만곡 및 세굴 영향에 의한 유속변화를 고려한 호안설계방법 적용성 검토

Abstract

호안은 하천제방의 비탈면이 침식되지 않도록 보호하는 기능을 갖는다. 호안의 설계가 적정하지 않을 경우 강한 유속과 소류력에 의해 제방이 세굴되어 붕괴에 이를 수도 있다. 따라서 호안의 설계시 필요한 대표유속을 산정하는 것은 매우 중요하나 대부분 1차원 부등류해석에서 얻어진 수위와 평균유속자료를 적용한다. 이 경우 만곡 수로에서 발생하는 자유소용돌이와 강제소용돌이에 의한 유속증가는 반영되지 않으므로 만곡부 호안의 안정성을 확보하기 위해서는 대표유속에 대한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 수치모의를 통해 단면의 최대유속과 평균유속을 산정하여 만곡 및 세굴영향을 고려한 대표유속 산정방법의 적용성에 대해 검토하였다. 그 결과 단면평균유속에 만곡의 영향과 세굴의 영향을 고려하여 적용한 대표유속과 수치모의결과에 추출된 최대유속을 비교한 결과가 거의 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 호안재로로써 돌망태를 사용하는 경우에 대해서 만곡하도와 직선하도 일때의 사석크기를 기존 설계식에 적용하여 비교하였다. 향후, 우리나라의 특성에 맞는 호안설계방법을 제시하기 위하여 하천특성이 다른 대표적인 하천에 대한 추가적인 수치모의 및 분석이 필요하며, 이때 본 연구결과가 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Revetments help protect levee slopes from erosion. If the design of the revetment is not appropriate, the levee may collapse as a result of scouring due to the strong flow velocity and tractive force. Therefore, when designing a revetment, it is very important to calculate the representative velocity. However, the average velocity and depth calculated by 1-D varied flow analysis are generally applied to the design, which do not reflect the increase in velocity caused by the free and force vortex. Therefore, it is necessary to correct the representative velocity in order to ensure the stability of the revetment in a meandering channel. In this study, the applicability of the method of calculating the representative velocity considering the curve and scour was studied (by comparing it with) the average and maximum velocities determined by numerical simulation. The representative velocity corrected for the effect of the curve and scour and the maximum velocity calculated by the numerical simulation were found to match quite well. In addition, the riprap size of the gabion in the meandering and straight channels were compared by applying them to the conventional design formulas. In the future, it is necessary to perform additional numerical simulations for various rivers with different characteristics, in order to propose a method of designing a suitable revetment for Korean characteristics. At this time, the results of this study are expected to be able to be used as basic data.