\ulcorner㈎\ulcorner의한 세굴깊이의 실험적 예측에 대한 고찰

손광익,윤세의,Son, Kwang-Ik,Yoon, Se-Eui 한국수자원학회 1997 한국수자원학회논문집 Vol.30 No.6

본 연구에서는 수직 또는 경사 에 의한 세굴에 대한 과거 연구결과의 종합적인 분석 및 재검토를 통하여 현재까지의 실험에 대한 문제점 파악 및 앞으로의 연구방향을 모색하며 과거 여러 연구자들의 실험적 연구중 약 500개의 실험자료를 이용하여 범용성있는 실험적 예측공식을 제시하였다. 예측세굴깊이는 하류수심 Ht와 평형하상으로부터의 세굴깊이 Hs의 합으로 표현할 수 있었으며 세굴지배인지는 하상입자의 크기, 단위폭당 유량, 그리고 상하류수면 차로 단순화시킬 수 있었으며 ${\gamma}$=0.941란 높은 상관관계를 보이는 경험적 세굴예측공식을 유도하였다. 유도하였다. A thorough literatural review of researches on the experimental prediction of scour depths caused by jets was carried out to find out a measure of scour prediction. A new experimental equation for predicting scour depths due to a vortical or an inclined jet was developed from five hundreds of experimental data which were carefully reviewed and adopted from the previous researches. The developed equation shows 0.941 statistical correlation coefficient. It was found that the parameters governing the scour depth were the size of bed material, flow rate through unit width of spillway, and head drop across structure. The predicted scour depth could be expressed as the deepest scouring depth below tail water surface with correlation coefficient ${\gamma}$ = 0.941.

낙동강 하도의 유사수지 분석을 통한 자연적 그리고 인위적 하상변동 분석(4대강살리기 사업 이전)

손광익,지운,Son, Kwang Ik,Ji, Un 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.1

본 논문에서는 지난 20여 년간의 낙동강 하상변동 자료와 준설 및 골재채취 자료, 그리고 지류로부터 유입되는 유사량 관측 자료 및 수치모의 자료 등을 조사, 검토, 분석하여 4대강살리기 사업 전의 낙동강 하도에서의 개괄적인 유사수지 특성을 분석하였다. 4대강살리기 사업 전 낙동강 하도의 유사수지분석 결과, 유역에서 하도로 유입된 유사량은 $2,100,000m^3/yr$이며 낙동강으로부터 유출 또는 준설된 유사유출 총량은 $10,180,000m^3/yr$인 것으로 나타났다. 따라서 유사수지 분석을 통해 산정된 낙동강 하도에서의 하상변동량은 $-8,080,000m^3/yr$으로 하상이 침식된 것으로 나타났으며 이는 실제 하도측량 자료 분석을 통해 도출된 낙동강 본류의 자연적 그리고 인위적인 하상변동량($-8,300,000m^3/yr$)과 유사한 것으로 나타났다. General features of sediment budget for the Nakdong River before the Four Rivers Restoration Project were analyzed using surveying, dredging, and mining data for the past 20 years, as well as sediment data measured from the tributaries, and numerical modeling, etc. As a result of the sediment budget analysis of the Nakdong River before the Four Rivers Restoration Project, sediment inflow supplied from the watershed is $2,100,000m^3/yr$ and sediment outflow including mining and dredging volumes is $10,180,000m^3/yr$. Therefore, the bed change volume estimated by the sediment budget analysis is $-8,080,000m^3/yr$ of the bed erosion volume which is similar to the analysis result ($-8,300,000m^3/yr$) of natural and artificial bed changes using the surveyed data.

도시화 진행에 따른 유역 유출특성 변화에 관한 연구

손광익,김민철,Son,Kwang-Ik,Kim,Min-Chol 한국방재학회 2010 한국방재학회논문집 Vol.10 No.4

유역의 급격한 도시화는 지체시간, 첨두유량 및 총 유출량 등 홍수 유출특성 뿐만 아니라 개발행위에 따른 토사유출특성 변화를 초래하여 배수관로내의 토사퇴적을 유발하여 도시홍수 발생 가능성 등 다양한 문제를 유발하고 있다. 본 연구에서는 도시화가 진행 중인 시험유역을 선정하여 지난 3년 동안 토지이용분포의 변화양상은 물론 강우 및 수위 자동계측기를 이용하여 연속적으로 유출수문 특성을 계측하였으며 유량-유사량 관계곡선을 유도하였다. 실측결과로부터 호우사상별 토지이용분포 변화에 따른 유출률과 첨두유출량의 변화를 정량적으로 분석하였으며 유역개발 건설과정에 따른 토사유출량의 변화특성을 정성적으로 분석하였다. 도시화가 진행될수록 합리식의 유출계수는 증가하였다. 토사의 경우 공사기간 중 유출량의 변화가 심하다는 사실과 특히, 공사기간 중 1 cms 미만의 유출을 유발하는 소규모 강우에 의한 부유사 유출은 약 10배 이상 증가한다는 사실을 확인하였다. 그러나 소류사의 경우 강우의 크기에 민감하지 않음을 확인할 수 있었다. It is well known that the drastic change of hydrological characteristics of an urbanized basin causes severe runoff, sediment yield, and peak flow. High vulnerability of urban flood disasters is caused by land-use change and development of a basin. A typical site suffering urbanization was selected and the experimental site has being operated last three years. Hydrological and hydraulic characteristics of the urbanizing basin were examined by observation of runoff, sediment loads and precipitation with T/M. The effects of land-use change were analyzed by examination of the hydrological characteristics, such as run-off ratio (runoff volume/rainfall volume), sediment yields. Runoff coefficient of rational equation was increased as basin was urbanized. Suspended sediment yields due to a urban development activities were raised almost 10 times compare to undisturbed condition for small runoff less than 1 cms. Meanwhile, no big change could be detected for bed loads.

침강지내 비점성하상의 세굴 지배인자에 대한 실험적 해석

손광익,이원환,조원철,Son, Kwang Ik,Lee, Won Hwan,Cho, Won Cheol 대한토목학회 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.4

기연구 발표된 수많은 세굴 예측공식들은 여수로나 관암거 하류의 침강지내에서 발생하는 실제 세굴 깊이나 세굴 방지에 필요한 최소 침강지수심을 예측하기가 불가능할 정도로 광범위한 예측치를 나타내고 있다. 이같은 광범위한 예측 세굴 깊이는 대부분 세굴 지배인자에 대한 심도깊은 연구의 부족에 따른 인자들의 지나친 단순화에 기인하고 있다는 것을 문헌조사를 통하여 알수 있었다. 따라서 본 연구는 실험을 통하여 세굴을 지배하는 주요 지배인자들의 영향을 검토하였다. 문헌조사로부터 찾을 수 있었던 세굴 지배인자는 침강지수심, ?의 크기와 폭기정도, 하상입자의 입도분포 및 노출도 등이었으며 본 연구에서는 ?의 수리학적 특성 및 침강지 수면에서의 입사각, 침강지의 기하학적 특성, 그리고 ?의 크기 및 하상입자 크기의 영향을 중점적으로 검토하였다. 그 결과 침강지 수심과 ?의 수리학적 특성 및 기하하적 특성, 그리고 하상입자의 크기 등이 세굴을 지배하는 주요인자임을 알 수 있었다. 특히 기존 실험연구들의 광범위한 세굴 예측치는 ?의 크기와 하상입자의 크기에 대한 기하학적 상사법칙을 무시함에 기인하였음을 발견하였다. Because the existing scour prediction formulas for plunge pools of pipe culverts and spillways give a wide range of predicted scour depths, it is difficult to estimate actual scour depths. A review of literature showed that wide range of predicted values was caused mostly by lack of thorough analysis of the scour mechanism. In this study, the effects of the parameters govering scour were examined, and the scour potentials were measured. The major variables govering scour were the velocity and size of jet impinging into the plunge pool, the submerged weight of bed material, the ratio of jet size to bed material size, the tail watr depth of the plunge pool, and the angle of jet impact on water surface. The ratio of jet size to bed material size to bed material size was found to be another significant parameter affecting scour for larger bed materials. A densimetric Froude nember of the bed material in incipient motion was formulated. This number represented the scour potential of the jet at the point where the bed material was tested.

보 운영에 따른 낙동강 유사이송특성 및 유사수지 분석

손광익,장창래,Son, Kwang Ik,Jang, Chang-Lae 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.9

본 연구에서는 낙동강에서 보운영에 의한 유사이송능력에 영향을 주는 수리학적 특성변화를 분석하고, 낙동강 주요 4개 지점(낙동, 구미, 왜관, 진동)의 유량-유사량 실측값을 분석하여, 각 지점별 지수형 유량-유사량 관계식을 유도하였다. 모든 지점에서 유사이송능은 감소할 것으로 예측되었으며 실제로 4대강 사업 이후인 2013년도 실측결과 사업 이전에 비해 유사이송 능력이 확연히 감소된 것을 확인하였다. GUIDE 프로그램에서 제공하는 9개 범용 유사이송능 산정기법의 적용성을 검토하여 4개 지점별로 적용 가능한 기법을 선정, 제시하였다. 주요 9개 지류를 포함한 낙동강 전 구간에 대한 유사수지분석 결과 전체적으로 퇴적이 우세한 것으로 나타났다. 유사이송능 산정기법으로는 Engelund-Hansen 공식이 가장 작은 오차를 보였으며 이는 4개 지점별 유사이송능 산정기법 적용성 검토 결과와도 일치한다. 한편 유사수지분석이 내포하는 오차가 낙동강 9개 지류로부터 유입되는 유사량 오차보다 더 작게 나타나 낙동강의 경우 지류의 유입유사량 산정기법에 대한 정밀도 향상이 시급한 과제임을 확인하였다. Hydraulic characteristics affecting sediment transport capacity due to the weir operations were investigated and developed sediment rating curves for four gaging stations (Nakdong, Gumi, Waegwan, and Jindong) in Nakdong River. Analysis found that the sediment transportaion capability had been decreased and it could be proved from the field measurement records in 2013. Applicabilities of nine sediment transport prediction techniques, which are imbeded in GUIDE program, were examined and adopted for the four gaging stations. Analysis of sediment balance for Nakdong River, including 9 major tributaries, had been carried out with pseudo 2-D numerical model and found that: 1) sedimentation phenomena will be prevailed along the Nakdong River. 2) Engelund-Hansen technique shows the least error in estimation of sediment balance. 3) Engelund-Hansen technique most appropriately describes the sediment characteristics for four gaging stations. 4) Estimated error from the sediment balance for Nakdong River was smaller than the error caused by the estimation of sediment incomming from 9 tributries. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of predicting the sediment incomming from the tributaties for better sediment balance analysis.

댐 비상방류 설계기준 선정을 위한 수리수문학적 검토(I)

손광익,이재응,Son, Kwang Ik,Yi, Jaeeung 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.3

비상방류시설은 안전한 댐 운영 및 유지관리를 위해서 절대적으로 필요한 시설임에도 불구하고 국내 댐의 경우 이를 고려한 설계가 이루어지지 않아 각 댐의 비상방류 대응 적정성을 판단하기 곤란한 상황이다. 특히 국내 댐의 경우 비상방류시설규모를 산정하는 기준이 일정치 않을 뿐만 아니라 대부분의 용수댐은 별도의 방류시설 조차도 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존댐 방류시설 현황 분석, 국내외 비상방류시설 설계기준 등의 검토와 함께 국내 댐설계기준을 적용한 가상 댐체와 수어댐을 대상으로 수위에 따른 방류능 분석을 수행하였다. 또한 SEEP 프로그램 등을 활용, 수위저하 속도에 따른 제체의 사면 안정성을 검토함으로써 비상방류 시설의 적정규모 산정기준을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 수리학적 해석을 통해 저류수심에 따른 제체에 작용하는 힘을 분석하였으며 수위저하 속도 변화에 따른 제체의 안정성을 검토하여 허용수위저하 속도 범위를 제시하였다. 수위 25% 저감은 하중을 50%까지 감소시켜 초기수위 저감이 중요한 것을 알 수 있었다. 가상 댐체는 물론 수어댐에 수위저하 속도 1 m/일을 적용하더라도 제체의 안전성은 보장됨을 확인하였다. 다만, 방류능과 방류 소요일수는 수위별 저류용량 등 저류지 특성과 밀접한 관계가 있어 초기대응을 위해서는 7~10일 이내에 저류수심의 25%를 먼저 방류시키고 나머지 방류량은 1~2개월 이내에 방류할 것을 제안하였다. It is well known that emergency outlet works have to be provided for the safety of dams. However, concept of emergency outlet works did not applied for the design of the most dams in Korea. Korean design standard for low-level outlet works does not provide enough design criteria which could be used in design of emergency outlet works. In this research, as-built status and hydraulic design criteria of outlet works, such as drawdown rate or hydraulic pressure due to the impounded water depth, were examined. Another relationship between drawdown rate and the dam slope stability was also examined with SEEP model. It was found that 25% reduction of impounded water depth decreases the pressure forces about 50%. Therefore, outlet works should be designed to drawdown properly at the beginning of the emergency. Seepage analysis of dam bodies showed that most of Korean dams could safely stand for 1m/day drawdown rate. Higher drawdown rate could result high discharge so the drawdown rate must be related with the flood risk of downstream. Finally, multi-stage design was recommended that faster discharge for the initial 25% of water depth in 7-10 days than the rest of it in 1-2 months.

GIS를 이용한 USLE의 LS인자 산정기법 개발

손광익(Son Kwang Ik),노준우(Noh Joon Woo) 대한토목학회 2003 대한토목학회논문집 B Vol.23 No.4B

압력 원형관로내 유사이송특성 연구

손광익(Son Kwang Ik),김현정(Kim Hyun Jung) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 B Vol.31 No.3B

배수관로 내의 토사퇴적으로 인한 통수능 저하는 도시홍수의 주요 발생 원인으로 배수관로의 효율적 유지관리는 도시홍수 예방에 대단히 중요하다. 따라서 본 연구에서는 만관 원형관로에서의 토사이송 실험을 실시하고 배수관로 내에서 일어나는 유사이송 형태, 흐름의 저항 및 유사량 등 수리학적 특성을 분석함으로써 관로의 효율적 유지관리를 위한 기초 자료를 제시 하였다. 본 실험은 길이 8 m, 관경 60 ㎜의 수평 관로와 유사 공급장치로 구성된 모형장치을 통하여 실내실험을 수행하였다. 실험장치는 최대 30 ㎥/hr 규모의 유량 순환시스템을 갖추고 있으며 관로 상류부에 5 g/s~19 g/s 규모의 유사 공급 장치와 함께 관로 끝부분에 유사 회수시스템을 갖추고 있다. 본 연구 수행 결과 통수단변의 평균유속(U), 점성계수(μ), 단위 폭당 소류사량(q<SUB>b</SUB>), 평균입경(d??), 수중유사단위중량(r’<SUB>s</SUB>)를 주요 인자로 하는 두 개의 무차원 변수를 이용하여 압력 원형관로 내 토사이송을 예측하는 공식을 제안하였으며 이들 무차원 변수 간에는 선형 상관관계가 있음을 확인하였다. The low carrying capacity caused by the deposition in a sewer line is one of the main reason of the urban flood. Therefore, an efficient maintenance and management of the storm water drainage system is very important to prevent urban flood. In this research, the sediment transport characteristics through a pressure pipeline were examined with laboratory experiments. Bed-forms in a pipeline, sediment rates, roughness due to sediments were examined. Experimental system consists of flow circulation system with a pump and a sediment feeder at the upstream of the pipeline. Sediments were supplied into a 60 ㎜-diameter and 8 m-Iong pipe. Maximum flow rate is 30 ㎥/hr, and the sediment feeding rate range is 5 g/s~19 g/s. Governing parameters and estimation equation for sediment transport rate were developed. The mean velocity (U), coefficient of viscosity (μ), unit width bed load (q<SUB>b</SUB>), mean diameter of particle (d??), unit weight of sediment in water (r’<SUB>s</SUB>) were adopted as the most influencing factors of sediment transport patterns. The prediction equation for sediment transport rate were developed with two dimensionless terms. These two dimensionless terms showed a linear relationship with high correlation coefficient.

분포형 모형을 이용한 토사의 유출 및 퇴적분포 예측모형 개발

손광익(Son Kwang ik),김동희(Kim Dong Hee),조영진(Cho Young Jin),윤라영(Yun La Young) 대한토목학회 2004 대한토목학회 학술대회 Vol.2004 No.10

초생대를 이용한 산지유역 토사유출 저감에 관한 연구

손광익 ( Kwang Ik Son ),김형준 ( Hyung Joon Kim ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ),정영훈 ( Young Hun Jung ) 한국물환경학회 2015 한국물환경학회지 Vol.31 No.4

Soil loss is one of the significant disasters which have threatened human community and ecosystem. Particularly, Korea has high vulnerability of soil loss because rainfall is concentrated during summer and mountainous regions take more than 70% of total land resources. Accordingly, the sediment control management plan are required to prevent the loss of soil resources and to improve water quality in the receiving waterbodies. In this regard, the objectives of this study are 1) to quantify the effect of the Vegetative Filter Strip (VFS) on sediment runoff reduction and 2) to analyze the relationship of rainfall intensity and sediment runoff. For this, SATEEC and VFSMOD were used to estimate sediment runoff according to rainfall intensity and to quantify the effect of VFS on sediment runoff reduction, respectively. In this study, the VFS has higher impact on sediment reduction for lower maximum rainfall intensity, which means that the maximum rainfall intensity is one of significant factors to control sediment runoff. Also, the sediment with VFS considered was highly correlated with maximum rainfall intensity. For these results, this study will contribute to extend the applicability of VFS in establishing eco-friendly sediment control plans.