수치모형을 이용한 인공수로의 하상변동특성 분석

Riverbed Variation Analysis of Artificial Waterways Using Numerical Model

본 연구에서는 내륙 주운 기능과 방수로 기능을 수행하고 있는 아라천에 대해 실측 모니터링과 수치해석 결과를 비교하여 하상변동특성을 분석하였다. 아라천은 홍수시 굴포천 홍수량이 유입되면서 복잡한 흐름이 발생하고 점착성 및 비점착성 유사가 발생하여 유동 특성에 의한 침퇴사가 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 실제적인 하상변화 모니터링 분석을 통해 퇴적환경을 규명하고 하천하구의 특징인 해안 표사의 유입과 상류 유사 유입 등을 모의할 수 있는 다차원 수치모형을 이용하여 실측 결과를 이용하여 상류, 해수, 홍수조절을 위한 굴포천 수 유입지점별로 하상변동특성을 분석하였다. EFDC 모형은 해수와 담수의 밀도차이의 영향에 따른 흐름 특성으로 침강속도 변화 등 복잡한 수리현상을 반영할 수 있으며 수위 재현성 평가와 하상변동 재현성 평가의 모형검증 결과가 양호한 것으로 분석되어 대상지역의 수치해석에 적합성을 확인하였다. 아라천내 퇴적에 영향 미치는 유량유입 지점인 굴포천, 한강, 서해 3지점별로 분석한 결과 홍수외 기간에 귤현보에 의해 장기간 퇴적된 유사가 에너지가 크게 발생되는 고유량과 도복현상으로 일시에 아라천으로 유사가 유입되어 귤현보지점 유사 유입 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

In this study, analysis of the Ara waterway bedform change monitoring was used to identify its depositary environment in order to determine its ability to serve for inland navigation and flood control. Flood water from Gulpo stream flowing into Ara waterway results creates turbulent and complicated flow. With these, erosion and deposition occurs due to the characteristics of the cohesive and non-cohesive sediment load. In order to address this problem, riverbed variation monitoring was performed to identify the current sedimentation condition. Moreover, a multidimensional numerical model that can simulate the estuary’s characteristics, wherein sediment load from upstream flow and coastal flow meet, was used. After which the riverbed variation characteristics was analyzed based on measured data from upstream flow (from Han River), coastal flow (from West Sea) and Gulpo stream confluence. The EFDC model can reflect complicated hydraulic phenomena such as sedimentation velocity change due to the difference of the density of seawater and fresh water. Evaluation of water level reproducibility and validation of the riverbed variation simulation model confirmed that the numerical analysis was suitable for the study area. The results indicated that release of the accumulated sediment upstream of the Gyulhyeon small dam into Ara waterway has the greatest influence to its sediment deposition. This happens when the weir gates are lowered during high flow rate.