계획홍수위 결정

정의

계획홍수위는 하천에 계획홍수량이 흐를 때 형성되는 수위다.

제방 높이와 교량 높이를 정하는 출발점이라 실무에서 가장 먼저 확정된다.

하천기본계획의 필수 항목이라 수험에서도 반복 출제된다.

기본홍수량과 계획홍수량

기본홍수량은 댐과 유역변경이 없는 자연상태에서 흘러나오는 홍수량이다.

계획홍수량은 인위적 개발을 반영한 뒤 하도가 부담하는 홍수량이다.

계획홍수위는 이 계획홍수량이 하도를 흐를 때 형성되는 수위다.

등류 계산

등류 상태를 가정하면 Manning 식으로 유량과 수위의 관계를 구한다.

실제 설계는 부등류 수면곡선을 계산해 횡단면마다 수위를 구한다.

얻은 수위에 여유고를 더해 제방고를 정한다.

표준 단계법

하류 끝의 기점 수위를 기준으로 수위를 단계적으로 계산한다.

두 단면 사이는 에너지 보존으로 풀며, 수위 차는 속도수두 차와 마찰손실의 합이다.

가정 수위와 계산 수위가 허용오차 안에 들면 다음 단면으로 넘어간다.

예제 계산

직사각형 하도에서 계획홍수량 300 m³/s, 하폭 60 m, 수심 4 m인 가상의 예를 보자.

단면적 240 m²와 윤변 68 m로 경심은 약 3.53 m가 된다.

Manning 식으로 구한 유량은 약 415 m³/s로 300 m³/s보다 커서 수심 4 m는 여유가 있다.

수심을 줄여 유량이 300 m³/s가 되는 수위를 반복 계산하면 계획홍수위를 얻는다.

정리

등류 계산은 간단하지만 단면이 급변하는 구간에서는 오차가 커진다.

그래서 계획홍수위 결정에는 부등류 계산을 기본으로 쓴다.

정리하면 계획홍수량으로 수면형을 계산해 계획홍수위를 정하고, 제방고와 교량 높이의 기준으로 삼는다.