• Title, Summary, Keyword: 하류경계조건

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The Improvement of the Tidal Boundary Condition in the Han River Estuary for Hydraulic Analysis (한강하구지역의 수리학적 분석을 위한 하류경계 조건의 개선 방향)

  • Park, Hyo-Seon;Byeon, Seong-Joon;Choi, Gye-Woon;Lee, Yong-Hun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.610-610
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    • 2012
  • 한강하구는 국가하천인 한강, 한강의 1지류인 임진강과 북한 황해도의 예성강이 만나 한강하류 수역을 형성하여 서해 중부해역과 합류하여 매우 복잡한 수리학적 특성을 지닌다. 또한 한강하구의 경우 교량, 수중보 등의 하천 구조물이 설치되어 있다. 수리학은 크게 수위와 관계되는 현상, 하상변화와 관계되는 현상, 외부 환경과 관계되는 현상으로 살펴 볼 수 있다(최계운, 2005). 하천구조물이 설치됨에 따라 구조물 주변에서 국부적으로 수위가 상승되거나 유속이 변화, 세굴현상 등의 하상 변화, 구조물 설치에 따른 생태계의 단절 현상 등 수리학적 현상에 영향을 미치게 된다. 한강하구는 이러한 복잡한 흐름현상에 더해 군사적으로 민감한 지역의 특성으로 현장의 접근성에 한계가 있어 이 지역의 연구조사는 더욱 어렵다. 그간 한강하구의 흐름 현상을 규명하기 위한 연구 방법으로 수치모의를 통한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 수리학적 흐름 현상을 계산하기 위한 필수 조건인 하류경계조건 설정에도 어려움이 수반된다. 이 때문에 한강의 수리학적 수치모의 실험에 관한 연구들은 한강하구의 얕은 수심과 해석의 공간적 범위를 소홀히 하고, 공릉천 합류부를 기준으로 하류지점에 대해서는 인천 조위관측소의 조위자료를 사용하거나 하천정비기본계획상의 기점수위를 일괄적으로 적용하여 지점에 따른 수위의 차이를 적용하지 못하는 한계를 지닌다. 따라서 본 연구에서는 남북접경지역 접근의 어려움으로 인하여 발생되는 한강하구 흐름해석의 불확실성을 명확히 하기 위한 방안으로 한강하구지역에 해당 군부대와 군사정전위원회의 출입허가 승인을 얻어 현장조사를 실시하였다. 사전조사를 통하여 성동교, 대산교, 공릉천, 화도돈대, 철곶돈대 전방 수변, 애기봉전망대 전방 수변을 조사 지점으로 선정하였다. 기존 연구에서는 한강하구의 공릉천 합류부 지점을 하류경계조건으로 채택하고 있으나, 현장조사를 통하여 얻을 자료를 분석한 결과 공릉천 합류부 지점의 수위는 강우발생에 대한 하천의 영향을 받는 것으로 나타나 하류경계조건으로 적정하지 않은 것으로 판단되었으며, 공릉천보다 하류지역에 위치한 지역에 대하여 하류경계조건으로 적정한 지역을 찾을 수 있었다. 수치해석 시에는 공간적 범위와 연구의 목적을 고려하여 각 지점의 실제 관측 자료를 활용한 경계조건을 사용하는 것이 적합한 것으로 판단되며 보다 많은 현장조사와 특성분석을 통한 정확한 경계조건의 구축이 필요할 것으로 사료된다.

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Analysis of Flood Control Reservoir Using CFD Model (CFD 모형을 이용한 홍수조절지 해석)

  • An, Sang-Do;Lee, Ho-Jin;Jun, Kye-Won;Yoon, Young-Ho
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1205-1208
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    • 2007
  • 본 연구에서는 3차원 CFD 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 군남 홍수조절지 접근수로의 안정성과 웨어의 월류능력을 검토하였다. 이를 위해서 현지측량자료와 1:5,000도의 수치지도를 이용하여 지형과 기본계획 설계(안)의 여수로를 구성하였다. 지형은 모델링 범위를 충분히 포함하도록 홍수조절지의 상 하류에 걸쳐 작성하였으며, 연직범위는 가능 최대 홍수량(PMF)시 저수지의 최고수위를 초과하는 범위까지 재현하였다. 모델링 범위는 웨어와 같은 구조물 주변에서는 조밀한 격자를 사용하여 정밀한 흐름현상을 재현토록 하였으며, 저수지 부분과 하류하천 부분에 대하여는 느슨한 격자망을 적용하여 최종적으로 2가지 격자망으로 모델링 전체범위에 대하여 격자를 구성하였다. 상류 경계조건으로는 저수지 수위를 경계조건으로 설정하였고, 하류 경계조건으로는 군남 홍수조절지가 일반댐과 달리 상 하류의 표고차가 크지 않아 방류시 하류하천 수위 상승으로 인하여 통수능에 영향을 줄 것으로 판단되므로, 방류량 대 하류하천 형성수위 관계식을 산정하여 방류량에 따른 하류하천의 수위를 하류경계조건으로 설정하였다.

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Analysis on the Hydraulic Characteristics for the Application of Nature Revetment Technique Using Soft-Bag (소프트 백을 활용한 자연형 호안공법 적용을 위한 수리학적 특성 분석)

  • Han, Man-Shin;Choi, Gye-Woon;Park, Hyun-Ki;Lee, Young-Heun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.81-81
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    • 2011
  • 우리나라는 최근 많은 주요하천에서 생태하천으로의 복원작업이 활발하게 진행되고 있다. 견고함을 위해 예전부터 수충부에 콘크리트를 주로 사용하였으나, 생태하천으로의 복원을 위해서는 호안 조성 재료의 교체가 필요하다. 콘크리트를 대체 할 여러 종류의 자연친화적 재료 및 공법들이 개발되고 있으나, 재료에 대한 신뢰성 있는 특성 분석 자료 및 평가에 대해서는 진행되어 있지 않다. 본 논문에서는 최근 자연형 하천 조성에 사용되고 있는 소프트 백(Soft-Bag)에 대한 수리학적 특성치를 검토하기 위하여 식생 유 무에 따른 조도변화, Re수 및 Fr수를 산정하였다. 본 연구를 위하여 최대로 약 0.4cms의 유량이 통수가 가능하도록 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 개수로 장치를 실내에 설치하였으며, 지하저류조를 제작하여 200톤의 유량이 순환되도록 펌프 4대를 설치 하였다. 또한, 유속의 증가를 위하여 개수로 경사장치를 설치함으로써 최대 0.005의 경사로 실험이 가능하도록 제작하였으며, 최하류부에 수문을 설치함으로써 하류경계조건에 의한 실험이 가능 하도록 하였다. 본 실험을 위하여 유량 및 하류경계조건의 변화에 따라 호안의 식생 유 무를 달리하여 실험을 통해 얻어진 데이터를 분석하였으며, 식생이 없는 경우 유량이 증가할수록 Re수 및 한계소류력이 증가하였으며, Fr수의 경우에는 하류경계조건에 따라 유속변화에 더 민감한 것으로 나타났고, 조도의 경우에는 0.01~0.025의 범위로 나타났고, 식생이 있는 경우 하류경계조건에 의한 변화의 폭이 더 작게 나타났다. 식생에 의한 유속은 하류경계조건이 낮은 경우에는 유량이 클수록 식생에 의한 변화가 크게 나타났지만, 하류경계조건이 커질수록 식생에 의한 유속의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.

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The Variation of Flow Characteristics by the Downstream Boundary Condition at Estuary (하천하구지역의 하류경계조건에 따른 흐름특성 영향)

  • Byeon, Seong-Joon;Choi, Gye-Woon;Park, Hyo-Seon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.65-65
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    • 2011
  • 하천의 하구지역은 유역의 보전, 개발 논의가 매우 다양하게 전개되고 있는 지역으로 개발계획들로 인한 환경변화로 유출 특성 및 유사이동 변화에 따른 정밀한 조사연구를 통한 대처방안을 수립이 필요한 지역이다. 본 논문은 2차원 수치해석이 가능하고 복잡한 해안구조를 포함한 하구지역의 흐름해석이 가능한 MIKE21 FM 프로그램을 통하여 홍수기시의 조위조건변화에 따른 수치해석을 수행하여 자연하구역인 한강하구지역을 중심으로 수위 및 유사이동의 변화 특성을 분석하였다. 첨두유량 발생 시점과 하류경계조건의 변화에 따른 하구지역의 수위변화를 살펴보면, 대상 지역의 하천구간에 해당하는 전류수위표 지점에서 기수역 수로 지점에 비하여 변동폭이 가장 크게 나타났으며, 하류의 외해와 인접할수록 변동폭이 줄어드는 것으로 나타났다. 또한, 대상지역의 상류구간은 하천유량의 영향이 크기 때문에 상류구간일수록 창조시간에 비하여 낙조시간이 길게 분포되는 것으로 나타난다. 유사이동의 특성은 하천의 유속이 크게 감소하는 부분에 퇴적이 발생되며 강화북수로의 단면이 급격하게 변화하는 석모도와 교동도사이의 수로, 염하수로의 입구부분에서는 퇴적층이 발달하는 것으로 나타났다. 따라서, 한강하구와 같이 하구둑이 설치되지 않은 하천의 하구지역에 대해서는 상류와 하류 경계조건의 특성에 따라서 복잡한 수리학적 특성이 발생하기 때문에 개발이나 구조물 축조에 앞서 더욱 많은 현장조사와 특성분석을 통한 보다 정확한 경계조건의 구축이 필요할 것으로 사료된다.

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The Study of Hydraulic Channel Routing Model Considering Tide Influence on the Downstream of the Nakdong River (조위를 고려한 낙동강 하류부 수리학적 홍수추적 모형의 연구)

  • Lee, Eul-Rae;Kim, Jong-Rae;Shin, Cheol-Kyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1006-1010
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    • 2005
  • 본 연구는 1차원 부정류 해석모형인 FLDWAV 모형을 이용하여 댐방류 또는 상류지점의 지류유입유량과 하류단의 조위에 따른 영향이 낙동강 하류 홍수위에 미치는 영향을 해석하고, 이를 GUI 시스템과의 연계를 통한 효율적인 홍수관리시스템을 구축하는데 있다. 또한 수리학적 모형수행을 위한 입력자료가 될 수 있는 수문학적 모형과의 연계방법을 제시하였으며 예측조위와 하구둑 방류량을 고려한 합리적인 하류경계조건을 지정하기 위해 회귀방정식에 의한 하류부 예측조위산정방법을 제시하였다. 본 연구에서는 적포교 수위관측소를 기점으로 하여 낙동강 하구둑까지 110km를 대상구간으로 설정하였다. 상류경계조건으로는 적포교지점의 유입량과 남강, 밀양강, 양산천 등의 지류유입량 등을 현재 한국수자원공사에서 적용하고 있는 KOWACO 홍수분석모형에 의해서 산정하였다. 또한 하류경계조건은 하구둑 내수위의 실측자료를 이용하였으며 향후 예측을 위한 적용성을 위해서 하구둑의 유입량과 예측조위조건의 상관성을 이용하여 회귀식을 산정하였다. 또한 해석결과의 효율적인 도시를 위해서 홍수추적 모형과 연계한 GUI 시스템을 구축하였다. 과거 발생한 홍수사상에 대해서 적용한 결과 실측치와 관측치가 유사한 수위 거동을 나타내고 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 다른 수계에서도 홍수예경보시스템의 구축을 위한 수리학적 모형과 수문학적 모형의 연계를 통한 좀더 신뢰성있고 정확한 해석결과를 제시할 수 있을것으로 판단된다.

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Hydraulic Channel Routing on the Nakdong River Downstream (낙동강하류부 수리학적 하도추적)

  • Lee, Eul-Rae;Shin, Cheol-Kyun;Lee, Sang-Jin;Lee, Bae-Sung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1696-1700
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    • 2006
  • 본 연구에서는 미국기상청(NWS)에서 개발된 수리학적 홍수추적모형인 FLDWAV 모형을 이용하여 낙동강유역의 수리학적 특성을 규명하고 그에 따른 결과를 분석하였다. 이를 위해서 하구둑의 배수위 영향을 직접적으로 받게 되는 낙동강 하류부인 적포수위표에서 낙동강 하구둑까지의 구간을 홍수추적모형을 수행하였다. 또한 모형수행의 정확성을 지배하는 하구둑에서의 방류량 특성을 분석하기 위해서 다양한 경우에 대해서 적용하였다. 수행을 위한 상류유입유량경계조건과 횡방향 유입유량은 수문학적 저류함수법에 의해서 유입량을 산정하였으며, 하류수위경계조건은 하구둑에서 실측하게 되는 내수위값을 적용하였다. 모의 수행을 위해서 본 연구에서는 최적의 일관된 매개변수를 확립하였으며, 대표홍수사상에 대해서 적용한 결과 수위관측지점의 관측수위와 거의 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 낙동강 하구둑에서의 수리/수문학적 특성변화는 낙동강의 상류까지 영향을 미치게 된다. 현재까지 하구둑에서의 방류량 산정에 관한 연구는 일부 수행이 되었으나, 운영자가 실질적으로 도입하기에는 아직까지 많은 검증이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 하류경계조건을 명지지점까지 확장함으로서 부정류모형의 수행을 통한 하구둑에서의 수위 또는 방류량을 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 상류의 유량규모와 하류의 하구둑 조위에 따른 본류의 배수영향범위 등을 분석하는것은 합리적인 댐운영과 하천관리를 위한 중요한 인자가 될것으로 판단된다.

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A Functional Assessment of Nakdong River Barrage for Preventing Salinity Intrusion Using EFDC Model (EFDC를 이용한 낙동강 하구둑 염수침입방지 기능 평가)

  • Son, Yong-Ku;Jeong, Sang-Man;Cha, Kee-Uk;Hur, Young-Teck
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.2018-2022
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    • 2009
  • 본 연구에서는 낙동강 하구둑의 주요 기능 중에서 용수공급에 지장을 초래하는 염수침입 및 염해피해 방지 효과에 대하여 재평가 하고자 한다. 평가범위는 수치모형을 이용하여 낙동강 하구둑 건설 이전의 지형상황을 재현하고, 하구둑이 없는 조건 하에서 상류유입유량을 변화시키며 외해를 통한 염분 침입 가능범위를 수치모의 함으로서 하구둑의 효과를 간접적으로 평가하였다. 연구에 사용된 수치모형인 EFDC 모형 입력자료로 낙동강 하류부 및 외해 수역에 대한 3차원 지형도를 작성하였고. 평면 직교곡선격자망을 이용하여 대상 지역을 분할하였다. 초기조건으로 전 수역을 담수(염도 0.0psu)로 가정한 상태에서 하류단 경계에 실측 조위 및 해수조건(염도 33psu)을 적용하고 상류단에는 $50m^3/sec$를 적용하여 약 20일간 수행된 결과를 사용하였다. 상류유입유량을 $10^{\sim}250m^3/sec$의 범위로 변화시키고, 하류단 경계조건으로 조위를 적용하여 수치모의를 수행한 결과 염수침입현상에 제일 큰 영향을 미치는 요소는 상류로부터 유입하는 유량인 것으로 나타났다. 그 이외에 담수와 해수의 밀도 차이에 인한 밀도류형성 및 조석에 의한 염수의 밀어올림현상이 하류에서 상류로 염수가 침입하는데 다소의 영향이 있었다. 유입유량이 $250m^3/sec$에서 $10m^3/sec$로 감소할 경우 염분농도 1psu의 도달범위는 11km에서 50km정도로 증가하였다.

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Study on Flood Mitigation Effect in Urban Stream Basin with Underground drain (지하방수로 설치에 따른 도시하천의 홍수저감효과 분석)

  • Hur, Sung-Chul;Lee, Jong-Tae;Kim, Hyo-Ki;Lim, Taek-Sun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.224-228
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    • 2007
  • 도시하천인 중랑천을 대상으로 EAP 수립을 위한 한 방안으로서 계획규모를 초과하는 200년 빈도(현재 설계빈도는 100년 빈도임) 홍수에 대하여 한강홍수위 변화에 따른 월류부 위치 (시경계, 당현천 합류점, 월계1교, 묵동천 합류점)와 방수로 설계조건인 횡월류부 폭(30, 50, 70 m), 월류고(계획, 위험, 경계홍수위) 및 하류단 경계조건(평수위, 100년 빈도, 200년 빈도)에 따른 하류부 수위 저감효과를 분석하는 기술적 판단 과정을 제시하였다. 부정류 해석을 통하여 각 조건에 따른 저감효과를 분석하였다. 방수로 설치위치에 따른 홍수위 저감효과는 동일규모 방수로일 때 시경계부근에 설치한 경우에서 가장 큰 효과를 나타내고 있어 최적의 지점으로 분석되었다. 또한, 가장 취약지구인 당현천 부근의 홍수위는 당현천 합류지점에 방수로를 설치한 경우에 가장 낮아지는 것으로 분석되었다. 횡월류부의 폭과 월류고에 따라 중하류부 일정구간에서 홍수위가 100년 빈도로 저감되는 효과를 나타내었으며, 월류부 폭 및 월류고가 클수록 그 영향이 크게 나타났으나, 한강의 배수위 영향구간인 묵동천 합류점 하류구간에서는 그 영향이 감소하였다. 또한, 전반적으로 한강홍수위 변화에 따라 하류부에서의 영향은 컸으나, 당현천 상류구간에는 그 영향이 작았다.

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Two Layer Modelling with Applications to Exchange Flow and Internal Tide (이층류 모델링의 교환류와 내부조석파 연구에의 적용)

  • Kang, Sok-Kuh;Abbott, Michael-B.;Heung, Jae-Lie;Yum, Ki-Dai
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.9 no.1
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    • pp.9-23
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    • 1997
  • A numerical study of a two-layer, stratified flow is investigated, using the implicit finite difference method in one dimension. The results of computational method have been tested and, in case of lock exchange flow, compared with the results of experimental data. The results of model experiments with various interfacial, bottom friction coefficients along with various time weighting factor of numerical scheme and dissipative interface are shown and discussed. Two-layer model experiment has been also carried out to investigate the generation and propagation characteristics of internal tidal wave over the steep bottom topography under stratified condition. The internal wave seems to well radiate through the downstream boundary under the experiments adopting radiation conditions both at two layers and only at upper layer, confirming the applicability of radiational boundary condition in stratified flows. It is also shown that the internal wave through the downstream boundary propagates more actively with increasing thickness of lower layer in the downstream. This implies that the potential tidal energy in the interface will depend upon the thickness of lower layer for the constant thickness of upper layer.

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이중 슬롯을 이용한 충격파/난류 경계층 간섭현상의 피동제어

  • 구병수;김현섭;김희동
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • pp.36-36
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    • 2000
  • 천음속 또는 초음속 유동이 유동장의 하류에서 부여되는 압력조건에 의하여 감속되는 경우나, 유동방향의 갑작스런 변화를 요구하는 물체 혹은 벽면이 존재하는 경우에 발생한 충격파는 벽면을 따라 발생하는 층류 혹은 난류 경계층과 복잡한 상호간섭 (interaction)을 일으켜 충격파에 의한 박리 발생, 충격파 하류에 새로운 충격파 발생, 충격파가 큰 진폭으로 진동하게 되는 현상 등을 발생시킨다. 이러한 간섭현상은 고속유동이 통과하는 유체요소나 유체기기의 성능을 좌우하는 매우 중요한 유동현상으로, 유체기계의 설계 시 사전에 고려되어야 할 중요한 공학적 문제이다.(중략)

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