하구둑 상류의 퇴사저감 방법에 대한 수치모의 연구

국문 초록 (Abstract)

낙동강하구둑은 바다로부터의 염수침입을 방지하고 하구둑 상류의 지속적인 용수 공급을 위해 1987년에 건설되었으며 이로 인해 낙동강 상류로부터 유입되는 유사가 낙동강하구둑 근처에서의 유속 감소로 인해 상류 접근수로에 퇴적되는 문제가 발생하고 있다. 이러한 낙동강하구둑 상류의 퇴적되는 유사로 인해 낙동강 하류의 하상이 상승되고 통수단면이 축소되는 현상이 발생할 수 있으며 이는 홍수범람의 위험성을 가중 시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 매년 하구둑 상류 접근수로에서는 퇴적되는 유사를 제거하기 위해 하구둑 건설 이후 매년 물리적인 준설 작업이 수행되고 있으며 최근에 이를 대체할 수 있는 여러 방법들에 대한 검토가 필요한 실정이다.
본 연구에서는 낙동강하구둑에서의 퇴사저감 방안 분석을 위해 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 현재 매년 수행되고 있는 준설방법에 대한 효과를 정략적으로 분석하였다. 또한, 준설방법을 대체할 수 있는 다른 대안으로 하도의 하폭축소를 통한 퇴사저감 방안과 수위차이를 이용하여 퇴사를 배사하는 flushing 방법에 대해 모의를 수행하였다. 수치모의 조건은 2007년에 발생한 실제수문사상과 지형을 적용하여 수행되었으며 갑문이 설치되어 있지 않은 우안 수로의 사수 지역까지 모의 대상 영역에 포함하였다.
수치모의 분석 결과, 현재 낙동강하구둑에서 퇴사저감을 위해 실시되고 있는 준설방법은 준설 후 퇴적량 감소에는 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 퇴사저감을 위한 flushing 방법과 하폭축소 방법이 수치모의 결과 퇴사저감 효과가 큰 것으로 나타나 준설방법을 대체할 수 있는 방안으로 평가되었다. 또한, 하폭축소 방법과 유사 flushing 방법을 준설방법과 병행할 경우 준설을 격년 별 혹은 그 이상의 기간을 갖는 주기로 시행 가능할 것으로 판단하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Nakdong River Estuary Barrage (NREB) was constructed in 1987 to prevent saltwater intrusion and to provide the sustainable water supply in the upstream channel. As a result, the incoming sediment from the upper stream of the Nakdong River was deposited in the approach channel of the NREB because of the decreasing in velocity. There is the possibility that the increased bed elevation causes flooding because the channel capacity can be decreased. Therefore, the mechanical sediment dredging has been performed annually after construction of the NREB to remove the accumulated sediment. Recently many kinds of other methods for sediment control have been considered and proposed for the NREB and the feasibility analysis for them has been required.
In this study, the effect of sediment dredging executed annually is evaluated using the CCHE2D model which is the 2-dimensional flow and bed change model for the upstream area of the NREB. Also, the channel contraction method and sediment flushing using water level difference as an alternative of the dredging method are analyzed by numerical modeling. The real hydrograph in 2007 was applied for numerical condition and even the study area included the right side channel which is the dead zone without gate installation in the modeling.
As a result of numerical analysis, it was represented that the dredging method currently conducted at the NREB didn't have much influence on sedimentation reduction. The sediment flushing and channel contraction methods were evaluated alternative to dredging because of great effects on sedimentation reduction in the numerical analysis. In addition, it was presented that the biennial or more long periodic dredging could be feasible if the channel contraction or sediment flushing was applied simultaneously with sediment dredging.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문 초록 ⅳ
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 필요성 및 목적 1
• 1.2 연구의 내용 및 범위 2
• 1.3 연구동향 3
• 제 2 장 대상하천의 개요 및 수치모형 선정 5
• 2.1 대상하천 및 대상영역의 개요 5
• 2.2 수치모형 선정 7
• 2.2.1 CCHE2D 모형의 이론 9
• 2.2.2 수치모의 입력자료 11
• 2.2 수치모의 조건 13
• 제 3 장 CCHE2D 모형의 유사량 산정공식 및 유사이송 형태
• 검보정 16
• 3.1 유사량 공식 및 유사이송 형태 보정 16
• 3.1.1 유사량 공식별 하상변동 모의 결과 16
• 3.1.2 유사이송 형태에 따른 하상변동 모의 결과 17
• 3.1.3 실제수문사상을 적용한 모형 보정 18
• 3.2 모형의 검증 21
• 제 4 장 퇴사저감 방법별 효과 분석 24
• 4.1 준설방법의 퇴사저감 분석 24
• 4.1.1 2002년 준설효과 분석 24
• 4.1.2 2007년 준설효과 분석 27
• 4.2 Flushing을 통한 퇴사저감 분석 30
• 4.3 하폭축소를 통한 퇴사저감 분석 34
• 4.3.1 하폭축소만을 적용한 퇴사저감 분석 34
• 4.3.2 하폭축소와 flushing을 함께 적용한 퇴사저감 분석 37
• 4.4 퇴사저감 방법별 퇴사저감효과 비교 40
• 4.4.1 퇴사저감 방법별 평면 변화 분석 40
• 4.4.2 퇴사저감 방법별 횡단면 변화 분석 42
• 4.4.3 퇴사저감 방법별 최심하상고 비교 42
• 4.4.4 퇴사저감 방법별 퇴사저감량 비교 43
• 제 5 장 결 론 47
• 참고 문헌 48
• 부록 51
• Abstract 80