• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.12
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• pp.659-667
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• 2017

This study analyzes the changes in the flow characteristics due to the difference in inflow discharges from the main channel and tributary at the confluence of the Nakdong and Geumho Rivers. The analysis was done using a two-dimensional numerical method. The study site has complicated flow patterns because of the discharge variation from the main stream and tributary. The study section has a meandering main channel, and the hydraulic characteristics cannot be defined with simple conditions such as the confluence angle of the channels or the ratio of the channel widths. An actual flood event in 2012 was applied in the numerical simulation. The maximum velocity occurred in the meandering section after passing the confluence, where a rapid change was expected. A high velocity and large bed change in this section were observed in the simulation results. The variation of discharges from the main channel and tributary was a more dominant factor in the flow and bed changes for the normal flow conditions than the flood event. This indicates that countermeasures for channel stabilization should be considered in the meandering section downstream of the confluence section, and countermeasures for the study section should be investigated.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.12
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• pp.877-887
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• 2017

The energy losses due to surcharged flow at four-way combining manhole, which is mainly installed in the downstream of urban sewer system, is the main cause of inundation in urban area. Surcharged four-way combining manholes form various flow configuration such as straight through, T-type, and four-way manholes depending on variation of inflow discharge in inlet pipes. Therefore, it is necessary to analyze change of energy loss and estimate head loss coefficients at surcharged four-way combining manhole with variation of inflow discharge ratio. The hydraulic experimental apparatus which can change inflow ratios were installed to analyze the flow characteristics at four-way combining manhole. In this study, to calculate the head loss coefficient according to change of the inflow discharge ratios at the surcharged four-way combining square manhole, the discharge conditions of 40 cases which the inflow ratios of each inlet pipe were changed by 10% interval was selected. The head loss coefficient at surcharged square manhole showed the lowest value of 0.40 at the straight manhole and the highest value of 1.58 at the $90^{\circ}$ junction manhole. In the combining manholes (T-type and four-way), the head loss coefficients were calculated more higher as the lateral flow rate was biased. The contour map of head loss coefficient range was constructed by using the estimated head loss coefficients and the empirical formula of head loss coefficients was derived to consider the variation of inflow discharge ratios at the surcharged square manhole. The empirical formula could be applied to the design and assessment of the urban drainage system.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.12
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• pp.1273-1284
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• 2018

The flow and bed change were analyzed using the CCHE2D model, which is a two-dimensional numerical model, at a confluence of the Namhan River and Seom River where deposition occurs predominantly after the "Four Major Rivers Restoration Project." The characteristic of the junction is that the tributary of Seom River joined into the curved channel of the main reach of the Namhan River. The CCHE2D model analyzes the non-equilibrium sediment transport, and the adaptation lengths for the bed load and suspended load are important variables in the model. At the target area, the adaptation length for the bed load showed the greatest influence on the river bed change. Numerical simulation results demonstrated that the discharge ratio ($Q_r$) change affected the flow and bed change in the Namhan River and Seom river junction. When $Q_r{\leq}2.5$, the flow velocity of the main reach increased before confluence, thereby reducing the flow separation zone and decreasing the deposition inside the junction. When $Q_r$>2.5, there was a high possibility that deposition would be increased, thereby forming sand bar. Numerical simulation showed that a fixed sand bar has been formed at the junction due to the change of discharge ratio, which occurred in 2013.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.609-609
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• 2012

각종 하천 정비, 개발 등의 사업의 증가와 함께 홍수 등 자연재해의 취약지점으로 주목 받고 있는 하천 합류점에 대한 관심도 높아 가고 있다. 본 논문에서는 특히 자유 수면의 재현을 위하여 3차원 유한요소법 기반의 레블셋 기법을 이용하여 합류부의 수리 특성을 모의하였다. Navier-Stokes 방정식의 공간차분에는 Characteristic Galerkin 기법을, 시간차분에는 Fractional Four-step 기법을 적용하였다. 상류와 사류 상태 모두에 대하여 실험 결과에 근접하는 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1609-1613
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• 2008

국내에서 하천 정비 사업을 수행할 경우에 HEC-RAS와 같은 1차원 수치모형을 이용하여 개략적으로 홍수위 및 단면평균 유속 분석을 통한 치수안전성을 검토하고 있다. 그러나 1차원 모형은 교량이나 보 등의 하천 횡단구조물에 의한 수위 상승 구간을 정확히 산정하기 어려우며 지류가 유입하는 합류지점이나 하도형상이 급변하는 지점에서의 국부적인 흐름의 변화양상을 계산하기에는 많은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 감천과 직지사천이 합류하는 구간을 대상으로, 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 2차원 모형인 FLUMEN을 이용하여 수위 및 유속분포 등 수리특성을 비교 분석하여 그 특성을 파악하였다. 모형의 적용 결과, 두 모형 모두 김천교 수위국의 실측치에 대해 절대오차율평균이 5% 이내이며 상관계수 및 결정계수가 1에 가까운 값을 보여 비교적 정확한 모의 결과를 보여주었다. 또한 두 모형 모두 교량 직상류부의 수위상승과 직하류부의 수위하강의 양상은 비교적 동일하게 나타났다. 그러나 수리구조물에 대한 영향을 1차원 모형이 잘 반영하지 못하기 때문에 합류부 상류구간의 교량 단면에서 수위 및 유속분포의 차이는 비교적 크게 나타났으며, 특히 합류부 직상류부의 교량단면에서의 수위분포는 $15{\sim}20%$ 정도의 차이가 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.386-390
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• 2004

하천은 자연 상태에서 내부분 단일 하천이 아닌 몇 개의 지류가 본류와 만나는 복잡한 하천망을 구성하며 하류로 흘러간다. 이 때 본류와 지류가 만나는 합류부에서는 본류와 지류의 합류각도나 유량에 의해 수리학적인 특성이 매우 민감하게 변화한다. 수리학적 특성에서는 수심이나 유속 등의 흐름에 대한 분석이 있을 뿐 아니라, 유사이동에서의 침식이나 퇴적과 같은 하상변동도 중요하게 고려되어야 한다. 그러나, 지금까지 합류점에 내한 연구가 대부분 물의 흐름 해석에 관한 연구이며, 하상변화에 대한 연구가 상당히 부족하다. 본 실험 연구에서는 본류와 지류의 접근각도를 $60^{\circ},\;75^{\circ},\;90^{\circ}$로 변화시키면서 분석하였으며, 유량비는 1:0.2, 1:0.35, 1:0.5로 변화시키면서 분석하였다. 이때 사용한 모형수로는 본류와 지류의 폭을 1:0.8로 하였으며, 이동상 실험을 위해 입경 1mm인 균일 모래를 이용하여 실험하였다. 그 결과 침식되는 길이는 유량비 및 접근각도가 증가함에 따라 커지는 경향을 나타내고 있으며, 이는 합류부에서의 하상침식에 대한 개선방향으로 활용될 수 있을 것으로 판단되고 있으며, 또한 접근각도가 증가함에 따라서는 최심경사는 점차 증가하는 것으로 나타났으나, 유량비가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.5
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• pp.391-398
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• 2016

The confluence section of rivers forms complex flow pattern due to inflow discharge variation at the mainstream and tributary. Due to complex flow characteristics, bed change and bank erosion at the local section produce lateral geomorphology changes in rivers. In this study, bankline change by bank erosion and bed change were simulated using CCHE2D of 2-dimensional numerical model for quantitative analysis of lateral changes in the confluence section of South Han River and Geumdang Stream. As a result, bankline at the left-side channel of the mainstream was largely changed in the downstream section of the confluence compared to the upstream section. Also, bank erosion in the tributary was hardly occurred and bankline at the left-side tributary and right-side main stream moved to riverside land due to decreased velocity and deposition.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.393-393
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• 2015

대부분의 중규모 유역 내에는 하도가 형성되므로, 유역의 출구는 하도(지류)와 대규모 유역의 하도(본류)가 합류하게 되며, 합류부에서 멀리 떨어지지 않은 곳에 지류 유역의 유출량 산정을 위한 수위관측소가 위치하게 된다. 수위관측소에서는 일반적으로 연속적인 수위관측과 수위-유량관계곡선(rating curve)으로 유량을 산정하게 되는데, 배수영향을 크게 받는 합류부 구간에서는 단일 수위-유량관계가 나타나지 않으므로 유량산정이 어렵게 되는 문제가 발생한다. 이는 배수영향이 발생할 경우, 유량 함수의 주요 변수에는 수위 뿐만 아니라 수면경사 등의 매개변수가 추가되기 때문이다. 현장에서는 하천 흐름방향으로 두 개의 수위관측소를 설치하여 관측소 간의 수면경사를 측정하고, 이를 유량 산정에 활용할 수 있다. 그러나 지류 합류부의 배수 영향 구간에서 수면경사를 알기 위하여 두 개의 수위관측소를 설치하는 것은 경제적이지 않으며, 현재 설치되어 있는 장비와 시설을 활용하여 유량을 산정할 수 있는 방법의 개발이 필요하다. 본 논문의 목적은 합류부 배수영향을 받는 지류 구간에 설치된 수위관측소에서 유량을 산정하기 위한 방법을 개발하는 것이다. 이를 위하여 발생가능한 모든 하천 흐름조건에 대한 배수영향 수면곡선을 요약한 HPG(Hydraulic Performance Graph)를 본류와 지류가 합류하는 시스템에 적용하였다. HPG의 개발을 위하여 본류와 지류로 구성된 수지상 하천망을 HEC-RAS 모형으로 구축하고 부정류 모의로 구축된 모형을 보정 검증하였고, 본류와 지류에 위치한 기존 두 수위관측소 수위와 유량과의 관계 표를 작성하여 크리깅 보간을 수행하였다. 크리깅으로 보간된 HPG와 두 수위관측소에서 계측된 수위를 이용하여 대상 홍수사상 기간 금호강의 유출량을 산정하였고, 유량 산정 결과는 금호강 성서 자동유량측정 자료와 거의 일치하는 것을 확인하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.4
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• pp.839-846
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• 1994

This paper presents a simultaneous solution algorithm for one-dimensional unsteady flow routing through a dendritic channel system. This simulations solution algorithm is based on the double-sweep method and utilizes separate recursion equations for continuity, momentum and energy equations for each of the individual components of a dendritic channel system. Through separate recursion equations for each of the components. the new algorithm converts a dendritic channel network problem into a single-channel problem. The new algorithm is utilized in conjunction with a linearized unsteady flow model using full dynamic flow equations. The required computer storage for the coefficient matrix of the whole system is reduced significantly from the $2N{\times}2N$ matrix to a $2N{\times}4$ matrix, where N is the number of cross sections used in the computation of flow variables in a dendritic channel system. The algorithm presented in this paper provides an efficient and accurate modeling of unsteady flow events through a dendritic channel system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1209-1213
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• 2007

하천 수치모델링을 통한 흐름, 오염물질 거동, 지형변화 해석 등은 효율적인 하천 수질 관리를 위해서 상당히 중요한 부분은 차지한다. 수질이나 지형변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 하천 흐름 예측의 정확도 향상이 중요한 역할을 하게 된다. 본 연구는 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 이용하여 낙동강 상류의 반변천 합류부의 흐름 특성을 규명하고, 수질 모형을 수행하기 위한 흐름 계산 결과를 제공하기 위해 수행하였다. KU-RLMS 모형은 하천 및 저수지의 국부적인 수리, 수질, 유사이동 해석을 위해 개발된 평면 이차원 비정상 수치모형이다. 직사각형 격자를 사용하는 유한차분법의 단점을 보완하기 위해, 흐름 계산을 위한 지배방정식은 3차원 Reynolds 방정식으로부터 수심적분된 2차원 연속방정식과 운동량방정식을 불규칙한 경계를 현실적으로 모사할 수 있는 직교곡선 좌표계로 변환한 방정식을 사용한다. 수치모형 적용을 위한 현황분석으로 안동 및 임하 조정지댐의 방류량, 안동 수위관측소의 자료를 분석하였다. 흐름 모형을 보정하기 위해 안동대교 지점에서 횡유속 분포를 측정하였으며, 이 결과를 사용하여 흐름 모형의 매개변수인 Manning 계수와 공간가중계수를 추정 및 검증하였다. 안동다목적댐과 임하다목적댐의 방류량을 고려하여 수치모의조건을 결정하였으며, 각 조건에 대한 흐름 변화 특성을 분석하였다.