• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2053-2057
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• 2009

본 연구에서는 국내하천을 대상으로 하상재료에 따른 조도계수 변화를 분석하였다. 조도계수 분석은 수위, 유량, 하천 단면 등을 직접 측정하여 미지질조사국에서 개발한 ncalc모형을 이용하였고 하상재료 분석은 ISO4364, ISO9195 기준으로 실시하였다. 조사 대상하천은 총 17개 하천으로 거석, 호박돌, 자갈, 모래 등 다양한 하상재료 특성을 반영할 수 있는 지점으로 선정하였다. 하상 재료 크기 $D_{50}$을 기준으로 하여 모래 자갈 혼합 하천이라 할 수 있는 2mm${\sim}$32mm 구간, 자갈 하천인 32mm${\sim}$64mm 구간, 호박돌 하천인 64mm${\sim}$128mm, 거석 하천인 128mm 이상으로 구분하였다. 분석 결과 실측 자료를 이용하여 계산된 조도계수는 유량에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 고유량에서 0.04이하로 수렴하는 결과를 보였다. 이를 하상재료 크기에 따라 구분 지을 경우 입경이 커질수록 유량에 따른 변화 폭이 커지는 것으로 나타났다. 하상재료 입경의 크기가 64mm 이하인 하천의 경우 조도계수 변화 범위가 최대 0.02 로 나타난 반면 입경크기가 64mm이상인 하천에서는 최대 0.20 까지 나타나는 결과를 보였다. 조도계수는 일반적으로 수위 증가에 따라 흐름에 저항을 주는 요인들이 침수되면서 감소한다고 보고되었다. 하천의 하상재료 입경이 클 경우 저수위에서 하상재료에 의한 저항요인이 크게 발생되어 수면경사, 흐름 특성 등 조도계수에 영향을 주는 요인들이 생기는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.436-436
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• 2018

하천의 조도계수는 하상 입자들의 크기 및 형상, 식생, 수로의 만곡 등 흐름특성에 영향을 주는 복합적인 경험적 매개변수이므로 그 값을 정확히 산정하는 것은 매우 어렵다(Chow, 1959). 제주도 산지하천은 하상이 매우 불규칙하고 조도계수의 불확실성으로 인해 정확한 홍수위, 홍수량 산정이 어렵다. 또한 하상경사가 매우 급하여 상류와 사류가 복합적으로 발생하므로 수치모의 시 수위차가 크게 발생할 우려가 있다. 따라서 현장실측 기반의 하천 조도계수 산정을 통한 홍수위, 홍수량 산정에 정확도를 향상시킬 필요가 있다. 이 연구에서는 제주도 북부지역의 건천(한천, 병문천, 독사천, 산지천)을 대상으로 하상재료를 직접 실측하여 하상 입경을 이용한 조도계수를 산정하였다. 실측 방법은 대상하천의 현장답사 및 현장조사를 사전에 실시하였으며, 하천의 종단 방향으로 1km 간격, 100개 이상의 하상재료를 표본으로 취하고 선격자법을 적용하였다. 대상하천 하류부의 좌안, 우안은 대부분 하천 정비에 의한 제방 구축이 되었으며, 상류부는 경사가 급한 암질로 구성되어 있으므로 하상을 중심으로 구성물질의 입경과 조고를 측정하여 상류 흐름의 영향범위를 고려한 조도계수를 산정하였다. 표본 측정시 점 사주, 여울, 웅덩이 등 국부적으로 하상재료의 변화가 심한 구역은 피하고 가급적 해당 구역에서 보편적으로 산재된 하상재료를 선택하였다. 향후 부정류 모형인 HEC-RAS를 이용하여 실측 유량과 수위를 적용한 조도계수를 산정한다면 보다 정밀한 조도계수를 산정할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1853-1857
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• 2008

본 연구는 국내하천을 대상으로 하천의 단면 형상 및 수위, 유량자료를 실측하여 유량 변화에 따른 조도 계수를 산정하고, 하상 재료와 하천 규모에 따른 조도계수를 비교 분석하였다. 실측 자료는 다양한 유량 변화 자료를 얻을 수 있는 2007년 6월에서 9월 사이에 이루어졌으며, 대상 하천의 조도계수는 미국 지질조사국의 NCALC 모형을 이용하여 산정하였다. 조사 지점은 하상재료가 거석으로 이루어진 섬진강(곡성), 호박돌로 이루어진 평창강(방림), 달천(괴산), 홍천강(서면), 금강(현도1, 현도2)과 자갈 모래로 구성된 금강(이원) 지점, 모래하천인 내성천(평은) 그리고 도시하천인 탄천(복정)으로 총 9개 지점에서 이루어졌다. 조사 결과 모든 하천의 조도계수는 유량 증가에 따라 감소하면서 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보였으며, 하상 입경과 규모에 따라 서로 다른 범위의 조도계수를 나타냈다. 가장 큰 조도계수의 범위를 보이는 곳은 하상재료가 큰 섬진강(곡성)과 홍천강(서면), 달천(괴산) 지점이었으며, 모래하천인 내성천(평은)과 도시하천인 탄천(복정)은 가장 작은 조도계수의 범위를 보였다. 또한, 하상 재료 특정입도($d_{16}$, $d_{50}$, $d_{84}$, $d_w$)가 흐름저항에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Limerinos에 의해 제안된 상대조도를 분석한 결과, 하상재료의 특성이 상이하게 다른 섬진강(곡성)과 내성천(평은), 탄천(복정)을 제외하고 하상재료와 상대조도 사이에서의 관계식을 산정할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1651-1655
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• 2006

일반적인 하천에서 이 치수를 위한 하천 구조물설계를 위해서는 흐름해석이 매우 중요한 작업 중 하나이다. 하천의 흐름해석은 주어진 유량에 대해 등류 또는 부등류, 부정류 계산을 통하여 해석을 하게 되는데, 이때 조도계수는 매우 중요한 매개변수이며, 조도계수에 의해 흐름해석의 결과가 크게 좌우된다. 이러한 조도계수는 어느 특정의 확정적인 요소에 의해 결정되어지지 않고, 복합적인 요소에 의해 결정되어지며, 특히, 유량에 대해 가변성을 갖는다. 본 연구에서는 조도계수의 유량에 대한 가변적인 특성을 분석하고자, 각각 다른 하상경사를 가지는 하천들에 대해 조도계수를 산정하였다. 그 결과, 조도계수는 유량에 대해 가변성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 하상경사가 완만한 하천일수록 유량에 대한 조도계수의 가변성이 크게 나타났으며, 하상경사가 급할수록 유량에 대한 조도계수의 가변성이 적게 나타나는 결과를 도출하여 유량에 대한 조도계수의 가변성이 하상경사에 민감하게 반응하는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.325-325
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• 2011

자연과 함께하는 하천복원 기술개발(Ecoriver21) 연구단에서 진행 중인 홍수터 수목관리 기술 개발 과제에서는 국내하천 흐름저항 산정기법을 개발하기 위해 2006년부터 2009년까지 총 27개 시험하천의 실측자료를 이용한 조도계수를 산정하였다. 2010년에는 18개 시험하천을 추가로 운영하여 최종적으로 총 45개 하천의 조도계수를 산정하고자 한다. 조도계수 계산에 필요한 자료는 모두 현장에서 직접 측정하였으며 이를 위해 넓은 범위의 수위자료를 획득할 수 있는 홍수기 이전에 수위계를 설치하였고, 유량 측정, 하천 단면 측량, 하상재료 입경분석 등을 통하여 유량 변화에 따른 조도계수 분석, 하상재료 크기별 조도계수 변화 분석, 조도계수 경년변화 분석 등의 연구를 진행하였다. 분석 결과 대부분의 하천은 유량이 증가함에 따라 조도계수가 감소하는 경향을 보였고 특정한 유량 범위에서 수렴하였다. 유량에 따른 조도계수 변화 폭은 하상재료의 입경 크기가 클수록 심하였다. 산지 거석하천인 내린천 왕성동 지점의 경우 0이 287.8 mm로 조사 지점 중 하상재료의 크기와 유량에 따른 조도계수 변화 폭, 수렴되는 조도계수 값이 가장 컸다. 하상재료 입경 크기 $D_{50}$을 기준으로 2 mm이하인 모래하천의 경우에는 유량이 증가함에 따라 조도계수가 감소하다가 고유량에서 다시 증가하는 경향을 보였다. 조도계수 경년변화를 분석한 평창강 방림 지점과 만경강 고산 지점의 결과는 비교적 큰 차이를 나타내지 않았고, 한강 본류의 배수영향을 받는 옥동천 옥동, 법천천 법천 지점의 경우 배수 상황 발생 시 다른 지점과 달리 상당히 복잡한 양상을 나타내었다. 본 연구에서는 지금까지 진행된 국내하천의 조도계수 분석 자료를 종합하여 조도계수 자료집을 발간할 계획이며, 조도계수 자료집에는 각 지점의 수위 및 유량 실측자료, 하상재료 입경 크기, 지점 특성, 사진 자료 등이 포함될 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.690-690
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• 2012

효율적인 수자원 관리를 위한 하천정비기본계획과 유역치수계획의 수립은 정확한 홍수량을 산정을 통해여 이루어지며, 이러한 첨두홍수량에 대한 계산이 좀 더 정밀해져야 할 필요성이 있다. 흐름해석에서 중요한 요소인 조도계수는 원래 하상재료의 조도(roughness)를 나타내는 척도로서 하상재료 및 하상표면의 특성에 의해 결정되어지는 값이지만, 실제 흐름계산에서는 식생, 하천 구조물, 사행도, 단면형태 단면 변화양상 등 하도의 상황뿐만 아니라 유량이나 수위에 의해서도 변화기 때문에(Frech, 1985) 이론적으로 조도계수를 정확하게 계산하는 것은 거의 불가능하다. 내륙부와는 매우 특이한 유출 형태를 보이고 있는 제주도의 하천은 평시는 대부분이 건천이지만 집중호우나 태풍 내습시에는 하천변의 침수와 범람 등의 재해가 발생하기도 한다. 지금까지 하천정비기본계획에서 제주도 하천의 조도계수는 자연형 하천에 적용되는 계수만을 전 구간에 일률적으로 사용하여 왔으나, 제주도의 하천은 대부분 15km내외의 짧은 구간에 산지와 농 목축업 및 도심하천이 혼재하고 있고 또한, 하상재료는 자갈 및 호박돌, 전석 등이 산재해 있어 구간별 조도분포도 매우 복잡하며 큰 변화를 보이고 있다. 하지만 하천현장에 대한 실측 조도계수의 조사나 측정은 전무한 실정이다. 한천의 하상재료의 입경을 이용한 방법으로 연구대상인 한천의 구간은 11.5km이며, 조도계수 산정구간을 10구간으로 세분화하고 각 구간마다 좌안, 중앙, 우안마다 100개씩 하상재료를 채취하였으며, 총 3000개의 채취한 하상재료를 이용하여 대표입경을 선정하고 입도분석 실시하였다. 지당 총 100개 이상의 자갈 입자를 선택하고 중경(intermediate axis)을 측정하도록 하고 있다. 그 결과를 기존의 조도계수 경험식에 대입하여 조도계수를 산정하였으며, 기존의 하천정비기본계획에 제시된 조도계수와 비교 분석하였다. 이러한 실측 조도계수을 이용한다면 보다 정확한 홍수량 산정과 하천실무에 적용 및 활용성이 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.76-76
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• 2018

하천에서의 유사이송과 하상변동을 분석하는 대표적인 방법으로는 현장에서 유사량이나 하상고를 측정하여 분석하는 실측에 의한 방법, 수리모형 실험과 수치모형을 이용하는 방법이 있다. 이 중에서 실측에 의한 방법은 시간과 비용의 한계로 수치해석모형을 이용한 연구가 많이 이루어 지고 있다. 현재까지 개발된 다양한 하상변동 수치모형들은 유사이송 상태를 평형 유사이송 상태를 가정하고 개발되어 왔다. 평형 유사이송은 흐름과 하상재료 등의 조건이 발생시킬 수 있는 유사이송능력과 실제 유사이송률이 동일하다고 가정하는 것이다. 그러나, 실제 유사이송에서는 흐름 및 지형 등의 변화에 따라서 지속적으로 새롭게 형성되는 유사이송능력에 실제 유사이송률이 빠르게 도달하지 못하면서 유사이송능력과 유사이송률 사이에 시 공간의 격차가 발생하게 된다. 이러한 상황을 비평형 유사이송이라고 하며 지속적인 하상 상승 및 저하가 발생하는 구간, 댐과 같은 구조물에 의해서 유사의 연속성이 차단되는 구간, 하상재료가 불연속한 구간 등에서 주로 발생하는 것으로 알려져 있다. 비평형 유사이송을 수학적으로 모의하기 위한 대표적인 방법에는 적응거리계수와 회복계수를 이용하는 방법이 있다. 위의 계수들은 흐름 및 하상 특성을 이용하여 공간에 대한 유사이송의 지체현상을 고려하는 방법으로 이를 산정하기 위한 다양한 공식들이 제시되고 있다. 그러나, 각 공식들에 의해서 제시되는 값에 많은 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 실내실험과 수치실험을 통해서 평형/비평형 유사이송 및 집중형/분포형 적응거리계수를 고려한 모의 결과를 비교하였으며, 적응거리계수 산정공식에 따른 비평형 유사이송 모의 결과를 비교하였다. 본 연구에서 적용한 실내실험에 대해서는 평형 유사이송보다는 비평형 유사이송을 고려한 경우와 비평형 유사이송 공식을 이용하여 적응거리계수를 분포형 매개변수로 이용하는 경우가 실제 하상변동 모의 결과에 더 근접한 수치실험 결과를 제공하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.409-413
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• 2011

유효유량이란 수년에 걸쳐 연 유사량의 대부분을 이동시키는 유량으로 정의되며 유량-빈도분포곡선과 유사량 곡선을 이용하여 산정된다. 유효유량은 하도를 설계하거나 기존 하도의 안정성을 평가하는데 있어 기준유량이 될 수 있는 필수적인 요소이지만, 현재 국내의 경우 이에 대한 분석이 충분히 수행되지 않아 특정한 패턴을 도출하기 힘든 실정이다. 특히 우리나라의 하천은 연강수량의 약 70%가 여름철에 집중되는 기후적 특성의 영향으로 하상계수가 미국과 유럽에 비해 10에서 25배 크게 나타나 외국사례를 국내에 적용하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 구하도복원이 계획 또는 진행되어 유효유량 산정이 필수적이며 하상계수가 매우 큰 만경강, 청미천, 함평천을 대상하천으로 선정하여 유효 유량을 산정하고 수리적, 지형학적 특성과의 연관성을 분석하고자 한다. 유효유량을 계산하는 데 있어 가장 큰 영향을 미치는 요소는 유량빈도 간격 수와 유량빈도 간격의 설정이다. 따라서 본 연구에서는 유효유량 산정을 위한 유량 간격으로 산술등간격(Arithmeic Bin)과 로그간격(Logarithmic Bin)을 모두 사용하였으며 각각 간격수가 25개, 50개, 100개인 경우에 대해 유효유량을 계산하여 비교하였다. 산술등간격과 로그간격을 사용한 유효유량 산정결과 중 최대, 최소값을 제외한 나머지의 평균값을 각 대상하천의 유효유량으로 선정하였다. 수리적, 지형학적 특성에 따른 대상하천 분석 결과 하상계수가 클수록 유효유량이 크게 산정되는 것으로 나타났으며 하상 경사, 하상토의 중앙입경 크기와 비례하는 것으로 나타났다. 반면에 수심-하폭비와 사행도의 경우 유효유량과 반비례하는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.11 no.1
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• pp.67-75
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• 2011

The purpose of this study is to evaluate the flow duration characteristics of Nakdong, Seomjin and Geum river due to environmental change. The water level gauging stations of Nakdong, Seomjin and Geum river were selected to analyze the change of flow duration. The construction period of multipurpose dam was considered to analyze flow duration characteristics. As the result of this study, it show that ninety-five day flow, normal flow, low flow and drought flow were increased by multipurpose dam construction at all stations except a Jukpo gauging station. Especially, improved effect of flow duration in downstream part was bigger than that in upstream and midstream part. The coefficients of river regime of Nakdong, Seomjin and Geum river were decreased and also coefficients of flow duration were decreased after the multipurpose dam construction. However decline of coefficient of flow duration was smaller than coefficient of river regime because coefficient of flow duration is less affected by maximum discharge and minimum discharge than coefficient of river regime, It was confirmed that multipurpose dam on upstream and midstream has a useful effect for improving the flow duration characteristics.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.12
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• pp.1209-1220
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• 2013

Roughness coefficients calibrated by flow modeling using the 1-dimensional numerical model were analyzed for the downstream section of Naesung Stream in this study. Also, the bedform configuration at the Hyangseok Station was predicted for measured and simulated hydraulic conditions of flows and total flow roughness was estimated with the coefficient of grain roughness. The Manning's n coefficients calibrated by numerical modeling and estimated by considering of grain and bedform roughness were compared and examined. As a result, the Manning's n by numerical modeling was greater than the coefficient range estimated by grain and bedform roughness at the low flow regime due to the other factors such as vegetation, sinuosity, and sand bar. However, the Manning's n by numerical modeling was included in the coefficient range by grain and bedform roughness at the transition and high flow regime over $500m^3/s$ of flow discharge.