알루미늄 호일 부식 실험을 이용하여 초음파 토양 세척 공정의 설계를 위한 기초 연구가 수행되었다. 36 kHz 초음파 발생 모듈이 하부에 장착된 대형 초음파 반응기에 파이렉스 재질의 소형 반응기를 위치시키고 글라스 비드 크기(1, 2, 4 mm), 파이렉스 반응기 내 글라스 비드 높이(5, 10, 15, 20 mm), 글라스 비드 위 물 높이(5, 10, 15, 20 mm) 등의 다양한 조건에서 실험을 진행하였다. 실험 결과, 글라스 비드의 입자 크기가 클수록, 글라스 비드 위 수위가 증가할수록 알루미늄 호일의 부식 정도가 크게 증가하였는데 이는 입자가 클수록 빈 공간이 많이 생겨 초음파 감쇠 현상이 덜 일어나게 되기 때문이며, 또한 수위가 증가할수록 동일한 에너지 유입 조건에서 초음파 캐비테이션 현상이 보다 활성화되기 때문으로 판단되었다. 그러나 글라스 비드를 지나면서 초음파 감쇠 현상이 심하게 일어나 알루미늄 호일의 부식 정도가 상대적으로 매우 약하게 확인되어 부식이 활발하게 일어나는 반응기 하부, 즉 심각한 초음파 감쇠 현상이 일어나지 않는 바닥 부분으로 입자들을 지속적으로 보낼 수 있는 기계적 교반 등의 방안이 제안되었다.
With the increase in frequency of typhoons and heavy rains following the climate change, the scale of damage from the calamities in the mountainous areas has been growing larger and larger, which is different from the past. For the case of Korea where 64% of land is consisted of the mountainous areas, establishment of the check dams has been drastically increased after 2000 in order to reduce the damages from the debris flow. However, due to the lack of data on scale, location and kind of check dams established for reducing the damages in debris flow, the measures to prevent damages based on experience and subjective basis have to be relied on. Under this study, the high-precision DEM data was structured by using the terrestrial LiDAR in the Jecheon area where the debris flow damage occurred in July 2009. And, from the numerical models of the debris flow, Kanako-2D that is available to reflect the erosion and deposition action was applied to install the erosion control facilities (water channel, check dam) and analyzed the effect of reducing the debris flow shown in the downstream.After installing the erosion control facilities, most of debris flow moves along the water channel to reduce the area to expand the debris flow, and after installing the check dam, the flow depth and flux of the debris flow were reduced along with the erosion. However, as a result of analyzing the diffusion area, flow depth, erosion and deposition volume of the debris flow generated from the deposition part after modifying the location of the check dams with the damages occurring on private residences and agricultural land located on the upstream area, the highest reduction effect was shown when the check dam is installed in the maximal discharge points.
최근 빈번하게 발생하는 집중호우는 지표면의 침식을 가중시켜 막대한 양의 토사유출을 초래하고 있으며, 이렇게 유실된 토사는 하천의 통수단면을 감소시키고 탁수를 유발하는 등의 환경문제의 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 유사저류지의 규모의 적정성을 검토하기 위하여 지형정보자료를 활용하여 범용토양유실공식을 적용한 후 소유역의 토사유실량(Soil Erosion)을 분석하고 저류지 용적규모와 비교 평가하여 유사저류지 규모의 적정성을 검토하였다. 분석결과 대상유역의 토사유실량 및 설계퇴적량은 각각 $72.1m^3$ 및 $85.0m^3$로 산정되어 유사저류지 규모는 적정한 것으로 분석되었다. 또한 Hec-Ras모형을 이용하여 수위상승으로 인한 제내지의 침수피해를 방지하기 위한 제방고를 산정하여 유사저류지의 수리학적 안정성을 평가하였다.
Rivers refer to either natural or artificial structures whose primary functions are flood control and water conservation. Due to recent localized torrential downpours led by climate change, large amounts of eroded soil have been carried away, forming deposits downstream, which in turn degrades the capacity to fulfill these functions. To manage rivers more effectively, we need data on riverbed erosion and deposition. However, environmental factors make it challenging to take measurements in rivers, and data errors tend to prevent researchers from grasping the current state of erosions and deposits. In this context, the aim of the present study is to provide basic data required for river management. To this end, the author made annual measurements with a Real-time Kinematic-Global Positioning System (RTK-GPS) and a total station in Pats Cabin Canyon, Oregon, United States, and also prepared thematic maps of erosion and deposition thickness as well as water depth profiles based on a GIS spatial analysis. Furthermore, the author statistically analyzed the accuracy of three dimensional (3D) measurement points and only used the data that falls within two standard deviations (i.e. ±2σ). In addition, the author determined a threshold for a DEM of Difference (DoD) by installing measurement points in the rivers and taking measurements, and then estimated erosion and deposition thickness within a confidence interval of ±0.1m. Based on the results, the author established reliable data on river depth profiles and thematic maps of erosion and deposition thickness using pre-determined work flows. It is anticipated that the riverbed data can be utilized for effective river management.
Recent changes in the disaster environment have greatly increased the possibility of internal erosion in deteriorated reservoirs; thus, countermeasure methods are required to enhance the drainage performance of embankments. Sand filters have been mainly used to prevent internal erosion; however, due to the sand depletion and environmental problems, new alternative materials are required to replace the sand in the filter zone. In this study, crushed stone was used instead of sand as a material that could satisfy permeability, material supply, demanding conditions, and economic efficiency. Although crushed stone has excellent drainage performance, it has a clogging phenomenon due to its high permeability. Accordingly, the materials need to be separated with a geotextile wrapping method. Additionally, the 3D numerical analysis and a large model experiment were conducted to evaluate the seepage characteristics and in-site application of the crushed stone filter. As a result, the crushed stone filter showed an excellent dispersion effect by reducing the pore water pressure by about 9.5 times that of the sand filter. In addition, it was shown that the safety factor for piping increased significantly by reducing internal erosion. When comparing the economics and supply and demand conditions of the material, crushed stone was evaluated as an effective method to reduce the internal erosion of embankments at deteriorated reservoirs.
기상변화와 지구온난화로 인해 국지성 호우의 강도와 빈도가 늘어나고 있으며 이로 인해 소양강, 도암댐, 임하댐 유역의 탁수 문제 등, 토양 유실에 관한 문제가 심각해지고 있다. 정확한 토양 유실 모의를 위하여 지난 수 십 년간 Universal Soil Loss Equation(USLE) 등의 모형이 사용되었지만 이러한 모형들에 관한 연구 중 강한 집중 호우에 의해 발생하는 걸리 침식(Gully Erosion)을 적용한 경우는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 및 유사량 산정을 위하여 입력자료가 간단하고 ArcView GIS를 기반으로 융합이 가능한 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) system, nLS, Unit Stream Power-based Erosion/Deposition (USPED) 연계 모형을 개발하여 강원도 양구군 해안면 유역에 적용하였다. 기존 SATEEC system에서는 강우 시 유역에서 발생하는 면상 침식(Sheet Erosion), 세류 침식(Rill Erosion)의 모의만이 가능하였지만, 본 연구에서 개발한 연계모형에서는 nLS 모형을 이용한 걸리 헤드 발생 지역 선정과 USPED 모형을 이용한 걸리 발생 지역에서의 토양 유실량 산정이 가능하기 때문에, 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 산정이 가능하다. 연계 모형의 모의 결과 해안면 유역의 최종 유출구에서 발생하는 평균 유사량은 101,933 ton/year 로 산정 되었다. 토양 유실량과 유사량을 모의함에 있어, 면상, 세류, 걸리 침식을 종합적으로 고려해야 실제 지형에서 발생하는 토양 유실량 및 유사량을 좀 더 정확하게 예측할 수 있을 것이며, 본 연구에서 개발된 연계 모형을 이용한다면 실제 유역에서 발생하는 여러 형태의 토양 유실을 모의 할 수 있을 것이라 판단된다.
Jet flow can occur by gate opening at downstream of a hydraulic structure such as weir of drainage gate. If the stream bed is not hard or the bed protection is not sufficient, vortex erosion occurs and a resulting scour hole will be formed due to the high shear stress of the jet flow. Once the scour hole is formed, a vortex occurs in ti and this vortex causes additional erosion. If this erosion continues and reaches to the hydraulic structure, it can undermine the bottom of the hydraulic structure and this will lead to failure of the structure itself. Thus, it is necessary to define the physical features of the vortex structure in the scour hole for the design of the bed protection. This study presents the turbulent vortex structure in the scour hole by the gate opening of the hydraulic structure. Characteristics of vortex motion, circulation, vortex scale and vortex were analyzed through experiments. Experimental results of the vortex velocity were compared with theoretical ones. From these, circulation and vortex scale were obtained with known values of inflow depth, inflow velocity and scale of scour hole
본 연구에서는 배수갑문, 보등의 수리구조물 하류부에서 발생되는 와에 의한 2차선굴의 물리적 특성을 규명하고, 와의 평균 마찰속도를 에너지 보존법칙에 의해 산출하였다. 또한 와에 의해 발생되는 선굴량을 마찰속도에 의한 소류력 및 난류에 의한 양력의 항으로써 정량적으로 산출하였다. 분석 결과 수리구조물 하류부에서 발생되는 와는 하천 사주 뒷면에서 발생되는 그것에 비해 강도가 세고 끊임없이 발생되는 대규모 난류성을 지니고 있음을 알 수 있었다. 또한 와의 마찰속도는 물받이 끝단의 유속으로 나타낼 수 있으며, 따라서 하상입자의 성질과 흐름의 유속을 알면 선굴량을 산정할 수 있는 방법을 제시하였다.
본 연구는 해빈변형과정에 침식과 퇴적사이의 상사성을 현지 및 실험실에서 결정하려고 수행되었다. 얻어진 결과는 다음과 같았다. (1) Horikawa 식의 이론을 적용하여 연구한바 침식과 퇴적사이의 상사성을 C값만으로 결정하기는 곤란함을 알았다. (2) $H_//L_0$식만의 값으로 상사성을 결정하기는 곤란하였다. (3) $H_//L_0$와 C, $H_//L_0$와 $N_{sr}$의 무차원값을 현지 및 실험실에서 관찰한바에 의하면 $H_//L_0$가 0.024에서 침식, 퇴적이 구분되어 상사가 이루어졌다. (4) 파형경사를 알면 침식, 퇴적을 구분하는데 크게 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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