• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.32 no.6
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• pp.569-574
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• 2020

Though the discontinuous Galerkin (DG) method has been developed and applied to shallow water equations mainly in explicit schemes, they have been criticized for the limitation in treatment of bottom friction terms and severe CFL conditions. In this study, an implicit scheme is devised and applied to some representative benchmark problems. The linear triangular elements were employed and the Roe numerical fluxes were adopted for convective fluxes. To preserve TVD property, the slope limiter was employed. As the case studies, the model is applied to the flow around the cylinders and the dam-break flow. Then, the results are compared with the experimental and numerical data of previous studies and good agreements were observed.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.2
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• pp.479-492
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• 2014

In this study, was proposed a numerical scheme imposing exact solutions as the internal boundary conditions for the shallow-water flows over a discontinuous transverse structure such as a step. The HLLL approximate Riemann solver with the MUSCL was used for the test of the proposed scheme. Very good agreement was obtained between simulations and exact solutions for various problems of the shallow-water flows over a step. In addition, results by the numerical model showed good agreement with those of dam-break experiments over a step and stepped chute one. Developed model can simulate the shallow-water flows over discontinuous bottom such as a drop structure without additional rating curve or topography smoothing. Given the proper evaluations for the flow resistance by a step and the energy loss by the nappe flow in the future, could be simulated flooding and drying of the shallow-water flows over discontinuous topography such as a weir or the river road with retaining wall.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.953-957
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• 2008

일반적으로 하천은 오랫동안 장기간의 변화를 겪으며 안정되어 있다. 산사태나 홍수 등 자연적인 변화뿐 아니라 댐이나 교량 등 인위적인 변화에 따라 흐름이나 유사량이 변하게 되며 이런 동적변형상태를 복원하는 과정에서 침식과 퇴적이 반복적으로 이루어져 대규모 하상변동이 이루어지게 된다. 이러한 하천에서 발생하는 대규모의 하상변동에는 일반적으로 1차원 해석이 적용된다. 하천의 일정 하도구간을 고려할 경우 구간의 상류단면으로부터 유입하는 유입토사량과 하류단면에서 유출되는 유출토사량과의 비에 따라 그 구간에는 하상상승(aggradation)및 하상저하(degradation)가 발생하게 되고 이것이 거시적 측면에서 하상변동이라 할 수 있다. 이러한 장기하상변동은 경우에 따라서 이수용도의 수문 혹은 취수구가 노출되거나, 교량의 교각에 국부세굴이 발생되어 붕괴위험이 생기는 등 심각한 문제가 발생할 수가 있다. 본 연구에서는 하상변동 예측 모형 중 신뢰성 및 적용성이 우수한 것으로 인식되고 있는 HEC-6 모형을 형산강수계에 적용하여 4가지 협착부 개선방안에 따른 장기하상변동에의 영향을 검토하고자 하였다. 하천기본계획상의 횡단면도와 유사량 실측값을 이용하여 유사모의 결과를 검증하고 2020년까지의 모형의 계산 값을 이용하여 4가지 대안에 따른 모의 결과와 원안의 결과와 비교 및 분석하였다. 모의한 결과 형산강의 하상변동치가 크지 않은 것은 형산강의 하상이 어느 정도 안정되어 있어 장기적인 하상변동이 크지 않기 때문이다. 따라서 협착부 개선에 따른 대안 1, 2, 3, 4의 하상이 크게 변하지 않음을 보였다. 지형 변화에 따른 장기하상변동에의 영향이 크지 않은 것을 확인할 수 있다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.28 no.2
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• pp.93-101
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• 2014

In general, particle simulation methods such as the MPS(Moving Particle Simulation) or SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) methods have some serious drawbacks for pressure solutions. The pressure field shows spurious high fluctuations both temporally and spatially. It is well known that pressure fluctuation primarily occurs because of the numerical approximation of the partial differential operators. The MPS and SPH methods employ a pre-defined kernel function in the approximation of the gradient and Laplacian operators. Because this kernel function is constructed artificially, an accurate solution cannot be guaranteed, especially when the distribution of particles is irregular. In this paper, we propose a particle simulation method based on the moving least-square technique for solving the partial differential operators using a Taylor-series expansion. The developed method was applied to the hydro-static pressure and dam-broken problems to validate it.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.453-453
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• 2011

21세기에 들어 홍수의 규모가 대형화 되었고, 그 발생빈도 및 강도도 증가하고 있다. 최근에는 지구온난화가 지속화되면서 전 세계적으로 높은 강도의 기상이변들이 속출하고 있고, 이러한 이상기후에 따른 태풍, 집중호우 등의 대규모 호우로 인해 댐 및 제방 등의 수공구조물 붕괴와 같은 비상상황이 초래 될 수 있다. 이와 같은 피해들을 통해 홍수 침수 범위의 예측, 분석을 통한 홍수위험 및 다양한 홍수위험지도 작성의 필요성이 대두되었고, 실제로 국가 차원의 홍수위 험지도가 제작되고 있다. 특히, 홍수 위험도 분석에 있어서 홍수에 노출된 지역의 인구수, 홍수에 노출된 지역에서의 경제적 활동의 형태, 홍수가 발생했을 때 2차적 피해를 불러올 수 있는 설비 등을 나타내는 홍수 취약도(Flood Vulnerability)에 대한 정량적 평가는 홍수위험지표 및 홍수위험강도 등에 의한 Flood Risk 개념을 기반으로 한 홍수위험지도 제작을 위해 매우 중요한 사항이라 할 수 있다. 그러나 현재까지의 홍수취약도 산정방법은 방법론적인 면에 있어 다소 단순하고, 직관에 의한 위험도의 분류가 이루어지고 있는 실정이다. 또한 취약도 지표의 산정과정이 전문가의 의견에 의존하는 경우가 많아 홍수 취약도 선정과정과 가중치 결정과정에 전문가들의 주관이 개입되는 등 홍수위험지표의 정량화에 어려움을 겪는 경우가 많다. 본 연구에서는 위와 같은 문제를 극복하기 위해 Flood Risk Mapping 기술의 적용에 있어 중요한 요소인 홍수취약도를 다기준의사결정법에 의해 산정하고, 국내 낙동강 유역에 대해 행정구역별로 세분화된 홍수위험지도 제작을 위한 취약도 지표를 산정하고자 하였다. 이를 위해 다기준의사결정법중의 하나 인 PROMEETEE와 ELECTRE를 이용하여 민감도, 노출도, 저감성 지표를 낙동강 유역에 대해 정량화하여 도시하였다. 본 연구결과를 통해 홍수위험지표 및 지수들의 결합에 대한새로운 방법론을 제시하고, 그에 따른 지도화 기법을 확립할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.12 no.3
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• pp.128-142
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• 2009

A lot of efforts have been made to resolve balancing problems between flux and source term and most finite volume models under development have been applied to simple channels such as imaginary and experimental channels. However, a number of numerical problems which can not be found in simple channels occur in the application to natural rivers and the problems should be resolved to apply finite volume models to natural rivers. In this study, 2D finite volume model which is applicable to natural rivers was developed and the accuracy of the developed model was validated through the application of partial dam break In addition, a simple and efficient 2D mesh generation method was suggested and the method can be accurately reflected to 2D mesh converted from surveyed cross sections in Han-river using GIS. The accuracy and applicability of the developed model on natural rivers were verified by performing simulation on Han-river using the generated mesh and comparing computed water elevation with measured water elevation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.44-44
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• 2015

저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.4
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• pp.287-295
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• 2021

As facilities such as dam reservoir wetlands and agricultural irrigation reservoir wetlands are built, sedimentation occurs over time through erosion, sedimentation transport, and sediment deposition. Sedimentation issues are very important for the maintenance of reservoir wetlands because long-term sedimentation of sediments affects flood and drought control functions. However, research on resignation has been estimated mainly by empirical formulas due to the lack of available data. The purpose of this study was to calculate and compare the sediment deposition rate by developing a multiple regression model along with actual data and empirical formulas. In addition, it was attempted to identify potential causes of collapse by applying it to 64 reservoir wetlands that suffered flood damage due to the long rainy season in 2020 due to reservoir wetland sedimentation and aging. For the target reservoir, 10 locations including the GaGog reservoir located in Miryang city, Gyeongsangnam province in South Korea, where there is actual survey information, were selected. A multiple regression model was developed in consideration of physical and climatic characteristics, and a total of four empirical formulas and sediment deposition rate were calculated. Using this, the error of the sediment deposition rate was compared. As a result of calculating the sediment deposition rate using the multiple regression model, the error was the lowest from 0.21(m³km²/yr) to 2.13(m³km²/yr). Therefore, based on the sediment deposition rate estimated by the multi-regression model, the change in the available capacity of reservoir wetlands was analyzed, and the effective storage capacity was found to have decreased from 0.21(%) to 16.56(%). In addition, the sediment deposition rate of the reservoir where the overflow damage occurred was relatively higher than that of the reservoir where the piping damage occurred. In other words, accumulating sediment deposition rate at the bottom of the reservoir would result in a lack of acceptable effective water capacity and reduced reservoir flood and drought control capabilities, resulting in reservoir collapse damage.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.10
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• pp.819-830
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• 2011

The multi-slope MUSCL, proposed by T. Buffard and S. Clain, determines slopes of conserved variables at each edge of a cell in the linear reconstructions of data. In this study, the second order accurate numerical model was developed according to the multi-slope MUSCL to solve the shallow water equations on the unstructured grids. The HLLL scheme of approximate Riemann solvers was used to calculate fluxes. For the review of the applicability of the developed model, the results of the model were compared to the 'isolated building test' and the 'model city flooding experiment' conducted as part of the IMPACT (Investigation of extreMe flood Processes And unCerTainty) project in Europe. There were limitations to predict abrupt rising of water depths by the resistance of model buildings and water depths at the specific locations among the buildings. But they were identified as the same problems also revealed in results of the other models to the same experiment. On the more refined meshes to the 'model city flooding experiment' simulated results showed good agreement with measurements. It was verified that the developed model simulated well the complex phenomena such as a dam-break problem and the urban inundation by flash floods.