KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Verification of Two Dimensional Hydrodynamic Model Using Velocity Data from Aerial Photo Analysis

항공사진분석 자료를 이용한 2차원 하천흐름 해석모형의 검증

  • 서일원 (서울대학교 공과대학 건설환경공학부) ;
  • 김성은 (서울대학교 건설환경공학부) ;
  • ;
  • Received : 2010.12.31
  • Accepted : 2011.07.05
  • Published : 2011.12.31
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Abstract

The hydrodynamic models are widely used in the research for analysis of flow characteristics and design of hydraulic structure and river channel. These models need to be calibrated with observed data. But, there are few field data of two-dimensional flow velocity in flood because the direct measurement of the flood flow velocity are very dangerous. For this reason the results of two-dimensional numerical models are usually calibrated and verified with only a few observed data. Moreover, the verification of numerical models for the design flood is usually carried out using the result of one-dimensional model, HEC-RAS. In this study, using the flow velocity profile extracted from the aerial photos of a flood of the Tone River in Japan, two-dimensional numerical models, RAM2 in RAMS, RMA2 in SMS, and one-dimensional numerical model, HEC-RAS which are most widely used in research and design work are verified and the validity for verification of two-dimensional models with HEC-RAS is reviewed. The results showed that the water surface elevation of HEC-RAS, RAM2 and RMA2 models have similar results with observed data. But, the velocity results of RAM2 and RMA2 models in the floodplain have some difference with the velocity from aerial photo analysis. And the velocity result of HEC-RAS has big difference with the sectional averaged value of velocity from aerial photo analysis.

수리해석 모형들은 하천의 흐름에 대한 연구에 이용되거나, 수공구조물의 설계 및 하천의 설계 등 실무에 널리 사용되고 있다. 이들 수리해석 모형은 실측자료를 통한 보정이 필요하나, 홍수시 유속을 측정하는 것 자체가 위험한 작업이기 때문에 홍수시 하천의 2차원 유속분포에 대한 실측자료가 전무한 실정이다. 이러한 이유로 2차원 수치모형의 결과는 보통 몇 개 지점의 실측된 자료를 비교함으로써 보정 및 검증을 실시하고 있다. 더욱이 설계 홍수량에 대한 모형의 보정은 1차원 모형인 HEC-RAS의 모의결과를 이용하여 보정하고 있다. 본 연구에서는 일본의 토네강(Tone river)에서 홍수시 촬영한 항공사진을 분석하여 추출한 유속벡터 자료를 이용하여 하천설계 실무 및 연구 등에 널리 사용되어지고 있는 2차원 수치모형인 RAMS의 RAM2, SMS의 RMA2와 1차원 모형인 HEC-RAS 모형의 검증을 실시하였다. 또한, HEC-RAS결과를 이용한 2차원 모형의 보정에 대한 타당성을 검토하였다. 검토결과, HEC-RAS 및 RAM2, RMA2 모형의 수위모의 결과 모두 관측점의 수위와 비슷한 결과을 보이고 있었으나, 유속모의의 경우 고수부지에서의 2차원 모형에 의한 유속결과와 항공사진으로부터 추출된 유속결과가 차이를 보이고 있었다. 또한, 1차원 모형에 의한 결과와 항공사진으로부터 추출된 유속장을 단면평균한 유속과 비교한 결과 큰 오차가 발생하고 있는 것으로 나타났다.

Keywords

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