수리학적 특성에 의한 대하천의 조도계수 산정

Abstract

국내 대하천 중 한강, 낙동강, 금강의 조도계수를 수리학적 모형에 의해 산정하고, 산정된 조도계수와 유량, 동수반경, 하상경사, 하상재료의 입도 등 하천의 여러 수리특성인자와의 상관관계를 분석하였다. 일반적으로 하천의 흐름을 해석할 때 수리학적 또는 수문학적 모형을 주로 이용한다. 국내에서는 1차원 홍수위의 계산을 위하여 HEC-2, HEC-RAS, FLDWAV 등의 수리학적 모형을 주로 이용하고 있다. 이들 모형을 이용하여 정확한 홍수위를 계산하기 위해서는 유역 및 하도의 정확한 지형자료 및 유출·입 유량, 수위 등의 상·하류 경계조건 그리고 해석하고자 하는 하천 구간에 대한 최적의 조도계수가 필요하다. 지형자료와 상·하류 경계조건은 상대적으로 정확한 자료가 축적되어 있지만 조도계수의 경우 각 하천에 대한 신뢰성 있는 자료의 확보가 매우 어렵다. 현재 실무에서 사용하고 있는 조도계수는 하도 구간이나 유량에 상관없이 기존 문헌으로부터 추정한 일률적인 값을 사용하거나 주변 하천의 값을 그대로 이용하고 있으며, 이로 인하여 계산결과의 정확성이 결여되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하고자 국내 주요 대하천에 대하여 다양한 유량 구간과 하도 구간에 대응하는 최적화된 조도계수를 산정하고 비교, 검토하였다. 본 연구에서 제안한 조도계수와 기존 하천정비기본계획의 조도계수 그리고 하상토 입경을 이용해 산정한 조도계수를 FLDWAV 모형과 HEC-RAS 모형을 이용하여 비교 분석하고 적용성을 검토하였다. 그 결과, 본 연구에서 제시한 조도계수를 이용한 계산 홍수위가 관측치와 가장 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한 수리학적 모형에 의한 조도계수와 다양한 수리특성인자와의 상관관계를 검토하였다. 본 연구는 과거 관측 수문사상을 사용한 일반적인 유량에 대한 조도계수 산정 결과이므로 설계홍수와 같은 극한 사상에 대한 최적조도계수의 산정은 이루어지지 않았다. 따라서 추후 연구를 통해 보다 다양한 유량 구간에 대한 지속적인 보완이 이루어져야 할 것이다.