1. 서 론
1.1. 연구목적
하천이 가지고 있는 기능적 측면에서 볼 때 하 천은 홍수소통과 물의 이용이라는 이․치수측면 외 에도 인간의 정서를 순화시키고 경관 미를 창출
할 수 있는 환경기능을 가지고 있는 주요한 자연 공간이다. 현재 우리나라의 자연형 하천정비는 초 기에 외국의 기법을 도입하여 시험유역에 적용하 여 자연형 하천의 개념이 소개되었고 그 후 1990년대에 들어 본격적으로 논의되어지기 시작 하였으며, 2000년대에 들어 ‘자연친화적 하천관리
일체형 식생호안블록 시스템 개발 및 수리특성 연구(II)
-일체형 호안블록시스템 수치모의를 통한 효과 분석-
장 석 환 *
+Development and Hydraulic Characteristics of Continuous Block System in River Bank Protection (II)
- Comparison of Numerical Analysis with Physical Modeling - SukHwan Jang*
+요약 : 본 연구는 I편에서 개발된 일체형 블록시스템의 수리모형실험 결과를 검증하고 호안블록의 효과를 해석하 기 위하여 수치해석을 통한 수리모형 실험을 수리특성을 모의하고자 하였다. 하도내 적용된 일체형 호안블록의 수치해석을 위하여 1차원 HEC-RAS 모형과 2차원 흐름 모의를 위하여 RMA-2 모형을 적용하여 식생전후의 수 리현상을 수리모형 실험결과와 비교하여 홍수 시 유속 저감효과의 분석 및 대안으로 제시하는데 그 목적이 있다.
분석결과 2차원 수치해석 모형이 1차원 수치해석보다는 수위 유속 모두 수리모형실험결과와 근접한 결과를 나타 내어 수치해석을 통한 자료구축 시 좀 더 신뢰성 있는 자료를 구축할 수 있는 것으로 판단되었다. 유속은 최저 0.21m/sec에서 최대 1.89m/sec의 저감효과를 나타내었으며, 이는 100m 당 4.89sec에서 7.33sec의 지체시간을 가져오는 것으로 분석되었다.
핵심용어 : 일체형 식생호안블록, 수리모형실험, 수치모형 해석
Abstract : This research focused on analyzing and comparing between the results of hydraulic physical modeling and the results of numerical modeling of continuous block system in river bank protection which is newly developed in-situ block system. To verify the hydraulic physical modeling and review the effectiveness, the numerical modeling was needed against the model test results for vegetation application or not. HEC-RAS model was for 1 dimensional numerical analysis and SMS was for 2 dimensional numerical analysis. The results of the two dimensional numerical simulation, under the condition of roughness coefficient calibration, show similar and rational consequence against the physical modeling. These satisfactory results show that the accomplished results of hydraulic modeling and the predicted results of numerical modeling corresponded reasonably each others.
Keywords : Continuous block system, Hydraulic model test, Numerical modeling
+ Corresponding author : [email protected]
* 정회원․대진대학교 건설시스템공학과 교수
지침(건설교통부, 2002)' 및 ’하천복원 가이드라인 (환경부, 2002)’이 추진되는 등 하천환경정비사업 의 제도적 ․ 기술적 기반이 마련되어 활발하게 이 루어지고 있다. 그러나 자연형 호안은 환경성은 대체로 보장이 되지만 치수 안정성 측면에서는 그 성능이 의문시 되어왔으며 우리나라에서 자연형 호안을 하천 현장에 적극적으로 도입하는 노력은 호안블록의 개발이나 모니터링 연구를 통하여 반 영되어 왔지만, 이러한 노력은 하천 설계자들로 하여금 자연형 호안을 객관적인 기준을 가지고 택 할 수 있는 수준에까지는 도달하지는 못했다(이동 섭 외, 2007). 모형화가 어려운 식생 호안을 대상 으로 적절한 설계 기준치를 제시하는 것은 상당히 어려운 일이며, 이미 도입된 호안 공법들도 국내 하천 조건에 적합한 지 검증되어 있지 않은 경우 가 많고 대부분 경험적으로 사용되고 있다. 자연 형 하천 설계의 경우 다양한 공법의 수리학적 안 전성이나 평가에 대한 설계지침이나 이론적 연구 가 부족한 실정이어서 보다 지속적인 모니터링 및 연구가 필요한 실정이다(장 석환 2006).
본 연구에서는 향후 자연 친화적 하천복원 및 정비 사업에서 요구되는 적용 가능한 검증된 공법 과 그에 따른 정량적인 자료 분석이 필요하다고 판단하였으며, 그에 따라 식생호안공법의 수리모 형실험과 수치해석과의 비교 분석을 통하여 하천 의 흐름과 치수적 효과 및 안정성의 규명을 실시 하고자 하였다. 그 중 기존의 많이 사용되고 있는 블록형태의 자연형 프리캐스트 호안블록과는 안정 성면에서 차별화 되는 일체형 호안블록을 개발하 고 수리모형실험을 통해 적용성을 검토하였고 이 공법이 하천내의 수위와 유속에 어떠한 영향을 미 치는지 검토하고자 수치해석 결과와 수리모형실험 과 수치해석간의 검증관계를 통해 현장 적용 시 자료활용과 홍수저감효과를 분석하고자하는데 그 목적이 있다. 일체형 호안블록시스템이 적용된 하 도내의 수치해석을 위하여 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 2차원 흐름모형인 RMA를 통해 모 의하고 수리모형 실험결과와 비교 하여 경제적으 로나 시간적으로 소요가 많은 수리모형 실험보다
수치해석적 기법으로 적용할 때 실제 하천에 적용 한 호안블록의 효과를 정량화 시켜 합리적인 대안 으로 제시하는데 그 목적이 있다.
1.2. 연구동향 및 방법
자연하천에서 식생을 전제로 하는 호안 설치 시 수리영향을 평가하는 방법은 크게 수리모형실 험에 의한 방법, 경험공식에 의한 방법 그리고 수 치해석에 의한 방법으로 대별된다. 여기서 수리모 형에 의한 방법은 현장의 여건과 수리특성을 물리 적으로 타당하게 구현한다는 장점을 가지고 있으 나 실험에 소요되는 시간과 경비가 과도하다는 단 점과 각각의 현장특성 을 모형으로 제작하여 실험 할 수 없다는 한계를 가지고 있다. 따라서 일반적 으로 호안공법 선정 및 구조물 설치를 위한 하천 설계 단계에서는 수치해석에 의하여 수리특성과 영향을 분석한다. 수치해석적 방법에서 기존의 대 부분의 연구는 자연형 하천 설계에서 개수로에서 의 식생에 의한 흐름 저항에 대하여 많은 연구가 이루어져왔다. Kouwen and Li(1980)와 Temple (1987) 등은 각 지역 하천에 발견되는 자연 식생 을 대상으로 흐름저항에 관한 연구를 수행하였으 며, 실험적으로 식생의 조도 계수를 평가하였다.
Wu 등(1999)은 홍수터 습지에서의 식생 조도 계 수를 평가하였고, Helmio(2002)는 관목류를 실내 실험을 통하여 1차원 흐름저항성은 연구하였고 그 결과를 라인강 홍수터에 적용하기도 하였다.
또한 Juha(2004)는 식생의 종류별로 흐름 저항값
(f)과 Manning의 조도계수 n값을 산정 식을 연구
하였다. 그러나 이러한 인공 식생은 그 특성이 실
제 자연 식생과 하도내에서의 조건이 상당히 달라
연구 결과를 활용하기가 쉽지 않다. 그리고 자연
형 하천공법이 실제 적용된 하천에서의 평가와 안
정성 및 홍수시의 하도 내 수리량의 변화를 수리
모형실험과 수치모형과의 연계성을 통하여 적용성
을 검토하는 연구는 상대적으로 미미하다고 보여
진다. 본 연구에서는 치수안전성을 위하여 개발된
일체형 호안블록시스템의 수리모형실험과 1차원
과 2차원 수치해석 모형을 적용하여 축척을 사용
하여 수리모형 실험상의 분석 결과와 비교분석함 으로서 수치모형의 적용가능성과 식생 전후의 홍 수저감효과까지도 검토하고자 조도계수의 변화를 통하여 수치상으로 표현이 가능하게 하도록 모의 하였다.
이를 위하여 수리모형실험에 일체형 호안블록 시스템이 적용된 하도내의 수치해석을 위하여 1 차원 시스템인 HEC-RAS로 단면 구축 및 실제 유속과 유량에 대하여 데이터를 구축하였으며 2 차원 흐름인 RMA-2를 통해 유속의 분포 및 수 위를 분석하여 식생 전후의 홍수저감 효과 및 적 용성을 수위와 유속의 변화를 통하여 분석하고자 하였다.
2. 수치해석에 의한 수리역학적 특성 평가
2.1 수리모형실험 결과
일체형 호안블록의 적용성과 식생전후의 수리 학적 특성을 검토하기 위하여 수리모형실험을 실 시하였다. 수리 모형실험에 사용한 하천의 원형은 성덕댐이 위치한 길안천으로 실험실에서 모형을 제작하였으며 수로길이 L=212.0m, 하천폭 B=
35.0m, 하상구배 0.1%의 지형으로 모형축척은 1/50, 단면형상은 법면구배 좌안 1:2, 우안 1:3의 비대칭 사다리꼴 단 단면으로 제작하였다. 실험 대상 유량은 100년 빈도 홍수량에 해당하는 200
㎥/sec, PMF에 해당하는 600㎥/sec와 중간 규모
의 유량인 400㎥/sec 등으로 결정하였으며 식생 전후의 수위와 유속을 측정하여 저감효과 및 일체 형 호안 블록의 최대 유속을 측정하여 적용성을 검증하고자 하였다. 실험결과 일체형 호안블록 하 천호안공법 도입에 따른 수리량의 변화 분석결과, 재현기간 100년 유량규모 이상인 Q=200m³/sec 유하 시 유속에 대하여 최대 10.1%의 저감효과가 있는 것으로 조사되었다. 이때의 수심은 평균 17.8% 증가한 것으로 조사되었다. 또한 극한 홍 수규모인 PMF 유하 시 Q=600m³/sec 유하 시 유속에 대하여 평균 16.2%의 저감효과가 있는 것 으로 조사되었으며, 수심은 평균 21.3% 증가한 것으로 조사되었다.
실험결과로부터 유량규모가 클수록 유속 저감 효과와 수위 상승효과가 커지는 것으로 조사되었 으며, 특히 사류구간에서 수위증가와 이에 따른 유속저감효과가 큰 것으로 분석되었다. 이러한 결 과는 이 개발기술이 자연하천의 급류구간에서 수 위 상승에 의한 영향보다는 유속저감에 따른 효과 를 나타낼 수 있으므로 제방보호를 위한 조절기제 의 수단으로 사용될 수 있음을 입증하는 것이다.
2.2 1차원 수치해석 2.2.1 적용 모형의 개요
이 연구에서 선정한 1차원 흐름해석 모형은 미 국 공병단에서 개발한 1차원 흐름해석모형인 HEC-RAS(Ver. 3.1.3)모형이다.
그림 1. 수리모형실험 수로의 형태
y1
z1
he hf
y2 z2
흐 름
하 상
Sf
기 준 면
H2 So
H1
ENERGY GRADE LINE
x
1 2
1 2
a1v1 2
2g
a2v2 2
2g
그림 2. HEC-RAS 모형의 계산 모식도
그림 3. HEC-RAS 계산 단면 구성 모식도
HEC-RAS모형에서 수면곡선은 1차원 점변류 (gradually varied flow)에 대한 에너지방정식을 반복법인 표준축차계산법(standard step method) 으로 계산한다. 이때의 에너지 방정식은 다음과 같다.
(1)
여기서,
는 단면 1과 2에서 수심(m),
는 단면 ①과 ②에서 에너지 보정계수,
는 단면 ①과 ②에서 평균유속(m/sec),
는 와류손실(eddy loss), 는 마찰손실로 다음과 같다.
는 마찰손실로 다음과 같다.
․
․ (2)
여기서 는 단면 ①과 ②사이의 거리(m) 이며
는 마찰경사 값이며 그림 2의 단면 ①과 ②에 서 흐름에 의한 총 에너지를 같게 놓으면 단면 ① 과 ②에서의 전수두 과 는 다음과 같다.
는 다음과 같다.
,
(3)
2.2.2. 1차원 수치해석 적용
모형의 입력자료로 사용되는 하도지형정보는
이 연구의 실험구간이 100m 정도로 짧으므로 단 면간 거리를 4m로 하여 총 45개 단면으로 구성 하였으며, 이때의 실제의 총 계산 구간은 176m이 다. 여기서 구성된 단면의 상‧하류 영향이 상쇄될 수 있도록 상‧하류 구간에 각각 24m와 52m의 완 충구간을 두었으므로, 실제 영향이 검토되는 분석 구간은 상류 감세공 아래부터 하류 배수위 영향을 받지 않는 100m 구간을 모의하였다. 1차원 수치 해석을 위하여 부여된 경계조건은 상류에서 부여 되는 유량조건으로 Q=200m³/sec, 400m³/sec, 600m³/sec의 3가지이며, 하류단 경계조건인 수위 조건은 수리모형실험에서 취득된 수위값으로 다음 표 1과 같다.
또한 하도의 거칠기를 나타내는 조도계수는 조 도계수의 값을 조정하면서 수리모형 실험치에 가 장 근접한 수리량을 계산하는 조건을 검색하는 시 행착오법에 의하여 결정하였으며, 조도계수의 범 위는 다음 표 2와 같다.
일반적으로 하도에서의 조도계수는 하상 및 호
안면의 거칠기를 나타내는 계수로 하도에서의 수
위 및 유속 등 수리량에 직접적으로 영향을 미치
는 인자이다. 따라서 수리량 산정 및 수리영향 분
석을 위하여 적절한 조도계수의 산정은 매우 중요
한 과정이다. 이 연구에서는 조도계수의 값을 조
정하면서 실험치에 가장 근접한 수리량을 계산하
는 조건을 검색하는 시행착오법에 의하여 결정하
유량규모 (m³/sec)
하류단 수위 (EL.m)
식생 전 식생 후 비고
200 307.60 307.16
400 308.68 309.23
600 309.13 309.83
표 1. 1차원 수치해석의 조건별 경계조건
유량규모 (m³/sec)
조도계수 범위
식생 전 식생 후 비고
200 ∼ 600 0.017 ∼ 0.035 0.040 ∼ 0.065
표 2. 1차원 수치해석의 조도계수 범위
였으며, 1차원 수치해석모형적용결과 채택된 조도 계수는 식생 전 조건에 대하여 0.017이 채택되었 으며, 식생 후 조건에 대해서는 0.045가 채택되었 다. 여기서 식생 조건별 조도계수의 결정 근거는 계산수위와 수리모형실험의 관측 수위가 가장 근 접한 조건에 대한 결과검색에 의해서이고 원형과 모형의 조도 상사에서 차이가 있다고 판단된다.
2.2.3. 1차원 수치해석의 결과 및 분석 다음 그림 4와 5는 식생조건 별 유량규모 별로 채택된 수리량의 수리종단도이다. 수리종단 분석 결과 유량규모가 작고 호안이 매끄러운 경우에 일 부지점에서 도약현상이 조사되었으며, 유량규모가 작을수록 영향이 크게 발생하는 것으로 분석되었 다. 이러한 도약현상으로 인하여 수치해석에 의한 결과는 수리모형실험결과와 정확하게 일치하지는
않으며, 이는 수치해석 모형이 가지는 모형의 한 계 때문인 것으로 조사되었다.
식생 전‧후에 대한 수리모형 실험결과와 1차원 수치해석모형인 HEC-RAS 모형의 계산결과를 비 교 도시한 결과 식생 전‧후 조건에 대하여 수위는 실험치에 접근한 결과를 제공하는 것으로 조사되 었다. 이때의 유량조건별 수위의 실험치에 대한 오차백분율은 식생 전 조건 시 유량규모 Q=
200m³/sec에서 0.01∼0.05%, Q=400m³/sec에서 0.01∼0.13%, Q=600m³/sec에서 0.00∼0.09%이 며, 식생 후 조건 시 유량규모 Q=200m³/sec에서 0.00∼0.10%, Q=400m³/sec에서 0.00∼0.14%, Q=600m³/sec에서 0.00∼0.13%이다. 따라서 식 생 전‧후 조건에 대한 수위의 오차백분율은 최대 0.14%를 넘지 않는 범위에서 비교적 일치된 결과 를 제공하는 것으로 조사되었다.
305 306 307 308 309 310 311 312
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120
거 리 ( m )
수면고(EL.m)
실 험 치 ( 6 0 0 ) 계 산 치 ( 6 0 0 )
실 험 치 ( 2 0 0 ) 계 산 치 ( 2 0 0 )
실 험 치 ( 4 0 0 ) 계 산 치 ( 4 0 0 )
(a) 수 위
0 1 2 3 4 5 6 7
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120
거 리 ( m )
유 속(m/sec)
실 험 치 ( 6 0 0 ) 계 산 치 ( 6 0 0 ) 실 험 치 ( 2 0 0 ) 계 산 치 ( 2 0 0 ) 실 험 치 ( 4 0 0 ) 계 산 치 ( 4 0 0 )
(b) 유 속
그림 4. 수리 종단 비교도(식생 전 조건, HEC-RAS 모형)
306 307 308 309 310 311 312 313
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120 거 리(m)
수면고(EL.m)
실험치(600) 계산치(600) 실험치(200) 계산치(200) 실험치(400) 계산치(400)
(a) 수 위
0 1 2 3 4 5 6
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120 거 리(m)
유 속(m/sec)
실험치(600) 계산치(600) 실험치(200) 계산치(200) 실험치(400) 계산치(400)
(b) 유 속 그림 5. 수리 종단 비교도(식생 후 조건, HEC-RAS 모형) 그러나 유속은 실험치와 다소의 차이를 보이며 모
의되었는데 이는 실험모형의 흐름이 천이영역을 포함하고 있어 천이영역에 대한 모의가 물리적으 로 적합하게 모의되지 못하는 모형의 한계에서 발 생한 것으로 조사되었다. 여기서 유량조건별 수위 의 실험치에 대한 오차백분율은 식생 전 조건 시 유량규모 Q=200m³/sec에서 4.93∼11.74%, Q=
400m³/sec에서 10.61∼17.52%, Q=600m³/sec에 서 18.87∼26.50%이며, 식생 후 조건 시 유량규 모 Q=200m³/sec에서 2.02∼13.00%, Q=400m³/
sec에서 4.16∼23.88%, Q=600m³/sec에서 7.34
∼26.62%이다. 따라서 식생 전‧ 후 조건에 대한 유속의 오차는 실험치와 완전히 일치된 결과를 제 공하지는 않는 것으로 조사되었다.
2.3 2차원 수치해석 2.3.1 적용모형의 개요
이 연구에서 선정한 2차원 흐름해석 모형은 SMS모형으로 정류 또는 부정류 수심적분 2차원 흐름해석 모형인 RMA-2 모형에 적용하였다. 여 기서 RMA-2모형은 미공병단의 Norton 등이 개 발한 모형으로 흐름의 지배방정식인 Navier- Stokes 방정식을 Reynolds형태로 변환한 방정식 을 사용하며, 공간적으로는 유한요소기법을 그리 고 시간증분은 유한차분기법으로 해석하는 수치해 석모형이다.
SMS모형의 모형매개변수로는 조도계수와 와점
성계수가 있다. 여기서 조도계수는 Manning 공식 이나 Chézy 공식으로 계산되며, 난류흐름을 모의 하기 위하여 와점성 계수가 적용된다. SMS모형은 수심방향의 가속도성분이 수평방향의 가속도성분 에 비하여 무시할 수 있을 정도로 작다는 가정으 로 수심방향 수리성분을 적분한 2차원 평면흐름 의 지배방정식을 수치기법 중 하나인 유한요소법 으로 해석하는 동수역학모형이다. 그러므로 연직 방향으로 성층화된 흐름은 모의할 수 없으며 SMS모형이 채택하고 있는 수심적분 2차원 흐름 에 대한 지배방정식은 유체흐름의 연속방정식, x-, y-방향 운동량방정식으로 구성된다.
2.3.2 2차원 수치해석 적용
모형의 입력자료인 지형자료는 이 연구의 수리
모형실험에 적용된 실험 하도 조건이며, 모형 제
작성과를 이용하였다. 지형자료는 3차원 공간좌표
로 변화된 ASCII 파일형태로 SMS모형에 입력되
어 격자망의 지형표고자료로 활용하였다. 해석에
사용된 계산격자망은 350개의 유한요소와 1141
개의 절점으로 구성되었으며, 분석에 사용된 요소
는 사각형으로 흐름방향으로 4m, 단면방향으로
3.5m로 구성하였다. 또한 각 유한요소는 9절점
요소로 구성하여 절점과 절점사이에서 수리량이
계산될 수 있도 록 하였다. 아래 그림 6은 해석에
사용된 계산 격자망도와 지형정보를 등고선으로
표시한 것이다. 또한 2차원 수치해석모형인 SMS
그림 6. 지배방정식 변수 및 좌표계
그림 7. 격자에 의하여 보간된 등고선도
모형 적용 시 채택한 조도계수는 1차원 모형인 HEC-RAS 모형에서 결정된 조도계수를 그대로 적용하였으며, 모형의 안정적 모의를 위하여 페크 릿수(Peclet number)에 의한 수렴조건을 적용하 였다.
2.3.3 2차원 수치해석의 결과 및 분석 다음으로 SMS모형에 의하여 계산된 식생조건 별 유량규모별 계산결과를 도시하였다.
식생 전‧후에 대한 수리모형 실험결과와 2차원 수치해석모형인 SMS 모형의 계산결과를 비교 도 시한 결과 식생 전‧후 조건에 대하여 수위는 실험 치에 접근한 결과를 제공하는 것으로 조사되었다.
이때의 유량조건별 수위의 실험치에 대한 오차백 분율은 식생 전 조건 시 유량규모 Q=200m³/sec 에서 0.00∼0.05%, Q=400m³/sec에서 0.01∼
0.05%, Q=600m³/sec에서 0.00∼0.05%이며, 식
생 후 조건 시 유량규모 Q=200m³/sec에서 0.01
∼0.05%, Q=400m³/sec에서 0.01∼0.03%, Q=
600m³/sec에서 0.01∼0.06%이다. 따라서 식생 전‧후 조건에 대한 수위의 오차백분율은 최대 0.06%를 넘지 않는 범위에서 비교적 일치된 결과 를 제공하는 것으로 조사되었다.
또한 유속에 대한 유량조건별 실험치에 대한 오차백분율은 식생 전 조건 시 유량규모 Q=
200m³/sec에서 1.21∼10.22%, Q=400m³/sec에 서 0.78∼5.90%, Q=600m³/sec에서 0.12∼
5.20%이며, 식생 후 조건 시 유량규모 Q=200m³/
sec에서 2.54∼10.54%, Q=400m³/sec에서 1.04
∼4.98%, Q=600m³/sec에서 2.34∼12.86%이다.
따라서 수리모형 실험치와 2차원 해석 결과 식생 전‧후 조건에 대한 유속의 오차는 1차원 해석결과 보다는 상대적으로 일치된 결과를 제공하는 것으 로 조사되었다.
측점 거리
(m) 측선
수리실험결과 SMS 모형 모의 결과
식생 전 식생 후 식생 전 식생 후
수위 유속 수위 유속 수위 차이 유속 차이 수위 차이 유속 차이
0 0 E 307.60 2.21 307.16 1.92 307.59 0.01 2.43 -0.22 307.21 -0.05 2.10 -0.18 6 24 D 307.99 2.22 308.30 2.08 307.93 0.06 2.31 -0.09 308.22 0.08 2.27 -0.19 12 48 C 308.02 3.90 308.69 2.84 307.99 0.13 4.04 -0.14 308.51 0.18 3.01 -0.17 18 72 B 308.94 4.03 309.40 2.98 308.99 0.05 4.04 -0.01 309.42 0.02 2.99 -0.01 25 100 A 309.47 4.13 309.95 3.18 309.64 -0.17 4.10 0.30 310.00 -0.05 3.41 0.23
표 3. 식생조건별 수치해석결과(Q=200m³/sec)
몕 주) 차이 = 수리모형 실험결과 - 수치해석결과
측점 거리 (m) 측선
수리실험결과 SMS 모형 모의 결과
식생 전 식생 후 식생 전 식생 후
수위 유속 수위 유속 수위 차이 유속 차이 수위 차이 유속 차이
0 0 E 308.68 3.52 309.23 2.86 308.72 -0.04 3.32 0.20 309.32 -0.09 2.82 0.04 6 24 D 308.21 4.16 309.41 2.94 308.26 -0.06 4.20 0.03 309.32 0.09 3.02 -0.04 12 48 C 308.75 5.14 309.52 3.83 308.71 0.12 5.24 -0.09 309.52 0.05 3.83 0.04 18 72 B 309.78 5.07 310.39 3.91 309.73 0.14 5.06 -0.05 310.33 0.16 3.99 -0.13 25 100 A 310.18 5.25 310.94 4.02 310.32 -0.14 4.94 0.31 311.00 -0.06 3.82 0.20
표 4. 식생조건별 수치해석결과(Q=400m³/sec)
몕 주) 차이 = 수리모형 실험결과 - 수치해석결과
측점 거리
(m) 측선
수리실험결과 SMS 모형 모의 결과
식생 전 식생 후 식생 전 식생 후
수위 유속 수위 유속 수위 차이 유속 차이 수위 차이 유속 차이
0 0 E 309.13 4.23 309.83 3.23 309.06 0.07 3.64 0.59 309.88 -0.05 2.91 0.32 6 24 D 308.72 5.34 309.88 3.49 308.97 -0.28 4.04 1.42 309.95 -0.07 2.99 0.54 12 48 C 309.32 6.11 310.374.22 309.42 -0.10 4.93 1.18 309.80 0.54 4.27 0.13 18 72 B 310.30 6.04 311.07 4.60 310.35 -0.05 5.10 0.94 310.34 0.79 4.92 -0.33 25 100 A 310.72 6.23 311.73 4.78 310.87 -0.15 4.87 1.36 310.96 0.78 4.69 0.23
표 5. 식생조건별 수치해석결과(Q=600m³/sec)
305 306 307 308 309 310 311 312
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120
거 리(m )
수면고(EL.m)
실험치(600) 계산치(600) 실험치(200) 계산치(200) 실험치(400) 계산치(400)
(a) 수 위
0 1 2 3 4 5 6 7
0 8 1 6 2 4 32 4 0 4 8 5 6 6 4 7 2 80 8 8 9 6 1 0 4 1 1 2 1 2 0
거 리 ( m )
유 속(m/sec)
실 험 치 ( 6 0 0 ) 계 산 치 ( 6 0 0 )
실 험 치 ( 2 0 0 ) 계 산 치 ( 2 0 0 )
실 험 치 ( 4 0 0 ) 계 산 치 ( 4 0 0 )
(b) 유 속 그림 8. 수리 종단 비교도(식생 전 조건, SMS 모형)
3 0 6 3 0 7 3 0 8 3 0 9 3 1 0 3 1 1 3 1 2 3 1 3
0 8 1 6 2 4 3 2 4 0 4 8 5 6 64 7 2 8 0 8 8 9 6 1 0 4 1 1 2 1 2 0
거 리 ( m )
수면고(EL.m)
실 험 치 ( 6 0 0 ) 계 산 치 ( 6 0 0 )
실 험 치 ( 2 0 0 ) 계 산 치 ( 2 0 0 )
실 험 치 ( 4 0 0 ) 계 산 치 ( 4 0 0 )
(a) 수 위
0 1 2 3 4 5 6
0 8 1 6 2 4 32 4 0 4 8 5 6 6 4 7 2 80 8 8 9 6 1 0 4 1 1 2 1 2 0
거 리 ( m )
유 속(m/sec)
실 험 치 ( 6 0 0 ) 계 산 치 ( 6 0 0 )
실 험 치 ( 2 0 0 ) 계 산 치 ( 2 0 0 )
실 험 치 ( 4 0 0 ) 계 산 치 ( 4 0 0 )
