한강하구 개발에 따른 흐름 및 하상 변동 고찰

백경오; 좌승희

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자료유형: 연구보고서

저자정보: 백경오 (경기개발연구원) 좌승희 (경기개발연구원)

저널정보: 경기연구원 경기연구원 기본연구 기본연구 2009-03

발행연도: 2009.11

수록면: 1 - 1 (119page)

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우리나라 4대강 중 한강을 제외하고 나머지 낙동강, 금강, 영산강의 하구는 간척지 및 담수 확보를 위해 방조제가 건설되어 하구 고유의 특성이 없다. 하지만 한강하구는 북한과의 접경지역이라는 지리적 특수성으로 인해 현재까지 자연 상태의 하구 특성을 잘 유지하고 있다. 하구는 하천의 담수와 바다의 염수가 교차함으로 인해 독특한 생태계가 형성되고, 잠재적인 경제 및 생태 가치가 매우 높은 지역인 반면, 조석에 의한 지형의 변화가 심하고 이에 대한 예측 역시 불확실하여 유지와 관리에 어려움을 겪는 곳이기도 하다.
본 연구에서는 합리적인 한강하구 개발 방안 수립을 위한 선행 연구로 첫째 신곡수중보 이설, 둘째 하상준설, 이 두 개발 사업에 따른 흐름 및 하상변동을 수리모형을 이용하여 예측해 보았다. 연구의 지역적 범위는 한강은 한강대교를, 임진강은 통일대교 지점을 상류단의 경계로 지정하였고, 하류단의 경계는 대한민국 법정하천의 경계지점인 강화군 월곶면 유도로 삼았다. 연구의 도구로 사용된 수리 모형은 상용 수치모델 SMS(surface water modeling system)를 이용하였다. 모형은 매개변수의 검ㆍ보정을 통하여 정확한 흐름 및 하상변동을 구현할 수 있도록 하였다.
수중보 이설 및 준설과 같은 개발사업 이전에 현 상태의 한강하구의 흐름특성을 모형을 통해 우선 모의해 보았다. 모의 결과 대조기에는 한강의 하천 유량이 하구 흐름에 큰 영향을 미치지 못하고 조석이 지배적 인자인 반면, 소조기에는 하천유량이 상대적으로 하구 흐름특성에 민감하게 반응하였다. 그리고 한강하구는 순방향흐름(하천하류로 향하는 흐름)과 역방향흐름(하천상류로 향하는 흐름)이 교차하는 현상이 주기적으로 발생하였다. 특히 방향이 다른 두 흐름이 교차하는 동안에는 유속이 작아지므로 해수와 담수가 함유하고 있던 유사가 교차 지점에서 하천바닥으로 침전될 가능성이 높았고, 실제로 그 지점에서 습지가 주로 형성된 것으로 추정되었다.
신곡수중보를 하류인 하성대교 예정지로 이전했을 경우 한강하구의 수위 및 흐름 변화를 예측해 보았다. 그 결과 첫째, 신곡수중보의 하류 이설로 인한 홍수위상승은 미미할 것으로 예측되었다. 둘째, 신곡수중보의 하류 이설로 장항습지의 저조위는 약 1.14 m 이상, 산남습지의 경우는 약 0.92 m의 수위 상승이 예상되었다. 이로 인해 장항습지는 약 0.5 ㎢, 산남습지는 약 2 ㎢ 의 면적이 추가로 상시침수지역으로 바뀔 것으로 예측되었다. 셋째, 신곡수중보의 하류 이설로 인한 장항습지와 산남습지에서의 유속은 전체적으로 작아지는 것으로 예측되었다. 넷째, 신곡수중보의 하류 이설로 순방향흐름과 역방향흐름이 교차하는 지점이 한강 본류 하류쪽으로 이동하였다.
대규모 하상준설 사업을 행하였을 경우 한강하구의 수위변화를 예측해 보면 첫째, 곡릉천 합류지점부터 유도까지의 구간을 준설하는 것이 상류에 위치하고 있는 습지의 수위변화에 가장 많은 영향을 미치는 것으로 예측되었다. 두 번째로 한강하구의 준설은 한강 및 임진강 모두 홍수위 저감에 도움을 주지 않는 것으로 나타났다. 심지어 준설을 하더라도 고조위가 증가하는 경향도 보였다. 이러한 경향성은 수치계산상의 오류이거나, 하구의 복잡한 흐름 특성이 반영된 결과일 수도 있다. 그 원인은 향후 보다 면밀한 연구를 통해 규명되어야 할 것이다. 세 번째로 한강하구의 준설은 습지에서 저조위의 저하를 야기하고 이로 인해 준설 전보다 큰 조위차가 발생하였다. 조위차의 변화는 습지의 형태 및 습지 생태계의 변화를 동반할 것으로 예상된다. 네 번째로 신곡수중보 이설과 하상준설을 함께 시행하게 되면 보 이설로 인한 저조위의 급격한 상승을 일정정도 피할 수는 있으나, 홍수위가 증가할 개연성이 보여 치수 안정성에 문제가 예상된다. 준설 후 하상변동을 예측해 보면 첫째, 시간이 지나면서 준설한 저수로에 퇴적이 활발하게 이루어졌다. 이는 기수역의 특징인 조석활동으로 해수에 실린 유사 혹은 담수에 담긴 유사가 침강하여 준설된 빈 공간을 점차적으로 되메우기 때문이라고 사료된다. 둘째, 전체적으로 세굴이 심하게 발생하는 곳은 유도 직상류 지역과 한강과 임진강의 합류지점이었다.
중앙정부와 경기도에서 계획한 바 있는 한강 하구의 준설사업은 준설량을 과하게 산정하고 있다(10.8억㎥로 산정함). 현재 진행 중인 남한강 살리기 사업에서도 총 준설량은 0.5억㎥로 계획하고 있다. 본 연구에서 가정한 것처럼 최심 하상고 아래로 약 4 m, 폭 500 m로 준설하더라도 1.3억㎥의 준설량을 확보할 수 있다. 사업 이전에 한강 하구 준설량 현실화가 필요하다. 준설구간을 보면 곡릉천 합류부부터 유도까지의 구간은 일단 준설에서 제외시키는 것이 바람직하리라 사료된다. 이 구간의 준설이 한강하구의 수위 및 흐름을 강하게 변화시키기 때문이다. 그리고 이 구간은 북한과의 협의 없이는 사업을 진행하기 어려운 지역이기에 더욱 준설대상지에서 잠정적으로 제외시키는 것이 바람직하다. 끝으로 한강하구의 준설사업은 4대강 사업의 추진 경과를 보면서 진행하는 것이 바람직하다. 아직까지 4대강 사업으로 얻어지는 대규모의 준설토를 처리하는 방안이 구체화되지 않고 있다. 향후에 친환경적인 준설방법과 준설토 처리 방안 등을 교훈삼아 한강하구의 준설사업을 시행해도 늦지 않을 것이다.
본 연구는 수중보 이설이나 준설과 같은 개발 사업을 가정하여 하구의 수위, 흐름, 하상 등의 변화 양상을 수치모형에 의존하여 예측해 보았다. 수치모형이란 수학적으로 도출된 지배방정식의 해를 컴퓨터로 통해 얻을 수 있도록 구조화한 것으로 실제 자연현상을 완전히 모사할 수는 없다. 즉 본 연구에서 예측한 수위, 유속, 하상변동 등은 일정정도 오차를 가지고 있다는 것이다. 앞으로 하구의 흐름 및 하상변동을 엄밀하게 분석할 수 있는 기술의 발전은 지속될 것이며, 이는 더욱 정확한 예측을 가능케 할 것이다. 그러나 이보다 우선적으로 강조되어야 할 점은 본 연구와 같은 선행 연구를 바탕으로 총체적이고 합리적인 하구 개발 방안이 수립되어야 한다는 것이다.

An estuary is the wide part of a river where it joins the sea. It has an unique ecosystem and potential values for economics, whereas it is hard to control the water level and bed changes in an estuary due to a tidal movement. This is the preliminary study of establishing the strategies for development of the Han River estuary. Concretely, flow characteristics and bed changes according to the dredge and the shift of the Shingok submerged weir are simulated by using the hydraulic models. The regional boundary of this study is that upstream boundaries are Hangang Bridge at Han River, Tongil Bridge at Imjin River, and downstream boundary is the Yu island. The hydraulic models which are used as a tool to simulate the flow and the bed change are calibrated and verified based on the measured data acquired from Jeonlyu station.
Under the assumption of the Shingok submerged weir shift to downstream, the changes of water level and velocity are predicted based on the numerical simulation. The simulation results show that the flood elevation makes no difference compared with before and after weir shift. However, the low water level on the ebb increases over 1 m at Janghang and Sanam wetland located in Han River. Thus it is expected that the wetlands where an area of land consisting of soil saturated with moisture are transformed into completely submerged land. Also the velocity at Janghang and Sanam wetland decreases, and the tidal effects fall back to the downstream.
Under the assumption of a large scale dredge, the changes of water level and bed are simulated. The scenario of the dredge area is ① from the Shingok submerged weir to the confluence of Gokreung stream, ② whole area of Han River estuary, ③ from the Shingok submerged weir to the Yu island, ④ from the Tongil Bridge to the confluence of Han River. The simulation results for the flow show that the dredge area from the confluence of Gokreung stream to Yu island has a significant effect on the water level of Han River estuary. Also it is shown that the flood elevation at Han River and Imjin River is not decreased by means of the dredge. The simulation results for the bed change reveal that empty space induced from dredge is refilled with the sediment which is contained by the tidal flow.
Issues for establishing the policies of development on the Han River estuary are substantially as follows. Firstly, the damage to Janghang wetland is unavoidable if the Shingok submerged weir will be shifted to downstream. Thus, in the future, it is necessary to check the validity of the weir shift in depth. Secondly, the amount of dredge at Han River estuary should be actualized. The previous plans arranged by both Gyeonggi-do and the ministry of land, transport and maritime affairs tend to overestimate the quantity of dredge. Thirdly, it is not too late to conduct the dredge plan on Han River estuary after the Four River Project has progressed. There still remain several issues concerning the many major considerations to large scale dredge on the river bed.

#Han River Estuary #Weir Shift #Dredge #Flow Characteristics #Bed Changes #한강하구 #수중보 이설 #준설 #흐름특성 #하상변동

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