수공구조물을 고려한 하천흐름 해석 연구

소개

홍수범람의 피해는 집중호우와 산업발달 및 인구증가로 인하여 급속히 증가하고 있다.
특히 하도내의 수공구조물의 빈번한 설치는 수위의 증가와 홍수범람의 가능성을 일으키는 원인이 된다.
그러므로 하도내의 수공구조물의 영향에 대한 연구는 강을 따라서 생활하고 재산의 안전을 지키기 위해서 반드시 필요하다.
본 연구에서는 수공구조물이 하천에 미치는 영향을 판단하기 위하여 HEC-RAS 모형을 괴정천 유역에 적용하였다.
그 결과 수공구조물이 하천에 미치는 영향은 무시할 수 없다는 것을 알 수 있었고 하천의 설계에 고려되어야 한다는 것을 확인하였다.
이와 같이 HEC-RAS 모형을 실제 유역에 적용함으로써 홍수로 인한 범람 지역 설정의 정확성을 기할 수가 있을 것이고, 침수지역의 예측, 대피 주요시설의 보호 및 이동 등을 포함한 재해예방 및 피해 경감대책의 수립에 많은 도움을 줄 것이다.

목차

Ⅰ. 서 론
1.1 연구목적
1.2 연구범위 및 방법

Ⅱ. HEC-RAS 기본 이론
2.1 에너지 방정식
2.2 운동량 방정식
2.3 계산 순서
2.4 교량
2.4.1 구간의 선정
2.4.2 손실 산정
2.4.2.1 Yarnell 방법
2.4.2.2 운동량보존 방법

Ⅲ. 모형의 전개
3.1 유역의 개요
3.1.1 유역의 특성
3.2 모형의 전개 과정
3.3 입력자료
3.3.1 횡단면자료

Ⅳ. 유역선정 및 적용
4.1 유역의 기상학적 특성

본문내용

최근들어 인구증가와 산업발달로 인하여 수자원의 부족현상이 점차 대두되고 있으며 이상기후에 따른 국부적인 집중호우와 홍수사태는 농경지로의 범람뿐만 아니라 도시 저지대의 생활공간까지 덮쳐 우리에게 재산과 인명의 막대한 피해를 주고 있다. 이러한 홍수시 하도내에 설치된 수공구조물은 홍수의 소통능력을 저하시켜 교각 후면에서의 수위상승을 야기하여 침수에 의한 피해를 가중시킬수 있다. 이 경우 하천의 여유고가 부족하다면 침수의 피해는 불가피할 것이다.
따라서 본 연구에서는 하도내 수공구조물이 수위에 미치는 영향을 분석하기 위하여 하천정비계획 및 수리수문학적 자료가 있는 하천을 선정하고 HEC-RAS를 이용하여 수공구조물의 유무에 따른 수위영향을 실제와 비교분석하였다.
괴정천 유역은 안동시 관내의 안동댐 하류지역에 위치하고 있으며 지방 2급 하천 신역천의 제 1차 지류로 신역천의 우안측으로 유입하는 소하천이다. 수원은 풍산읍 괴정리 수박 골에서 발원하여 남동류하여 괴정리를 관류하여 신역천에 유입한다. 토지 이용현황을 보면 총 유역면적 13.56km2 중 농경지가 4.59km2로 33.85%, 임야가 8.79km2로 64.82%, 대지가 0.18km2로 1.33%를 차지하며 전반적으로 농경지가 인접해있으며 중류부에는 마을 부락이 형성되어 있다. 괴정천 유역은 2001년에 하천정비기본계획이 수립되었으며 HEC-RAS 모형을 이 유역에 적용하여 수공구조물을 고려한 하천흐름과 수공구조물을 고려하지 않은 하천흐름을 해석하고 홍수위에 대한 여유고가 부족한 제방 단면의 검토를 위해서 예상되는 홍수위에 대한 수면곡선을 해석하고자 한다.

1.2 연구범위 및 방법

각종 수리수문학적인 자료를 확보하고 있으며 수공구조물이 많은 하천을 선정하여 각 구조물들의 흐름의 소통에 미치는 영향과 수위상승에 미치는 영향을 구조물의 유․무에 따라 비교․검토하고자하며, 예상되는 홍수량에 의한 홍수위 산정과 수면곡선의 계산에 사용되고 있는 부등류 모형인 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center-River Analysis System)모형을 이용하고자 한다.

참고자료

· 선우중호, 수문학, 동명사, 1983
· 윤태훈, 응용수문학, 청문각, 1997
· 안동소하천 하천정비기본계획 2001
· 안수한(1996), 수리학, 동명사
· 한국수자원학회(2000), HECRAS를 이용한 부등류 전산해석
· Hydrologic Engineering Center, HECRAS River Analysis System Users Manual, U.S.Army corps of Engineers. 1997
· Hydrologic Engineering Center, HEC2 water surface profiles Users Manual, U.S.Army corps of Engineers, 1990
· Hydrologic Engineering Center, HECRAS River Analysis Syster Hydraulic Manual, U.S.Army corps of Engineers, 1997