Numerical Simulation of Flow and Bed Change at the Confluence of the Geum River and Mihocheon

합류부에서 흐름 및 하상변동 수치모의 금강과 미호천 합류부를 중심으로

( )

Numerical Simulation of Flow and Bed Change at the Confluence of the Geum River and Mihocheon

장 창 래 장 창 래 장 창 래

장 창 래^****++++ //// 김 정 곤김 정 곤김 정 곤김 정 곤^******** //// 고 익 환고 익 환고 익 환고 익 환^************

Jang, Chang-Lae^*+ / Kim, Jeongkon^** / Ko, Ick Hwan^***

Abstract Abstract Abstract Abstract

The objective of this study is to analyze the characteristics of flow and bed change at the wide, shallow confluence of the Geum river and Mihocheon, which has different bed slope, height, and sediment concentration condition between the main channel and tributary.

RMA-2 and SED2D were used to simulate flow and bed changes at the site. Flow simulations showed that the overall flow velocity, shear layer and vortex generated at the left bank of the confluence increase as the discharge was increased. Sediment transport simulations indicated that because of the high inflow sediment concentration from Mihocheon, sediment concentration in the main river increases after the confluence, the high sediment concentration band was kept along the shear layer boundary and the left bed was aggraded after confluence.

Keywords Keywords Keywords

Keywords: confluence, numerical simulation, flow characteristics, bed change

요 지

요 지

요 지

요 지

본 연구는 본류와 지류의 하상경사 및 유사 유입조건이 다르며 하폭이 넓고 수심이 상대적으로 얕, 은 합류부에서 흐름 및 하상변동에 관하여 수치모의를 수행하여 그 특성을 파악하는데 목적이 있다.

적용 대상지역은 금강과 미호천의 합류부로서 흐름특성 및 하상변동을 모의하기 위하여, RMA-2와 를 이용하였다 유량의 증가에 따라 흐름에 대한 유속과 전단층의 길이가 증가하고 합류부의

SED2D . ,

우안의 정체수역에서 발생하는 와(vortex)의 크기도 증가하였다 부유사의 농도는 실제 상황에 맞도. 록 비평형 유입조건을 사용하였으며 미호천에서 유입되는 유사의 농도에 영향을 받아 합류직후에도, , + To whom corresponds should be addressed. [email protected]

* 수자원연구원 선임연구원

Senior Researcher, Korea Institute of Water and Environment, Daejoen, 305-730, Korea

** 수자원연구원 책임연구원

Principle Researcher, Korea Institute of Water and Environment, Daejoen, 305-730, Korea

*** 수자원연구원 수자원환경연구소 소장

Director, Korea Institute of Water and Environment, Daejoen, 305-730, Korea 한국습지학회논문집 제 권 제 호8 3 2006년 9월 pp. 91 - 103

유사의 농도가 높고 전단층을 경계로 하여 농도 띠가 하류로 유지되었으며 합류 후에는 우안에서 하, , 상이 상승되었다.

핵심용어핵심용어

핵심용어핵심용어: 합류부 수치모의 흐름특성 하상변동, , ,

서 론서 론 서 론서 론 1.1.

1.1.

하천은 여러 하천의 연결망으로 구성되어 있으 며 연결부는 절점으로 이루어져 있고 이 절점은, , 하천이 합류하는 곳으로서 하천의 시스템을 구성 하는 가장 중요한 요소이다 하천의 합류부에서. 는 흐름특성이 매우 복잡하고 유사(流砂)로 인한 사주형성과 식생의 고착화로 인하여 홍수소통 등 에 많은 영향을 줄 뿐만 아니라 통수능 확보를, 위하여 무분별한 사주 및 식생을 제거하고 있다.

이는 합류부에 흐름을 집중시켜 하상고를 저하시 키고 제방의 안전에 위험을 초래하며 하천 생태, 환경에 악영향을 미치고 있다 특히 최근에 친자. 연 하천 복원 등의 많은 사업을 하고 있음에도 불구하고 이에 대한 검토가 거의 이루어지지 않 고 있으며 이를 검토하고 이해하는 것이 하천을, 복원하고 관리하는데 매우 중요하다.

합류부에서 흐름의 구조는 유사의 이송과 하상 변동 유사이송 경로 부유사와 오염물질의 이송, , 을 결정하게 된다 합류부의 흐름 특성에 대하여. 그림 1에서 보여주고 있는 것처럼, Biron 등 은 하천의 합류부를 구성하고 있는 개의

(1996) 6

다른 구역, 즉 흐름의 정체구역(flow stag-

편향구역 분리구역

nation), (flow deflection), 최대 흐름구역

(flow separation), (maximum

회복 구역 및 전단층

velocity), (flow recovery)

구역(shear layer) 등 개의 구역으로 이루어진6 흐름의 일반모형을 제안하였다 이들 구역에 대. 한 위치와 범위 흐름의 분리구역 두 흐름 사이, , 의 전단층 그리고 흐름의 편향구역은 두 흐름의, 합류부 각도와 유출량의 변화에 따라 결정된다.

합류부에서 흐름의 특성은 사주가 분리구역에서 발달하고 깊은 세굴은 최대 유속구역과 전단층, 이 존재하는 곳에서 형성하게 된다(Mosley, 1976; Ashmore and Parker, 1983; Best, 1988).

하천 합류부에서 기본적인 지형 형상은 Y 혹 은 ├ 형상이며 합류점 하류에서 사주의 발달로, 인하여 X자 형태로 발달하기도 하다(Ashworth, 이 형상에 의해 합류점과 분류점이 동시 1996).

에 존재하며 이것은 망상하천을 형성하는 가장, 근본적인 단위체이다 하천의 합류부에서 하상변. 동은 1) 본류와 지류가 접하기 직전의 유입구에 서 흐름의 쇄도면(avalanche faces) 형성, 2) 하상의 세굴영역 발생, 3) 본류와 지류의 합류 후에 형성된 흐름의 분리구역에서 사주의 형성과

그림 합류부에서 흐름의 정의도 그림그림 합류부에서 흐름의 정의도합류부에서 흐름의 정의도

그림 1.1.1.1. 합류부에서 흐름의 정의도(Biron et al., 1996)(Biron et al., 1996)(Biron et al., 1996)(Biron et al., 1996)

같은 가지 특징이 있다3 (Best, 1988).

합류부에서 회전류의 존재는 세굴의 형성 및 유지를 하는데 중요한 역할을 한다 많은 연구자. 들은 합류부에서 1) 평탄한 지형에서 형성된 유 선의 곡률반경(Mosley, 1976; Ashmore and Parker, 1983; Fujita and Komura, 1988), 2) 지류사주(tributary bar)의 후면에서 발생하는 흐름의 분리(Best, 1988; Biron et al., 1993), 혼합층에서 전단층을 따라 흐름이 하상으로 3)

빨려 들어가서 하류에서 다시 수면으로 용출되는 전단층의 뒤틀림(Best and Roy, 1991), 4) 난 류의 비등방성(Nezu et al., 1993) 등의 특성으 로 하천 합류부에서 차류의 형성과 구조를 역학2 적으로 해석하였다.

국내에서는 최계운 등(2002)과 박용섭(2003) 은 실내실험을 통하여 합류부의 각도와 유량비에 따른 흐름특성을 분석하였으며, 한건연 등 은 합류부에서 발생하는 흐름특성을 수치 (1998)

모형을 이용하여 본류에 미치는 영향을 분석하였 다 최계운 등. (2004)은 합류부에서 유량비 및 교각의 위치에 따른 하상변동 특성을 실험을 통 하여 분석하였다 본 연구에서는 그동안 연구가. 거의 이루어지지 않은 본류와 지류의 하상경사 및 유사 유입조건이 다르며 하폭이 넓고 수심이, 얕은 합류부에서 흐름 및 하상변동에 관하여 수 치모의를 수행하여 그 특성을 파악하였다.

수치모형의 개요 수치모형의 개요 수치모형의 개요 수치모형의 개요 2.

2.

2.

2.

흐름 흐름 흐름 흐름 2.1.

2.1.

2.1.

2.1.

미호천과 금강의 합류부에서 흐름의 특성을 검 토하기 위하여 선정한 수치모형은 차원 수심적2 분 자유수면 유한요소 프로그램 RMA-2 모형이 다(US Army Corps of Engineers, 1997). 이 모형은 정류와 부정류에 대해서 수위와 유속을 제공한다. RMA-2의 지배방정식은 3차원 방정식을 수심 적분한 차원 천

Navier-Stokes 2

수방정식이며 연속방정식과 운동량 방정식으로, 구성된다.



 



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 

  (1)

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_

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_{ }

^

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 

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^

^ (2)

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  

  

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_

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 ^

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^

^

 

_

^

^ (3)

여기서 , y는 흐름방향 흐름에 직교한 방향의, 좌표 또는 거리( ), , 는 와 방향 유속(m),

는 수심(m), _는 하상표고(m), 은 와점성계 수, 는 Chezy계수이다.

모형의 계산은 전형적인 가

RMA-2 Galerkin

중잔차법을 채택하고 있으며 완전음해법에 의해 형성된 행렬을 Newton-Raphson법으로 해석하 므로 비선형 해석에 있어서 정확한 해를 제공하 며 행렬의 해는, front-type 해법이 사용된다.

하상변동 하상변동 하상변동 하상변동 2.2.

2.2.2.2.

2.2.

는 차원 유사이동에 관한 모의와 하 SED2D 2

상변동을 계산하기 위해 개발된 모형이며(US 기본 이송 Army Corps of Engineers, 1998),

확산식은 다음과 같다.





  



  

_



 _





  

 _





  _ _ (4)

여기서, C = 농도(^ ), t = 시간(sec), u 방향으로의 유속

= x ( ), v = y 방향으로 의 유속( ), _ = x 방향으로의 확산계수 (^ ), _ = y 방향으로의 확산계수 (^  ), _ = 생성항(source term) 계수 (1/sec),  = 생성항(source term)의 평형농

도(^   __), 하상의 생성항(bed 의 형태

source term) ,  _ _ ,는 식 에서 주어진 것처럼 하상토의 침식과 퇴적에 (1)

대한 것과 같다.

모래이송에 대하여 하상으로부터 유사공급은 흐름의 잠재이송성과 하상에서의 재료유용성에 의해 조절된다. 하상의 생성항(bed source

은 다음과 같다

term) .

_{ }

_



(5)

여기서,  = 생성항(source term),  = 평형 농도(equilibrium concentration),  = 유사의 농도(sediment concentration),  = 천이에 영 향을 미치는 특성 시간 (characteristic time for

이다 effecting the transition) .

위 식에서 모래입자의 크기에 대하여, _를 계산하기 위해 많은 이송관계들이 있으며 본 모, 형에서는 일종의 에너지 개념의 형태인 식 이 적용되었으며 다음 Ackers-White (1973) , 과 같이 나타낼 수 있다.

___



_

^

 



_

 



여기서,

 

^{ }

_^ 

_

^  _

 

^{ }

,  ^^_ 이며, V : 유속, h : 수심, _ : 마찰속도, G : 유사의 비중, g : 중력 가속도,  : 유사의 입경, ν : 물의 동점성계수 이다 또한. , , ,  는 다음과 같이 쓸 수 있다.

  _  에 대하여

_   _,

_ _ _^ ,

_{ }

_^

 , _{ }

_

  이며,

_ 에 대하여, _ , _ ,

_ , _ 이다.

수치모형의 적용 수치모형의 적용 수치모형의 적용 수치모형의 적용 3.

3.3.

3.

연구대상 지역 연구대상 지역연구대상 지역 연구대상 지역 3.1

3.13.1 3.1

합류부에서 흐름의 특성 및 하상변동을 파악하 기 위하여 금강 본류와 미호천이 만나는 합류부 에 수치모형을 적용하였다 미호천과 합류 직후. 에는 우안에서 하상이 깊게 세굴된 모습을 보여 주고 있으며 금강본류와 미호천이 합류하기 직, 전에 본류에 큰 사주가 발달해 있다 그림( 2). 미 호천에서 만곡부의 내측에는 유사가 퇴적이 되어 고정사주(point bar)가 발달되어 있다 합류 후. 하류에는 하중도가 발달되어 있으며 이곳은 합, 류 후 흐름이 회복되는 구간으로서 이것에 의해, 사주가 발달된 것으로 판단된다.

대상구간은 금강본류에 대하여 금남수위표에서 부터 부강수위표 지점까지 약 10.3km이며 지류, 로는 연기천 합류 직후까지 약 3.39km에 이르는 구간이다 합류되는 합류각도는 약. 75.0도이며, 이는 미호천이 합류되기 직전에 지류의 접선과 본류의 중심선과의 이르는 각도로서 수치지도를, 이용하여 산정하였다 연구대상 구간 중 금강 본. 류에 대하여 평균 하폭은 합류 전에는 668.6m이 고 합류 후에는, 830m이다 합류 직후 금강 하. ( 구로부터 107.8km)에는 평균 하폭이 1,200m 이며 하구로부터, 106km 지점부터는 평균 하폭 이 800m이다 그림( 3(b)). 미호천의 계산구간에 서 하천의 평균 하폭은 394m이며 합류부에서, 약 1.4km 상류까지 하폭이 거의 완만하게 유지 하다가 1.4km 지점부터는 하폭이 크게 축소된다. 대상구역 중에서 금강의 평균 최심하상고는

이고 미호천의 평균 최심하상고는

10.65m , 12.53m

그림 금강과 미호천 합류부의 항공사진 그림그림 금강과 미호천 합류부의 항공사진금강과 미호천 합류부의 항공사진 그림 2.2.2.2. 금강과 미호천 합류부의 항공사진(2002)(2002)(2002)(2002)

로서 금강의 본류가 지류인 미호천보다 약, 2m 정도 깊은 것을 알 수 있다 또한 하상경사는 금. 강 본류에서 0.000289이고, 미호천에서

이다 0.000491 .

모형구축 모형구축 모형구축 모형구축 3.2

3.2 3.2 3.2

수치모형을 적용하기 위해서 먼저 지형자료의 구축이 선행되어야 한다 계산 격자망은 수치지. 도를 이용하여 1.58년 빈도 유량을 모의하기 위 한 격자망 그림( 3(a))과 홍수기 유량 즉, 50년 빈도, 100년 빈도, 200년 빈도 유량을 계산하기 위한 격자망 그림( 3(b))으로 구성하였다.

수치해석 경계조건으로서 상류단 경계조건을, 금강 본류의 상류단으로 부강수위표 지점의 유량 을 선택하였으며 지류로는 미호천과 연기천 합,

류되는 부분을 상류단 경계로 사용하였다 유량. 으로는 저수로에 충분히 흐르는 1.58년 빈도 유 량과 홍수기 유량으로는 50년 빈도, 100년 빈도, 년 빈도 유량을 각각 사용하였다 이는 금강

200 . ‘

수계 하천정비기본계획 건설교통부( , 2002)’의 자료를 이용하였으며 지류인 미호천 유역의 상, 류단 경계조건은 하류단인 금강본류의 금남 수위 표 지점에 대한 미호천의 면적비로 배분하여 구 한 값이다 합류부의 흐름해석을 위해서 중요한. 변수로는 본류와 지류의 합류부 각도와 운동량 차이를 파악하는 것이 매우 중요하다 따라서 본. 연구에서는 본류와 지류의 유량비가 2.37에서 로서 표 에 설명되어 있다 하류단의 경계

2.72 1 .

조건으로는 금강 본류의 금남 수위표에서 각각의 유량에 대한 수위를 이용하였으며 표 와 같다, 2 .

그림 계산 격자망 년 빈도 유량을 모의하기 위한 격자망 홍수기 유량을 모의하기 위 그림 계산 격자망 년 빈도 유량을 모의하기 위한 격자망 홍수기 유량을 모의하기 위 그림 계산 격자망 년 빈도 유량을 모의하기 위한 격자망 홍수기 유량을 모의하기 위 그림 3.3.3.3. 계산 격자망: (a) 1.58: (a) 1.58: (a) 1.58: (a) 1.58년 빈도 유량을 모의하기 위한 격자망, (b), (b), (b), (b) 홍수기 유량을 모의하기 위

한 격자망 한 격자망한 격자망 한 격자망

빈 도 1.58년 (^)

년 50 (^)

년 100 (^)

년 200 (^)

금강 부강수위표( ) 1,650 7,810 7,940 9,520

미호천 연기천 합류부( ) 1,100 3,030 3,240 3,490

유량비 금강 미호천( / ) 1.5 2.37 2.45 2.72

표 상류단 경계조건 유량 표표 상류단 경계조건 유량상류단 경계조건 유량 표 1.1.1.1. 상류단 경계조건 유량(((( ))))

빈 도 1.58년

(EL. m)

년 50 (EL. m)

년 100 (EL. m)

년 200 (EL. m)

금강 금남수위표( ) 15.65 22.67 23.42 24.20

표 하류단 경계조건 수위 표표 하류단 경계조건 수위하류단 경계조건 수위 표 2.2.2.2. 하류단 경계조건 수위(((( ))))

빈 도 50 (kg/m년 ³) 100 (kg/m년 ³) 200 (kg/m년 ³)

금강 부강수위표( ) 0.02 0.02 0.02

미호천 연기천 합류부( ) 0.63 0.67 0.67

표 상류단에서 부유사의 유입 경계조건 표 상류단에서 부유사의 유입 경계조건 표 상류단에서 부유사의 유입 경계조건 표 3.3.3.3. 상류단에서 부유사의 유입 경계조건

하상변동을 예측하기 위한 경계조건으로 미호 천의 부유사 유입량은 금강수계 하천정비기본계‘ 획 건설교통부( , 2002)’에 의해 제시된 금강 유 역 내 6개 수위표지점 용담 옥천 수통 공주( , , , , 규암 에 대해 다음과 같은 유량 대 부유사량의) 식으로 산정하였다.

_{ }^ ( ,단 ≥  ^) (7)

여기서, _ = 부유사량(ton/day),  = 평균 일유량( /sec),㎥ =유역의 면적( )㎢ 이다 금강. 본류에 대하여 대청댐 지점의 포착율을 고려하여 송포와 공주지점의 유량실측치로부터 부유사량에 대한 연간 비유사량을 ‘금강수계 하천정비기본 계획 건설교통부( , 2002)’에 의해 추정한 값을 사용하였으며 각각에 대하여 표 과 같다, 3 .

모형의 적용성 검토 모형의 적용성 검토 모형의 적용성 검토 모형의 적용성 검토 3.3

3.3 3.3 3.3

모형의 적용성을 검토하기 위하여

RMA-2 ,

금강 본류에서 차원 모형인1 HEC-RAS 모형과 단면 평균 수위를 비교하여 보았다 그림( 4). 각 유량별 수위는 두 모형이 잘 일치하고 있으며, 본 연구에 대한 RMA-2 모형의 적용성을 보여

주고 있다 그러나 그림. 4(a)에서 보여주고 있는 것처럼, 1.58년 빈도 유량일 경우에 하류로부터

지점에서 에 의해 계산한

107.5km HEC-RAS

수위가 RMA-2에 의해 계산한 평균 수위보다 약간 적게 나타난 것을 보여주고 있다 이는 그. 지점에 수중보가 있으며, HEC-RAS가 흐름의 2 차원 효과 및 보의 영향을 상대적으로 적게 반영 하기 때문으로 판단된다 또한 빈도별 홍수량이. 증가하면서 두 모형의 오차가 거의 없으며 이는, 유량 증가에 따른 보의 영향을 상대적으로 잘 반 영하는 것을 알 수 있다.

모형의 적용 결과 모형의 적용 결과모형의 적용 결과 모형의 적용 결과 3.4

3.43.4 3.4

흐름 특성 분석 3.4.1

그림 5에서는 1.58년 빈도 유량에 대한 흐름 을 모의한 것을 보여주고 있다 그림. 5(a)에서 보여주고 있는 것처럼 금강 본류의 부강 수위표, 지점과 미호천과 합류되기 전, 109.4km 지점에 서 유속이 매우 빠르며 이는 하폭이 좁고 사주, , 에 의해 흐름이 집중되기 때문이다 미호천에서. 는 금강과 합류하기 전에 만곡부에서 유속이 매 우 빠르며 미호천과 금강과의 합류된 후 부터, 는 전단층 발생하기 시작한다 전단층의 발달은 두.

년 빈도 유량 년 빈도 유량

(a) 1.58 (b) 50

년 빈도 유량 년 빈도 유량

(c) 100 (d) 200

그림 빈도별 유량에 대한 와 에 의한 수위 비교 그림 빈도별 유량에 대한 와 에 의한 수위 비교 그림 빈도별 유량에 대한 와 에 의한 수위 비교 그림 4.4.4.4. 빈도별 유량에 대한 HEC-RASHEC-RASHEC-RASHEC-RAS와 RMA-2RMA-2RMA-2RMA-2에 의한 수위 비교

흐름의 유속 차이가 나서 흐름의 박리(剝離)현상 이 발생하고 와, (vortex)가 발생한다 합류부의. 우안에서는 흐름의 정체구역이 발생하나 흐름의, 역회전류 현상이 거의 없다 그림( 5(b)). 합류부 에서 사수역의 형성은 부유사의 퇴적과 식생의 번성을 야기하기 쉬우므로 하천관리에 매우 중요 하다 합류부의 혼합이 거의 이루어진. 107.0km 지점에서는 유속이 매우 빠른 것을 보여주고 있 으며 이는 지형적인 특성과 흐름의 회복지역,

에 의한 것으로 판단된다 (recovery zone) .

그림 6~8은 홍수기의 유량 조건에 따른 수치 모의 결과를 보여주고 있다 그림. 6(a)에서 보여 주고 있는 것처럼 금강 본류의 부강 수위표 지, 점과 미호천과 합류되기 전의 109.4km 지점에 서 유속이 매우 빠르며 이는 하폭이 좁고 사주, , 에 의해 흐름이 집중되기 때문이다 이러한 두. 흐름이 만나면서 1.58년 빈도 유량 그림( 5)의

경우와는 다르게 합류부의 우안에서는 역회전류, 가 발달하며 흐름이 정체된다, .

빈도별 유량의 증가(100년 빈도, 200년 빈도) 에 따라 흐름에 대한 유속이 증가하며 특히 부강, 수위표 지점과 합류 전(109.4km)에는 유속이 커 지며 그림( 7~8), 전단층(shear layer)의 길이도 증가하고 합류부의 우안의 정체수역에서 발생하, 는 역회전류의 크기도 큰 것을 알 수 있다.

하상변동 특성 분석 3.4.2

하상변동을 계산하기 위해서 표 에서 서술한3 것처럼 경계조건으로 비평형 유입 유사량 조건, 을 사용하였다 그 이유로는 금강 본류는 상류에. 대청댐이 건설되어 부유사의 유입이 차단되어 있 으며 미호천 유역에서 유사량이 전달되기 때문, 이다 하상토의 평균 입경으로는 금강수계 하. ‘ 천 정비기본계획 건설교통부( , 2002)’에 의해 조사

유속분포 a)

유속분포 b) vector

그림 년 빈도 유량에 대한 계산 결과 그림그림 년 빈도 유량에 대한 계산 결과년 빈도 유량에 대한 계산 결과 그림 5. 1.585. 1.585. 1.585. 1.58년 빈도 유량에 대한 계산 결과

유속분포 a)

유속분포에 대한 항공사진과 합성된 모습 c)

그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 그림 6. 506. 506. 506. 50년 빈도 유량에 대한 계산결과

그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포 그림그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포

그림 7. 1007. 1007. 1007. 100년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포(((( vector)vector)vector)vector)

그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포 그림그림 년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포

그림 8. 2008. 2008. 2008. 200년 빈도 유량에 대한 계산결과 유속분포(((( vector)vector)vector)vector)

한 0.913mm 값을 사용하였다 하상변동에 관한. 수치모의 중 1.58년 빈도 유량에 대해서는 하상 변동이 거의 발생하지 않았으므로 제외하였다.

그림 9~11은 각 빈도별 하상변동 및 유사의 농도분포를 보여주고 있다 그림 는. 9 50년 빈도 유량에 대한 72시간 동안의 수치모의 결과이며, 미호천에서는 하상이 상승하고 금강 본류인 부, 강수위표 지점과 금강과 미호천이 합류하기 전의 지점에서 하상이 세굴 되는 것을 알 수 있으며, 이는 유속이 큰 지점과 거의 일치한다 또한 미. 호천에서 유입되는 유사의 농도에 영향을 받아, 합류직후에도 유사의 농도가 높으며 전단층을, 경계로 하여 농도 띠가 하류로 유지되는 것을 알 수 있다 하류의 회복영역에서는 농도 띠가 완전. 히 없어지는 것을 알 수 있다 합류 후 와. 가 발생하는 흐름의 분리영역에서는 진 (vortex)

한 농도 띠는 볼 수 없다 금강 본류에서 합류되.

기 직전에 정체수역(stagnation zone)의 발생으 로 유속의 감소에 의한 유사농도의 증가로 형성 되어 있으며 직하류에서는 유사농도가 감소되는, 구간이 형성된 것은 지형적인 영향에 의해 수심 과 유속이 매우 느리기 때문으로 판단된다.

그림 10과 11에서 보여주는 것처럼 빈도별, 유량의 증가에 따라 합류 전에 금강본류에서는, 하상 저하가 가속되어 하천의 세굴심이 커졌다, . 그러나 합류 후에는 미호천에서 유입되는 유사량 에 의해 우안에서는 하상이 상승되었다 전단층. 의 길이는 빈도별 유량의 증가에 따라 하류로 진 행되었다 이는 유량의 증가에 따른 운동량의 증. 가에 의해 발생된 것으로 판단된다 향후에 하천. 의 복원할 때에 고수부지를 조성할 경우에 홍수 시에 우안에서 많은 부유사가 퇴적되고 하안 침, 식을 유발할 우려가 있으며 이에 대한 고려가, 필요하다.

하상변동

a) b) 유사의 농도 분포

그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림 9. 509. 509. 509. 50년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과

하상변동

a) b) 유사의 농도 분포

그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림 10. 10010. 10010. 10010. 100년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과

하상변동하상변동하상변동 하상변동 a)a)

a)a) b)b)b)b) 유사의 농도 분포유사의 농도 분포유사의 농도 분포유사의 농도 분포 그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과

그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림 년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과 그림 11. 20011. 20011. 20011. 200년 빈도 유량에 대한 하상변동 계산결과

결 론 결 론 결 론 결 론 5.

5.

5.

5.

본 연구는 본류인 금강과 지류인 미호천의 합 류부에서 수치모형을 이용하여 각 빈도별 흐름에 대하여 그 특성과 단기 하상변동을 파악하였으 며 그 결과는 다음과 같다, .

년 빈도 유량에 대하여 모의한 결과

1) 1.58 ,

두 흐름이 만나면서 합류부의 우안에서는 흐름의 정체구역이 발생하고 역회전류의 발생이 거의 없으나 홍수량에 대하여 합류 부의 우안에서는 역회전류가 발달하였다.

빈도별 유량의 증가에 따라 흐름에 대한 2)

유속이 증가하며 특히 부강 수위표 지점과, 합류 전에는 유속이 커지며 전단층의 길이, 가 증가하고 합류부의 우안의 정체수역에, 서 발생하는 역회전류의 크기도 큰 것을 알 수 있다.

부유사의 농도는 실제 상황에 맞도록 비평 3)

형 유입조건을 사용하였으며 미호천에서, 유입되는 유사의 농도에 영향을 받아 합류, 직후에도 유사의 농도가 높으며 전단층을, 경계로 하여 농도 띠가 하류로 유지되고, 하류의 회복영역에서 농도 띠가 완전히 없 어지는 것을 알 수 있다.

빈도별 유량의 증가에 따라 합류 전에 금

4) ,

강본류에서는 하상 저하가 가속되어 하천, 의 세굴심이 커졌다 그러나 합류 후에는.

미호천에서 유입되는 유사량에 의해 우안 에서는 하상이 상승되었다.

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