합류부하천의 기점홍수위 검토를 위한 2차원 수치모형의 적용 = The application to the numerical model of two dimension for the examination of the high water level of cardinal points at the junction of the river
저자
발행사항
춘천 : 강원대학교 대학원, 2008
학위논문사항
학위논문(석사)-- 강원대학교 대학원 대학원 : 토목공학과 2008. 2
발행연도
2008
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
강원특별자치도
기타서명
The application to the numerical model of two dimension for the examination of the high water level of cardinal points at the junction of the river
형태사항
88 p.p. 26cm
일반주기명
지도교수:최한규
참고문헌 : p.
소장기관
To preserve and develop systematic river, there have been made great efforts to react the natural environment change, and to establish a project of river maintenance extensively. When establishing a project of river maintenance, the investigation of high water level in river would be examined in detail in accordance with improvement of computerized numerical value processing. Hydrological analysis is divided into 3 - probability rainfall, flood waters, high water level, and then high water level accompanied with the importance of the river is the final results in flood control.
When establishing a project of river maintenance, only sectional average high water level in river is estimated with one dimension numerical analysis model, the high water level plan is adapted which is irrelevantly estimated with the existence and non existence of curves, angles of inflow, and a flow form in and out of river in the confluence of river. Thus the practical application could be underestimated or overestimated. When the high water level of cardinal points is overestimated, there would not raise any questions at the secured flood control point of view, otherwise, when it is underestimated, validity of the high water level of cardinal point will be raised at the flood control point of view.
In the present study, as the water surface form at 11 spots at the confluence of flow in the river system of Bukhan river would be analyzed using two dimension numerical analysis, the adequacy level of application method of the existing the high water level of the branch stream would be inspected, and while applying high water level of the branch stream at the confluence of river, the standards of the spot which two dimension numerical analysis had been needed were drawn up.
According to the results of the studying the water level variation depending on the angle of inflow at the branch stream of 11 spots for this research, the value of two dimension numerical analysis at the branch stream below 90 degree of an angle of inflow at the branch stream was estimated greater than existing high water level of the cardinal points, There was no numerical tendency of estimating the rate of quantity of flow and inspecting the water level variation between the main stream and branch stream. As a result of comparing the water level variation after estimating a proportion of width of the river, it is more than 7 in the case of proportion of width of river, the water level variation is low, in addition, the value of two dimension numerical analysis is estimated lower than existing the high water level of the cardinal point, and the proportion of width of river at the range between 3 and 6, the water surface variation is found the biggest. As the result of the comparison between the water surface variation and the radius of the curve, the water surface variation at the point of the curve under the 550m is the most.
Based on the result of the present study, there has been difference of the estimate result of water surface form through the high water level of cardinal point of the project of the river maintenance and two dimension numerical analysis according to the feature of the confluence of inflow and the hydrological characteristic. Consequently, in order to determine the standards of judgement whether the research was required tow dimension numerical analysis or not. The distribution of marks table was written in terms of the rate of quantity of flow of the main and branch stream, the proportion of river width in the main and branch stream, a radius of curve depending on camber of main stream, and the influence od backwater level. As a result of it, in the case of branch stream scored under 20 out of 50, if 1m freeboard applied in a project of the river maintenance is considered, water surface variation has less than 0.4m, which means, it is judged that the bank will conduct its function under any circumstances, on the other hand, the more further and specific research will be needed through two dimension numerical analysis in the case of branch stream which is in excess of 20 scores out of 50, in accordance with the distribution of marks table.
하천의 체계적인 개발 및 보호를 위하여 하천정비기본계획을 광범위하게 수립하여 자연환경변화에 대응하고자 많은 노력을 하고 있다. 하천정비기본계획 수립시 적용되는 하천 홍수위 검토는 컴퓨터의 수치처리 능력의 향상과 더불어 더 세밀한 검토가 가능하게 되었다. 일반적으로 수치해석을 통한 수문학적 분석은 크게 확률강우량, 홍수량, 홍수위로 구분할 수 있으며, 궁극적으로 치수목적에서는 하천의 중요도에 따른 홍수위가 최종결과물이라고 하겠다.
하천정비기본계획 수립시 1차원 수치해석모형으로 하천 단면별 평균홍수위만을 산정하고 있으며, 합류부에 대하여 실제하천의 만곡유무, 유입각 및 유수주변의 흐름형태 등과는 무관하게 산정된 계획홍수위를 채택하고 있다. 그러므로 실제 적용된 기점홍수위가 과소 또는 과대하게 적용될 수 있다. 기점홍수위가 과대한 경우에는 치수안정성 확보라는 관점에서는 큰 문제가 없겠으나 과소하게 채택된 경우라면 치수안정성 관점에서는 적용된 기점홍수위 신뢰성 문제가 대두될 수 있다.
따라서 본 연구에서는 북한강 수계의 합류부 하천 11개 지점을 대상으로 2차원 수치해석을 이용하여 합류부 지점의 수면형을 해석함으로써 지류 하천의 기존 기점홍수위 적용방법의 적정성에 대하여 검증하며, 또한 합류부 하천에서 지류 하천 기점홍수위 적용시 2차원 수치해석이 필요한 지점의 선정기준을 작성하였다.
11개 연구대상 지류 하천의 유입각에 따른 수위편차를 검토한 결과에 따르면, 유입각 90°이하인 지류하천에서 2차원 수치해석값이 기존 기점홍수위보다 크게 산정되었다. 본류 하천과 지류 하천과의 유량비를 산정하여 수위편차를 검토한 결과 수치적인 경향은 확인할 수 없었다. 본류 하천과 지류 하천의 하폭비를 산정하여 수위편차를 비교한 결과 하폭비가 7이상인 경우 수위편차가 작고, 기존 기점홍수위보다 2차원 수치해석값이 작게 산정되었으며, 하폭비가 3~6 범위에서는 수위편차가 가장 크게 발생하는 것을 확인하였다. 본류 하천의 곡선반경을 수위편차와 비교한 결과 곡선반경이 550m이하인 만곡지점의 경우 수위편차가 크게 발생하였다.
위의 결과를 토대로, 합류지점의 특성 및 수문학적 특성에 따라 하천정비기본계획상의 기점홍수위와 2차원 수치해석을 통해서 수면형 산정 결과에 차이가 발생함을 확인할 수 있었다. 따라서 2차원 수치해석을 필요로 하는 지점에 대한 판단기준 결정을 위하여 합류특성과 수문특성에 따라 점수를 설정하여 배점표를 작성하였다. 배점표는 지류 하천의 유입각, 본류 하천과 지류 하천의 계획유량비, 본류 하천과 지류 하천의 하폭비, 본류 하천의 곡선반경, 본류배수위의 영향을 기준으로 작성한 결과 총 50점 만점에 20점 이하인 지류 하천의 경우, 하천정비기본계획상에서 적용하고 있는 여유고 1m를 고려한다면, 수위편차가 0.4m미만이다. 이는 극한 상황에서도 제방으로서의 기능은 수행할 것으로 판단되나 20점을 초과한 지류 하천의 경우 2차원 수치해석 등을 통한 세부적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
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