저수호안에 작용하는 외력에 의한 안정성분석

김철,박남희,김대영,김윤환 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.08 No.05

Tractive forces by flowing water and ship generated waves are items that affect the stability of the low flow revetments among various external forces exerting on those revetments. Bank revetment stability by these external forces is analysed in this study. The study area is the section of the test construction area changing the artificial revetments to ecological revetments in Han river. Tractive forces are computed using the calculated flow velocity using RMA-2 model. The stability is analyzed comparing the calculated tractive forces with permissible tractive forces of the revetments in the study area. The calculated tractive forces at section number 93 is higher than permissible tractive forces in that section, so the section is estimated hydraulically unstable. The calculated tractive forces for the storm of 10th August 2007 are small compared to the permissible tractive forces in all sections. The sections are considered to be hydraulically stable, but have been eroded in some parts. The reason for the erosion is considered to have insufficient time for the plants taking root, and be exerted composite forces such as forces by ship generated waves. Ship generated waves by the excursion boats and small boats called river taxi was calculated. Wave forces by these calculated waves are computed and compared with the supporting forces of the revetment material. The external forces exerted by the ships in Han River on the revetments is very little compared with the permissible supporting forces of the revetments, so the revetments are estimated hydraulically stable. But considering the composite forces are exerted simultaneously, the stability consideration should include these composite forces. 저수호안에 작용하는 외력들 중에서 유수에 의한 소류력과 항행하는 선박에 의한 항주파는 호안의 안정성에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 항목들이다. 본 연구에서는 이러한 외력들에 대해 호안의 안정성을 분석하였다. 분석대상지역은 서울시의 한강인공호안을 생태녹지공간으로 조성하는 시험시공구간이다. RMA-2모형을 이용하여 계산된 유속을 사용하여 소류력을 산정하고, 안정성은 대상구간에 대해 계산한 계산소류력과 호안재료의 허용소류력을 비교하여 분석하였다. 분석결과 측점 93의 200년빈도 계산소류력이 허용소류력을 초과하여 이 지점은 수리적안정성이 확보되지 않는 지점으로 판단할 수 있었다. 2007년 8월 10일의 강우에 대해서는 전구간에서 계산소류력이 허용소류력보다 작게 모의되었다. 따라서 소류력에 대해서는 안정하다고 판단할 수 있으나 부분적으로 호안이 침수된 부분에 세굴이 발생한 이유는 시공후 식생이 활착할 시간이 부족한 상태에서 작은 소류력에 대해서도 세굴이 발생하였으며, 항주파 등의 다른 외력과 중첩되어 발생하였다고 생각된다. 한강을 운행하는 한강유람선과 수상택시에 의해 발생하는 항주파를 계산하였으며 이를 이용하여 호안에 미치는 파력을 산정하여 호안재료에 따른 지지력과 비교하였다. 그 결과 한강을 운항하는 선박들이 호안에 미치는 외력은 허용지지력보다 매우 작은 값으로 판단되므로 호안은 항주파에 대해서는 안정하다고 판단할 수 있으나 소류력 등의 다른 외력과 동시에 작용할 경우에는 복합적인 외력을 고려해야 할 것이다.

저수호안에 작용하는 외력에 의한 안정성분석

김철,박남희,김대영,김윤환,Kim. Chul,Park. Nam-Hee,Kim. Dae-Young,Kim. Yun-Hwan 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.5

저수호안에 작용하는 외력들 중에서 유수에 의한 소류력과 항행하는 선박에 의한 항주파는 호안의 안정성에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 항목들이다. 본 연구에서는 이러한 외력들에 대해 호안의 안정성을 분석하였다. 분석대상지역은 서울시의 한강인공호안을 생태녹지공간으로 조성하는 시험시공구간이다. RMA-2모형을 이용하여 계산된 유속을 사용하여 소류력을 산정하고, 안정성은 대상구간에 대해 계산한 계산소류력과 호안재료의 허용소류력을 비교하여 분석하였다. 분석결과 측점 93의 200년빈도 계산소류력이 허용소류력을 초과하여 이 지점은 수리적안정성이 확보되지 않는 지점으로 판단할 수 있었다. 2007년 8월 10일의 강우에 대해서는 전구간에서 계산소류력이 허용소류력보다 작게 모의되었다. 따라서 소류력에 대해서는 안정하다고 판단할 수 있으나 부분적으로 호안이 침수된 부분에 세굴이 발생한 이유는 시공후 식생이 활착할 시간이 부족한 상태에서 작은 소류력에 대해서도 세굴이 발생하였으며, 항주파 등의 다른 외력과 중첩되어 발생하였다고 생각된다. 한강을 운행하는 한강유람선과 수상택시에 의해 발생하는 항주파를 계산하였으며 이를 이용하여 호안에 미치는 파력을 산정하여 호안재료에 따른 지지력과 비교하였다. 그 결과 한강을 운항하는 선박들이 호안에 미치는 외력은 허용지지력보다 매우 작은 값으로 판단되므로 호안은 항주파에 대해서는 안정하다고 판단할 수 있으나 소류력 등의 다른 외력과 동시에 작용할 경우소류력 등의 다른 외력과 동시에 작용할 경우에는 복합적인 외력을 고려해야 할 것이다. Tractive forces by flowing water and ship generated waves are items that affect the stability of the low flow revetments among various external forces exerting on those revetments. Bank revetment stability by these external forces is analysed in this study. The study area is the section of the test construction area changing the artificial revetments to ecological revetments in Han river. Tractive forces are computed using the calculated flow velocity using RMA-2 model. The stability is analyzed comparing the calculated tractive forces with permissible tractive forces of the revetments in the study area. The calculated tractive forces at section number 93 is higher than permissible tractive forces in that section, so the section is estimated hydraulically unstable. The calculated tractive forces for the storm of 10th August 2007 are small compared to the permissible tractive forces in all sections. The sections are considered to be hydraulically stable, but have been eroded in some parts. The reason for the erosion is considered to have insufficient time for the plants taking root, and be exerted composite forces such as forces by ship generated waves. Ship generated waves by the excursion boats and small boats called river taxi was calculated. Wave forces by these calculated waves are computed and compared with the supporting forces of the revetment material. The external forces exerted by the ships in Han River on the revetments is very little compared with the permissible supporting forces of the revetments, so the revetments are estimated hydraulically stable. But considering the composite forces are exerted simultaneously, the stability consideration should include these composite forces.

환경(環境)과 조화한 사방사업(砂防事業)(I) - 일본의 환경보전사방(環境保全砂防) -

전근우,츠지오 에자키,Chun, Kun-Woo,Ezaki, Tsugio 강원대학교 산림과학연구소 1996 Journal of Forest Science Vol.12 No.-

최근의 사방사업(砂防事業)은 방재공간(防災空間)의 확보뿐 만 아니라 주변환경(周邊環境)에 잘 조화되고 생물자원(生物資源)이 풍부한 환경공간(環境空間)의 확보가 강조되고 있다. 일본에서도 이와같은 노력이 1990년대에 들어 활발히 진행되고 있으므로 우리나라의 사방사업의 참고가 될 수 있도록 일본의 친환경적(親環境的) 사방사업(砂防事業)에 대한 자료를 수집, 분석하였다. 구체적인 내용은 합리적인 수변환경(水邊環境) 조성(造成)과 친환경형(親環境型) 사방사업(砂防事業)이며, 친환경적(親環境的)인 사방사업(砂防事業)은 사방(砂防)댐, 유로공(流路工)과 호안공(護岸工), 어도(魚道) 및 수질보전공(水質保全工) 등에 대하여 정리하였다. In recent erosion control works, securing not only the disaster prevention space but the environmental space, harmonized with surrounding environment and abundant with biological resources, are emphasized. Inspired of by the fact that efforts to secure such spaces have been being briskly promoted in Japan since the beginning of 1990s', we compile and analyze the Japanese sources about the "environmentally-sound erosion control works" to contribute to the erosion control works of our country. Specifically, in this report, we deal with the subjects of "establishment of the comfortable river environment" and "environmentally-sound erosion control works" which includes "erosion control dam", "water channel works and revetments", "fish routes" and "water quality conservation works".

하천횡단구조물 연결호안 설계기법 개발

배덕원,김형준,윤광석,Bae,Deok-Won,Kim,Hyung-Jun,Yoon,Kwang-Seok 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.6

일반적으로 하천에서 취수나 하상유지를 위하여 설치되는 하천횡단구조물은 구조물 영향에 의해 국부적으로 유속이 증가하여 연결호안을 유실시킴으로서 제방붕괴에 따른 홍수피해가 가중될 수 있다. 또한, 현재 연결호안은 설계시 뚜렷한 설계기준이 없이 경험적인 판단에 의해 안전성을 판단함으로서 과소설계 또는 과대설계 될 우려가 있다. 본 연구에서는 하천횡단구조물 연결호안 설계기법의 개선점을 도출하기 위해 사석 및 블록호안에 대하여 수리실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 연결호안 설계시 1차원 접근유속을 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고 이탈조건에서의 국부유속을 고려한 호안재료 제원 및 연결호안 설치길이 결정 경험식을 제안하였다. The river-crossing structures are constructed to maintain river bed. Revetment is a structure which is installed around connection to protect weak points between levee and river-crossing structures from flood. It is, however, possible that revetment is collapsed by local velocity which is increased around structures. In addition, it is possible that design value is overestimated or underestimated since the stability of revetment is assessed based on empirical judgments without clear criteria. This study is focused on the improvement of techniques for revetments design around river-crossing structures through laboratory experiments on riprap and concrete block. The experimental results were used to figure out methods applying local velocity in the condition of collapse. As a result, the empirical formula, such as the sizes and the stability length of revetment, reflecting local velocity on the slope was proposed.

피마자유기반 바이오폴리머를 활용한 다층다공성 호안의 수리적 안정성 검토

이상훈,강준구,안홍규 응용생태공학회 2022 Ecology and resilient infrastructure Vol.9 No.4

Riverbank revetments are installed to increase the stability, while preventing scouring, and utilize the rivers; their construction is prioritized to secure dimensional safety that can withstand flooding. Existing revetment technologies employ use of rocks, gabions, and concrete. However, stone and gabions are easily erosion and destroyed by extensive flooding. Though the materials used in concrete technology possess strength and stability, the strong base adversely affects the aquatic ecosystem as components leach and remain in water for a long time. This serves as an environmental and ecological issue as vegetation does not grow on the concrete surface. This study introduces multi-layer porous riverbank revetment technology using biopolymer materials extracted from castor oil. Results obtained from this study suggest that this technology provides greater dimensional stability as compared to existing technologies. Moreover. it does not release toxic substances into the rivers. Multiple experiments conducted to review the application of this technology to diverse river environments confirm that stability is achieved at a flow velocity of 8.0 m/s and maximum tractive force of 67.25 kgf/m2 (659.05 N/m2). 하천의 안정성과 이용도를 높이기 위하여 설치하는 하천 호안이 최우선으로 여기는 가치는 홍수에 견딜 수 있는 치수적인안전성 확보이다. 이러한 구조물은 물의 하천의 안정성을 확보하면서 호안의 세굴을 막기위해 설치된다. 기존에 하천에 설치된호안 기술은 사석, 돌망태 및 콘크리트 등으로 구성되어 있다. 하지만 사석 및 돌망태 기술은 급격한 홍수로 인해 쉽게 유실및 파괴되는 단점을 지니고 있으며, 콘크리트 기술은 소재의 안정성은 강하지만, 물속에 오랜 시간동안 존재할 경우 수생태계에악영향을 미치는 강염기가 약 10년간 용출되고, 콘크리트 표면에 식생이 성장하지 못하기 때문에 환경 및 생태적인 이유로 문제가되고 있다. 이에 피마자유에서 추출된 바이오폴리머 소재를 활용하여 다층다공성 하천호안보호기술을 개발하였으며, 한국건설기술연구원 안동하천실험센터에서 실규모 하천실험을 통해 수리학적 안정성 검토결과, 유속 8.0 m/s 및 최대 허용 소류력은 67.25 kgf/m2 (659.05 N/m2)에서 수리적인 안정성을 확인하였다.

하천만곡을 고려한 사석호안공 설계기법 제안

김형준,윤광석 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.6

In Korea, most levee breaks had been occurred at steep or meandering region in river. To mitigate inland flood by protecting levee,riprap design formula should be modified by adopting channel meandering. In this study, experimental study had been performed tosuggest modified riprap design formula. Unstability conditions of riprap revetments were regenerated in a straight and two meanderingexperimental channels. After experimental observation of unstability of riprap, the modified riprap design formula had beensuggested. Furthermore, the design formula adopts correction coefficients which can consider cross section averaged velocity andchannel meandering. 국내 하천의 제방붕괴 사례를 살펴보면 급경사 및 만곡부에서 발생하는 침식에 의한 피해가 가장 많이 나타나고 있다. 제방을 침식으로부터 보호함으로써 제내지 침수가 발생하는 것을 방지하기 위해서는 제방보호를 위한 사석호안공의 설계식이 하천의 만곡도를 반영하도록 개선할 필요가 있다. 본 연구에서는 사석호안공의 설계식을 개선하기 위하여 사석호안공의 안정성에 대한 수리실험을 수행하였다. 직선수로와 각기 다른 2개의 곡률반경을 갖는 수로를 제작하고 사석호안공의 이탈조건을 형성하였다. 사석호안의 이탈시의 수리조건을 측정한 후, 국부유속을 이용한 사석호안 제원 결정식을 제안하였다. 또한, 단면평균유속과 만곡도 등을 고려하여 호안제원을 결정할 수 있는 계수를 제안함으로써, 사석호안 설계기법을 개선하고자 하였다.

강원도 하천 호안 실태조사

최한규,정영덕,백효선 江原大學校 産業技術硏究所 2009 産業技術硏究 Vol.29 No.B

The propose of this study is to survey the revetments installed in Gangwon Province for identifying their characteristics. The survey showed that in eastern Gangwon Province, gabion, retaining wall and concrete blocks took about 63% or more, and in western Gangwon Province, dry wall, gabion and retaining wall, 68% or more. Gabion and dry wall had better vegetation coverage in western Gangwon Province than in eastern Gangwon Province. That is thought to be due to slope of river and under-water frequency.

현장관측에 의한 친환경 해안조성을 위한 침식방지 호안공 개발에 관한 기초적 연구

이종석,한재명 한국수자원학회 2008 한국수자원학회논문집 Vol.41 No.10

근래에 이상기상과 지구 온난화로 인한 해수면 상승과 해사채취, 난개발에 의해 국내외 연안역에 여러 형태의 침식피해가 발생되고 있다. 이에 대한 침식방지 및 보호대책 공법이 적용되고 있으나 큰 실효를 거두지 못하고 있다. 연안보호 구조물로 PC 콘크리트 호안블럭이 국내외 연안에 시공되고 있으나 대부분의 기존 구조물들은 사람의 접근성이 어려운 구조물로 시공되어 있어 친수성이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 이런 점들을 보완하여 사람들의 접근성이 좋으면서 연 In recent times, sea level increasing caused by abnormal weather and global warming, sea-sand dredging and complex development causes various kind of erosion damages onto the coastal area in the world. The various types of erosion control and protection m

강원도 하천 호안 실태조사

최한규(Choi, Han-Kuy),정영덕(Jung, Young-Duk),백효선(Baek, Hyo-Seon) 강원대학교 산업기술연구소 2009 産業技術硏究 Vol.28 No.B

The propose of this study is to survey the revetments installed in Gangwon Province for identifying their characteristics. The survey showed that in eastern Gangwon Province, gabion, retaining wall and concrete blocks took about 63% or more, and in western Gangwon Province, dry wall, gabion and retaining wall,68% or more. Gabion and dry wall had better vegetation coverage in western Gangwon Province than in eastern Gangwon Province. That is thought to be due to slope of river and under-water frequency.

연결호안 주변 흐름의 수리적 특성을 고려한 사석호안의 안정성 분석

김수영,김형준,윤광석 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.12

In joint portions of the levee and the barrier, complex 3-dimensional flow was generated and collapse of revetment occurred frequently. For these reasons, it is necessary to install the joint revetment with greater stability as compared with the general revetment at the joint portions. However, design criteria for joint revetment was not presented in River Design Criteria (KWRA, 2009). Therefore it is necessary to research for engineering design of the joint revetment. In this study, hydraulic experiments were performed under various flow conditions in order to realize the collapse conditions of riprap and carried out in 20.0 m straight open channel with one side levee and the width was 4.0 m. The diameter of riprap covered around joint revetment was 0.03 m and the inlet discharges were 0.5~0.8 m3/s. The numerical simulations were performed under same conditions with experiment. as results of this numerical simulations, the influence range was confirmed from the distribution of flow characteristics and shear stress. As a result, the riprap diameter of the joint revetment was calculated from 4.1 to 6.9 times greater than that of general revetment. As the inlet discharge was large, the range of vulnerable area was developed long in the downstream direction despite of same withdrawal velocity of riprap. Through this study, the methods of calculating the riprap diameter and influence range were proposed according to hydraulic characteristics of flow around joint revetment. At a later study, if additional experiments about effect of flood plane and various types of barrier is applied, it is expected that rational design method with stability of joint revetment can be proposed. 제방과 보의 접속부에서는 복잡한 3차원이 흐름이 발생하여 붕괴가 자주 발생한다. 따라서 연결부에는 일반적인 호안에 비해 큰 안정성을 가진 연결호안의 설치가 필요하다. 그러나 연결호안에 대한 설계기준은 하천설계기준에 제시되어 있지 않기 때문에 연결호안의 공학적인 설계를 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 연결호안에 사석을 포설하고 사석의 이탈조건을 파악하기위해 유량을 변화시켜가며 실험을 수행하였으며 실험수로는 폭 4 m, 길이 20 m의 직선수로이며 한쪽에만 제방이 설치되어 있다. 연결호안의 사석직경은 0.03 m 이며 유입유량은 0.5∼0.8 m3/s이다. 동일한 조건에 대한 수치모의를 수행하여 연결부에 대한 흐름조건 및 제방 비탈면의 전단응력 등의 분포를 통해 영향범위를 파악하였다. 그 결과 연결호안의 경우 일반호안에 비해 사석직경이 4.1~6.9배 크게 산정되는 것으로 나타났으며 사석의 이탈속도가 같아도 유량이 클수록 취약지역의 범위가 하류방향으로 더 길게 발달하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 연결호안 주변의 수리학적 특성에 따른 사석직경 및 영향범위를 산정하는 방법을 제안하였으며 추후 고수부지의 영향, 다양한 형식의 보와 호안에 대한 실험과 추가적인 검토가 수행된다면 연결호안의 안정성을 확보할 수 있는 합리적인 설계방법을 제시할 수 있을 것이라고 기대된다.