소하천 조도계수

(1) 흐름에 대한 하도의 저항 정도를 표시하는 조도계수는 소하천에서의 여러 가지 수리계산을 시행할 경우 가장 중요한 조건 중의 하나로서 일반적으로 Manning의 조도계수를 사용한다.
(2) 조도계수는 소하천 경계면의 조도에 의한 소규모 조도계수, 사구 등 하상형태에 의한 중규모 조도계수, 만곡, 다지, 사주 등에 의한 대규모 조도계수와 식생을 고려한 조도계수의 네 가지로 나눌 수 있다. 소규모 조도계수와 중규모 조도계수는 통상 형상조도계수라고 부르며 보통 수심 규모이다. 이에 비해 대규모 조도계수는 수로의 만곡이나 분기 등 수로의 변형, 수로변 교호 사주 등 수로의 불규칙성에 의한 흐름저항으로 수로형태가 흐름자체에 직접적으로 영향을 미치는 경우이다.
(3) 수리계산에서는 (2)에서 구분된 내용을 고려하여 조도계수 조건을 결정하여야 한다. 일반적으로 Strickler 공식, Chow 도표, 하천설계기준 제시 표 등 하상재료 특성만을 고려하여 조도계수를 설정하는 방법을 적용할 경우 대규모 조도를 고려하지 않은 것이므로 수리계산에서 단면 급확대계수 및 급축소계수를 추가로 입력하여야 한다. 이에 비해 Cowan 방법(SCS 방법) 등에 의하여 조도계수를 설정하였다면 그 값에 대규모 조도가 반영된 것이므로 단면 급확대계수와 급축소계수를 고려하지 않아야 한다.
(4) 식생을 고려한 조도계수는 둔치와 추이대 구간의 조도계수 결정시에 중요하며 식생높이의 영향이 조도계수에 미치는 영향이 상당히 큰 것으로 알려져 있다. 일반적으로 홍수로 잠기기전 식생의 평균높이가 50cm 보다 작을 경우 별도의 고려 없이 기존의 방법대로 조도계수를 설정하더라도 큰 차이가 없다. 그러나 평균높이가 50cm를 넘어서는 빽빽이 자란 식생 및 수목이 있을 경우 조도계수의 조정이 필요하나 현재까지는 적정한 방법론이 마련되어 있지 않으므로 해당 영역을 사수역으로 지정할 수 있다.

조도계수의 검토

• 조도계수의 검토는 가급적 다수의 관측자료를 이용하여 검토함이 바람직하며, 정확도가 높은 조도계수를 얻기 위한 별도의 조사 및 검토를 수행하는 것이 바람직하다.
• 소하천의 조도계수는 관측자료 등을 활용한 부등류 계산의 역산에 의해 구하는 것이 추천된다. 그러나 관측치가 없어 역산이 어려운 경우는 현장조사에 의한 검토결과 또는 널리 알려진 조도계수표를 이용하여 결정하도록 한다.
• 일반적인 조도계수의 값은 하천설계기준·해설(2009)에 제시하고 있는 값을 참고할 수 있다.

 

소하천 및 수로의 조도계수

소하천 및 수로의 상황		n의 범위
인공수로 개수하천	콘크리트 인공수로	0.014 ~ 0.020
	나선형 반관 수로	0.021 ~ 0.030
	양안에 돌붙임이 적인 수로	0.025(평균치)
	암만을 굴착하여 방치한 하상	0.035 ~ 0.050
	다듬은 암반 하상	0.025 ~ 0.040
	점토성 하상, 세굴이 일어나지 않을 정도의 유속	0.016 ~ 0.022
	사질 Loam, 점토질 Loam	0.020(평균치)
	Drag Line 굴착준설, 잡초 적음	0.025 ~ 0.033
자연하천	평야의 소하천, 잡초 없음	0.025 ~ 0.033
	평야의 소하천, 잡초와 관목 있음	0.030 ~ 0.040
	평야의 소하천, 잡초 많음, 잔자갈 하상	0.040 ~ 0.055
	산지하천, 골재, 호박돌	0.030 ~ 0.050
	산지하천, 호박돌, 큰호박돌	0.040 이상
	큰하천, 점토, 사질하상, 사행이 적음	0.018 ~ 0.035
	큰하천, 자갈, 하상	0.025 ~ 0.040

 

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• 개수후의 조도계수는 개수후의 하도 상황을 충분히 고려하여 적절히 정하는 것이 필요하다. 기본계획 수립시와 설계시의 주어진 여건 및 계획 하도상황이 크게 달라질 수 있으므로 개수계획의 효과를 얻기 위해 최대한 보수적인 값을 선택하여야 한다. 특히 소규모의 하천일수록 개수전후의 하천조건이 크게 달라질 우려가 있고, 대상하천의 홍수자료가 없어 충분한 검토가 불가능할 경우가 많아 주의를 요한다. 일반적으로 기존 소하천의 개수후의 조도계수는 0.030 ~ 0.035의 범위를 사용하여 왔으나 급류소하천이나 하천폭이 넓으면서 수심이 1m 내외로 얕은 하천의 경우 0.040 ~ 0.050 정도의 조도계수를 보일 수 있다고 알려져 있다. 이와는 별도로 일본에서는 인공적인 대규모 준설을 실시하는 하도의 경우 0.035를 사용하는 것이 제안되어 있다, 이들 값은 별도의 급확대 및 급축소 계수를 필요로 하지 않는다는 점에서 표의 값과 다르게 고려하여야 한다.

 

흔적수위를 이용한 조도계수의 추정

흔적수위를 이용한 조도계수의 적정성 검토

 

• 과거 발생한 홍수흔적을 측량하여 수문수리사항의 적정성 검토 및 검증을 통하여 소하천 계획의 신뢰성을 제고하여야 한다.
• 흔적 수위조사는 홍수직후 최대한 빠른 시간 내에 주요지점(교량, 구조물 등) 및 기본계획 측점을 기준으로 종단방향으로 확인해 가면서 좌·우안에서 흔적수위 측량을 실시함을 원칙으로 하고 여건이 부득이한 경우는 목측·인근주민들의 탐문 등으로 조사할 수 있다.
• 홍수시 내린 강우량조사는 인근관측소의 시강우자료를 조사·검토하여 실측강우에 따른 확률강우량 및 홍수량을 분석하고 수문사항의 적정성을 검토한다. 또한 분석된 계산홍수량을 기준으로 조도계수를 적용하여 홍수위를 분석한 후 조사된 흔적수위와 비교하여 조도계수의 적정성을 검토한다.
• 만곡부의 흔적수위는 지형 및 하상경사 등에 따라 내·외측의 수위편차가 클 수 있으므로 1차원 계산 뿐만 아니라 경험식 및 2차원 분석을 통하여 조도계수의 신뢰성을 확보하여야 한다.
• 조도계수의 역산은 부등류로 계산하는 방법을 우선 검토하고 부정류 계산은 추가로 검토할 수 있다. 부등류로 인한 조도계수 역산방법으로는 표준축차계산법과 에너지경사법을 이용할 수 있으며, 에너지 경사법은 하도단면의 변화가 심한 급확대, 급축소 구간에서는 지양해야 한다.

 

출처 : 소하천설계기준