Flow Characteristics and Riverbed Changes Simulation for the Upstream and Downstream Sections of Gongju Bridge

공주대교 상.하류구간에 대한 흐름특성과 하상변동 모의

  • 신광섭 (공주대학교 대학원 건설환경공학과) ;
  • 정상만 (공주대학교 공과대학 건설환경공학부) ;
  • 이주헌 (중부대학교 공과대학 토목공학부) ;
  • 송범 (대림산업(주))
  • Published : 2008.04.30

Abstract

The flow characteristics and the aspects of riverbed changes were analyzed for the upstream and downstream sections of Gongju Bridge. The upstream and downstream had complex topography, and the sections had the confluence of tributaries and several structures. In order to simulate the flow characteristics of the target sections, 1D HEC-RAS and 2D RMA2 were applied. As a result, the longitudinal water level of the target sections matched the results of simulated 1D and 2D samples. Also, 2D SED2D were applied to predict riverbed changes. As a result of the simulation, quantitative analysis was able to be performed for longitudinal riverbed changes from the sections of sudden change, bridges, the confluence of tributaries, and bends. Also, the distribution of riverbed changes on the main sections was in close relation to flow velocity. As a result of evaluating the sensitivity of SED2D, the concentration of suspended sediment, the thickness of sand beds, and the size of sand grains affected riverbed changes sensitively. These results will be used to apply the models of riverbed changes in the future.

본 연구에서는 하천의 지형이 복잡하고 지류 합류부 및 여러 수리구조물이 위치한 공주대교 상 하류구간에 대하여 흐름특성과 하상변동 양상을 분석하였다. 대상구간의 흐름특성 모의를 위해 1차원 HEC-RAS와 2차원 RMA2를 적용하였으며, 모의 결과 대상구간의 종방향 수위는 1차원과 2차원 모형의 결과가 양호하게 일치하였다. 그리고 하상변동 예측을 위해 2차원 SED2D를 적용하였으며, 모의 결과 단면의 급변 구간과 교량구간, 지류 합류구간, 만곡부 구간 등 주요 단면에서 횡방향 하상변동의 정량적인 분석이 가능하였다. 또한, 주요 단면에서의 하상변동 분포는 유속과 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. SED2D 모형의 민감도 분석을 실시한 결과 부유사 농도, 모래층의 두께, 이송가능한 모래크기는 하상변동에 민감한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 향후 하상변동 모형을 적용함에 있어 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. 건설교통부, 대전지방국토관리청 (2002) 금강수계 하천정비기본계획
  2. 건설교통부, 한국수자원공사 (2006) 금강유역조사
  3. 김영복, 정승권, 심순보 (2006) 용담댐 방류에 따른 하상변동 예측. 한국방재학회논문집, 한국방재학회, 제6권, 제1호, pp. 69-81
  4. 충청남도 (1991) 정안천 하천정비기본계획
  5. 충청남도 (2000) 금강 하상변동조사
  6. 최민하, 안재현, 윤용남 (2002) 2차원 모형을 적용한 장.단기의 하상변동 분석. 한국수자원학회 2002년 학술발표회 논문집(II), 한국수자원학회, pp. 817-822
  7. 홍성민, 정인균, 이준우, 김성준 (2004) SMS를 이용한 경안천 하류구간의 하천흐름 분석. 한국지리정보학회지, 한국지리정보학회, 제7권, 제1호
  8. Environmental Modeling Research Laboratory (2000) SMS(Surface-Water Modeling System) SED-2D-WES version 4.3 User's Manual. Brigham Young University
  9. Jennifer, G. Duan. and S. K, Nanda. (2006) Two-dimensional depthaveraged model simulation of suspended sediment concentration distribution in a groyne field. Journal of Hydrology, Vol. 327, pp. 426-437 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.11.055
  10. Olsen, N. R. B. and Kjellesvig, H. M. (1998) Three-dimensional numerical flow modeling for estimation of maximum local scour depth. Journal of Hydraulic Research, Vol. 36, No. 4, pp. 579-590 https://doi.org/10.1080/00221689809498610
  11. Olsen, N. R. B. and Kjellesvig, H. M. (1999) Three-dimensional numerical modeling of bed changes in a Sand trap. Journal of Hydraulic Research, Vol. 37, No. 2, pp. 189-198 https://doi.org/10.1080/00221689909498305