SED2D모형을 이용한 저수지 퇴사거동 모의-모의시간간격의 민감도를 중심으로
Simulation of Sediment Deposition Behavior in a Reservoir using a SED2D model: Focusing on Sensitivity of Simulation Time Step
김대근*
Kim, Dae Guen＊
목포대학교 공과대학 토목공학과
(2011년 9월 23일 접수; 2011년 12월 26일 1차 수정; 2012년 2월 9일 2차수정; 2012년 2월 10일 채택)
Abstract
In this study, the following conclusions were obtained from an investigation of the effect of the simulation time step on the simulation results of the two-dimensional, vertically averaged sediment transport model SED2D and an analysis of the deposited sediment distribution in suspended sediments of reservoirs according to grain size. The simulation time step has a significant effect on the deposited sediment distribution in a reservoir. In particular, if the simulation time step is set to be excessively large, physically invalid results are obtained. Additionally, in order to determine an appropriate simulation time step for SED2D, the selection of a simulation time step that will allow the analysis of the suspended sediment concentration profile at the main points of the simulation domain is necessary. The deposited sediment distribution in a reservoir according to grain size, including suspended sediments of clay, silt, and sand, was successfully simulated. Such information will prove valuable in application to the establishment of efficient management and reduction measures of reservoir sediment deposits.
Key words : simulation time step, SED2D, suspended sediment, reservoir, deposited sediment 주제어 : 모의시간간격, SED2D, 부유사, 저수지, 퇴사
1. 서 론
댐 상류에서 유입되는 유사는 저수지에서 유속이 감소함에 따라 입경별로 저수지에 퇴적된다. 이러한 유사의 퇴적은 저수지의 저수용량 감소는 물론 상류 하천의 하상 및 수위상승, 하천수질 및 생태학적인 변화, 하류하상의 변화 등과 같은 문제를 야기하게 된다(윤용남, 1988). 이러한 저수지 퇴사는 저수지의
기능에 여러 가지 문제점을 야기하므로 이의 정확 한 예측은 댐 및 저수지의 계획 및 설계 단계에서 중요하게 검토되어야 한다.
저수지 퇴사량 예측과 관련하여 국내에서는 퇴사 량 자료가 있는 저수지를 대상으로 연평균 비퇴사 량을 산정하여 이를 이용하거나, 장기유출에 근거한 유량-유사량 관계를 이용하는 방법 등이 사용되고
* Corresponding author Tel:+82-61-450-2476, FAX: +82-61-450-2476, E-mail: [email protected]
있다(안재현 등, 2006a). 나아가 저수지에서의 공간 적인 퇴사분포를 예측하기 위하여 2차원 수치모형을 이용하고 있다(안재현 등, 2006b; 지운 등, 2009).
특히, 국내에서는 2차원 하상변동모형으로 그 사용의 용이성 및 안정성이 뛰어난 SMS(Surface-water Modeling System)의 SED2D모형이 널리 사용되고 있다.
국내의 SED2D 적용사례는 크게 단기하상변동과 장기하상변동으로 구분하여 살펴볼 수 있다. 단기하 상변동 관련 연구로 김영복 등(2003)은 용담 다목 적댐 방류량에 따른 하류하천의 하상변동을 모의하 였으며, 김현석 등(2004)은 기존 보의 철거로 인한 하상변동을 모의하였으며, 한건연 등(2004)은 낙동 강 감천 합류부에서의 하상변동을 모의하였으며, 장 창래 등(2006)은 금강과 미호천 합류부에서의 하상 변동을 모의하였으며, 정상만 등(2007)은 돌보의 위 치에 따른 흐름 및 하상변동을 모의하였으며, 백경 오와 안성식(2008)은 취수보의 영향을 고려한 흐름 및 하상변동을 모의하고 이를 어도의 적정 위치 결 정에 활용하였으며, 안승섭 등(2008)은 교각 형상에 따른 하상변동의 특성을 분석하였으며, 임태환 (2008)은 홍수시 부항댐에 유입하는 유사의 퇴사거 동에 대해 모의한 바 있으며, 최병규 등(2009)은 댐 제체의 배사관 설치 여부에 따른 하상변동의 영향 을 모의하였으며, 윤라영과 장창래(2009)는 하도 준 설 전/후에 대해 계획홍수량 유하시 하상변동의 정 도를 비교하였으며, 김권한 등(2009)은 하도축소를 통해 흐름을 가속시켜 토사의 퇴적을 감소시킬 수 있음을 보였으며, 윤영배 등(2009)과 조홍제와 전우 열(2010)은 태화강의 교량 밀집구간의 하상변동을 모의한 바 있다.
장기하상변동 관련 연구로 최민하(2002)는 포천 천에 대해 장/단기 하상변동을 모의하였으며 장/단 기하상변동 모의시 모의시간간격(∆)으로 각각 24 시간과 2시간을 사용하였다. 그리고 민감도분석을 통해 이송가능토사의 입자크기가 모의결과에 가장
큰 영향을 미치는 것으로 평가하였다. 안재현 등 (2006b)은 저수지에서의 공간적인 퇴사분포를 예측 하기 위하여 일유량과 유량-유사량 관계를 이용하여 장기하상변동을 모의하였다. 지운 등(2009)은 배사 관 설치 여부에 따른 장/단기하상변동을 모의하였 다. 성충현 등(2006)은 소양호의 퇴사분포를 예측하 였으며 모의시간간격은 24시간을 사용하였다.
이상과 같이 국내의 장/단기 하상변동 관련하여 SED2D가 광범위하게 사용되고 있음에도 하상변동 을 지배하는 방정식과 관련 매개변수에 대한 평가 는 최민하(2002)의 연구를 제외하면 찾아보기 힘들 다. 특히, 단기하상변동은 모의시간간격으로 약 1~2 시간 정도, 장기하상변동은 모의시간간격으로 24시 간을 일반적으로 사용하고 있으나 모의시간간격이 모의결과에 미치는 영향에 대한 검토는 찾아보기 힘들며, 더욱이 각 논문에서 이에 대한 정보를 정 확히 제공하고 있지 않아 이에 대한 중요성을 간과 하고 있는 것으로 판단된다. 그리고 저수지에서의 퇴사분포를 예측함에 있어, 부유사의 대표입경에 대 해서만 모의를 하고 있어 부유사의 각 입경별 특성 을 반영한 퇴사분포는 예측하지 않고 있는 실정이 다. 이에 본 연구에서는 SED2D의 지배방정식을 검 토하고 특히 모의시간간격이 모의결과에 미치는 영 향을 중점적으로 검토하였다. 이러한 모의시간간격 에 대한 검토결과를 바탕으로 저수지에 유입되는 부유사에 의한 저수지에서의 퇴사분포를 정성적으 로 해석하였다. 특히, 입경별 퇴사분포를 해석함으 로써 저수지 위치별로 퇴적된 유사의 주요 입경을 합리적으로 추정할 수 있음을 보였다.
2. 연구방법
2.1 SED2D 모형
본 연구에서는 저수지에 유입되는 부유사에 의한 저수지의 공간적인 퇴사분포를 모의하기 위하여 수 심평균 2차원 하상변동모형인 SED2D를 이용하였다.
SED2D는 미공병단 WES(Waterways Experiment Station)에서 개발한 모형으로 상용모형인 SMS의 부 모형으로 이용할 수 있다. SED2D는 자체적으로 흐 름장을 계산할 수 없기 때문에 외부에서 계산된 흐 름장을 이용하여 하상변동을 해석하게 된다. SMS에 서는 이러한 흐름장으로 RMA-2를 이용한다. RMA-2 는 수심적분 2차원 천수방정식을 지배방정식으로 하는 범용 유한요소모형이다. RMA-2에 대한 자세한 소개는 WES(2001)에서 확인할 수 있으며, 그 안정 성으로 인해 최근까지도 널리 사용되고 있다(서일 원과 송창근, 2011; 안재현 등, 2006b).
SED2D는 모래하상과 점토질하상에 대해 모의가 가능하지만 하나의 유효입경만을 고려할 수 있기 때문에 다양한 입경에 대한 고려가 필요한 경우에 는 각각 모의를 하는 것이 필요하다. 또한 RMA-2 에서 산정한 흐름자료와 하상변동이 비연계 (uncoupled)로 해석되기 때문에 SED2D에서 모의되 는 하상변동이 흐름에 미치는 영향이 크지 않다는 가정이 성립되어야 한다. 만약, 하상변동이 흐름에 유의미한 변화를 야기할 정도이면 SED2D에서 모의 된 하상변동을 감안한 새로운 지형에 대한 흐름모 의를 수행하여 이를 이용한 하상변동을 모의하여야 한다. SED2D의 유사이송과정(sedimentaion process) 은 기본적으로 침식(erosion), 유입(entrainment), 운 반(transportation), 퇴적(deposition)과정으로 이루어 지며 유사이송은 대부분 부유사의 형태로 이루어진 다는 가정에 기초하고 있다(WES, 1998).
모래하상에 대한 SED2D의 모의과정으로 부유사 의 이송-확산방정식은 다음과 같다.
(1)
위에서 는 부유사의 농도, t, x, y는 각각 시간 과 평면좌표계의 각 방향, u, v는 x, y방향의 유속,
, 는 각 방향의 확산계수이며 는 sink/source항으로 흐름중의 부유사와 하상에서 생 성되는 토사의 상호 교환관계를 설명한다. 흐름에 의해 하상에 작용하는 전단응력, 는 다음과 같다.
(2)
위에서 는 물의 밀도, 는 전단속도로 본 연 구에서는 다음과 같은 Manning의 전단응력공식을 사용하여 산정하였다.
(3)
위에서 은 Manning의 조도계수, 는 중력가속도,
는 수심이다. 이송-확산방정식 (1)의 sink/source항
는 다음과 같다.
(4)
위에서 는 하상에서 생성되는 유사의 농도 (equilibrium concentration)로 식 (2)의 전단응력과 하상을 구성하는 물질의 함수인데 SED2D에서는 Ackers-White공식(Ackers and White, 1973)을 사용 하고 있다. 즉, 식 (4)에서 이면, 흐름중의 부유사에는 source, 반면 하상에는 sink의 역할을 하게 되므로 식 (1)의 부유사의 농도는 증가하고 하상은 세굴이 발생하게 된다. 그 반대의 경우에는 하상에 퇴적이 발생하게 된다. 본 연구와 같이 저 수지의 퇴사를 모의하는 경우에는 하상에 작용하는 전단응력이 작기 때문에 하상에 퇴적이 주로 발생 하며 식 (1)의 부유사의 농도는 가 sink로 작용하 므로 하류로 이동하며 감소하게 된다. 는 특성시 간(characteristic time)으로 하상에 퇴적 및 세굴이
발생하는 경우에 각각 다음과 같다.
하상퇴적 :
∆ (5a)
하상세굴 :
∆ (5b)
위에서 , 는 일정 상수이며 모형의 기본값 은 각각 1과 10이다. 그리고 ∆는 모의시간간격이 다. 식 (4)와 (5)를 살펴보면, 저수지에서의 퇴적과 정을 모의할 때 ∆를 너무 크게 잡으면 부유사의 입경, 즉 침강속도에 관계없이 특성시간이 ∆로 일정하게 되어 부유사의 농도 및 하상퇴사의 분포 가 불합리하게도 거의 동일한 양상을 보이게 된다.
즉, 이러한 문제점을 피하기 위해서는 부유사의 입 경(침강속도), 저수지의 규모 등을 감안하여 모의시 간간격을 설정해야 할 것이다.
2.2 모의조건
Fig. 1은 국내에서 설계 중에 있으며, 국외에 설 치예정인 유역변경식 수력발전소의 본댐 및 침사지 의 평면도이다(김대근 등, 2010). 댐이 위치하는 곳 의 상류유역은 고도 8,000m가 넘는 히말라야 산맥 이 위치하는 지역으로 유역면적은 약 2,400㎢이며, 댐 설치로 형성되는 저수지의 저수용량은 약 6.4백 만㎥이다. 저수지의 수력발전을 위한 운영수위는 El. 760~765m이다. 저수지의 수심은 만수위 El.
765m를 기준으로 댐 직상류부에서 국부적으로 약 30m이며, 대부분 5~15m 내외의 분포를 보이고 있 다. 또한 저수지의 저수용량에 비해 저수지에 유입 하는 년간총유입유량은 약 3.2✕109㎥에 이르고 있 어(STAR Hydropower, 2007), 저수지 내 물의 체류 시간이 짧은 자연하천에 가까운 혼합형저수지로 구 분할 수 있다.
하상변동을 모의하기 위해서는 하상토 및 부유사 의 입도분포를 수집해야 한다. 관련 사업의 타당성
Fig. 1 Weir and sandtrap structures of the hydroelectric station
조사보고서(STAR Hydropower, 2007)에 의하면 해 당지역의 하상 표면은 다양한 크기의 큰 자갈과 호 박돌을 포함하고 있으며, 표면층 아래에는 자갈과 모래로 구성되어 있으면 하상물질에 대한 입도분석 결과 평균입경은 약 100mm인 것으로 조사되었다.
해당유역의 하천 유량에는 히말라야의 빙산지역에 서 발생하는 다량의 유사가 포함되어 있는데, 부유 사 농도는 유량이 비교적 많은 기간을 기준으로 모 래, 실트, 점토의 비율이 33, 46, 21%이며 평균입경 은 약 0.06mm인 것으로 조사되었다. 그리고 유량- 부유사량 관계곡선은 다음과 같다.
× (6)
위에서 는 유량이며, 는 부유사의 일부하량 (ton/day)이다.
저수지에서의 흐름 및 퇴사거동을 모의하기 위하 여 댐 상류 약 3.5km 구간을 모의영역으로 설정하 였다. 수치모의를 위한 유한요소망을 구축하기 위하 여 타당성조사에서 시행한 측량성과인 1:1000 축척 의 지형도와 횡단측량 성과를 이용하였으며 또한 가물막이댐(copper dam), 본댐과 침사지 유입부와 같은 구조물도를 이용하여 Fig. 2와 같은 6,368개의 요소의 19,038개의 절점으로 구성된 유한요소망을
구축하였다. 공사중에 설치되는 가물막이댐은 공사 후에도 철거하지 않는 것으로 계획되어 있어 이를 반영하였으며, 모의영역의 상류구간에서는 하상경사를 따르는 하천흐름의 특징을 가지는 영역이 모의영역에 포함될 수 있도록 모의영역을 상류방향으로 충분히 확장하였다. 상류 하천에서의 흐름은 통수단면이 증 가하는 저수지에 유입되면서 흐름의 속도가 감소하며 수면경사가 평행에 가까운 저수지에서의 흐름특징 을 가지게 되면서 저수지에 퇴사가 발생하게 된다.
A
0 500
(unit : m)
(a) Finite element network
0 500
(unit : m)
(b) Bathymetric map
Fig. 2 2-dimensional finite element network and bathymetric map
흐름모의를 위한 RMA-2의 주요 매개변수는 하상 및 하안의 수리학적 거칠기를 나타내는 Manning의 조도계수와 와점성계수이다. 본 연구에서는 Manning 의 조도계수로 타당성조사에서 제시하는 하상특성을 감안하여 0.045를 사용하였다. 그리고 와점성계수는 Peclet수 조절에 따라 격자망과 유속의 함수로 모형 내에서 자동계산되도록 하였다. 보통 10~50범위의 Peclet수를 사용하면 타당한 결과를 얻을 수 있는 것으로 제시하고 있는데 본 연구에서는 그 중간값 인 30을 사용하였다. 하상변동을 모의하기 위한 입 력조건으로 하상물질의 평균입경은 100mm, 비중은
2.65, 형상계수는 0.67을 사용하였다. 그리고 부유 사의 침강속도는 우효섭(2002)에서 제시하고 있는 Rouse의 침강속도 산정곡선을 이용하였다.
3. 모의결과
3.1 모의시간간격에 따른 저수지 퇴사의 민감도 모의시간간격에 따른 저수지 퇴사거동의 민감도를 분석하기 위하여 대상유량을 선정하였다. 타당성조 사에 의하면 1년중 6월에 대상유역의 월평균유량이 284.7㎥/s로 가장 많은 비가 내리는 것으로 분석되 었다. 이에 민감도를 분석하기 위한 대상유량으로 284.7㎥/s를 채택하였으며, 대상유량에 대한 부유사 의 유입농도는 식 (6)에 의하면 1.829ppt가 된다.
저수지 상류부의 유입경계조건으로 대상유량인 284.7㎥/s을 입력하였으며, 침사지로 153㎥/s의 유 량이 유출되며, 저수지 하류부의 경계조건으로 저수 지의 운영수위인 El. 765m를 입력하였다. 모의영역 의 초기조건으로 전 영역에 걸쳐 하류부 경계조건 과 동일한 수위를 설정하였다. Fig. 3은 흐름장을 도시한 것으로 음영은 유속의 크기를 벡터는 흐름 의 방향을 보여주고 있다. 상류 하천부에서는 최대 약 1.4m/s의 유속이 발생하나, 저수지로 유입되며 급격히 0.4m/s 이내의 유속으로 감소하고 있음을 알 수 있다. 즉, 상류 하천에서 저수지로 유입되는 부유사가 유속이 감소함에 따라 저수지에 퇴적되는 거동을 보일 것으로 추정할 수 있다.
0 500
(unit : m)
Fig. 3 Flow field in a reservoir
Fig. 3과 같은 정상상태의 흐름장에 대해 하상변 동을 모의하기 위하여 부유사의 상류경계조건으로
0 500 (unit : m)
(a) Simulation time step: 24 hour
(c) Simulation time step: 2 hour
1.829ppt를, 저수지의 초기 부유사 농도는 0을 부여 하였다. 유입되는 부유사의 평균입경은 0.06mm, 침 강속도는 0.003m/s를 입력하였다. SED2D의 모의시 간간격에 따른 저수지퇴사의 거동을 비교하기 위하 여 모의시간간격으로 24시간, 6시간, 2시간, 1시간 에 대해 각각 모의하였다. Fig. 4는 각각의 모의시 간간격에 대한 24시간 후의 저수지 퇴사 모의결과 이다. 모의시간간격이 24시간인 경우에는 본댐 전 면에서 최대 약 0.02m의 퇴적이 발생하고 있으며 모의시간간격이 6시간인 경우에는 본댐 전면에서 최대 약 0.07m의 퇴적이 발생하고 있으며 모의시간 간격이 2시간인 경우에는 저수지의 중앙부와 본댐 전면에서 최대 약 0.07m의 퇴적이 발생하고 있으며 모의시간간격이 1시간인 경우에는 저수지 유입부에 서 0.11m의 퇴적이 발생하고 있다. 즉, 모의시간간 격에 따라 퇴적되는 유사의 양뿐만 아니라 퇴적되 는 위치에도 큰 차이가 있음을 알 수 있다.
이상과 같은 현상은 2.1절의 SED2D 지배방정식 을 면밀히 검토하면 예상할 수 있다. 저수지에서의 퇴사거동은 식 (1)의 부유사의 이송-확산방정식에서 알 수 있듯이 부유사의 이송, 확산 그리고 하상과 의 부유사 교환에 의해 이루어진다. Fig. 5는 모의
(b) Simulation time step: 6 hour
(d) Simulation time step: 1 hour
시간간격이 1시간인 경우에 대해 Fig. 2의 A지점에 서의 부유사 농도 이력을 도시한 것이다. 약 5시간 정도면 A지점은 부유사의 농도가 정상상태에 도달 함을 알 수 있다. 이러한 경우에 5시간 이상의 모 의시간간격을 사용하면 A지점의 경우에는 흐름 중 부유사와 하상과는 어떠한 상호영향도 없는 상태에 서 부유사의 농도분포가 형성되기 때문에 서로 동 일한 부유사 농도를 가지게 된다. 이러한 이유로 Fig. 4에서 모의시간간격이 6시간인 경우와 24시간 인 경우에는 저수지내 공간적인 퇴사분포가 거의 동일한 형태를 보이게 된다. 나아가 모의시간간격이 과도하게 크게 되면 식 (5)의 특성시간 가 부유사 의 입경에 무관하게 일정하게 되어 식 (4)의 sink/source항 또한 일정한 값을 가지게 된다. 이는 부유사의 입경과 무관한 불합리한 저수지내 퇴사분 포를 야기하는 원인이 된다. 즉, SED2D의 적절한 모의시간간격을 결정하기 위해서는 모의영역의 규 모, 이송, 확산의 정도 등을 감안하여 결정하여야 하는데, 모의영역의 주요지점에 대해 Fig. 5와 같은 부유사의 농도 이력을 추적하여 부유사의 농도이력 을 충분한 해상도로 추적할 수 있을 정도의 모의시 간간격을 선택하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
Fig. 4 Deposited sediment distribution in a reservoir according to simulation time step
Fig. 5. History of suspended sediment concentration (at point A)
3.2 부유사 입도별 저수지 퇴사 거동
해당지역의 유황곡선 분석결과 일최대유량은 435.2㎥/s이며, 이를 부유사 입도별 저수지 퇴사 거 동을 분석하기 위한 대상유량으로 선정하였다(Fig.
6 참조). 본 연구에서는 Fig. 6의 홍수량 수문곡선 에서 153㎥/s 이상의 유량구간에 대해서만 모의를 시행하였다. 침사지로 153㎥/s의 유량이 유출되며, 저수지 하류부의 경계조건으로 저수지의 운영수위 인 El. 765m를 입력하였다. 모의영역의 초기조건으 로 전 영역에 걸쳐 하류부 경계조건과 동일한 수위 를 설정하였다. 대상유량에 대한 부유사의 유입농도 는 식 (6)을 이용하여 시간분포를 구하였으며 최대 의 유입농도는 4.0ppt에 이른다. 부유사의 입경은 부유사의 입도분포곡선을 3등분하여 각 등분의 평 균입경에 대하여 모의하였다. 각각의 평균입경과 침 강속도는 Table 1과 같다. 모의시간간격은 Fig. 5의 부유사 농도 이력을 참조하여 저수지 내 부유사의 농도분포를 충분한 해상도로 추적할 수 있도록 0.25시간으로 선정하였다.
Classification Mean diameter
(mm)
Fall velocity
(m/s) Remark Grain size 1(0~33%) 0.005 0.0001 Clay Grain size 2(33~ 67%) 0.06 0.003 Silt Grain size 3(67~100%) 0.20 0.025 Sand Table 1 Grain size distribution of suspended sediment
Fig. 6 History of inflow hydrograph for a reservoir
Fig. 7은 각 입경별 그리고 전체 입경의 저수지 퇴사분포를 도시한 것이다. (a)는 평균입경이 0.005mm인 Clay 성분의 저수지 퇴사분포로 저수지 상류측, 하천 유입부를 제외하면 대부분의 저수지에 서 4mm내외의 퇴적양상을 보이고 있다. (b)는 평 균입경이 0.06mm인 Silt 성분의 저수지 퇴사분포로 하천에서 저수지로 유입하며 퇴적이 급격히 발생하 며 대부분의 퇴적은 저수지 중류부까지 발생하며 댐 설치부에는 약 8mm 내외의 퇴적이 발생하고 있 다. (c)는 평균입경이 0.2mm인 Sand 성분의 저수 지 퇴사분포로 하천에서 저수지로 유입하며 퇴적이 급격히 발생하며 대부분의 퇴적은 저수지 상류부에 서 발생하며 댐 설치부에는 약 4mm 내외의 퇴적이 발생하고 있다. (d)는 이상의 3가지 입경에 대한 저 수지 퇴사를 더하여 합성한 것으로 최대 약 0.25m 의 퇴적이 저수지 상류에서 발생하고 있으며 댐 설 치부에는 약 0.016m의 퇴적이 발생하고 있다. 즉, Clay와 같은 미소입자는 전반적으로 퇴적되는 양이 적고 즉, 취수구나 위어를 통해 침사지나 하류 하천 으로 유출되는 양이 많고 전반적으로 저수지 전체에 걸쳐 균일하게 퇴적되는 양상을 보이며 Silt와 Sand 같은 입자는 저수지 상류부에 대부분이 퇴적되는 경향을 보이고 있다. 단, 이상의 결과는 설계 중에 있는 저수지에 대한 모의결과이므로 모형의 검정과
0 500 (unit : m)
(a) Grain size 1 (Clay)
(c) Grain size 3 (Sand)
검증 과정이 없는 결과이며 따라서 해당 저수지의 정량적인 퇴사거동의 분석자료로 사용될 수는 없다.
4. 결론
본 연구에서는 SED2D의 지배방정식을 검토하고 특히 모의시간간격이 모의결과에 미치는 영향과 저 수지 내 입경별 퇴사분포를 해석함으로써 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
1) SED2D의 지배방정식 검토 및 저수지 퇴사거동 해석에 모의시간간격을 달리하며 모의한 결과, 동일 한 조건에서도 모의시간간격이 달라지면 저수지에 퇴적되는 부유사의 양 및 퇴적분포에 큰 차이를 보 이고 있다. 이는 이송-확산방정식의 시간적인 해상도 및 sink/source항의 처리와 관련이 있는 문제로, 특 히 장기하상변동 모의시 계산의 효율을 위해 모의 시간간격을 지나치게 크게 설정하게 되면 물리적으 로 타당하지 못한 결과를 얻을 수 있음을 의미한 다. 이러한 문제점을 피하면서 SED2D의 적절한 모 의시간간격을 결정하기 위해서는 모의영역의 규모, 이송, 확산의 정도 등을 감안하여 결정하여야 하는 데, 본 연구에서와 같이 모의영역의 주요지점에 대 해 부유사의 농도 이력을 추적하여 부유사의 농도
(b) Grain size 2 (Silt)
(d) Composited
이력을 충분한 해상도로 추적할 수 있을 정도의 모의 시간간격을 선택하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
2) 위와 같은 방법으로 모의시간간격을 선택하여 부유사의 각 입경별 저수지 퇴사분포를 예측하였다.
본 연구의 모의조건에서, Clay와 같은 미소입자는 전반적으로 퇴적되는 양이 적고 전반적으로 저수지 전체에 걸쳐 균일하게 퇴적되는 양상을 보이며 Silt 와 Sand 같은 입자는 저수지 상류부에 대부분이 퇴 적되는 양상을 보여주고 있다. 이러한 방법을 통해 저수지 각 위치별로 퇴적되는 유사의 입경을 추정 할 수 있으며, 이러한 정보는 저수지 퇴적토사의 효율적 관리 및 저감방안을 수립하는 데에 유용하 게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
감사의 글
기초자료의 제공 및 논의과정에 많은 도움을 준 (주)삼안 수력사업본부에 깊은 감사를 드립니다.
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