장래 하상변동 예측시

하천기본계획이나 소하천정비종합계획 수립할 때,

장래 하상변동 예측 시 개수 전 또는 개수 후 어떤 단면을 사용하여 분석할지 고민해 보셨나요?

수립지침을 살펴보겠습니다.

---

하천기본계획 수립지침(2023.10 환경부)

3.1.4 하상변동

(1) ’ 2.2.3(하상변동량 조사)‘에 따라 하도의 퇴적 및 세굴에 의해 홍수의 소통능력, 하천시설물의 안정 등에 문제가 발생하여 하천관리에 지장을 초래할 가능성이 있는 구간은 ｢하천설계기준｣에 따라 장래 하상변동 경향을 분석하고 범위를 예측하여 적절한 대응 및 관리방안을 모색한다.

---

소하천정비종합계획 수립 지침(2023.1 행정안정부)

7.1.3 하상변동 예측

1) 하도의 퇴적 및 세굴에 의해 홍수의 소통능력, 하천시설물의 안정 등에 문제가 발생하여 하천관리에 지장을 초래할 가능성이 있는 구간은 장래 하상변동 경향을 분석하고 범위를 예측하여 적절한 대응방안 및 관리방안을 모색한다.

---

하천설계기준 및 해설(2019.2 국토교통부) p308

51 14 20 하도 계획

(3) 안정하도*의 설계 유의사항은 아래와 같다.

④ 자연하천은 인위적인 변화를 주지 않거나 변화를 준 시간이 상당히 지나 다시 평형상태에 도달한 경우 일단은 평형하천으로 간주된다. 따라서, 자연스럽게 형성된 평형하천과 기존의 평형하상 예측 공식의 결과를 비교하여 하천의 안정성을 판단하고 그 대책을 수립한다는 것은 위험한 일로서, 앞으로의 하천실무에서는 인위적이든 자연적이든 하상변동의 개연성이 충분히 있는 하천에 한해서 평형하상 개념의 적용성을 검토하고, 지금까지 하천개수와 개발사업이 치수 위주로 수행되어 왔음을 감안할 때 근본적으로 이수·치수와 더불어 하천의 안정과 형태변화에 대한 연구와 대책이 필요하다.

⑤ 하천유사 이송과 하상변화를 계산하는 방법을 하상변동 계산이라 하며, 이와 같은 계산을 할 수 있는 1차원 하상변동 예측모형으로는 HEC-6 모델과 MIKE 11 모델 등을 들 수 있다. 이 모델들은 하천구조물의 설치 등으로 하천에서 인위적인 변화가 충분히 예상되는 경우, 하도의 장단거리 및 장·단기 시간에 따른 하천 대응을 분석하는 것이다. 즉, 현재의 하천측량결과와 과거의 하천측량결과를 비교하여 하상변화 및 하천의 평면변화를 상세히 분석하고, 안정하도를 설계하기 위해 적절한 하상변동 예측모형을 이용하여 장래의 하상변동을 예측함으로써 장래 하천변화에 대응할 수 있다.

---

어디를 봐도 기준이 명확하지 않습니다.

하상변동이란 하천의 일정구간에서 상류단면으로부터 유입하는 유입 토사량과 하류단면을 통한 유출 토사량과의 차이에 의해 그 구간에 하상상승이나 하상저하가 발생하게 되는 현상을 말합니다. 인위적인 변화가 없는 자연상태의 하천들은 일반적으로 평형하천이라 간주할 수 있고, 그 하천의 하상경사는 평형하상경사라 할 수 있습니다.

만일, 개수계획에 맞춰 하천공사를 하는 등 인위적인 변화가 하천에 주어졌을 때 하천의 자연적 평형상태는 일시적으로 깨어지게 되며 그 영향은 장·단기적으로 계속될 수 있습니다. 이러한 인위적인 하천 변화는 유량, 유속, 난류특성, 수심, 하폭, 하상경사, 유사량, 하상재료 등 수리 및 유사특성과 하천의 평면형태 등 하천특성을 변화시키면 크건 작건 하천의 평형상태를 깨뜨리게 되며, 이러한 변화는 그 하천이 다시 새로운 평형상태를 유지할 때까지 계속되기 때문에 장래하상변화를 분석하려면 개수 후 단면을 사용해야 될 것 같습니다.

그리고, 장래하상변화를 분석한 자료도 참고자료로 활용만 하는 것이 좋을 것 같습니다.

첫 번째 이유는 유사량 추정할 때부터 문제가 있습니다. 실측을 통한 유사량 산정이 신뢰도가 높으나 시간, 노력 및 비용이 많이 소요됩니다. 또한, 우리가 필요한 것은 고빈도 홍수시의 유사량이 필요한데 고빈도 홍수시 유사량을 측정하기 어렵습니다.

그래서, 실무에서는 유사 및 수리량 자료를 이용하여 계산하는 간접적인 방법을 이용하고 있는데, 각 공식에 따라 계산결과의 편차가 수십 배에서 수백 배까지 차이가 나는 경우가 많습니다.

두 번째 이유는 향후 장기간의 유황이 과거와 같은 성향을 띠고, 장래에 하상변동에 영향을 주는 하도의 물리적인 인자들의 변화는 없는 것으로 가정한 것으로 적용의 한계를 고려해야 합니다.

---

일반적으로 하천설계기준에 따라 하상변동조사는 10년마다 하천기본계획의 수립과 연계하여 수행합니다. 

그때, 하천기본계획 및 소하천정비 종합계획 재수립 시, 기수립 하천중심선(하천연장)을 사용하지 않고, 다시 하천중심선을 작업하는 경우가 많습니다.

만약, 하천기본계획이나 소하천정비계획 등을 재수립 할 때, 기수립의 하천연장 중심선에 맞춰 측량 및 하상변동조사을 시행한다면 측량에 따른 하천연장 조정도 없을 것이고, 기수립 자료와 비교하는 것이 훨씬 용이할 것입니다.

     

안정하도*(Stable channel) :  하천의 일정구간에서 상류단면으로부터 유입하는 유입 토사량과 하류단면을 통한 유출 토사량이 침식과 퇴적의 균형을 이루어 안정상태가 유지되어 하상변동없이 안정된 하도를 안정하도라고 하면, 이러한 하천을 평형하천(Equilibrium stream)이라 함