• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권2호
• /
• pp.219-229
• /
• 2016

본 연구에서는 저수지의 붕괴로 인한 하류부 하천의 하상변동에 대한 해석을 수행하였다. 저수지 붕괴에 따른 1차원 비평형, 비균일 유사의 이송과 하상 변동을 연구를 위해 CCHE1D 모형을 이용하였다. CCHE1D 모형은 비평형 및 비균일 유사해석을 위해 조정거리와 분류된 입자의 입경을 사용하며, 하상 물질의 교환을 위한 혼합층의 개념이 사용된다. CCHE1D 모형을 1996년 저수지 붕괴가 발생한 Ha!Ha!강 유역에 적용하여 저수지 붕괴로 인한 하류부의 비평형, 비균일 유사이송을 해석하고, 계산 결과를 저수지 붕괴전 후에 하류부 실측 하상과 비교하였다. 또한, 조정계수($L_{s,b}$), 비평형 계수(${\alpha}_s$), 혼합층 두께(${\delta}_m$), 공극률(p')을 포함하는 주요 매개변수에 대한 민감도를 분석하였으며, 대상유역에서는 비평형 계수가 하상변동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 물과 미래
• /
• 제26권4호
• /
• pp.107-115
• /
• 1993

본 연구는 3가지 교각형상에 대하여 국부적 정지상세굴에 대한 수리실험결과를 분석한 것이다. 실험결과에 의하면 국부적 상대세굴심은 교각형사, 하상입경의 기하표준편차, 유속비, 교각 푸르드수와 관계가 있는 것으로 나타났다. 교각의 상대세굴심은 반원사각형교각에서 가장 작고 하상재료가 균일할 때 보다 불균일할 때 현저하게 작게 나타났다. 입도의 불균일성으로 인한 세굴감소효과는 Raudkivi와 Ettema의 연구결과와 비교 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.13-27
• /
• 2014

Catchments soil erosion, one of the most serious problems in the mountainous environment of the world, consists of a complex phenomenon involving the detachment of individual soil particles from the soil mass and their transport, storage and overland flow of rainfall, and infiltration. Sediment size distribution during erosion processes appear to depend on many factors such as rainfall characteristics, vegetation cover, hydraulic flow, soil properties and slope. This study involved laboratory flume experiments carried out under simulated rainfall in a 3.0 m long ${\times}$ 0.8 m wide ${\times}$ 0.7 m deep flume, set at $17^{\circ}$ slope. Five experimental cases, consisting of twelve experiments using three different sediments with two different rainfall conditions, are reported. The experiments consisted of detailed observations of particle size distribution of the out-flow sediment. Sediment water mixture out-flow hydrograph and sediment mass out-flow rate over time, moisture profiles at different points within the soil domain, and seepage outflow were also reported. Moisture profiles, seepage outflow, and movement of overland flow were clearly found to be controlled by water retention function and hydraulic function of the soil. The difference of grain size distribution of original soil bed and the out-flow sediment was found to be insignificant in the cases of uniform sediment used experiments. However, in the cases of non-uniform sediment used experiments the outflow sediment was found to be coarser than the original soil domain. The results indicated that the sediment transport mechanism is the combination of particle segregation, suspension/saltation and rolling along the travel distance.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제37권5호
• /
• pp.387-395
• /
• 2004

본 논문에서는 하상변동 및 유사입자의 시간적 공간적 분포를 동시에 모의할 수 있는 2차원 수치모형을 제시하였다. 사행수로의 하상변동은 만곡부의 외측에서는 하상이 세굴되고 훨씬 더 거친 입경의 재료로 구성되며, 만곡부의 내측에서는 하상이 상승하고, 세립토로 구성되었다. 또한 사행하천에서 흐름의 방향에 대한 입자분포 과정은 상류의 변곡점에서 시작하여, 하류 변곡점에서 마치게 되는 것을 보여주었다. 하천의 경계가 불규칙하고 복잡한 하천에서는 혼합사호 형성된 하천에서보다 균일사로 이루어진 하천에서 하상이 깊게 세굴되는 현상을 보여준다. 혼합사로 이루어진 하천에서의 공간적 입도 분포는 사행하천에서와 마찬가지로 하상이 퇴적되는 사행의 내측에서는 세립토로 구성되고 하상이 세굴되는 외측에서는 굵은 입자로 구성되는 것을 보여주었으며, 하천 폭이 좁은 부분에서는 하상의 세출 및 하상재료가 굵게 변화되는 것을 보여주었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.491-506
• /
• 2015

Distributed models represent watersheds using a network of numerous, uniform calculation units to provide spatially detailed and consistent evaluations across the watershed. However, these models have a disadvantage in general requiring a high computing cost. Semi-distributed models, on the other hand, delineate watersheds using a simplified network of non-uniform calculation units requiring a much lower computing cost than distributed models. Employing a simplified network of non-uniform units, however, semi-distributed models cannot but have limitations in spatially-consistent simulations of hydrogeochemical processes and are often not favoured for such a task as identifying critical source areas within a watershed. Aiming to overcome these shortcomings of both groups of models, a hybrid watershed model STREAM (Spatio-Temporal River-basin Ecohydrology Analysis Model) was developed in this study. Like a distributed model, STREAM divides a watershed into square grid cells of a same size each of which may have a different set of hydrogeochemical parameters reflecting the spatial heterogeneity. Like many semi-distributed models, STREAM groups individual cells of similar hydrogeochemical properties into representative cells for which real computations of the model are carried out. With this hybrid structure, STREAM requires a relatively small computational cost although it still keeps the critical advantage of distributed models.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제6권1호
• /
• pp.23-60
• /
• 2016

The major objective of this study was to develop further understanding of 3D nearshore hydrodynamics under a variety of wave and tidal forcing conditions. The main tool used was a comprehensive 3D numerical model - combining the flow module of Delft3D with the WAVE solver of XBeach - of nearshore hydro- and morphodynamics that can simulate flow, sediment transport, and morphological evolution. Surf-swash zone hydrodynamics were modeled using the 3D Navier-Stokes equations, combined with various turbulence models (${\kappa}-{\varepsilon}$, ${\kappa}-L$, ATM and H-LES). Sediment transport and resulting foreshore profile changes were approximated using different sediment transport relations that consider both bed- and suspended-load transport of non-cohesive sediments. The numerical set-up was tested against field data, with good agreement found. Different numerical experiments under a range of bed characteristics and incident wave and tidal conditions were run to test the model's capability to reproduce 3D flow, wave propagation, sediment transport and morphodynamics in the nearshore at the field scale. The results were interpreted according to existing understanding of surf and swash zone processes. Our numerical experiments confirm that the angle between the crest line of the approaching wave and the shoreline defines the direction and strength of the longshore current, while the longshore current velocity varies across the nearshore zone. The model simulates the undertow, hydraulic cell and rip-current patterns generated by radiation stresses and longshore variability in wave heights. Numerical results show that a non-uniform seabed is crucial for generation of rip currents in the nearshore (when bed slope is uniform, rips are not generated). Increasing the wave height increases the peaks of eddy viscosity and TKE (turbulent kinetic energy), while increasing the tidal amplitude reduces these peaks. Wave and tide interaction has most striking effects on the foreshore profile with the formation of the intertidal bar. High values of eddy viscosity, TKE and wave set-up are spread offshore for coarser grain sizes. Beach profile steepness modifies the nearshore circulation pattern, significantly enhancing the vertical component of the flow. The local recirculation within the longshore current in the inshore region causes a transient offshore shift and strengthening of the longshore current. Overall, the analysis shows that, with reasonable hypotheses, it is possible to simulate the nearshore hydrodynamics subjected to oceanic forcing, consistent with existing understanding of this area. Part II of this work presents 3D nearshore morphodynamics induced by the tides and waves.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제31권6호
• /
• pp.434-449
• /
• 2019

파형의 왜도, 저류 외에도 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming이 반영된 개선된 횡단표사 모듈이 제시되었으며, 개선된 모듈에서는 단위 관측기간 내에서 출현하기 마련인 개별 파랑도 고려된다. 이어 불규칙한 개별 파랑이 표사이송에 미치는 영향을 확인하기 위해 단조해안에서의 비선형 천수과정과 해변변형을 수치모의 하였다. 모의결과 최근 적용범위가 쇄파역으로 확대된 주파수 영역 Boussinesq Eq.은 쇄파역에서 흔히 관측되는 치근 모양의 파형, 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming의 모의가 가능한 것으로 판단된다. 또한 연 최대 고파랑이라는 해양환경을 등가 비선형 규칙파[Cnoidal wave]로 해석하는 경우 최대 횡단표사 이송률은 불규칙 파랑에서 관측되는 이송률의 세 배에 달할 정도로 지나치게 과다하게 모의되었으며, 이는 외빈과 원빈의 과다한 침식으로 이어졌다. 또한 연안 표사 이송과 관련된 free parameter K를 최적화하기 위해 맹방해빈의 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 수치모의 하였으며, 최적화 과정에는 실측된 해안선 위치를 활용하였다. 모의 결과 맹방 표사계의 경우 최적화된 K는 0.17로 보이며, 이 경우 10월 말에 연이어 내습한 최대 고파랑에 의해 침식된 해안이 동절기와 춘절기의 너울에 의해 점진적으로 복원되는 대순환 과정을 거쳐 해안선이 맹방해안 남단과 북단에서는 18 m, 맹방 해안 중앙부에서는 2.4 m 내외로 전진하는 관측결과에 상당히 근접한 수치모의가 가능한 것을 확인하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.97-105
• /
• 2011

하천에서, 생물막은 녹갈색의 얇은 막의 형태로 돌, 식물, 그리고 기타 구조물의 표면에 부착되어 있다. 생물막은 주로 영양물의 순환, 수질정화, 바닥 침전물 제거, 그리고 먹이사슬내의 에너지 흐름에 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서, 우리는 유체 흐름 안에서, 독소-생산 종과 독소-민감 종의 복합적 생물막을 전산 모사하는 모델을 개발하였다. 유체 흐름으로는 균일한 흐름과 불 균일한 흐름 두 가지를 고려하였다. 균일한 흐름은 확률 프로세스로 구현되었으며, 불 균일한 흐름은 나비어-스톡스 방정식으로 구현되었다. 모델에서, 독소-생산종과 독소-민감종 간의 상호작용을 고려하기 위해, 종 개체의 번식률과 사망률이 고려되어졌다. 우리는 서로 다른 두 유체 흐름 내에서 전산 모사 되어진 생물막의 구조적 형상에 대해서 간략히 논의 하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.1-10
• /
• 2014

본 연구에서는 준설토 주입 후 튜브 내부 준설토의 퇴적분포가 튜브 형상에 미치는 영향을 분석하기 위해 준설토 주입실험 결과를 바탕으로 튜브 내 준설토의 퇴적분포와 튜브 거동에 대해 소개하였다. 튜브 내 준설토의 퇴적분포를 관찰하기 위해 투명 비닐소재를 사용하여 튜브를 제작하였고, 이때 튜브의 직경(D)은 0.5m와 0.7m이고 길이(L)는 모두 4.0m이다. 주입형태에 따른 튜브 내 준설토의 퇴적분포 형태를 관찰하기 위해 준설토 주입형태는 I-Type과 T-Type을 적용하였다. 실험은 주입, 침강 및 퇴적 후에 준설토 상부의 물을 배수과정에서 제거하고 슬러리 상태의 시료를 재주입하는 과정을 반복하여 수행하였고, 주입 및 배수 단계에서 튜브 내 준설토의 퇴적분포와 튜브의 연직 및 수평 거동을 관찰하였다. 주입실험 결과 I-Type 주입의 경우 크레이터 형성에 의한 부유 및 확산퇴적이 동시에 발생되는 분리퇴적에 의해 비균질 거동을 나타내고, T-Type 주입은 확산수평퇴적으로 인하여 퇴적 튜브 내 준설토가 균등하게 분포하는 것으로 나타났으며, 비배수 초기 연직충진비($H/D_0$)는 0.54~0.64 정도이고 수평변형비($W/D_0$)는 1.45~1.54로 퇴적고는 준설토 충진에 비례하여 증가하나 수평변형비는 일정하거나 감소하면서 튜브체의 중심은 상향이동 되고 있다.