• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.256-256
• /
• 2021

Saint-Venant 방정식은 수평규모가 수심규모보다 큰 천수흐름을 기술하는 수리동역학 모형으로 지난 수십년간 공학적 분야에서 널리 이용되어 왔다. 최근에도 기후변화에 따른 도시 홍수의 위기 증대로 홍수위기관리의 관심이 높아짐에 따라 홍수파(flood wave), 도시침수(urban inundation), 돌발홍수(flash flood) 등의 신속한 예측을 위한 Saint-Venant 방정식의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 도시와 같은 인공구조물이 즐비한 상황에서 천수흐름을 해석하는 고전적인 수치해법들은 다양한 불연속 지형들의 존재로 인하여 불안정하며 지배방정식의 정해로 수치해가 잘 수렴하지 않는 문제가 있다. 지난 수년간 이를 해결하기 위해 불연속한 지형을 안정적으로 해결할 수 있는 수치기법의 연구가 진행되어 왔으나, 정해로의 수렴성, 정확성에 관하여 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 수치해법의 주요 구조를 구성하는 Saint-Venant 방정식의 불연속한 지형조건에 대한 리만 문제의 정해를 연구하였다. 쌍곡선형 시스템의 특징을 고려하여 요소파들(elementary waves)의 공식을 유도하였는데, 질량과 에너지의 보존법칙에 위배되지 않으며 운동량이송부의 비선형성과 지형의 불연속에 의한 비엄격성을 고려할 수 있는 조건을 제시하였다. 또한, 유도된 요소파들을 바탕으로 L-M & R-M 커브이론(Han et al. 2014)을 사용할 수 있는 조건과 당위성을 증명하였고, 이를 바탕으로 Saint-Venant 방정식의 정해법을 구성하였다. 리만문제의 다양한 초기조건들을 바탕으로 모든 경우의 정해 구조를 조사하였고, 이를 통해 불연속 지형에 대한 Saint-Venant 지배방정식의 정해가 다수해를 갖을 수 있음을 보였으며, 이를 근사할 수 있는 수치기법의 전략을 소개하였다.

• 물과 미래
• /
• 제24권1호
• /
• pp.73-81
• /
• 1991

개수로에서 1차원 부정류의 연속성과 운동량 보존 법칙의 Saint-Venant방정식을 일정 수심, 유속, 유량의 전파속도 항으로 표시하였으며, 이러한 각 전파속도와 수로속도는 일정한 관계가 있음이 밝혀졌다. 한 사례연구에 의하면, 본 연구에서 제시된 이러한 일련의 관계들을 이용하여 Saint-Venant 방정식의 수치해의 정도를 가늠할 수 있다. 이러한 일련의 관계들의 물리적 해석과 Saint-Venant 방정식의 수치 해석에 다양한 활용 방안은 계속 연구중이다.

• 한국관개배수논문집
• /
• 제1권2호
• /
• pp.11-21
• /
• 1994

A numerical model for conservation form of Saint Venant equations for nonprismatic channels (CFSVE model) is developed. The model is based on a finite difference solution of the Preissmann scheme. The CFSVE model consists of data pre-management program (D

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제5권4호
• /
• pp.1-8
• /
• 2005

본 연구에서는 홍수범람을 모의하기 위하여 하천모형과 우수관망모형을 결합하였다. 하천의 범람을 모의하는 하천모형은 2차원 Saint Venant 방정식을 유한차분기법으로 차분화하여 수치모형을 구성하였다. ILLUDAS를 기반으로 하는 우수관망모형은 관망의 통수능과 홍수량을 비교하여 제내지에서의 침수현상을 해석한다. 내외수연계모형을 실제 홍수범람사상에 적용하여 제내지와 제외지에서 일어나는 홍수범람현상을 적절히 모의함을 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제7권2호통권25호
• /
• pp.45-52
• /
• 2007

본 연구에서는 사면구조(quadtree) 격자기법을 이용하여 경상남도 의령군과 함안군을 통과하는 남강 유역에서의 홍수범람을 모의하였다. Saint Venant 방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 제방선을 따라 적합화 된 계층적 사면구조 격자를 이용하여 leap-frog 기법으로 양해적 유한차분하였다. 본 모형과 상용 프로그램인 HEC-RAS 및 FLUMEN과의 수치결과를 서로 비교하였고, 빈도에 따른 홍수 사상을 다르게 하여 홍수범람을 모의하였다. 그 결과 세 모형의 결과가 거의 일치함을 보였다. 그리고 500년 빈도의 홍수 사상에서 제내지로 홍수가 범람함을 본 연구의 결과에서 알 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.159-164
• /
• 2008

본 연구에서는 경상남도 양산시를 통과하여 흐르는 양산천 유역에서의 홍수범람을 3차원 공간정보를 이용하여 모의하였다. Saint-Venant 방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 지배방정식의 선형항은 풍상차분기법을 이용하여 해석하였고 비선형항을 해석하기 위해서 Leap-frog 기법을 사용하였다. 홍수빈도에 따른 수치모의 결과는 3차원으로 가시화 되어 웹(web)상에서 제공되며 결과를 3차원적으로 가시화를 시킴으로서 2차원 도면상에 표시하여 제공하는 수치모의결과보다 대상 행정기관의 업무능률 향상과 대민서비스의 질을 향상시킬 수 있을 것이다. 본 연구를 통해 얻어진 수치모의 결과는 GIS를 이용한 3차원 홍수지도 작성에 사용될 수 있으며, 각 지방자치단체에 제공하므로서 홍수로 인한 피해를 감소시키는데 효율적일 것이다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권3호
• /
• pp.129-136
• /
• 2008

홍수 예방을 위해 사용되는 구조적 또는 비구조적 대책의 성공여부는 홍수 예측의 정확도에 달려있다. 본 연구에서는 홍수 범람 발생유무, 범람 면적 또는 최대수위를 예측 및 모의가 가능한 수치모형을 개발하였다. 비선형 Saint-Venant 방정식을지 배방정식으로 사용하였으며, 적합화된 계층적 사면구조 격자를 적용하여, leap-frog 기법과 upwind 기법으로 양해적으로 유한차분하였다. 개발된 수치 모형은 Thacker 문제의 결과와 비교하여 검증하였고, 경상남도 의령 지역에 사면구조 격자를 사용한 본 모형을 적용하였다. 검증 결과 본 모형의 격자는 균일 격자보다 거의 4배 정도 효율적이었으며, 정확도 측면에서도 이전 모델의 결과와 거의 일치함을 알 수 있었다. 다음은 수문 빈도를 변화시키면서 홍수 범람 양상을 수치 모의하였다. 빈도가 증가하면, 첨두 수위를 비롯한 수위 수문곡선의 크기도 증가함을 알 수 있었고, 500년 빈도에서는 제방을 월류하여, 제내지에 범람함을 예측할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.231-236
• /
• 2006

본 연구에서는 단일 첨두를 갖는 가상의 균일하도구간과 홍수피해가 극심하게 나타나고 있는 낙동강유역에 대하여 Saint-Venant 방정식을 음해적으로 유한차분하여 수치적으로 해석한 수리학적 하도추적을 FLDWAV 모형을 이용하여 수행함으로써 홍수파의 전달양상과 천변저류지의 홍수 저감영향을 분석하였다. 균일하도구간에 대한 적용은 천변저류지의 규모와 운영조건 그리고 설치위치에 따른 홍수 저감영향을 비교검토함으로써 천변저류지의 최적 규모 및 설치위치를 결정하는데 효과적인 참고 자료가 될 것으로 기대된다. 또한 낙동강유역에 대한 적용에서는 낙동강 하천정비 기본계획에 근거한 계획홍수량으로 모의를 수행하였다. 낙동강 유역종합 치수계획 보고서에 제시된 10개의 천변저류지에 대한 모의를 통해 실제 낙동강유역의 홍수 저감영향을 분석함으로써 하천제방 계획시 경제적인 하천 제방단면 결정을 위한 참고 자료 및 효과적인 홍수피해 경감대책 수립을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권4호
• /
• pp.381-387
• /
• 2016

본 논문에서는 생브낭의 원리가 근본적으로 구조물의 거동 예측에 잠재적으로 적용되어 있다는 점에 착안하여, 응력해석에 국한되어 있던 방법론을 자유진동 및 좌굴 문제 등에 적용하여 고전 보 이론의 정확도를 고차이론 수준으로 개선한다. 먼저 생브낭의 원리를 소개하고, 고전 보 이론에 의한 자유진동 그리고 좌굴해석 정식화를 진행하였다. 고전 보 이론의 변위장에 워핑함수와 섭동항을 추가하고, 합응력 등가(즉, 생브낭의 원리)를 적용하여 섭동항을 찾는다. 여기서 워핑함수들은 응력 평형방정식을 통하여 계산하였으며, 이 워핑함수들은 추가된 섭동항에 의하여 보의 응력 평형을 만족하게 된다. 제안된 방법론을 외팔보와 단순지지 보 문제에 적용하여 주파수 및 좌굴하중을 개선하였으며, 전단수정계수의 도입 없이 예측을 개선할 수 있음을 보였다.

• 물과 미래
• /
• 제15권1호
• /
• pp.57-62
• /
• 1982

본 연구에서는 1차원 부정류를 나타내는 Saint Venant의 편미분방정식을 Preissmann의 Implicit 기법에 의하여 유한차분방정식을 구성한 후에 Double sweep 알고리죽을 적용하여 해석하는 문제를 다루었으며, 본 차분방정식의 안정성과 정도를 검토하였고 $C_r$, $\theta$ 및 Chezy 계수 등의 영향을 1차원 Seiche 운동에 관한 수치실험을 통하여 분석하여 보았는 바, 그 내용은 다음과 같다. 1. 보조관계식을 활용함으로써 Double sweep 알고리즘의 적용이 가능하였다. 2. 해석결과에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 $C_r$, $\theta$ 및 Chezy 계수인 바, 높은 정도의 결과를 얻기 위해서 $C_r$은 1보다 너무 큰 값은 피해야 될 것이며, $\theta$의 적합한 범위는 0.6<$\theta$<1.0이였다. 3. 본 모형은 1차원 장파의 전파에 적용하였던 바 안정된 결과를 보였다.