유사와 하상변동

유사와 하상변동

• 유사는 표면침식, 골짜기 침식, 흙덩어리 활동 혹은 하천수로 침식에 의해 발생되 는 생성물 이다.

• 유역경계로부터 하천수로까지 전달되는 유사량은 수롱가 침식성지형에 가까운 정 도, 유사입자의 특성, 유시입자의 이송효율 등 많은 인자들에 의존한다.

• 대부분 유사는 산간의 분지, 강변의 완충지역, 고유량 혹은 홍수사상으로 흐르는 홍수터, 하천수로 바닥 등에 침전된다.

유사에 대한 일반적인 사항

 하천 설계 측면에서 한 유역의 토사는 비바람에 의해 표토가 침식되거나 산지 붕 괴 등에 의해 새로이 나오는 생산토사, 이 생산 토사가 수류에 의해 생산지를 떠 나 하류의 어느 한 지점을 통과하는 유출토사, 그리고 하천 흐름에 의해 하도 내 에서 소류, 부유의 형태로 이송되는 토사로 나눌 수 있다.

• 유사에 관련된 일반적인 용어는 다음과 같다.

① 생산토사량(토양유실량) : 비바람에 의해 지표면의 표토가 침식되거나 산지 붕 괴 등에 의해 새로이 만들어져 흐름과 중력 등에 의해 하류로 이동이 가능한 토 사의 양

② 유출토사량(유사유출량) : 유역의 생산 토사가 흐름에 의해 생산지를 떠나 하류 의 어느 한 지점을 통과하는 유사의 양

③ 비유사량 : 단기기간(1년) 및 단위유역면적(km²) 당의 유사유출량(tons/km²/yr) 를 말함.

④ 유사전달율 : 유역에서 침식되어 나오는 생산 토사량과 유역 하류의 한 출구 지 점을 통과하는 유출 토사량의 비(%)

⑤ 유송토사량(하천유사량) : 하천 흐름에 의해 하도 내에서 소류사나 부유사의 형 태로 이동되는 토사의 양

• 유사에 관련된 일반적인 용어는 다음과 같다.

① 소류사(bed load) : 흐름에 의한 힘이 토사입자에 직접 작용되어 전동(rolling), 활동(sliding) 또는 도약(saltation)의 형태로 수송되는 토사를 말함.

② 부유사(suspended load) : 흐름 의한 층류 및 난류에 의한 확산현상으로 인해 서 입자가 하상으로부터 이탈한 후, 하상과 접촉하지 않은 상태로 수송되는 유

③ 세류사(wash load) : 유역으로부터 이동되어 오는 세립자 성분으로서 하상재료사.

와 교환됨이 없이 부유상태로 유하하는 유사.

• 전동 : 일자가 굴러서 이동하는 것을 말함.

• 활동 : 입자가 저면바닥을 미끄러지면서 이동하는 것을 말함.

• 도약 : 일단 저면바닥을 이탈한 토사입자가 수중에서 임의의 거리를 이동하였다 가 재차 저면으로 낙하는 이동형식을 말함.

• 일반적인 경우에는 세류사가 존재하지 않으므로 하상변동이나 하상계획의 문제 에서는 그렇게 중요하지 않지만, 저수지나 하구부근에서의 퇴사 중에는 상당한 양이 존재하므로 이러한 곳에서의 하상변동에서는 중요한 역할을 할 수 있음.

그림 1. 소류에서의 입자의 이동형태

그림 2. 흐르는 물에서 유사입자의 수송 (출처 : 최신하천공학, 구미서관)

유사조사 일반

① 유사조사 항목으로는 토사유실량조상, 유사유출량조사, 하상변동조사, 하상재 료조사가 있음.

② 산사태 등 산지 붕괴에 의한 토양의 유실은 항상 발생하지 않고, 또한 미리 예측 하기 어려우므로 토양유실량 조사는 통상 강우와 지표면 유출에 의해 지표면이 침식되어 그 자리를 떠나는 토양의 손실량을 추정한다.

③ 하천내 유사유출량조사는 직접 실측하거나, 그 하천의 유사, 흐름, 하도 특성을 파악하여 경험적, 이론적 방법 등으로 추정할 있다.

④ 하상변동 조사는 일정 기간 동안 한 하천 구간 내 하상과 제방에 쌓이거나 깍이 는 유사량을 조사하는 것으로, 유역과 하천의 외적 변화에 따른 하천의 반응을 조사하는데 필수적인 사항임.

⑤ 하상재료 조사는 하천의 유사량을 추정하거나 흐름의 저항 특성을 파악하는데 필수적인 사항으로, 현장에서 시료 채취와 실험실 분석을 통해 수행된다.

(1) 지표면에서 침식된 토사는 흐름에 의해 하류로 이송되면서 일부는 지표면의 오목한 부분이나 기타 장애물에 걸려 이동을 멈추고, 남은 토사는 흐름을 따 라 계속 이송되어 유출된다. 이러한 유사유출량은 유역의 토양유실량과 유 사전달율을 이용하여 추정할 수 있음.

(2) 유역에서 침식되어 유실되는 토사는 하도로 유입하여 하도 내 흐름에 의해 소류사나 부유사 등의 형태로 이송됨.

(3) 하상변동 조사에 의한 자료는 역으로 상류 유역의 유사유출량이나 비유사량 조사하는데 이용됨.

(4) 하상재료 조사는 하천 구조물의 설계와 유지 관리에도 필수적인 사항임.

하천유사량 조사

• 하천 유사량 조사는 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 유사 유출량 추정, 기 타 하도 계획과 설계를 위해 수행하며, 주요 하천 지점에서 유량 조사와 같이 주 기적으로 수행함.

• 하천 유사량 조사방법은 크게 유사량 실측에 의한 방법과 유사량 공식을 이용한 방법으로 구분됨.

• 하천유사량 조사는 유사량을 산정하는 방법(유사량 공식)의 개발과 보정을 위해 필요함.

• 하천에서 유사량을 실측하여 입경별 유량-유사량 관계 곡선을 정하는 방법은 가장 확실한 방법이나 측정비용과 노력이 많이 듦.

• 해당 하천 구간의 흐름, 유사, 하천 지형 자료를 유사량 공식에 대입하여 유사량 을 산정하여 입경별 유량-유사량 관계를 구하는 방법은 실측에 비해 훨씬 간편 하고 저렴하나, 유사량 공식에 의한 산정 결과과 아직 충분한 신뢰를 주지 못하 기 때문에 신중히 적용하여야 함.

하천 유사량 공식

• 유사량 공식을 적용할 하천 구간을 선정한 다음 적절한 유사량 공식을 선정하여 적용함.

• 해당 하천의 자료가 유사량 공식의 개발에 이용된 자료의 특성과 유사한 공식을 선정하는 것이 바람직함.

• 해당 하천 구역에 유사량 실측치가 있는 경우 그 값을 이용하여 기존의 유사량 공식을 비교 평가한 후 적합한 유사량 공식을 선정하여 확대 적용하는 것이 바람 직함.

① 문헌에서 유사량 공식을 비교 평가한 결과를 참고하여 적절한 공식을 선정한다.

참고로 문헌에 의하면 소식류사량 공식으로 Meyer-Peter-Muller 공식이, 총유 사량 공식으로 Engelund-Hansen 공식, Yang 공식, Browline공식 등이 비교적 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 부유사량 만을 따로 산정할 필요가 있을 경우가 적기 때문에 부유사량 공식은 상대적으로 많이 쓰이지 않는다.

② 기존 유사량 공식에 의한 하천 유사량 산정치는 실측치와 크게는 1/10~10배까 지 차이가 나므로 결과 적용시 신중을 요한다.

표 1. 하천 유사의 구분

유역의 토양유실량 및 유사유출량 조사

① 하도계획이나 댐, 침사지, 사방시설, 하천 내 각종시설물 설계시 기존자료로 활 용하기 위하여 토양유실량과 유사유출량을 조사함.

② 토양유실량 조사는 주로 지표면에서 침식되어 유실되는 토사량 조사를 위주로 하며, 필요시 산지 붕괴 조사를 수행함.

③ 유역에서 유실된 토사가 하류 한 지점을 지나는 유출토사량은 토양유실량에 적 절한 유사전달율을 곱하여 추정할 수 있다.

(1) 강우에 의한 유역 내에서 침식되어 유실되는 토사유실량에 대한 조사는 강우, 토양, 유역의 지형, 지질, 식생, 토지 이용 방법 등의 특성을 이용하여 경험적으로나 수학 적으로 실시할 수 있다.

(2) 유역의 토양유실량 추정 공식 중 비교적 널리 쓰이는 공식으로 1960년 미국에서 Wischmeier와 Smith가 개발한 범용토양유실공식(USLE)이 있다. 이 방법은 원래 배수면적 1ha 미만의 소규모 경작지의 토양유실량 추정을 위해 개발되었으나, 일반 산림지나 특히 개발사업으로 인한 가속화된 유실량 추정에도 확대 적용되고 있다.

(3) 유사 전달율은 입자가 클수록, 배수구역 면적이 커질수록 작아진다.

• 조사 목적과 방법

그림 3. 유사에 의한 지형의 변화 (출처 :한국수자원공사)

① 범용토양유실공식을 이용하여 유역의 토양유실량을 추정하기 위해서는 그 유 역의 강우 침식도(R), 토양침식성(K), 지형(LS), 작물관리(C), 토양보전대책(P), 또는 토지상태(VM) 등의 자료조사가 선행되어야 함.

② 해당 유역의 유사 전달율을 추정하기 위해서는 그 유역에서 침식되어 유실되 는 토사의 입경과 유역면적 자료를 조사함.

• 관련자료조사

• 토양유실량과 유사유출량 추정

① 토양유실량은 범용토양유실공식이나 기타 적절한 토양유실 모형을 이용하여 추 정한다.

② 범용토양유실공식 또는 다른 모형으로 추정된 결과들이 매우 큰 차이가 나는 경 우에는 모형의 적용 과정 등을 재검토하여 필요시 수정•보완한다.

③ 유사 전달율 추정은 유역 면적을 고려하여 구하며, 점토/실트와 모래 등으로 나 누어 추정한다.

④ 유사유출량은 토양유실량에 유사 전달율을 곱해 구한다.

토양 침식(유실)량의 추정- RUSLE 공식

• 비와 흐름에 의한 유역의 토양 침식량을 정확하게 추정하는 방법은 현재까지 확립되어 있지 않음.

• 현재로서 가장 바람직한 방법은 유역 특성이 유사한 지역의 토양 유실량 실측 자료를 이용하는 것임

• 실측자료가 없는 경우에는 1960년에 미국에서 Wischmeier 와 Smith(1960) 에 의해 개발된 후 지속적으로 개량된 범용토양유실공식(Universal Soil Loss Equation, USLE)과 같이 토양 유실을 추정하는 방법 등을 이용할 수 있음.

• 원래 면적 1ha 이하의 소규모 농경지에서 토양유실을 예측하기 위해 개발되 었지만, 주의 깊게 이용하면 농경지가 아닌 다른 일반 유역에 대해 확대 적용 할 수 있음.

• 이 공식은 유역의 기후(강우), 토양, 지형, 식생과 토지 이용 등의 변수를 이용 하여 그 유역에서의 토양 유실량을 추정할 수 있다.

(R)USLE 공식-범용토양유실공식

• 1980년대 중반 기존의 USLE의 한계를 개선하기 위해, 개정범용토양융실공식이 보급되었다.

• 미국 농무부에서는 비교적 이용이 간단한 USLE 대신 상대적으로 복잡하지만 더 정교한 RUSLE를 이용할 것을 추천하고 있음.

• USLE나 RUSLE 공식을 이용하여 추정된 토양 유실량은 해당 지역에서 강우에 의 해 침식되어 하류로 유실되는 토사량으로 일종의 초기 침식량임.

• 이 공식은 미국에서 개발되었기 때문에 원래는 영미 단위를 사용하여 다음과 같 이 표시된다.

(1)

• USLE의 A 값은 R값이 1년 평균인 경우 1년 평균 유실량을 의미하며, 특정 호우의 R 값인 경우 그 호우에 의한 유실량을 의미함.

• 이 공식은 영미 단위로 개발되었기 때문에 R과 K 값을 SI 단위로 환산하려면 각각 17.0과 0.13을 곱하면 된다. 이 경우 A 값은 표준 단위로 나타난다.

• USLE는 다시 Clyde 등(1980)에 의해 1980년 도로 공사시 토양 유실량을 예측 하는데 적용하기 위하여 C와 P 값을 하나로 묶어 VM 이라는 무차원 변수로 만 들어 다음과 같은 식을 제시하였다.

(2)

• 강우침식도(R)

- 강우 침식도 R인자는 정상년 강우의 침식능력을 나타낸다.

- USLE는 원래 정상년의 R을 기준으로 토양 유실량 A를 추정하도록 개발되었음.

- 연평균 R값의 추정은 과거 강우 자료를 가지고 각각의 강우 사사에 대해 R 값을 산정하여 그 해의 R 값을 구하고 이를 다시 연도에 대해 평균하여 구함.

- 연평균 R 값은 건설 현장에서 단일 호우에 의한 토양 유실량 추정에 적용하는 데 는 무리가 있음.

- 대규모 개발로 인한 가속화된 유역 침식을 예측하는 데는 연간 토양 유실량보다 단일 호우에 의한 유실량이 필요함.

- 재해예방 목적으로 토사유출이 예상되는 곳에 침사지를 설계하는 경우 침사지나 저류지 설계기준이 되는 특정 생기 빈도의 설계 강우에 의한 R 값의 추정이 필요 - 호우 사상이나 설계 호우에 의한 R값의 구체적인 산정방법은 다음의 자료를 참고함.

하기 바람.

- 한국수자원학회, 제6회 수공학웍샾, 1998.2

그림 4. 한반도의 연평균 등강우 침식도 (출처 : 하천수리학)

• 토양침식성 (K)

- 토양 침식성 인자 K는 강우에 의한 침식에 대해 토양이 저항하는 능력을 나타내 는 척도

- 토양 입자의 분포, 구조, 공극과 공극 크기, 유기물 함량 등에 관계됨.

- K값은 강우 침식도 R과 단위밭에서 보통의 휴경지 상태에 의한 토양 침식량을 측 정하여 구한 것. 이 값의 범위는 0.1~0.7 tons/acre/R 이며, 표준 단위로는

0.013~0.091 (톤/ha/R)임.

• 지형인자(LS)

- USLE에는 배수구역의 길이 L과 배수구역의 경사 S 두 가지가 지형 인자로 고려됨.

- 배수구역이란 비교적 균일한 지형 특성을 가진 소규모 유역을 말함.

- 엄격한 의미에서 USLE 공식의 적용은 균일한 지형 특성을 가진 비교적 작은 유역, 또는 배수 구역에서만 가능함.

- L과 S를 별개로 구분하여 구하기 보다는 보통 LS라는 하나의 인자로 보고 산정함.

- 단일 경사의 균일한 지역이라도 사면의 흐름은 위보다는 아래가 크기 때문에 토 양 유실량도 위치에 따라 다름.

- Wischmeier와 Smith(1978)은 불규칙한 사면을 비교적 균일한 경사의 등거리 소 구역으로 나누어 LS를 산정하는 방법을 제안 하였음.

(3)

(4)

그림 5. Foster 등(1981)의 K값 추정 도표

• 작물관리 인자(c)

- 작물관리 인자(C)는 전작, 경작법, 작물 잔류물 처리, 생산성 수준, 그 밖에 특별 한 작물 재배법 등 작물의 재배와 수확을 위한 실제 농경지 관리 특성을 나타내는 무차원 수임.

- C 값은 실제 작물 관리에 의한 토양침식량과 K 값을 측정한 단위 밭의 휴경지 상 태에서의 토양 침식량과의 비임.

- Wischmeier와 Smith(1965)는 재배 작물의 종류, 휴경이나, 간작 방법, 작물산출 량, 파종 후 경과 월수 등에 따른 적정한 C값을 제하였으나, 국내에 적용하기 위 해서는 작물재배법에 대한 세심한 주위가 필요함.

• 침식조절대책 인자 (P)

- 침식조절 대책 인자 P는 등고선 경작, 띠 경작, 테라스 경작 등 토양 보전을 위한 대책의 효율성을 나타내는 무차원 값임.

- 단위밭에서 위에서 제시한 경작법에 의한 토양 유실량과 아래 방향으로의 단순 골 경작에 의한 토양 유실량의 비임.

- 이 자료 역시국내에 적용하기 위해서는 경작법에 대한 세심한 주의가 필요함.

• 침식조절인자(VM 무차원량)

- 토양침식조절인자 V은 USLE의 작물관리 인자 C와 침식대책인자 P를 결합한 형태임.

- 식(1)이 통상 연평균 토양 침식량을 추정하는데 비해, 식(2)는 특정 호우에 의 한 토양 침식량을 추정함.

- 즉, C와 P는 연간 인자인 반면, VM은 토양 유실량을 추정하는 그 시기의 인자 임.

- VM 값은 대상 유역의 식생 특성과 침식조절 대책을 대표하는 값으로, 그 값의 범위가 1.0 이상 까지 매우 넓기 때문에 값을 선정할 때 세심한 주위가 필요함.

(1)

(2)

표 2. 토양의 피복, 식생 및 VM 값(한국수자원학회, 1998)

범용토양유실공식(USLE)를 이용한 한 소유역에서 토양 유실량 추정절차는 다음 과 같다.

1. 해당 유역의 R 값 추정

• 연평균 토양 유실량 : 그림 4의등강우 침식도 이용

• 설계호우에 의한 토양 유실량 : 한국수자원학회(1998) 자료 이용

한국수자원학회, 제6회 수공학웍샾, 개발사업으로 인한 토양손실량 예측 및 침사지 설계, 1998

2. 해당 유역의 K 값 추정

• 해당 유역을 경사와 길이가 균등한 소구역별로 구분

• 각 소구역별 토양 특성 자료를 이용하여 그림 5를 이용하거나, 식(3)에서 K값을 추정( 단위 환산을 위해 0.13을 곱함)

3. 해당 유역의 LS 값 추정

• 식(4)를 이용하여 각 소규역별 LS 값 추정

4. 해당 유역의 C, P와 VM 값 추정(각 소규역별로 추정)

• C값 : Wischmeier와 Smith(1965) 자료

• P값 : Wischmeier와 Smith(1965) 자료

• VM값 : TBR (1980자료나 표 1 을 이용 5. 해당유역의 토양 유실량 추정

• 식(1)이나 식(2)를 이용하여 소구역별로 위의 값들을 곱하여 추정하고 이를 모든 소유역에 대해서 합산

개정범용토양유실공식(Revised USLE)

• RUSLE는 기존의 USLE에 비해 컴퓨터를 이용하여 계산하기 쉽게 자료를 DB화 하였으며, 특히 C, P 값의 계산을 단계별 물리과정에 기초하여 세분화 하였음.

• RUSLE는 각 인자의 추정에서 다음과 같이 개선, 확충되었음.(Renard 등, 1994).

 R : 미 서부 지역의 더 많은 R값을 제공

 K : 흙의 동결과 융해에 의한 침식 영향 고려

 LS : 골(rill) 침식간의 관계를 고려한 4단계 도표 제공

 C : 볼름 간격으로 흙과 식생의 변화 고려

 P : 경작지 보호 대책의 효과를 세분화하여 고려

유사 유출량 추정

• 한 유역의 유사 유출량, 또는 단위 유역면적당, 단위시간당 유사 유출량인 비 유사량을 예측하는 것은 유역과 하천 관리 측면에서 기본적인 사항임.

• 이 자료들은 댐이나 하도 계획, 설계, 관리 측면에서 기본적이 자료가 됨.

• Strand와 Pemberton(1982)는 유역의 유사 유출량을 결정하는 요인으로 다 음과 같은 것들을 제시하였음.

① 강우량과 강두강도

② 토양종류와 지질적 형성

③ 식생 피복

④ 토지이용

⑤ 지형

⑥ 상류 유역의 침식률, 배수망의 밀도, 경사, 형상, 크기, 하도의 선형

⑦ 유출

⑧ 유사특성(입경과 광물)

⑨ 하도 수리특성

• ①~⑤는 범용토양유실공식에 이용된 자료이며, ⑥~⑨는 침식률을 제외하면 유사 전달율에 관련된 자료들임.

유사 유출량 추정

• 토양유실량 산정시 USLE공식 이나 기타 적절한 토양유실 모형 이용을 위한 자 료 조사가 불가하거나, 대상유역의 크기와 상태가 USLE공식 이나 기타 모형의 적용에 부적합한 경우 다음과 같은 경험치를 고려하여 개략적으로 추정할 수 있다.

• 유역의 유사 유출량을 추정하는 방법은 크게 다음과 같이 분류됨.

1) 유량-유사량 곡선과 유량지속 곡선 방법 2) 저수지 퇴사량과 포착률 방법

3) 유역 침식량과 유사 전달율 방법 4) 경험적 방법과 추계적 방법

5) 확정론적 유사추적 모형

• 1), 2) 방법은 사실상 실측 자료에 의해 유사 유출량을 산정하는 방법으 로 실측자료가 매우 부족한 국내의 현실에서는 적용하는데 어려움이 있 다.

표 2. 토양 유실 원단위 추정(한국수자원학회, 1998)

유사 유출량 추정

• 유사 유출량 추정에 관련된 일반적인 내용은 다음과 같다.

① 유사전달율 산정시, 실트는 보수적인 추정을 위해 점토곡선을 이용할 수 있음.

② 유사유출량 추정시 입경 별 유사유출량을 구할 필요가 있는 경우 입경 별 토양 유실량에 입경 별 유사 전달율을 각각 곱해 구할 수 있음.

③ 유사유출량 조사시점 상하류에 댐이 있는 경우 댐의 저수지 퇴사량을 측정해서 상류 하천을 통해 저수지로 유입하는 유사유출량을 역으로 추정할 수 있다.

④ 하천 한 단면에서 장기간의 유량과 유사량 자료가 있으면 이를 이용하여 그 기 점 상류 유역의 유사유출량을 추정할 수 있음.

⑤ 하천 유사량 자료는 실측하는 것이 가장 바람직하며, 실측 자료가 없는 경우에 한하여 적합한 유사량 공식을 이용하여 개략적으로 구할 수 있음.

⑥ 유사유출량은 위와 같이 유사량 실측이나 공식으로 얻어진 유량-유사량 관계곡 선에 그 하천 지점의 유량지속곡선 값을 곱하여 구할 수 있음. 단 유량-유사량 관계는 해당 기간 동안 특별한 변동이 없어야 함.

하상변동

• 충적하천은 흐름에 의해 끊임없이 변한다. 이러한 변화는 하천의 평면형, 종단 면형, 단면형 등 형태와 하상 재료의 구성 등을 포함한다.

• 이러한 변화는 장기간에 광역적으로 일어날 수도 있고, 단기간에 국지적으로 나타날 수도 있다.

• 이러한 변화의 요인은 자연적일 수도 있고, 인위적일 수도 있음.

※충적하천(alluvial river) 충적토 위를 흐르는 하천으로, 충적토는 지표면에 대한 빗방울과 유수의 침식, 운반, 퇴적 작용에 의해 상류에서 이송된 유사가 쌓인 것이다.

충적하천을 좀 더 구체적으로 표현하면 하상과 강턱을 구성하는 재료와 그 하천에 의해 이송되는 재료가 같은 하천을 말한다.

• 하상저하(streambed degradation) : 유수의 수리학적 특성에 의해 하상이 세굴되어 하상표고가 저하되는 현상.

• 하상상승(streambed aggradation) : 유수의 수리학적 특성에 의해 유수가 운송하는 토사가 퇴적되어 하천 바닥이 높아지는 현상.

• 안정하천 또는 평형하천 : 유사 흐름은 있으나 이러한 하상의 상승이나 저하 현상이 지속적으로 나타나지 않은 하천. 이와 같은 현상을 나타내는 인공 수 로를 안정수로라 함.

• 국부세굴(local scour) : 국부적인 하천흐름 변화에 의해 변화지역에 집중적으 로 나타나는 국부적인 하상침식 현상.

• 하상변동(riverbed-level variation) : 장기적인 하상 저하와 상승, 국부세굴, 홍수시 하상 변화 등 자연적, 인위적 요인에 의한 하상고의 변화를 말함.

하상변동의 용인

• 하폭이 급히 줄어들거나 수심이 깊어지면 상류에 배수가 생겨 흐름의 세기가 줄어들고 그에 따라 하상에 유사가 쌓여 하상상승을 발생시킴.

• 상류에서 유사 공급이 급작스럽게 줄어들거나 하류 기준 수위가 내려가면 하 류 하상이 깎이게 되어, 하상저하 현상을 발생시킴.

• 유역의 유상 생산과 이송은 평형상태의 변화는 자연적인 요인에 의해서 발생 할 수 있으나, 대부분 인위적인 요인에 따라 변화한다.

• 인위적 요인의 대표적인 예는 다음과 같다.

① 하도 상황의 변경

② 유역 토지이용의 변화

③ 하천골재채취

④ 댐과 저수지 등

하도 상황의 변경

• 자연 상태의 하도에 직강화, 협착화, 준설, 정비, 하도 내 잡목이나 부목의 제거 등은 하상 변동을 유발시킴.

• 하도 변경에 의한 하상저하 현상은 통상 초기에 급작스럽게 진행되고, 시간이 흐름에 따라 진행률은 급속히 줄어듦.

• 하도의 직강화는 하상의 저하를 가져오며, 하상저하는 통상 하폭의 확대와 병 행한다.

토지이용의 변화

• 유역의 벌목이나 농경활동은 하류 하천에 큰 첨두 홍수와 유사유출을 발생시킴.

• 그 결과 통상 하류하천의 폭은 넓어지고 만곡도는 줄어듦

• 도시화는 첨두 홍수는 급속히 커지고 유출지속시간을 단축시키고, 유사유출을 급 속이 감소시킴. 이로 인해 하류 하천의 하상은 깍이고, 하폭은 넓어지고, 만곡도 는 줄어듦.

골재채취

• 하천에서 골재 채취는 단시간에 가장 급속히 하상변동을 발생시킴.

• 하천의 유상 이송량에 버금가는 골재채취는 하류 하천의 하상저하를 가져 올 수 있음.

• 골재채취로 인한 두부침침은 상류하천에 영향을 줄 수 있다.

• 충적하천에서 대규모로 골재채취를 하는 경우에는 그에 따른 영향을 면밀 히 검토하여 적절한 대응책을 마련해야 함.

댐과 저수지

• 모래 하천에서 댐 하류 하상은 맑은 댐 방류수로 인한 선택적 침식 현상으로 댐 축조 직후부터 저하됨.

• 자갈 하천에서 댐 축조는 오히려 하류 하상의 상승을 가져올 수 있음. 이 것은 댐 에 의한 유황조절로 홍수가 없어지게 되어 하류 지류에서 유입하는 자갈을 본류 에서 충분히 세굴시키지 못하기 때문이다.

• 하류 하천의 하상 저하는 지하수위의 저하로 인한 하천변 토지의 식생과 경작에 영향은 물론 강턱 침윤선의 저하를 가져와 강턱의 포락을 발생시킬 수 있음.

• 두부침식 : 하천 침식 형태의 하나로 하천이 상류쪽으로 침식하여 그 길이가 증가해 가는 현상

자연적요인

• 자연적으로 일어나는 하상변동 요인은 다음과 같다.

① 충적 선상지 활동

② 자연적 하상 장갑화

③ 하도의 분기

④ 만곡과 자연 첩수로의 형성

⑤ 기록적인 홍수

⑥ 산불

⑦ 부목

⑧ 토석류, 산사태

⑨ 지진, 지각활동

⑩ 화산활동

하상변동의 조사

• 하상변동 조사는 하상변동이 하천의 홍수소통 능력과 호안, 수제, 교각, 취수 시설, 댐 등 하천 구조물의 안전이나 고유기에 미치는 영향을 파악하기 위해 서 수행함.

• 하상변동 조사는 다음과 같은 항목 중에서 조사 목적에 따라 선별하여 수행 함.

① 종횡단 측량조사

② 하상재료 조사

③ 수위조사

④ 하상변동량 산정과 측정

⑤ 골재채취로 인한 하상변동 조사

⑥ 홍수시 하상변동 조사

• 하상변동 조사는 반드시 현지에서 하천측량, 시료채취, 자료 분석을 통 해 수행한다.

강의 자료 출처

•김경호, 수리학, 한티미디어, 2010.

•이종형, 정재성, 한운우, 황병기, 최신 하천공학, 도서출판 구미서관, 2010.

•이원환, 최신 하천공학 제2판, 문운당, 2012.

•하천설계기준•해설, 국토교통부, 2009.

•우효섭, 하천수리학, 청문각, 2011

•인터넷 사진자료

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