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문제 정의
- 따라서, 본 논문은 1차원 부정류로 흐름해석이 가능하고, 합류점을 포함한 하천망 해석이 가능한 부정류 흐름해석 프로그램을 경인운하에 적용시켜 상, 하류 경계조건의 변화 및 횡방향 유입량에 의한 경인운하 내 합류점 전, 후에서의 수리특성 변화와 경인운하 수로내에서 합류점의 영향 등에 의한 수리특성의 변화를 분석하고자 한다.
- 모형실험은 실제흐름보다 작은 축척으로 축소하거나 확대하여 해석하는 수리모형실험과 실제흐름에 대한 수학적 표현을 수치적으로 해석하는 수치모형실험이 있다. 수리모형이나 수치모형실험의 해석목적은 홍수발생이나 조위변화 등 어떠한 외부적 변화가 발생할 경우 외부적 변화에 따른 흐름변화를 예측하는데 목적이 있고, 이러한 예측결과를 바탕으로 하천 및 수공구조물의 설계 및 운영에 이용하게 된다. 수리모형실험의 경우 실험기간이 수치모형실험에 비하여 대단히 길고 모형을 제작하는데 있어서 실제해석 대상의 현상을 그대로 반영하기에 제약이 많으며, 모형제작에 소요되는 비용이 많이 드는 등 여러 가지 어려움으로 인하여 수치모형실험을 통한 해석이 많이 이루어지고 있다.
가설 설정
- 91 km2이고, 하상경사의 경우 소유역의 유로의 시점과 종점을 유로연장으로 나눈값을 이용하였다. 상류경계조건 및 횡방향 유입량을 산출하기 위해서는 소유역 구분은 그림 8과 같이 분수계를 이용한 단면별 유역으로 구분하여야 하지만 단면간 거리가 160 m부터 200 m에 불과하여 분수계에 의한 유역구분이 사실상 불가능하여 그림 9와 같이 평균폭을 가진 유역으로 가정하여 횡방향 유입량을 산출하였다.
- 본 연구에서 부정류해석 프로그램의 검증을 위하여 가정된 모형수로를 해석하였다. 수로는 단면간 거리 500m씩 10개 단면으로 구성된 총 4500m길이의 수로이며, 조도계수는 0.025, 하상경사 0.001을 적용하였고, 수로의 폭은 1000m의 하폭을 유지하다가 상류경계단면으로부터 1500m 하류단면에서 500m로 수축되었다가 상류경계단면으로부터 3000m하류단면에서 1000m로 확대되는 수로를 가정하였으며, 가정된 모형수로는 그림 5와 같다. 상류경계조건으로 1000 CMS의 유량이 일정하게 유입될 때 상류로부터 500m, 1000m, 1500m, 2000m, 2500m, 3000m, 3500m, 4000m떨어진 하류지점 8개 단면에 그림 6과 같이 해석시작후 18시간부터 24시간까지 0 CMS로부터 100 CMS까지 선형으로 증가한 후 24시간부터 30시간까지 100 CMS로부터 0 CMS까지 선형으로 감소하는 횡방향 유입량을 유입시켜 그 결과를 알아보았다.
- 해석대상인 경인운하 하류측 끝단의 위치는 영종도 및 율도 북측의 장도부근으로 율도에서 약 3km 정도 떨어진 근접거리에 위치하므로 율도의 관측치를 이용하여 경인운하 하류측의 조석현상을 추정하였으며, 그 내용은 그림 10과 같다. 이러한 조위의 실제 현상은 시간에 따라 불규칙하게 변화하는 불규칙파 이지만 수치해석 적용의 한계성으로 인하여 일정 주기를 가진 정현곡선으로 가정하여 적용하였고 수리특성의 변화를 좀 더 명확히 하기 위하여 최대값인 고극조위를 적용하였으며 그림 11과 같다.
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