Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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Analysis of Hydraulic effects on Piers and Transverse Overflow Type Structures in Urban Stream

도시하천의 교각 및 횡단 월류형 구조물에 의한 수리영향 분석

  • Yoon, Sun-Kwon (Dept. of Civil Engineering, The University of Seoul) ;
  • Chun, Si-Young (Division of Civil, Environmental & Urban Engineering, Wonkwang University) ;
  • Kim, Jong-Suk (Dept. of Civil Engineering, The University of Seoul) ;
  • Moon, Young-Il (Dept. of Civil Engineering, The University of Seoul)
  • 윤선권 (서울시립대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 전시영 (원광대학교 공과대학 토목환경도시공학부) ;
  • 김종석 (서울시립대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 문영일 (서울시립대학교 공과대학 토목공학과)
  • Published : 2008.02.29
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Abstract

Recently, stream flow analysis has been accomplished by one or two dimensional equations and was applied by simple momentum equations and fixed energy conservations which contain many condition limits. In this study, FLOW-3D using CFD (Computational Fluid Dynamics) was applied to stream flow analysis which can solve three dimensional RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation) control equation to find out physical behaviors and the effect of hydraulic structures. Numerical simulation accomplished those results was compared by using turbulence models such as ${\kappa}-{\varepsilon}$, RNG (Renormalized Group) ${\kappa}-{\varepsilon}$ and LES (Large Eddy Simulation). Numerical analysis results have been illustrated by the turbulence energy effects, velocity of flow, water level pressure and eddy flows around the piers and transverse overflow type structures. These results will be able to used by basis data that catch hold of effects on long-term bed elevation changes, sediment accumulations, scours and water aggravations by removal of obsolete transverse over flow type structures in urban stream.

최근 하천의 흐름해석 분야에서는 수위 및 하상변동 양상과 오염된 지류유입으로 인한 본류에서의 유속분포 양상 및 혼합과정 등의 실제적인 문제를 해결할 수 있는 1, 2차원적 해석이 이루어지고 있으며, 이는 복잡한 하천을 균일화된 모양과 단순화된 방정식으로 일괄 적용함으로써 많은 한계점을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서울시 관내 지방 2급 하천인 우이천 시험유역을 대상으로 하천의 물리적인 특성 변화에 따른 흐름해석을 수행하기 위하여 3차원 RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation)를 지배방정식으로 하는 CFD (Computational Fluid Dynamics)모형인 FLOW-3D를 이용하였고, ${\kappa}-{\varepsilon}$, RNG (Renormalized Group) ${\kappa}-{\varepsilon}$, LES (Large Eddy Simulation) 등의 난류모형을 적용하여 각각의 수치모의 결과를 비교 분석 하였다. 또한, 수치 해석을 통한 교량 설치부와 하류 횡단월류형 구조물에서의 난류영향 및 유속분포, 수위 압력분포, 와류특성 등을 분석하였고, 구조물의 철거에 의한 영향을 비교하여 분석하였다. 이는 향후 도시하천의 기능을 상실한 횡단 구조물 철거에 의한 장기적인 하상변동과 토사의 퇴적, 세굴 및 수질악화 등의 영향을 파악해 볼 수 있는 기초자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.

Keywords

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