하천의 지형변동과 식생

장창래 한국수자원학회 2006 한국수자원학회논문집 Vol.39 No.12

실내실험에 의한 혼합사 식생하도의 지형변화와 하상토 분급 특성 연구

장창래,Jang, Chang-Lae 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.1

This study investigates the development of lower channels and sediment sorting processes in the vegetated channels with the mixed sediment. The sediment discharges fluctuate with time and decrease with vegetation density. The bed changes with irregular patterns, and the sediment particles in the vegetated zone at the surface of bed are fine. The dimensionless geometric mean decreases with vegetation density. The fine sediment particles are trapped by vegetation, and the bed between main steam and vegetated zone increases. Moreover, the particle sizes are distributed irregularly near the zone. The hiding functions decrease with dimensionless particle size. However, the functions increase with vegetation density, which is confirmed by decreasing sediment discharge with vegetation. The lower channel is stable and the migration decreases in the condition of $0.5tems/cm^2$. However, the migration of the lower channel in the condition of $0.7stems/cm^2$ increases due to the increased sinuosity and new generated channels in the sedimentated vegetation zone. 본 연구에서는 식생에 의한 하도 변화와 하상토 분급특성을 파악하였다. 유사의 유출 특성은 불규칙하며, 식생 밀도가 증가함에 따라 유출되는 유사량은 감소하였다. 하상고는 불규칙하게 변하며, 하상토 표층에서 유사 입경은 작아졌다. 식생 밀도가 증가함에 따라 하상 표층에서 무차원 중 앙입경의 비는 감소하였다. 식생대에서 유사가 포착되거나, 식생대와 주흐름 사이에 경계층 흐름이 발생하여 유사가 퇴적되며, 식생대에서 흐름의 방향이 변화되어 표층에서 하상토 입도는 불규칙하게 분포하였다. 무차원 하상토 입경이 감소함에 따라, 차폐효과는 일정하게 감소하였다. 식생밀도가 증가함에 따라 하상 표층에서 차폐효과가 증가하며, 이것은 실험 수로 하류단에서 유사 유출량이 감소하는 것과 일치한다. 식생 밀도가 $0.5stems/cm^2$에서 저수로 이동은 감소하고 안정적인 특성을 보여주었으나, $0.7stems/cm^2$에서 저수로 이동은 증가하였다. 이것은 식생 밀도가 증가하면서 저수로 사행도가 증가하고, 식생대에서 유사가 퇴적되어 새로운 저수로가 형성되었기 때문이다.

수제의 길이 변화에 의한 교호사주의 거동 분석 실험

장창래,송영진,Jang, Chang-Lae,Song, Youngjin 응용생태공학회 2016 Ecology and resilient infrastructure Vol.3 No.1

본 연구에서는 수제의 길이 변화에 의하여 교호사주의 형성, 사주의 이동과 정지, 사주의 파장에 미치는 영향을 실내실험을 통하여 분석하였다. 수제의 길이가 길어질수록 사주의 이동거리와 파장은 짧아지고, 이동속도는 감소하였다. 수제의 길이가 길수록 사주에 작용하는 강제효과가 강하게 작용하였다. 사주의 파고는 수제의 길이 변화에 크게 영향을 받지 않으며, 거의 일정하게 유지되었다. 그러나 사주의 파장이 감소하면 사주의 이동속도는 증가하며, 사주의 파장과 사주의 이동속도는 반비례 관계를 형성하였다. This study investigated the effects of a spur dike on the development processes, the migration, and the wave length of alternate bars with laboratory experiments. The bar wave length was shown to be shorter as the spur dikes got longer. The forcing effects of a long spur dike on the behavior of alternate bars were stronger than those of a shorter one. However, the bar height was not affected by the variation of the length of a spur dike. The bar migration speed was in inverse proportion to the bar wave length.

실내실험에 의한 기능을 상실한 보 철거로 인한 하도의 적응과정 분석

장창래,이경수 한국수자원학회 2020 한국수자원학회논문집 Vol.53 No.11

This study investigates the adjustment processes of the rivers after weir removal through laboratory experiments. Delta upstream eroded rapidly by flow at the initial stage of the experiments and the knickpoint migrates upward. Moreover, the knickpoint moves fast upward on the condition of alternate bars. The head cutting in the bed is developed fast at the initial stage. However, the erosion speed in the bed decreases with time. The well developed alternate bars migrates with keeping their shape downstream, and the bars affect the channel downstream to adjust new environments after weir removal. Maximum scouring depth downstream and the migration speed decrease over time after removing the weir. The scouring depth in the channel without alternate bars migrates with speed. However, the depth in the channel with alternate bars migrates slow downstream. The channel with alternate bars, in turn, is adjusted well to the new equilibrium states. The maximum scouring depth migrates downstream with time, and the scouring depth and its migration speed decreases with time. The dimensionless maximum scouring depth decreases with the migration speed of dimensionless maximum scouring depth because the deeply scoured places capture the sediments from upstream and the migration speed is slow as the places are filled with them. The dimensionless maximum scouring depth is shallow as the dimensionless backfilling speed is high. The dimensionless maximum scouring depth decreases rapidly less than 5 of dimensionless backfilling speed. However, the depth decreases slow more than 5 of it. 본 연구에서는 실내실험을 통하여 기능을 상실한 보 철거로 인하여, 급경사가 형성된 짧은 구간에서 두부침식과 천급점 변화, 그리고 교호사주의 거동을 고려한 하도의 적응과정을 정량적으로 분석하였다. 보 상류에서 두부침식이 발생하여 천급점은 상류로 이동하였다. 실험초기에 빠르게 이동하지만, 시간이 증가하면서 이동속도가 감소하였다. 교호사주가 발달한 조건에서 이동속도는 사주가 발생하지 않은 조건에서보다 빨랐다. 세굴심은 교호사주가 발생하지 않는 조건에서 보다 발생하는 조건에서 더 깊었다. 시간이 증가할수록 최대세굴심은 하류로 이동하며, 최대세굴심의 깊이와 이동속도는 감소하였다. 무차원 최대세굴심은 상류에서 유입되는 유사가 포착되고 되메우기가 진행되면서 이동속도가 감소하였다. 무차원 되메우기 속도가 증가할수록 무차원 최대세굴심은 감소하였다. 초기에 최대세굴심이 깊은 곳에서 되메우기가 빠르게 진행되며, 최대세굴심이 얕은 곳에서는 되메우기가 느리게 진행되었다. 특히, 무차원 되메우기 속도가 5이하에서는 무차원 최대세굴심이 급격하게 감소하며, 그 이후에서는 완만하게 감소하였다.

보 개방에 의한 하도의 지형변화 과정 수치모의 분석(세종보를 중심으로)

장창래,박태효,강태운,옥기영,Jang, Chang-Lae,Baek, Tae Hyo,Kang, Taeun,Ock, Giyoung 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.8

In this study, a two-dimensional numerical model (Nays2DH) was applied to analyze the process of morphological changes in the river channel bed depending on the changes in the amount of flooding after fully opening the Sejong weir, which was constructed upstream of the Geum River. For this, numerical simulations were performed by assuming the flow conditions, such as a non-uniform flow (NF), unsteady flows (single flood event, SF), and a continuous flood event (CF). Here, in the cases of the SF and CF, the normalized hydrograph was calculated from real flood events, and then the hydrograph was reconfigured by the peak flow discharge according to the scenario, and then it was employed as the flow discharge at the upstream boundary condition. In this study, to quantitatively evaluate the morphological changes, we analyzed the time changes in the bed deformation the bed relief index (BRI), and we compared the aerial photographs of the study area and the numerical simulation results. As simulation results of the NF, when the steady flow discharge increases, the ratio of lower width to depth decreases and the speed of bar migration increases. The BRI initially increases, but the amount of change decreased with time. In addition, when the steady flow discharge increases, the BRI increased. In the case of SF, the speed of bar migration decreased with the change of the flow discharge. In terms of the morphological response to the peak flood discharge, the time lag also indicated. In other words, in the SF, the change of channel bed indicates a phase lag with respect to the hydraulic condition. In the result of numerical simulation of CF, the speed of bar migration depending on the peak flood discharges decreased exponentially despite the repeated flood occurrences. In addition, as in the result of SF, the phase lag indicated, and the speed of bar migration decreased exponentially. The BRI increased with time changes, but the rate of increase in the BRI was modest despite the continuous peak flooding. Through this study, the morphological changes based on the hydrological characteristics of the river were analyzed numerically, and the methodology suggested that a quantitative prediction for the river bed change according to the flow characteristic can be applied to the field.

홍수터 식생에 의한 하도의 지형변화와 적응과정 실험적 분석

장창래,Jang, Chang-Lae 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.10

This study investigates the evolution processes of alternate bars in the channel with bank stability by vegetation by laboratory experiment. Laboratory experiments are conducted to elucidate the behavior of alternate bars by the influence of riparian vegetation on the rivers with erodible banks. To control bank stability of the channel, the actual vegetation, alfalfa, is grown by adjusting the density of alfalfa on the flood plain. As the vegetation density increases in the flood plain, the bank erosion rates and the channel widening rates decrease and the bank stability increases. The alternate bars migrate slow downstream over time. Moreover, the bars in a channel with strong banks migrate rapidly, which is related with the aspect ratio, that is, width to depth ratio. The bar wavelength decrease with vegetation density. Our laboratory experiments show that the behavior of bars differ according to bank strength.

혼합사로 구성된 하천에서 하상변동에 따른 유사의 입도분포 계산을 위한 수치모형 개발

장창래,정관수,김우구,김재한 한국수자원학회 2004 한국수자원학회 학술대회 Vol.2004 No.1

실험을 통한 제방법면 보호용 식생매트의 내침식강도 평가

장창래,이경수 한국교통대학교 2014 한국교통대학교 논문집 Vol.49 No.-

The stability and erosion resistance intensity of vegetation mat for protecting bank erosion are investigated experimentally in this study. The erosion depth increases as flow velocity and discharge increase. However, the erosion velocity decreases with erosion depth. This means that the erosion decreases with time. The equation for estimating erosion resistance of vegetation mat against ground surface is derived by using the experimental results. The estimated values are compared with the erosion resistance against the vegetation roots, which covered with the river bank surface. The erosion resistance time increases as the thickness of vegetation mat increases. Moreover, the resistance velocity decreases with time in condition of the equal thickness of vegetation mat.

2차원 수치모형을 이용한 비점착성 하도의 두부침식에 의한 천급점 이동 특성 분석

장창래,Jang,Chang-Lae 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.6

본 연구에서는 2차원 하상변동 수치모형의 모의 결과를 1960년에 시행한 Brush and Wolman의 실험 결과와 비교하여 검증하고, 단차가 형성된 급경사 구간에서 흐름 특성, 두부침식에 의한 천급점의 거동 및 하도의 변화과정을 분석하였다. 본 연구에서 제시된 수치모형은 흐름의 특성인 도수현상과 하류 끝단에서 사구가 형성되면서, 하류로 이동하는 특성을 잘 보여주었다. 또한 상류와 하류에서 경사가 급격하게 변하는 단차가 발생한 지점에서 두부침식에 의한 천급점의 거동 특성을 잘 모의하였으며, 급경사가 형성된 짧은 구간에서 불연속적으로 급격하게 변하는 흐름과 하도의 평면적 변화 과정을 정량적으로 파악하는 적합한 모형임을 보여주었다. 또한 수치실험 결과, 유량이 동일할 때, 두부침식은 초기에 빠르게 발생하지만, 시간이 증가하면서 하상경사가 완만해지고 침식 속도가 감소하였다. 또한 유량이 감소함에 따라, 두부침식 속도도 감소하였다. In this study, a two dimensional numerical simulation was conducted to investigate the behaviors of knickpoint, planimetric changes, and flow characteristics in the short oversteepened reach of the channel with noncohesive materials. The numerical model was verified with the laboratory experimental results of Brush and Wolman in 1960. The numerical model simulated well the generation of hydraulic jump and the behavior of dune due to the sediment eroded upstream, which migrated downstream and caused locally to steepen at the lower end of the oversteepened reach. The knickpoint migrated upstream with time. The slope of the bed below the knickpoint decreased as time progressed. The numerical experimental results showed that the knickpoints upstream migrated with speed as the slope was steep. The migraiton speed were dependant on the discharge.

하천의 준설에 위한 지형변화와 적응

장창래,Jang, Chang-Rae 한국수자원학회 2010 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.43 No.3