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홍수수리와 하도설계법
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홍수수리와 하도설계법

  • 후쿠오카 쇼지
  • |
  • 형설출판사
  • |
  • 2013-09-23 출간
  • |
  • 560페이지
  • |
  • 195 X 265 mm
  • |
  • ISBN 9788947273930
★★★★★ 평점(10/10) | 리뷰(1)
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평

| 책 소개│

본 서는 하천에서 일어나는 수리현상을 정확하게 하도설계에 결부시키고자 하는 저자의 생각이 제대로 전달될 수 있도록 염두에 두고 내용을 구성하였습니다. 이 때문에 본 서에서는 하천공학 교과서나 토사 수리학 등 전문서에서 일반적으로 기술되는 기초 항목은 최소한으로 다루었습니다. 집필 방침은 수리학이나 유체역학과 같은 일반 교과서와 하천 기술자가 이용하는 '하천사방기술기준(河川砂防技術基準)' 및 하천 관련 각종 전문 기술 매뉴얼을 수리학 관점에서 서로 결부시키는 것입니다. 이에 따라, 먼저 ① 홍수와 이에 따른 수리현상을 수리학 관점에서 해석하면서 세심하게 기술하는 일, ② 실제 하천에서 일어나는 여러 가지 재해 문제를 해결하는 데 도움이 되도록, 하도설계와 관련한 과제에 대해 실무적이고 기술적 관점에서 충분히 설명하는 일, ③ 하천법 개정으로 하천에서 하천환경의 정비와 보전이 하나의 법정 목적이 된 사실을 받아들여, 수리학 관점에서 하천환경을 하도계획에 반영할 수 있는 기술이란 것이 어떤 것인가를 염두에 두고, '제1장 홍수류 수리'와 '제5장 물기슭 설계를 위한 수리학'을 서술하는 일, 그리고 ④ 제가 하천 기술자로서 생각하고 실행해 온 하도설계의 전체상을 가능한 한 체계화하는 일 등에 역점을 두었습니다. 이런 까닭으로 학술적으로 우수한 내용이라 하더라도 본 서에서 지향하는 체계에서 벗어나거나, 기술적으로 활용 단계에 이르지 못한 것들은 제외하였습니다. 따라서 하천 내 홍수류 현상과 하도 설계법에서 제가 자신 있게 설명할 수 있는 내용으로 국한하여 기술하였습니다. 이 때문에 자연히 제가 중심이 되어 진행한 조사 및 연구 내용들로 본 서의 골격을 이루었습니다. 다른 연구자와 기술자의 연구 성과에 대한 설명이 부족하다면, 먼저 저의 집필 방침 때문이라는 것을 이해하여 주셨으면 하는 바람입니다. 본 서에서 시도한 도전은 유역 규모에서 치수와 환경을 조화롭게 하는 데 수리학 관점에서 감안해야 할 사고방식을 제시한 일입니다. 이는 '제6장 치수와 환경이 조화로운 하천가꾸기'에서 홍수계획을 포함하여 기술하였습니다. 생태학 관점, 환경공학 관점, 경관공학 관점, 사회공학 관점 등과 같은 다양한 학문 분야별 관점에서도 이와 같은 치수와 환경의 조화 방식을 제언하는 계기가 되었으면 좋겠다는 생각입니다.

│역자 서문│

후쿠오카 박사님은 1985년 토목연구소의 하천연구실장으로 근무하신 인연으로 토목연구소를 자주 방문하셨다. 이때마다 연구원들을 대상으로 열정적으로 특강을 진행해주셨을 뿐만 아니라, 기술현안을 둘러싸고 열띤 토론을 벌이시는 등 표면적이 아닌 깊숙한 소통과 교류를 펼치시고, 외국인인 역자에게도 격려를 아끼지 않으시던 모습이 참으로 인상적이었다. 나뿐만 아니라 일본 전문가들도 이 책의 출판을 많이 기대하고 있었던 것은, 그만큼 이 책을 통해서 후쿠오카 박사님의 연구 철학과 현안을 해결하는 혜안에 대해 배우고자 했던 까닭일 것이다.

아니나 다를까 이후 접한 책 내용에서 후쿠오카 박사님이 그토록 강조하시던 '현장 중심'과 '창의적 기술'이 기대했던 대로 고스란히 담겨 있음을 확인할 수 있었다. 이처럼 하천현장에 대한 상세한 조사 결과를 바탕으로 모형실험과 수치해석으로 뒷받침하면서 이론을 전개한 하천 종합기술서를 그동안 접한 바가 없는 나로서는, 한글판으로 출판하기로 사전에 약속한 것에 대해 잘했다는 생각이 들었다. 이 책의 발간으로 틀림없이 우리나라 하천 분야 기술발전에도 적지 않게 기여할 수 있는 토대가 될 것이라고 여겨졌기 때문이다.
국내외를 막론하고 일반적인 하천공학서나 기술보고서는 상당수 출판되어 있다. 하지만 몬순지역의 산악지형에 위치함에 따라 수위변동이 격심한 우리나라에서, 홍수류 거동과 이에 따른 하상변동 특성에 대해 조명하면서 합리적인 대책까지 제시한 책은 그동안 거의 눈에 띄지 않았다. 때마침 우리나라 하천유출 특성과 비슷한 일본 하천의 현안에 대해 조명하면서 검토한 해법들을 중심으로 체계적으로 정리한 이 책이 출판되면서, 국내 하천정책입안자나 기술자들에게도 크게 도움이 될 것으로 본다. 근자에 이르러 기후변화에 따른 하천유출 특성이 달라진 만큼 이 책에서 제시한 여러가지 홍수류 해석은 하도 내 홍수 유하능력을 정확하게 재평가할 수 있는 기술이라는 평가를 받고 있다. 후쿠오카 박사님은 복단면 하도에서 홍수류 거동 특성에 대해 새롭게 발견한 현상들을 기초로 하여 새로운 하도설계법도 이 책에서 제시하였는데, 이는 일본 하천관리 정책에 그대로 반영되어 현재 실행되고 있는 상태이다. 그리고 후쿠오카 박사님이 제시한 하도 설계법에는 과거 핵심 사안이었던 홍수방어 지향의 하천관리를 초월하여 미래지향적인 내용, 즉 환경과의 조화를 도모할 수 있는 친환경 요소에 대해서도 수리적 관점에서 다루고 있다. 따라서 이 책의 활용 가치는 친환경 하천관리 정책을 지향하는 우리나라에서도 그만큼 커질 것으로 판단한다.

한편 이 책에서 일본 내 하천기술의 변천사와 연구동향을 자세히 기술하고 있기 때문에 우리나라와 서로 비교해 보는 것도 의미가 있을 것이다. 이 책을 번역하는 과정에서 우리나라에는 다소 생소한 전문용어가 많이 등장한다. 그래서 전문용어 번역에 특히 많은 관심을 기울였다. 내용상 일본 지명과 인명이 많이 등장하기 때문에 얼핏 보아 일본 서적을 직역한 것으로 보일지 모르겠다. 그러나 번역하는 과정에서 있을 수 있는 일본식 전문용어와 표현들은 가능한 우리말 순화어로 번역하여 우리말 사전 및 용법에 어긋나지 않도록 노력하였다. 예를 들어 우리나라 하천공학에는 처음 도입되는 '안침'이나 '물기슭'과 같은 용어는 우리말로 대체할 수 있는 표현 중 가장 근접한 순수 우리말이기 때문에 과감히 채택하였다. 그동안 우리나라에서 일본 전문용어를 다소 어색하게 번역하여 사용하고 있는 부분들에 대해서는 저자의 의도와 하천공학적 의미를 살리면서 우리나라에도 통용될 수 있는 용어를 선택하고 역주를 통해 충분히 설명하였다. 그리고 일본의 지명과 인명을 제외하고 우리식 전문용어와 일본식 전문용어가 다를 때는 [ ]로 처리하여 가독성과 전문용어에 대한 이해도를 높이는 데도 관심을 기울였다. 용어나 설명에서 달리 표현할 필요가 있는 경우에도 [ ]로 보충 설명하는 형태를 갖추었다.

당초 후쿠오카 박사님과 조기 번역을 약속했지만, 번역본을 출간하기까지 예상외로 시간이 많이 지체되었다. 우선은 어려운 내용을 충분히 이해하면서 번역해 나가는 데 시간이 걸렸고, 역자가 한국건설기술연구원 수자원·환경연구본부장직을 지내는 동안은 교정할 시간을 할애하지 못하게 되어 늦어졌다. 보직에서 물러난 이제야 비로소 그동안 덮어두었던 번역본을 다시 꺼내어 마무리할 수 있게 되었다.

목차

제1장 홍수류 수리
1.1 본 장의 취급 범위 18
1.2 홍수류의 수리적 과제 18
1.3 홍수류 해석법 21
1.3.1｜하천의 평면형, 횡단형, 종단형 21
1.3.2｜하도의 수위와 유량 21
1.3.3｜홍수류 해석법 분류 22
1.4 복단면 직선하도의 흐름과 저항 특성 30
1.4.1｜평면 소용돌이의 발생과 흐름 구조 31
1.4.2｜단면 분할법(이노다(井田) 법)에 따른 합성 조도계수 36
1.4.3｜분할면에 작용하는 전단력을 고려한 합성 조도계수 37
1.4.4｜합성 조도계수 와 경계 혼합계수 38
1.4.5｜저항 특성량과 저항 예측 방법 40
1.5 복단면 사행하도의 평면 형상 특성과 흐름 구조 44
1.5.1｜복단면 사행흐름의 3차원 해석 44
1.5.2｜복단면 사행흐름의 3차원 구조 55
1.5.3｜복단면 사행하도의 평면 형상 매개변수와 평면 형상 특성 56
1.5.4｜복단면 사행하도의 사행도, 상대수심, 홍수 지속시간 62
1.5.5｜복단면 사행하도에서 홍수류의 단단면적 사행흐름과 복단면적 사행흐름 64
1.6 수목군이 있는 하도에서 홍수류의 준2차원 해석 68
1.6.1｜수목군이 있는 하도의 수위 예측 68
1.6.2｜홍수류의 준2차원 해석에 따른 수위 예측 69
1.6.3｜이시카리가와(石狩川) 1981년 홍수류에 대한 준2차원 해석의 적용 73
1.7 수목군이 있는 하도에서 홍수류의 평면 2차원 해석 75
1.7.1｜수목군에 따른 수평혼합이 있는 흐름의 평면 2차원 해석 75
1.7.2｜도네가와(利根川) 신카와도오리(新川通)의 1981년 8월 홍수류에 적용 81
1.7.3｜도네가와(利根川) 하도에서 경계 혼합계수 의 평가 85
1.8 저수로 주변 수목군 밀도의 급변에 따른 흐름의 혼합과 발달 과정 86
1.8.1｜수목군 밀도의 급변에 따른 종단 수위 변화 87
1.8.2｜수목군 밀도의 급변에 따른 평균류와 난류의 구조 변화 88
1.8.3｜밀도 급변에 따라 흐름장의 발달에 필요한 유하거리와 천이거리 90
1.9 홍수류의 2차원 비정상 해석과 유량 수문곡선·저류량의 추산 93
1.9.1｜하도 저류와 피크유량 저감 93
1.9.2｜2차원 비정상류 해석법 94
1.9.3｜홍수류 유하와 저류 메커니즘 실험 95
1.9.4｜홍수류의 유량 수문곡선과 하도 저류량 추산 106
1.10 홍수유량 관측법 122
1.10.1｜유량 관측 정밀도에 미치는 하도 평면형과 횡단형의 영향 122
1.10.2｜홍수류 현지 관측법－목적을 지닌 관측계획·관측항목·관측체제 127
1.10.3｜유량 수문곡선과 저류량의 산정 정밀도를 높이기 위한 홍수류 관측법 132
1.10.4｜관측 결과의 정리와 홍수류 관측법의 과제 134
참고문헌 135

제2장 하도계획 기초
2.1 하천법 개정과 하천계획의 제도 140
2.2 하도계획 책정 순서 140
2.2.1｜평면계획 142
2.2.2｜종단계획 143
2.2.3｜횡단계획 145
2.2.4｜하천·유역 특성, 자연환경, 사회 환경 등의 파악 146
2.3 하도설계 기술 147
2.3.1｜하천의 수리, 수문, 환경 등 기초 데이터 수집과 모니터링 147
2.3.2｜종합적 토사관리 148
2.3.3｜다자연형 하천가꾸기 149
2.3.4｜수리모형 실험과 수치 시뮬레이션 150
2.4 하도계획 실제와 개수효과 검증 151
2.4.1｜시나노가와(信濃川) 나가오카(長岡) 지구 하도계획 152
2.4.2｜시나노가와(信濃川) 오지야(小千谷)·고시지(越路) 지구 하도계획 162
2.4.3｜도네가와(利根川) 하류부의 저수로 하도계획 175
참고문헌 185

제3장 하상변동과 하안 침식·퇴적
3.1 하상변동 188
3.1.1｜하상변동 해석의 의의 188
3.1.2｜하도의 종단형 세그먼트 189
3.1.3｜소류력 191
3.1.4｜평형 유사량과 비평형 유사량 192
3.1.5｜하상형태 197
3.1.6｜1차원 하상변동 해석 199
3.1.7｜임의 선형을 가지는 단단면 하도의 흐름과 하상변동 202
3.1.8｜복단면 사행하도의 흐름과 하상변동 210
3.1.9｜다른 평면형이 연속되는 하도의 흐름과 하상변동 228
3.2 고정 측안을 가지는 유로 내 교호사주(강제사행) 232
3.2.1｜교호사주 형상 특성 233
3.2.2｜교호사주 위의 흐름과 유사량 분포 235
3.2.3｜교호사주의 탁월파장과 평형파고 242
3.3 하안 침식·퇴적과 해석 251
3.3.1｜하안 침식·퇴적과 유로변동 메커니즘－현지 실험의 필요성 251
3.3.2｜비점착성 하안 침식 과정과 사면 위 전단력 분포 253
3.3.3｜퇴적구조를 띠는 하안 토질의 침식확대 과정 263
－아라카와(荒川) 홍수터 굴삭 수로에서 하안 침식 실험
3.3.4｜실트 하안의 침식확대 메커니즘과 해석 265
－요시노가와(吉野川) 홍수터 흙을 이용한 침식 실험
3.3.5｜차양 하안의 토괴 붕괴 메커니즘에 대한 현지 실험 272
3.3.6｜활동에 따른 하안 붕락－아라카와(荒川) 사례 279
3.3.7｜붕락토괴 소류 283
3.3.8｜하안 침식·퇴적 속도 285
3.3.9｜워시로드(wash road) 퇴적에 따른 하폭축소 293
참고문헌 299

제4장 하천구조물 설계법
4.1 하천구조물 설계의 사고방식 306
4.2 제방 307
4.2.1｜제방 구조 307
4.2.2｜제방에 작용하는 외력 308
4.2.3｜제방 재료 및 기초지반 309
4.2.4｜고규격 제방(super levee) 310
4.2.5｜내월수 제방(armor levee) 311
4.3 호안공 314
4.3.1｜호안 수리설계의 기본 사고방식 314
4.3.2｜비탈덮기공(호안블록) 안정성 315
4.3.3｜비탈덮기공과 밑다짐공 316
4.4 완경사 하안 321
4.4.1｜완경사 하안의 의의 321
4.4.2｜완경사 하안에서 만곡부 흐름과 하상 형상－실험과 해석 322
4.4.3｜완경사 하안 배치법 325
4.5 고정보 326
4.5.1｜직각 고정보와 경사 고정보를 월류하는 흐름의 구조 327
4.5.2｜보의 구조·설치위치와 보 주변 하상변동 329
4.5.3｜고정보 주변 홍수류와 하상변동 상황 및 준3차원 해석 334
4.5.4｜보 부지고 낮춤에 따른 보 상류 퇴적토사의 이동 337
4.6 하상유지공과 가동보 346
4.6.1｜하상유지공 하류 흐름과 하상변동 해석 방법 347
4.6.2｜하상유지공 직하 세굴공 내 유황과 국소세굴 해석 348
4.7 바닥보호공 353
4.7.1｜대형 조도군 위 천수류 353
4.7.2｜바닥보호공 최하류부 유황 개선 361
4.8 수제공 365
4.8.1｜수제공 설계의 사고방식 365
4.8.2｜월류형 수제공 주변 흐름의 3차원 구조와 해석 366
4.8.3｜월류형 수제공 주변 이동상 흐름과 하상변동의 준3차원 해석 372
4.8.4｜이동상 직선수로에서 서로 다른 배치의 월류형 수제공 374
4.8.5｜월류형 수제공 설계 기본 380
4.9 날개공 382
4.9.1｜하안침식 대책공으로서 날개공 382
4.9.2｜날개공 원리와 적용상 사고방식 383
4.9.3｜날개공 구조와 배치 384
4.9.4｜후쿠오카(福岡)·와타나베(渡邊)의 날개공 설계법 386
4.9.5｜복단면 하도의 날개공 388
4.9.6｜구로카와(黑川)에서 날개공 시공과 효과 394
4.9.7｜계획·설계 유의점 396
4.10 교각 399
4.10.1｜교각 주변 국소세굴 399
4.10.2｜복단면 사행유로에서 교각 설치위치 409
4.10.3｜하천교각 주변 최대 세굴심 411
참고문헌 415

제5장 물기슭 설계를 위한 수리학
5.1 물기슭 수리와 활용 422
5.1.1｜물기슭 수리 422
5.1.2｜물기슭 설계의 사고방식 423
5.2 하천식생 기능을 살린 물기슭 관리 423
5.2.1｜자연퇴적 하안의 침식저항 424
5.2.2｜유수에 따른 제방 잔디의 침식저항 425
5.2.3｜홍수 시 갈대군락지·물억새군락지의 변형·도복과 조도계수 429
5.2.4｜갈대군락지 하안 침식·붕락과 물기슭 보호 효과 438
5.2.5｜갈대군락지가 있는 하천에서 항주파 에너지 분포와 갈대군락지에 따른 에너지 감쇠 456
5.2.6｜물억새에 따른 저수로 하안 침식 경감 메커니즘 466
5.2.7｜하안에 군생하는 수목군의 수제 기능 471
5.3 전통 하천공법에 따른 물기슭 환경 만들기 476
5.3.1｜수방림의 치수기능과 환경기능 477
5.3.2｜도네가와(利根川) 전통 하천공법의 현대적 역할 485
5.3.3｜기소가와(木曾川)의 수제와 안침 495
5.3.4｜나무다발 공법 497
참고문헌 499

제6장 치수와 환경이 조화로운 하천가꾸기
6.1 수리학 관점에서 치수와 환경이 조화로운 하천가꾸기 504
6.2 하천법 개정과 하천환경 정비·보전 504
6.3 수리학 관점에서 치수와 환경이 조화로운 하천가꾸기 지표 506
6.4 하천계획에 반영할 방안 모색 516
6.5 마무리와 과제 518
참고문헌 519

부록
1. 흐름과 하상변동에 관한 일반 좌표계의 기초 방정식 522
1.1 흐름의 기초 방정식 522
1.2 이동상의 기초 방정식 530
참고문헌 531
2. 유체력 항을 포함하는 흐름의 운동방정식 도출 532
참고문헌 534
3. 하천 기준면과 본 서에서 인용한 실험수로 제원 및 수리조건 535
4. 본 서와 관계된 참고서 544
5. 세키 마사카즈(關正和) 씨의 다자연형 하천가꾸기에 관한 저서 및 논문 등 546
저자 후기 547
기호와 찾아보기 549

저자소개

저자 후쿠오카 쇼지는
1966년 도쿄공업대학교 공학부 토목공학과 조교
1971년 아이오와대학교 대학원 박사 (Ph.D.)
도쿄공업대학교 공학박사
1975년 도쿄공업대학교 조교수
1985년 건설성 토목연구소 하천부 하천연구실장
1994년 히로시마대학교 교수
2001년 히로시마대학교 대학원 교수
2004년 주오대학교 연구개발기구 교수(현재)

도서소개

『홍수수리와 하도설계법』는 하천에서 일어나는 수리현상을 정확하게 하도설계에 결부시키고자 하는 저자의 생각이 제대로 전달될 수 있도록 염두에 두고 내용을 구성하였다. 이 때문에 본 서에서는 하천공학 교과서나 토사 수리학 등 전문서에서 일반적으로 기술되는 기초 항목은 최소한으로 다루고 있다.
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