각은 붕괴의 발달 정도에 따라 상류 또는 하류전파각이 변화하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 댐붕괴나 횡월류 위어와는 구분되는 제방의 붕괴특성을 규명하였으며 이러한 특성이 제방붕괴에 대한 비상대처계획 수립 시에 적용한다면 최종 침수면적이나 침수심을 고려한 공간적인 계획뿐만 아니라 붕괴양상에 따른 시간적인 인자를 함께 고려한 계획이 수립될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 친환경적 홍수방어대책의 하나로 강변저류지 설치가 적극적으로 검토되고 있다. 강변저류지를 치수대책에 포함하기 위해서는 강변저류지 설치로 인해 확보할 수 있는 홍수조절효과의 정량적 예측이 필요하며, 이를 위해서는 정확한 횡월류량 산정이 요구된다. 특히 강변저류지의 경우 저류용량이 제한되어 있기 때문에 저류용량이 부족한 경우 그림과 같이 월류턱 높이를 기준으로 한 강변저류지 수심(D)이 월류턱 높이 보다 높아지게 되어 강변저류지 유입부에서 잠긴 흐름이 발생할 수도 있다. 하지만 횡월류위어 유량계수 연구는 대부분이 완전 횡월류 흐름에 대한 것으로, 잠긴 흐름 발생시 유량계수 산정에 어려움이 있다. 본 연구에서는 수리실험을 이용하여 월류턱 높이를 기준으로 한 하도의 수심(H)와 저류지 수심(D)를 변화시켜가며 다양한 잠긴 흐름을 재현하면서 잠긴 흐름 발생시 횡월류위어의 유량계수를 산정하였다. 실험 결과 하도와 저류지의 수심비(D/H)가 0.75보다 작을 경우에는 완전 횡월류 유량계수와 거의 동일하게 나타났으며, D/H가 0.75보다 커질수록 유량계수는 완전 횡월류 유량계수보다 점차 작게 나타났다. 잠긴 흐름 발생시 횡월류위어의 유량계수 산정 결과는 강변저류지 홍수조절효과를 좀 더 정확하게 분석하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 이상기후 및 극한 홍수 발생 빈도의 증가로 수공구조물의 붕괴위험이 증가하고 있다. 그 중 70%가 제방이며 특히 월류에 의한 붕괴가 40%에 달한다. 따라서 좀 더 효과적으로 홍수를 예측하고 피해를 줄이기 위하여 수리모형실험의 필요성이 대두되고 있다. 붕괴 모형을 기존에 모래로 축조하여 수행하는 실험은 시간과 인력의 소모가 심하여 경제적으로 비효율적이라는 단점이 있다. 따라서 좀 더 경제적이고 효율적으로 하기 위하여 수치모형을 통하여 해석을 하였다. 수치모의에 사용된 제방 모형의 형태는 10Cm의 정방형 형태를 한 셀로 하여 구성하였다. 각 셀의 이동은 3D스캐너로 측정한 수리실험 형상의 자료를 Kriging의 방식으로 보간하여 셀별 속도를 산정하여 수치모의 조건으로 적용하였다. 이동상 제방 모형의 길이는 2m로 하고 높이는 0.3m 사면경사는 1：2로 제작하였다. FLOW-3D를 통하여 수치모의를 한 결과 모래로 쌓은 제방을 이용한 수리실험과 유사한 수위와 월류량을 나타내었다. 따라서 좀 더 간편화된 수치모형을 통하여서 홍수의 메커니즘을 이해 할 수 있으며 수위와 월류량을 예측할 수 있을 것이다.

최근 친환경적 홍수방어대책의 하나로 강변저류지 건설이 적극적으로 검토되고 있다. 강변저류지를 치수대책에 포함하기 위해서는 강변저류지 설치로 인해 확보할 수 있는 홍수조절효과를 정확하게 산정해야 한다. 강변저류지의 홍수조절효과를 산정하기 위해 실무에서 주로 사용하고 있는 방법은 하천의 수위 변화를 고려할 수 있는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS이다. HEC-RAS를 이용한 강변저류지의 홍수조절효과를 분석하기 위해서는 횡월류위어 유량계수가 필요하다. 횡월류위어의 유량계수는 과거 많은 연구자들이 실험을 통해 제시하고 있지만 산정식들마다 차이를 보이고 있어 횡월류위어 유량계수 결정에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 횡월류위어의 유량계수를 수리실험을 통해 산정한 후 기존 산정식들로 구한 횡월류위어 유량계수들과 비교하여 강변저류지 홍수조절효과 분석에 기존 산정식들을 적용할 수 있는지 여부를 검토하였다. 비교 결과 본 연구에서 가정한 모의조건에서는 수리실험으로 산정된 유량계수에 비해 경험식으로 계산된 유량계수가 약 19 ∼ 97 % 정도 크게 산정되었다. 그리고 기존 산정식들로 구한 횡월류위어 유량계수를 이용하여 횡월류량을 산정할 경우, 약 1.2 ∼ 2.4 배 정도 과다 산정되는 것을 확인하였다. 따라서 강변저류지 홍수조절효과 산정을 위한 횡월류위어 유량계수 산정시 기존 산정식으로 구한 횡월류위어 유량계수의 불확실성이 크기 때문에 수리실험을 통해 결정하는 것이 바람직하다고 판단된다.

본 연구에서는 De Marchi 유량계수 개념을 이용하여 상대적으로 폭이 넓은 개수로에서 광정횡월류위어 유량계수에 대한 위어 상류단 프루드수(), 위어 높이(h), 위어 길이(L), 위어 폭(W), 본류 폭(B)의 영향 및 예언횡월류위어의 유량계수와 광정횡월류위어의 유량계수의 상관성을 실험적으로 확인하였다. 분석 결과 폭이 넓은 개수로 흐름 조건에서는 본류 흐름 조건의 영향이 약화되고 위어 자체의 기하학적 형상에 의한 영향이 강화되기 때문에 예연횡월류위

횡월류식 강변저류지를 포함하는 하천수계의 흐름 모의를 위한 준2차원 부정류 계산모형을 수립하였다. 수립된 모형은 횡월류 흐름에 대해서는 수량보존에 관한 연속방정식 및 월류형 수위-유량 관계식을, 하도에 대해서는 1차원 St. Venant 방정식을 각각 지배방정식으로 하여 흐름을 모의하는 폐합형 계산모형이다. 수립된 모형을 현재 계획 중인 군남 홍수조절지부터 한강 합류 지점까지의 임진강 구간에 대하여 적용하였다. 횡월류 위어의 유량계수에 대한 민감도 분석

횡월류위어의 월류량을 산정하기 위해서는 횡월류위어의 흐름특성을 분석하고 유량계수를 산정하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 수리실험을 통하여 직사각형, 삼각형 횡월류위어에 대하여 본류의 Froude 수, 횡월류위어의 폭, 위어정각 등의 형상변화에 따른 유량계수를 산정하였다. 횡월류위어의 유량계수는 횡월류위어의 형상 및 기하학적 조건과 본류의 Froude수에 따라 변하는 것으로 나타났다. 다중 회귀분석을 통하여 직사각형과 삼각형 횡월류위어의 유량계수식을 제

본 연구에서는 구형 수로 내에서 횡월류가 발생할 때, 그 흐름 특성의 변화를 연구하였다. ADI 기법을 이용한 2차원 천수방정식을 수치해석하여 횡월류웨어 주변의 수심 및 유속변화, 월류량에 영향을 미치는 인자들을 검토하였다. 월류량에 가장 직접적인 영향을 미치는 인자인 유량계수는 웨어의 기하학적 특성 이외에 본류의 후르드수와 웨어부 시작점에서의 본류 수심의 영향을 받는다. 웨어부 시작점에서의 후르드수와 본류의 후르드수 사이의 상관관계 및 웨어부 시작점에