• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.52-56
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• 2010

본 연구에서는 지진해일의 전파 과정을 모의함에 있어 선형 천수방정식의 수치분산을 이용하는 기법이 아닌 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하는 유한차분기법을 제안하였다. 지배방적식과 차분식의 일치성을 해석하기 위해 이산화 오차를 확인하고, 수치해의 안정적 수렴여부를 판단하기 위해 Von neumann 안정성 해석을 수행하였다. 또한 기법의 정확성을 검증하기 위하여 Gauss 분포의 초기 자유수면변위를 갖는 문제에 적용하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 비교하였다. 그 결과 기존의 선형 천수방정식을 차분화한 수치모형에 비하여 정확한 결과를 제공하였고 분산보정기법을 이용한 수치모형과 동일한 정확도를 보였으나 본 수치모형을 이용했을 때 비교적 넓은 범위의 조건에서 정확도 높은 결과를 제공하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.468-468
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• 2016

3차원 동수역학 모델을 이용하여 연안 순환에서 발생하는 이안류의 연직 분포를 조사하였다. 이안류 흐름은 변수심 위에서 발생하는 파의 쇄파와 모멘텀 전달에 의해 발생하는 외해방향의 흐름을 의미하는 것으로 해안의 보전, 유지 및 개발 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 지난 수십년동안 이안류와 관련된 현상을 해석하기 위해 많은 연구들이 수행되어 왔다. 하지만 대부분의 연구들은 수심적분된 2차원 모델을 사용하거나 위상 평균된 3차원 모델을 사용하여 이안류 흐름이 발생할 시 유속의 3차원 분포나 각 종 물리량의 시간적인 변화 등을 모의하기 어려웠다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모델 NHWAVE (Non-Hydrostatic WAVE model)을 이용하여 이안류의 연직분포를 조사하였다. 이안류를 발생시키기 위하여 이상적인 이안류 지형을 만들었으며 여러 지점에서 연직분포를 측정하여 수심적분된 Boussinesq 모델과 비교하여 특성을 파악하였다. 수치모의 수행결과, 두 모델 모두 이안류 현상을 잘 재현하였으나 Boussinesq 모델은 수평유속의 연직방향 변화를 잘 재현하지는 못하였다. 또한, 파고가 상대적으로 큰 경우에는 3차원 모델에서는 작은 순환류가 외해 영역에서 발생하였으나 Boussinesq 모델에서는 관측하지 못하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2007.02a
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• pp.395-398
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• 2007

In this study, new dispersion-correction terms are added to leap-frog finite difference scheme for the linear shallow-water equations with the purpose of considering the dispersion effects of the linear Boussinesq equations for the propagation of tsunamis. The new model is applied to near Gadeok island in Pusan about The Central East Sea Tsunami in 1983 and The Hokkaldo Nansei Oki Earthquake Tsunami in 1993 one simulated in the study.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.20 no.6 s.73
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• pp.35-40
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• 2006

In recent years, there's been strong demand for seawalls that havea gentle slope and permeability that serveswater affinity and disaster prevention from wave attack. The aim of this study is to examine wave transformation, including wave run-up that propagates on the coastal structures. A numerical model based on the weak nonlinear dispersive Boussinesq equation, together with the unsteady nonlinear Darcy law for fluid motion in permeable layer, is developed. The applicability of this numerical model is examined through Deguchi and Moriwaki's hydraulic model test on the permeable slopes. From this study, it is found that the proposed numerical model can predict wave transformation and run-up on the gentle slope with a permeable layer, but can't show accurate results for slopes steeper than about 1:10.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.33 no.6
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• pp.257-264
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• 2021

This study established a numerical model capable of calculating the wave overtopping rate of coastal structures by nonlinear irregular waves using the FUNWAVE-TVD model, a fully nonlinear Boussinesq equation model. Here, a numerical model was established by coding the mean value approach equations of EurOtop (2018) and empirical formula by Goda (2009), and adding them as subroutines of the FUNWAVE-TVD model. The verification of the model was performed by numerically calculating the wave overtopping rate of nonlinear irregular waves on vertical wall structures and comparing them with the experimental results presented in EurOtop (2018). As a result of the verification, the numerical calculation result according to the EurOtop equation of this model was very well matched with the experimental result in all relative freeboard (R_c/H_mo) range under non-impulsive wave conditions, and the numerical calculation result of empirical formula was evaluated slightly smaller than the experimental result in R_c/H_mo < 0.8 and slightly larger than the experimental result in R_c/H_mo > 0.8. The results of this model were well represented in both the exponential curve and the power curve under impulsive wave conditions. Therefore, it was confirmed that this numerical model can simulate the wave overtopping rate caused by nonlinear irregular waves in an vertical wall structure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1935-1939
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• 2006

In this study, the new dispersion-correction terms are added to leap-frog finite difference scheme for the linear shallow-water equations with the purpose of considering the dispersion effects such as linear Boussinesq equations for the propagation of tsunamis. And, dispersion-correction factor is determined to mimic the frequency dispersion of the linear Boussinesq equations. The numerical model developed in this study is tested to the problem that initial free surface displacement is a Gaussian hump over a constant water depth, and the results from the numerical model are compared with analytical solutions. The results by present numerical model are accurate in comparison with the past models.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.1
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• pp.61-72
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• 2016

In Korea, the aquifers at the coastal areas are mostly shallow alluvial unconfined aquifers. To simulate the flow and dispersion in unconfined aquifer, a FDM model has been developed to solve the nonlinear Boussinesq equation. Related analysis and verification have been executed. The iteration method is used to solve the nonlinearity, and the model shows 3-D shape because it is a 2-D y model that consider the undulation of water table and bottom. For the verification of the model, the output of flow module is compared to the 1-D analytic solution of Lee (1989) which have the drawdown or uplift boundary condition, and the two results show almost the same value. and the mass balance of dispersion module shows about 10% error. The developed model can be used for the analysis and design of the flow and dispersion in the unconfined aquifers. The model has been applied to the estuary area of Ssangcheon watershed, and the parameters have been deduced as a result : hydraulic conductivity is 90 m/day, and longitudinal dispersivity is 15 m. And the analysis with these parameters shows that the wells are situated in the influence circle of each others except for No. 7 well. Groundwater discharge to sea is $3700m^3/day$. And the chlorine ion ($cl^-$) concentration at the pumping wells increase at least 1000 mg/L if groundwater dam is not exist, so the groundwater dam plays an important role for the prevention of sea water intrusion.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.31 no.7
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• pp.579-587
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• 2007

Samchunpo(Sin Hyang) Harbor is located in the bay of Sa Chun, the central south coast of Korean peninsula. The harbor and coastal boundaries have been protecting by natural coastal islands and shoals. Currently, The Sin Hyang harbor needs maintenance and renovation of the sheltered structures against the weather deterioration and typhoon damages. Consequently to support this, the calculation of accurate design wave through the typhoon wave attack is necessary. In this study, calculation of incident wave condition is simulated using steady state spectrum energy wave model(wide area wave model) from 50 years return wave condition. And this simulation results in wide offshore area were used for the input of the extended mild slope wave model at the narrow coastal area. Finally, the calculation of design wave at Sin Hyang harbor entrance was induced by Boussinesq wave model(detail area wave model) simulation. The numerical model system was able to simulate wave transformations from generation scale to shoreline or harbor impact. We hope these results will be helpful to the engineers doing placement, design, orientation, and evaluation of a wide range of potential solutions in this area.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.17 no.1
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• pp.1-8
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• 2005

For the simulation of tsunami propagation an active dispersion-correction two-dimensional finite element model has been developed based on a shallow-water wave equation. This model employs an arbitrary triangular mesh and an explicit time integration scheme. However, the physical dispersion effects as included in the Boussinesq equations can be taken into account in the computation. The validity of the dispersion-correction scheme developed in this study is verified through the comparison of numerical solutions calculated using the new scheme with analytical ones considering dispersion effect of waves. As a result, the present model is shown to be considerably accurate.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.58-58
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 파장에 비해 먼거리를 전파한다. 따라서 지진해일이 전파할 시 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 그러므로 동해에서 발생하는 지진해일을 수치모의 할 때는 분산효과가 충분히 고려될 수 있는 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 그러나 이를 직접 풀 경우에는 상당히 많은 시간이 소비되며 효율적이지 못하다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항을 선형 Boussinesq 방정식의 분산항과 같은 형태를 가질 수 있도록 분산보정계수를 사용하여 수치모의를 수행하였다. 하지만 이때 사용된 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 이용하여 유도된 것이므로, 실제 경사가 있는 지형을 통과할 때의 수치모의 결과는 정확하다고 할 수 없다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정으로 새로운 지배방정식을 유도하였으며, 수심변화로 인해 새로 발생하는 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 또한 수심이 변화는 지형을 통과하는 지진해일의 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용하여 가상 지진해일을 원형 천퇴지형에 통과시키는 수치모의를 수행하였다. 결과의 비교를 위한 정확해가 없으므로, 비선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 이용하여 동일한 조건으로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 시 중심선에 4개의 가상 gage를 설치하였으며, 이를 통해 각각의 수치모의 실험에 대한 자유수면 변위를 관찰하여 비교하였다. 수치모의 결과에 대한 비교를 통하여 기존의 분산보정기법에 비해 본 연구에서 제안한 새로운 수치기법이 분산효과를 비교적 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 비교적으로 실제 지형에 적용하였을 때 정확도 향상의 가능성이 높다고 판단하였다.