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표제지
참여연구자
목차
2005년도 도시홍수 재해관리 기술도서 목록 3
I. 도시하천에서 식생에 따른 홍수위 변동에 관한 실험 연구 4
목차 5
1. 서론 10
1.1. 연구의 필요성 10
1.2. 문헌조사 10
2. 수리실험 16
2.1. 수리실험 장치 16
2.2. 수리량의 측정 17
2.3. 식생 및 수로조건 19
2.4. 실험방법 20
3. 실험결과 및 분석 27
3.1. 단단면 식생수로 실험 27
3.2. 복단면 식생수로 실험 36
3.2.1. 관목의 식재시 수리특성 변화 36
3.2.2. 관목의 위치 변화에 따른 수리특성변화 46
3.2.3. 교목 식재시 수리특성 변화 51
4. 수치모형과의 비교분석 56
4.1. 단단면수로에서의 실험결과 비교 56
4.1.1. HEC-RAS 모형 56
4.1.2. RMA-2모형 58
4.2. 복단면 수로에서의 실험 결과 비교 59
4.2.1. HEC-RAS 모형 59
4.2.2. RMA-2모형 60
4.2.3. 준2차원모형 60
4.2.4. 홍수터에 교목의 식재시 수치모형과의 분석 61
4.3. 조도계수의 추정 62
5. 결론 64
참고문헌 65
II. 하도식생의 영향을 고려한 2차원 수심적분모형 개발 69
목차 70
1. 서론 75
2. 문헌조사 77
2.1. 2차원 수심적분 모형 77
2.2. 식생수로 수리실험 78
3. 2차원 수심적분 모형 80
3.1. 지배방정식 80
3.2. 2D CDG 기법 81
3.3. 좌표변환과 요소 격자망에 따른 형상함수 84
3.4. 활동경계조건 88
3.5. 모형의 검증 및 적용 91
3.5.1. 도수 91
3.5.2. 단면축소 수로 92
3.6. 식생응력항을 포함한 지배방정식 93
3.7. 식생 수치모델의 적용 95
4. 수리실험 98
4.1. 실험수로 98
4.2. 레이저 도플러 유속계 99
4.3. 모형식생 선정 101
4.4. 침수식생 개수로 흐름의 수직구조 103
4.4.1. 침수식생 개수로의 평균흐름 104
4.4.2. 침수식생 개수로의 난류특성 104
4.4.3. 침수식생 개수로의 고유구조 105
4.4.4. Bursting 현상의 검증 106
4.5. 침수식생 개수로 흐름의 단면 특성 107
4.5.1. 지점별 평균흐름 및 난류량 108
4.5.2. 침수식생 개수로의 이차 흐름 (secondary current) 122
5. 결론 128
참고문헌 130
III. 하천식생의 모니터링 및 식생호안공 설치지침서 138
목차 139
1. 중랑천 현지조사 145
1.1. 1차 조사 (2006. 04. 02) 145
1.2. 2차 조사 (2006. 06. 02) 147
2. 성북천 현지조사 151
2.1. 성북천 시범구간 151
2.2. 시범구간 하류 하천 151
3. 하천복원 사업의 현황 154
4. 홍수기 이후의 식생 조사 162
4.1. 중랑천 162
4.2. 성북천 163
5. 홍수 전, 후 식생 모니터링 164
6. 식생별 수리, 수질 특성의 상관성 검토 168
7. 식생 호안공의 유속저감 및 토사흡출 방지효과 171
7.1. 수리실험의 목적 및 방법 171
7.2. 유속저감 효과 173
7.3. 토사유출 방지 효과 177
8. 식생 호안공 설치지침 178
8.1. 일반사항 178
8.1.1. 목적 178
8.1.2. 용어의 정리 178
8.2. 식생 호안공의 종류 179
8.2.1. 다공성 콘크리트 식생블록 호안 179
8.2.2. 식생옹벽 호안 180
8.2.3. Lap block(Lap stone) 호안 181
8.2.4. 블록(스톤)넷트 호안 182
8.2.5. 지오그린셀 호안 182
8.2.6. 자연석 호안 183
8.3. 호안공의 부직포 설치 지침 184
8.4. 자연석 호안공의 석재 설치 지침 186
8.5. 저수 및 고수호안에 따른 식생 호안공의 설치 방안 187
8.6. 식생 호안공의 설치지점 187
참고문헌 189
2003년도 도시홍수 재해관리 기술도서 목록 190
2004년도 도시홍수 재해관리 기술도서 목록 191
I. 도시하천에서 식생에 따른 홍수위 변동에 관한 실험 연구 7
〈표 1.1〉 국외의 식생관련 실험 연구 12
〈표 1.2〉 국내의 식생관련 실험 연구 13
〈표 1.3〉 국외 식생관련 실험 사례 비교 14
〈표 1.4〉 국내 식생관련 실험 사례 비교 15
〈표 2.2〉 실험 조건 및 범위 26
〈표 3.1〉 밀도, 수심비, 유량변화에 따른 식재 전ㆍ후의 수심변화 비 36
〈표 3.2〉 유량, 식재밀도, 수심비 변화에 따른 식재전ㆍ후의 저수로 유속변화 41
〈표 3.3〉 식재위치에 따른 저수로 유속 변화 49
〈표 3.4〉 식재위치에 따른 저수로 유속 변화 50
〈표 3.5〉 홍수터수심/홍수터폭, 유량변화에 따른 식재 전ㆍ후의 수심변화 비 51
〈표 4.1〉 수치모형을 이용한 조도계수 계산 결과 63
II. 하도식생의 영향을 고려한 2차원 수심적분모형 개발 72
〈표 2.1〉 기존 식생관련 실험연구 79
〈표 3.1〉 사각형 요소에서 가우스 포인트의 위치와 가중치 85
〈표 3.2〉 삼각형 요소에서 가우스 포인트의 위치와 가중치 86
〈표 4.1〉 식생된 개수로 수리실험 99
〈표 4.2〉 식생 종류별 휨강성 102
〈표 4.3〉 기존 식생실험의 식생밀도 103
〈표 4.4〉 수리실험 조건 103
〈표 4.5〉 수리실험 조건 107
III. 하천식생의 모니터링 및 식생호안공 설치지침서 141
〈표 7.1〉 식생과 부직포가 포함된 블록의 유속 174
〈표 7.2〉 식생이 없고 부직포만 존재하는 블록의 유속 174
〈표 7.3〉 식생과 부직포가 없는 블록의 유속 174
I. 도시하천에서 식생에 따른 홍수위 변동에 관한 실험 연구 8
〈그림 2.1〉 수리실험 장치의 제원 16
〈그림 2.2〉 수리실험 장치 17
〈그림 2.3〉 유속계 18
〈그림 2.4〉 포인트 게이지 18
〈그림 2.5〉 모형 식재 19
〈그림 2.6〉 복단면 수로의 제원 20
〈그림 2.7〉 복단면 수로 20
〈그림 2.8〉 단단면 식재 전ㆍ후 21
〈그림 2.9〉 복단면 식재 전ㆍ후 22
〈그림 2.10〉 복단면 수로에서 식재시 식생의 밀도 23
〈그림 2.11〉 복단면 수로에서 식재 위치 변화 24
〈그림 2.12〉 복단면 수로에서 식재 위치 사진 24
〈그림 2.13〉 복단면 수로에서 좌안측에만 식재된 사진 25
〈그림 2.14〉 복단면 수로에서 유속 측정 위치 26
〈그림 3.1〉 단단면 수로에서 식재 전ㆍ후의 수심 변화 28
〈그림 3.2〉 유량별 수심비에 따른 수위 상승량 비교 32
〈그림 3.3〉 식재 전ㆍ후의 유속분포 (유량 0.02㎥/s) 33
〈그림 3.4〉 단단면 식생수로에서 유량에 따른 유속분포 34
〈그림 3.5〉 단단면 식생수로에서 유량에 따른 ln(h/hs) 와 U/U*(이미지참조)의 비교 35
〈그림 3.6〉 유량 0.04㎥/s 에서 식재 전ㆍ후의 수심변화 37
〈그림 3.7〉 유량별 수심비 변화에 따른 저수로 유속 변화 39
〈그림 3.8〉 식재 전ㆍ후의 저수로 유속 변화비 40
〈그림 3.9〉 식재 전ㆍ후의 홍수터 중앙부 유속변화(Q＝0.02㎥/s) 42
〈그림 3.10〉 식재 전ㆍ후의 홍수터 중앙부 유속변화 (Q＝0.04㎥/s) 43
〈그림 3.11〉 식재 전ㆍ후의 종단유속분포 44
〈그림 3.12〉 식재 구역내에서 지점별 종방향 횡단유속분포 45
〈그림 3.13〉 식재 위치에 따른 수심변화 47
〈그림 3.14〉 식재 위치에 따른 종방향 유속분포 48
〈그림 3.15〉 식재위치에 따른 저수로 유속 변화 (Q＝0.03㎥/s) 49
〈그림 3.16〉 홍수터 좌안측에만 식재시 유속 분포 (Q＝0.03㎥/s) 50
〈그림 3.17〉 유량 0.03㎥/s 에서 식재 전ㆍ후의 수심변화 52
〈그림 3.18〉 유량 0.04㎥/s 에서 식재 전ㆍ후의 수심변화 53
〈그림 3.19〉 유량별 수심비 변화에 따른 저수로 유속 변화 54
〈그림 3.20〉 복단면에서 교목의 식재 전ㆍ후의 저수로 유속 변화비 55
〈그림 4.1〉 수치모형과 실측 수위 비교(식재가 없는 경우):HEC-RAS 56
〈그림 4.2〉 단단면 수로에서 식재후 수치모형과 실측 수위 비교:HEC-RAS 57
〈그림 4.3〉 단단면 수로에서 식재후 수치모형과 실측 수위 비교:RMA-2 58
〈그림 4.4〉 복단면 수로에서 실측수위와 수치모형의 비교:RMA-2 60
〈그림 4.5〉 복단면 수로에서 실측수위와 준2차원 모형과 비교 61
〈그림 4.6〉 홍수터에 교목의 식재시 실측수위와 RMA-2 모형의 비교 62
II. 하도식생의 영향을 고려한 2차원 수심적분모형 개발 73
〈그림 1.1〉 식생된 개수로 흐름의 수심비에 따른 수리학적 특성 변화 (Nepf와 Vivoni, 2000) 76
〈그림 3.1〉 (a) 4절점, (b) 8절점, (c) 12절점 사각형 86
〈그림 3.2〉 (a) 3절점, (b) 6절점, (c) 10절점 삼각형 요소 86
〈그림 3.3〉 경계 법선 벡터의 정의 88
〈그림 3.4〉 도수에 대한 해석해와 계산결과의 비교 (t＝0.144 sec.) 92
〈그림 3.5〉 Ippen and Dawson's (1951) 실험수로에 대한 유한요소망 92
〈그림 3.6〉 Ippen and Dawson's (1951) 실험수로에서의 수표면 (cm) 93
〈그림 3.7〉 거리에 따른 수심 변화 96
〈그림 3.8〉 거리에 따른 평균유속 변화 97
〈그림 4.1〉 실험수로 개략도 98
〈그림 4.2〉 실험 수로의 모습 98
〈그림 4.3〉 레이저 도플러 유속계 100
〈그림 4.4〉 레이저 실제 조사 모습과 광학부 (optic probe) 100
〈그림 4.5〉 레이저 발생장치와 프로세서 101
〈그림 4.6〉 LDA를 이용한 실제 유속 측정 101
〈그림 4.7〉 유연한 식생을 식재한 실제 실험모습 102
〈그림 4.8〉 유연한 식생을 식재한 실제 실험모습 102
〈그림 4.9〉 평균유속 104
〈그림 4.10〉 레이놀즈 응력 105
〈그림 4.11〉 난류강도 105
〈그림 4.12〉 Bursting 현상의 분류 106
〈그림 4.13〉 수심에 따른 Bursting 현상의 변화 107
〈그림 4.14〉 유속 측정 지점 108
〈그림 4.15〉 지점별 평균유속 110
〈그림 4.16〉 지점별 레이놀즈응력 114
〈그림 4.17〉 지점별 난류강도 118
〈그림 4.18〉 식생이 없는 일반 개수로의 백터 및 평균유속 분포 (강형식, 2005). 122
〈그림 4.19〉 식생 밀도 0.05 m-1(이미지참조) 인 침수식생 개수로의 벡터 및 평균유속 분포 (강형식, 2005) 123
〈그림 4.20〉 식생 밀도 0.10 m-1(이미지참조) 인 침수식생 개수로의 벡터 및 평균유속 분포 (강형식, 2005) 123
〈그림 4.21〉 침수식생 개수로의 벡터 및 흐름방향 평균유속 분포 (강형식, 2005). 125
〈그림 4.22〉 측정된 침수식생 개수로의 흐름방향 평균유속 분포 125
〈그림 4.23〉 측정된 침수식생 개수로의 수직방향 평균유속 분포 126
III. 하천식생의 모니터링 및 식생호안공 설치지침서 142
〈그림 1.1〉 하도정비 모습 145
〈그림 1.2〉 점토블록 갯버들 식재 과정 146
〈그림 1.3〉 식물 pot 제작 모습 146
〈그림 1.4〉 갯버들 식재 모습 146
〈그림 1.5〉 자연석 호안의 토사흡출에 따른 공극 모습 및 이로 인한 식생활착 불충분 147
〈그림 1.6〉 자연석 호안의 식재 모습 147
〈그림 1.7〉 하도정비 모습 148
〈그림 1.8〉 새로운 하천단면의 형성 과정 148
〈그림 1.9〉 점토블록에 식재된 식생활착의 불충분한 모습 149
〈그림 1.10〉 점토블록에 새롭게 식재된 갯버들 모습 149
〈그림 1.11〉 지오그린셀공에 새롭게 식재된 갯버들 모습 150
〈그림 1.12〉 지오그린셀 외형, 개념도 및 식생활착 가상도 150
〈그림 1.13〉 지오그린셀 설치 단면도 150
〈그림 2.1〉 시범구간 모습 151
〈그림 2.2〉 공사구간 모습 152
〈그림 2.3〉 공사구간 우안 모습 152
〈그림 2.4〉 공사구간 좌안 모습 153
〈그림 3.1〉 성북천의 랩스톤공 설치 모습 156
〈그림 3.2〉 직강화가 그대로 유지된 광주천 자연형하천정화사업 157
〈그림 3.3〉 청계천의 과도한 친수 및 조명 시설 158
〈그림 3.4〉 친수, 인공시설 위주의 광주천 하천복원 사업 158
〈그림 3.5〉 자연석 호안의 토사흡출에 따른 공극 모습 및 이로 인한 식생활착 불충분 159
〈그림 3.6〉 수생식물의 불충분한 활착 159
〈그림 3.7〉 진안군 하천의 블록 침몰 모습 160
〈그림 3.8〉 적합하지 않은 좌안 식생블록 완공 직후 160
〈그림 3.9〉 사업완료 후 식생활착이 부실한 좌안 저수호만 160
〈그림 3.10〉 훼손된 수생식물 모습(도림천) 161
〈그림 4.1〉 중랑천 홍수시의 흐름 상태 162
〈그림 4.2〉 저수호안공의 식생활착 상황 162
〈그림 4.3〉 고수부지의 식생 유실 모습 163
〈그림 4.4〉 성북천 시범구간의 홍수기 이후의 식생 상태 163
〈그림 4.5〉 성북천 하루구간의 식생 활착 및 흐름 상태 163
〈그림 5.1〉 도림천 식생조사 구간 164
〈그림 5.2〉 도림천 홍수 전후의 식생 상태(1구간) 165
〈그림 5.3〉 도림천 홍수 전후의 식생 상태(2구간) 165
〈그림 5.4〉 도림천 홍수 전후의 식생 상태(3구간) 166
〈그림 5.5〉 도림천 홍수 전후의 식생 상태(4구간) 167
〈그림 6.1〉 식생별 수온과 용존산소와의 관계 168
〈그림 6.2〉 식생별 유속과 용존산소와의 관계 168
〈그림 6.3〉 식생별 Froude수와 용존산소와의 관계 169
〈그림 6.4〉 식생별 유속과 하상변동과의 관계 169
〈그림 6.5〉 식생별 용존산소와 BOD와의 관계 170
〈그림 6.6〉 식생별 T-N과 BOD와의 관계 170
〈그림 6.7〉 식생별 T-P와 BOD와의 관계 170
〈그림 7.1〉 실험에 사용되는 호안블록 모형 172
〈그림 7.2〉 모형 설치 평면도 172
〈그림 7.3〉 모형 설치 모습 173
〈그림 7.4〉 중간 수위일 때의 유속 비교 175
〈그림 7.5〉 고수위일 때의 유속 비교 175
〈그림 7.6〉 각 수위에서의 식생 주위의 흐름 상태 176
〈그림 7.7〉 식생과 부직포 설치에 따른 블록 배면의 토사유출 상태 177
〈그림 8.1〉 다공성 콘크리트 식생블록 호안(1) 180
〈그림 8.2〉 다공성 콘크리트 식생블록 호안(2) 180
〈그림 8.3〉 여러 형태의 식생옹벽 호안 181
〈그림 8.4〉 Lap stone 호안 182
〈그림 8.5〉 블록(스톤)넷트 호안 182
〈그림 8.6〉 지오그린셀 외형, 개념도 및 식생활착 가상도 183
〈그림 8.7〉 지오그린셀 설치 단면도 183
〈그림 8.8〉 자연석 호안 183
〈그림 8.9〉 식생 호안공의 유실 현상 184
〈그림 8.10〉 점토블록과 스톤네트 바닥에 설치된 부직포 184
〈그림 8.11〉 부직포 설치로 인한 식생활착 미비 185
〈그림 8.12〉 부직포 설치로 인한 식생활착 미비(계속) 185
〈그림 8.13〉 점토블록 갯버들 식재 과정 186
〈그림 8.14〉 자연석 호안의 토사 흡출 및 이로 인한 식생활착 불충분 186
〈그림 8.15〉 저수호안과 고수호안 187
〈그림 8.16〉 인도교 하부 구간의 식생 현황 188
〈그림 8.17〉 지오그린셀 호안공의 식생 활착 현황 188
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