일반 하천에서의 홍수기 수심평균유속환산계수 산정 |
---|
학술지명 대한토목학회
저자 김영성,이현석
발표일 2010-10-21
|
전통적인 홍수유량측정방법의 측정 한계 - 부정확성 및 측정자와 측정기기 망실의 위험성 등 - 를 극복하려는 시도가 꾸준히 행해지고 있다. 선진국의 경우 LSPIV를 이용한 하천의 표면유속장의 측정, 전자파를 이용한 표면유속의 측정 등 물과 비접촉식으로 유속을 측정함으로써 기존의 측정방법이 갖는 한계점에 대한 개선이 이루어지고 있다. 이들 표면유속의 측정에 의한 유량측정방법들은 종래의 표면부자에 적용해오던 수심평균유속환산계수 0.85를 적용하여 수심평균유속을 산정하여 이를 이용하여 유량을 산정하고 있다. 국내에서는 전자파표면유속계가 70여 곳에 보급되어 홍수기 유량측정에 이용되고 있다. 전자파표면유속계를 이용한 홍수유량의 산정을 위해서 임의의 유량측정지점에서 측정한 표면유속값에 수심평균유속환산계수 0.85를 적용하여 그 지점의 평균유속을 계산하고 있다. 이로 인해 각 지점에서 흐름조건 및 기상학적으로 요인으로 인한 이 계수의 변동성을 고려하지 않은 상태로 유량을 산정하게 되어 각 흐름조건을 고려한 유량산정을 할 수 없는 실정이다. 기존의 흐름조건을 고려하여 환산계수를 산정한 성과로는 회전식 유속계를 사용한 수심별 점유속을 측정하여 수심평균유속환산계수를 산정한바 있다. 측정당시 유속이 1m/s 내외이었고, 수심은 0.7 m 이하이었다. 측정조건보다 수심이 깊어지고 유속이 빨라지면 측정 자체가 어렵고 또한 측정자의 안전에도 심각한 문제를 야기하게 된다. 따라서 홍수기 점유속계에 의한 유속측정은 홍수기 초기 즉, 유속이 1.0 m/s 내외 그리고 수심 1 m 이하의 흐름조건에서나 가능한 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존의 측정방법의 한계를 극복하여 홍수기 흐름조건의 유속분포를 잘 반영할 수 있도록 2 m/s 내외 혹은 그 이상의 유속조건 및 수심 2 m 내외 혹은 그 이상의 수위조건에 대해서 수심별유속을 측정하고자 하였다. 수심별 유속의 측정에 이용된 기기로는 Teledyne RD Instruments사의 StreamPro ADCP를 이용하였다. StreamPro ADCP는 기본 사양이 수심 2 m까지 수심별 유속측정이 되나 이에 대한 업그레이드를 통하여 6 m까지 유속측정이 가능하다. 홍수기 수심별 유속측정은 용담댐 상하류지점과 굴포천에서 행해졌다. 측정당시 유속은 최고 2.7 m/s에 까지 이르렀으나 이 당시에는 측정지점의 난류가 심하여 측정이 제대로 이루어지지 못하였다. 다만 2 m/s 이하의 유속에 대해서 수심별 유속의 측정이 가능하였다. 본 측정에 이용한 Stream Pro는 2 m/s 이상의 고유속에서 안정성이 떨어지는 것을 현장에서 확인하였는바 이를 해결하기 위해서는 심한 난류에서 측정안정성이 확보된 다른 기기를 적용해야 할 것으로 판단된다. 다양한 흐름조건별 표면유속과 수심별유속의 측정을 할 수 있는 현장여건 - 유속, 수위 등의 동일흐름 조건에 대해서 -에 많은 부분이 제약되어 이의 정밀분석이 힘든 실정이다. 따라서 이러한 현장측정시의 제약성을 극복하기 위해서 여러 가지 흐름조건을 구현할 수 있는 정밀제어가 가능한 실내실험장치를 이용한 면밀한 분석이 필요하다. |