• Title/Summary/Keyword: 수치모형모델

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The change of maximum surge height according to coastal geometry and typhoon characters (연안지형과 태풍의 특성에 따른 최대폭풍해일고 변화)

  • Sangyoung Son;Xiaojuan Qian
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.124-124
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    • 2023
  • 본 연구에서는 태풍의 이동속도(TS), 상륙각도(LA) 및 연안 지형이 최대 해일고(MSH)에 미치는 복합적인 효과를 분석하기 위해, 이상적인 시나리오와 실제 규모의 사상에 대한 수치모의를 수행였으며. 이를 통해 태풍 진행시 연안을 따라 분포하는 최대 해일고의 일반적 특성을 도출하고자 한다. Delft3D-FM의 2차원 모델을 사용하여 수치모의를 진행하였으며, 모델 도메인은 태풍의 상륙 지점을 연안 중심에 위치시켜고 16km에서 1km까지 다중 해상도 격자로 구성하였다. 가상의 태풍은 다양한 TS와 LA 조건에 따라 생성되었고, TS는 기존의 태풍 사상들의 특성을 통계적으로 분석하여 유의한 범위에서 변화하도록 설정하는 반면, LA의 경우 0도에서 180도까지 15도 간격으로 변화시켰다. 또한, 연안형상과 해저 지형도 다양한 형태를 고려하였는데 해저 지형의 경우일정수심 혹은 여러 가지 대륙붕 폭을 지닌 지형, 다중 경사 지형 등이 고려되었다. 연안형상의 경우 형태 비율로 특징 지어지는 개방 연안과 만이 고려되었다. 총 763개의 이상적인 시나리오가 모의되었으며 그 결과 연안을 따라 MSH 분포를 분석하였다. 이상적인 시나리오에서 개발된 효과의 적용성을 검증하기 위해 다양한 TS와 LA 조건에서 역사적인 태풍 매미를 기반으로 현실적인 규모의 시나리오 모의가 실시되었다. 그 결과 빠르게 이동하는 TS가 개방 연안을 따라 분포하는MSH를 증폭시킨다는 사실을 재확인하는 등, 연안지형, 태풍의 특성에 따른 최대 푹풍해이고 변화에 대한 다양한 결과를 얻을 수 있었다.

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A Real-time Monitoring and Simulation of Turbidity Flow using the RTMMS in Daecheong Reservoir (RTMMS를 이용한 대청호 실시간 탁수 감시 및 거동 예측)

  • Chung, Se-Woong;Yoon, Sung-Wan;Ko, Ick-Hwan;No, Jun-Woo;Kim, Nam-Il
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2006.05a
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    • pp.419-424
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    • 2006
  • 대청호로 유입하는 탁수의 감시와 저수지내의 시공간분포를 예측할 수 있는 실시간 탁수감시 및 예측시스템(RTMMS)을 개발하였다. RTMMS는 탁도와 수온 등 실시간 계측자료를 데이터베이스에 저장.조회하는 실시간 감시(Realtime Monitoring), 2차원 탁수예측 수치모델의 입력자료 생성(Input Data), 탁수예측 수치모델의 수행 (W2 Run), 모의결과의 조회 및 저수지 운영 시나리오별 탁수조절 효과분석을 위한 후처리 (Post-Process) 기능을 제공한다. 시스템의 GUI 화면은 개별 기능을 탭 형식으로 제공하여 사용자가 순차적으로 자료조회와 모델수행 그리고 결과분석을 쉽게 수행할 수 있도록 설계하였다. RTMMS는 강우사상 동안 유입하천의 수온예측을 위해 대기기온, 이슬점온도, 하천유량자료를 독립변수로 이용하는 다중회귀모델(DMR)을 사용하며, 탁도 예측은 유량과 SS 부하량의 상관관계를 이용하는 탁도예측모델(QLM)을 사용한다. 저수지로 유입한 탁수의 밀도류 거동과 시공간적인 탁도분포 예측은 2차원 횡방향 평균 수리 수질해석 모형인 CE-QUAL-W2를 채택하였다. 개발된 시스템은 2004년 홍수기를 대상으로 시범적용 하였으며, 그 결과를 실측자료와 비교하여 제시하였다. RTMMS는 저수지 탁수발생 현황조회, 취수원 도달시간 및 지속기간, 밀도류와 전도현상을 고려한 시공간 분포 예측, 발전 및 수문방류, 선택취수 등 다양한 저수지운영 시나리오에 따른 상.하류 영향 분석, 용수 이용자에게 탁도 예측정보의 제공 등 탁수를 고려한 저수지운영 의사결정지원 도구로써 매우 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.

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Reflection of Porous Wave Absorber Using Quasi-linear Numerical Model (준선형 수치모델을 이용한 투과성 소파장치의 반사율)

  • Ko, Chang-hyun;Cho, Il-Hyoung
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.30 no.1
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    • pp.1-9
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    • 2018
  • In present study, we suggested the quasi-linear model that linearizes the quadratic drag representing the energy loss across the porous plate. The quasi-linear model was solved by Boundary Element Method (BEM) for development of the porous wave absorber suitable for 2-D wave tank. The drag coefficient at the porous plate was newly obtained through comparison of experimental results. It is found that the porous wave absorber with porosity 0.1, submergence depth d/h = 0.1, and inclined angle $10^{\circ}{\leq}{\theta}{\leq}20^{\circ}$ shows the effective wave absorption. Using the developed quasi-linear numerical model, the optimal design of various types of a porous wave absorber will be applied.

Characteristics of Bearing Capacity and Stress Concentration of Clay Ground Improved with Sand Compaction Piles (SCP 보강 점성토 지반의 지지력 및 응력분담특성)

  • Yoo Nam-Jae;Park Byung-Soo;Jeong Gil-Soo;Koh Kyung-Hwan;Kim Ji-Sung
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.21 no.1
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    • pp.81-91
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    • 2005
  • This paper is the results of experimental and numerical works on the investigating design factors influencing the bearing capacity, the ratio of stress concentration, and the failure mechanism of the clay ground improved with sand compaction piles (SCP). In order to find the behavior of the clay ground improved with SCP, extensive centrifuge model experiments were carried out for each of the SCP replacement ratio of 20, 40, and $70\%$, the non-plastic fine contents in sand of 5, 10, and $15\%$, and the ratio of the improved width to the loaded area (W/B) of 1, 2, and 3. The commertially available software of FEM, CRISP, was used to analyze test results by performing numerical estimations. In these numerical analyses the sand compaction piles and the clay ground were simulated as a linear elastic and plastic constitutive model and the modified Cam-clay model, based on Critical State Soil Mechanics, respectively.

Tracer Tests On Using Rhodamine-WT in Natural Streams (Rhodamine-WT을 이용한 자연하천에서의 추적자 실험)

  • Seo, Il-Won;Kim, Young-Do;Choi, Hwang-Jeong;Han, Eun-Jin;Mun, Hyun-Saing
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.194-194
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    • 2012
  • 본 연구에서는 자연하천에서 Rhodamine-WT를 이용하여 추적자 실험을 수행하고 이를 바탕으로 오염사고대응예측모델에 대한 검증을 실시하고자 하였다. 최근 국내에서는 다양한 형태와 규모의 수질오염사고가 매년 수십건 이상 발생하고 있으며, 따라서 수치모형 기반의 수질오염 사고 대응 예측시스템에 대한 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 수질사고에 노출되어 있는 지표수를 각종 용수로서 안전하게 공급하기 위해서는 정확한 수질예측이 필수적이며, 이를 위해서 수십 년간 연구되어 온 수질모델을 오염사고 대응예측시스템에 적합하도록 정확성과 신뢰성을 갖추기 위한 연구가 진행되어야 한다. 수치 모형을 이용한 물질의 이송 및 확산 모의에서는 오염물질 도달시간과 확산 농도를 결정하는 것이 가장 중요한 요소이므로 이송 및 확산 모의에 대한 검증 기법 개발 및 적용이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강수계 지류하천인 감천에서 추적자 실험을 4회 실시하여 측정한 수리량과 농도 실측치를 이용하여 분산계수를 종 횡분산계수 산정이 가능한 2차원 유관추적법을 적용하여 산정하였다. 각 단면에 유속은 ADV-3차원 유속계인 Flow-Tracker를 사용하여 도섭으로 측정하였으며 하천의 흐름 방향의 직각으로 측선을 설치하고 펌프를 이용하여 채수를 한 다음 Rhodamie WT의 농도를 측정하였으며 측선의 위치 보정은 GPS를 통하여 보정하였다. 측정 자료를 이용하여 2차원 유관추적법으로 분산계수를 산정한 결과 각각의 측선에 따라서 다소 차이가 발생하였으며, 일부 구간에서는 이론식으로 계산한 분산계수와 근사한 값이 나타났다. 이는 사주가 매우 발달하고 만곡이 많은 실험구간의 특성상 Elder와 Fischer 식으로 계산한 값과 차이가 발생할 가능성이 높은 구간이기 때문인 것으로 판단된다. 또한 하폭에 대한 수심비가 커질수록 분산계수도 증가하고 평균유속에 대한 전단유속에 비에 비례하는 것으로 나타났다.

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Numerical Modeling for the Identification of Fouling Layer in Track Ballast Ground (자갈도상 지반에서의 파울링층 식별을 위한 수치해석연구)

  • Go, Gyu-Hyun;Lee, Sung-Jin
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.37 no.9
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    • pp.13-24
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    • 2021
  • Recently, attempts have been made to detect fouling patterns in the ground using Ground Penetrating Radar (GPR) during the maintenance of gravel ballast railway tracks. However, dealing with GPR signal data obtained with a large amount of noise in a site where complex ground conditions are mixed, often depends on the experience of experts, and there are many difficulties in precise analysis. Therefore, in this study, a numerical modeling technique that can quantitatively simulate the GPR signal characteristics according to the degree of fouling of the gravel ballast material was proposed using python-based open-source code gprMax and RSA (Random sequential Absorption) algorithm. To confirm the accuracy of the simulation model, model tests were manufactured and the results were compared to each other. In addition, the identification of the fouling layer in the model test and analysis by various test conditions was evaluated and the results were analyzed.

Development of Depth-averaged Mixing Length Turbulence Model and Assessment of Eddy Viscosity (수심평균 혼합거리 난류 모형의 개발 및 와점성계수의 평가)

  • Choi, Seung-Yong;Han, Kun-Yeun;Hwang, Jae-Hong
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.13 no.3
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    • pp.395-409
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    • 2011
  • The objective of this study is to develop an accurate and robust two-dimensional finite element method for turbulence simulation in open channels. The model is based on Streamline Upwind/Petrov-Galerkin finite element method and Boussinesq's eddy viscosity theory. The method developed in the study is depth-averaged mixing length model which assumes anisotropic and local equilibrium state of turbulence. The model calibration and validation were performed by comparing with analytical solutions and observed data. Several numerical simulations were carried out, which examined the performance of the turbulence model for the purpose of sensitivity analysis. The uniform channels that appear horizontal flow and vertical flow were carried out. The model was also applied to the Han river was in for the applicability test. The results were compared with the observed data. The suggested model displayed reasonable flow distribution compare to the observed data in natural river flow. As a result of this study, the two-dimensional finite element model provides a reliable results for flow distribution based on the turbulence simulation in open channels.

Development of statistical forecast model for PM10 concentration over Seoul (서울지역 PM10 농도 예측모형 개발)

  • Sohn, Keon Tae;Kim, Dahong
    • Journal of the Korean Data and Information Science Society
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    • v.26 no.2
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    • pp.289-299
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    • 2015
  • The objective of the present study is to develop statistical quantitative forecast model for PM10 concentration over Seoul. We used three types of data (weather observation data in Korea, the China's weather observation data collected by GTS, and air quality numerical model forecasts). To apply the daily forecast system, hourly data are converted to daily data and then lagging was performed. The potential predictors were selected based on correlation analysis and multicollinearity check. Model validation has been performed for checking model stability. We applied two models (multiple regression model and threshold regression model) separately. The two models were compared based on the scatter plot of forecasts and observations, time series plots, RMSE, skill scores. As a result, a threshold regression model performs better than multiple regression model in high PM10 concentration cases.

Downstream Flood Stage Forecasting and Warning using Serial-Parallel River Stage (직렬/병렬 하천수위를 이용한 하류 홍수위 예경보기법)

  • Choo, Yean-Moon;Kwon, Ki-Dae;Jee, Hong-Ki
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.301-304
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    • 2012
  • 홍수예경보는 강우로 인하여 발생되는 홍수의 규모와 시간을 가능한 한 정확하고 빨리 예측하여 홍수에 대비할 수 있도록 유관기관 및 지역주민에게 사전에 홍수에 관한 정보 즉 예측되는 수위와 시간을 제공함으로써 홍수로부터의 피해를 최소화하는 것이다. 이와 같은 목적을 성공적으로 완수하기 위해서는 홍수시 급변하는 하천유량에 영향을 미치는 모든 수문학적 기상학적 자료를 신속 정확하게 수집할 수 있는 관측 시스템의 구축 뿐 아니라 이들 수집된 자료를 이용하여 실시간 홍수추적을 할 수 있는 효율적인 유출량 계산모형이 조화를 이룰 때 가능하다. 이에 본 연구에서는 중 소하천에서 홍수예경보를 위한 지능형 U-River 시스템의 실시간 모니터링 기술을 조사하고 하천수위를 이용한 예측시스템에 대해 연구하였다. 기존의 홍수예경보의 문제점을 해결하기 위해 간단한 입력자료만으로 홍수예측이 가능한 인공지능 기반의 신경망 모형을 이용 하였으며, 예측 모형의 효율성과 적용성을 높이기 위해 유사한 수문 사상을 가지는 상 하류간 입력 자료를 동시에 사용하였다. 또한 하천수위를 이용한 모델의 수행은 각 지점별 훈련성과를 토대로 최적의 은닉층 노드수를 선발하여 실시간 수위예측에 활용하였으며 수치적 기준을 적용하여 실측 수위와 모형에 의해 예측된 수위를 이용하여 평가하였다.

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Reinforcing Method for the Protective Capacities of Dispersal and Combat Facilities using Logistic Regression (로지스틱 회귀모형을 활용한 소산 및 전투시설의 방호성능 보강방안 연구)

  • Park, Young Jun;Park, Sangjin;Yu, Yeong-Jin;Kim, Taehui;Son, Kiyoung
    • Journal of the Korea Institute of Building Construction
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    • v.16 no.1
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    • pp.77-85
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    • 2016
  • This study provides the numerical model to assess retrofit and strengthen levels in the dispersal and combat facilities. First of all, it is verified that direct-hitting projectiles are more destructive to the structures rather than close-falling bombs with explosion tests. The protective capacity of dispersal and combat facilities, which are modeled with soil uncertainty and structural field data, is analyzed through finite element method. With structural survivability and facility data, the logistic regression model is drawn. This model could be used to determine the level of the retrofit and strengthen in the dispersal and combat facilities of contact areas. For more reliable model, it could be better to identify more significant factors and adapt non-linear model. In addition, for adapting this model on the spot, appropriate strengthen levels should be determined by hands on staffs associated with military facilities.