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목포해역 점착성 퇴적물의 수송에 관한 수치모의
Numerical Modeling of Cohesive Sediment Transport at Mokpo Coastal Zone 원문보기

한국해양환경공학회지 = Journal of the Korean society for marine environmental engineering, v.9 no.1, 2006년, pp.36 - 44  

정태성 (한남대학교 토목환경공학과) ,  김태식 (동부엔지니어링 수자원환경) ,  정동국 (한남대학교 토목환경공학과)

초록
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연안해역에서 점착성 퇴적물의 수송과정을 수치모의하였다. 복잡한 지형을 가진 연안해역에 효과적인 유한요소모형 이 해수유동과 퇴적물 수송을 모의하기 위해 수립되었다. 침식률을 기존 연구결과 및 바닥퇴적물 시료의 물리특성 분석자료를 가지고 편리하게 결정하였으며, 모의결과는 관측된 부유사 농도의 시간변화와 잘 일치하는 양호한 계산 결과를 보였다, 따라서 본 연구에서 사용한 침식률 결정방법이 퇴적물 수송모의에 효과적으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cohesive sediment transport in coastal region has been studied by numerical modeling. A finite element numerical model was setup to simulate hydrodynamics and sediment transport in the coastal region with complex topography. Only physical features of observed sediments has been used to determine ero...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 서해안 및 남해안과 같이 해안선이 복잡한 해역에서 점착성 퇴적물의 수송 모의에 적합한 2차원 유한 요소모형을 수립하였다. 모델링 과정에서 침식률 계산에 기존 연구자들의 실험적 연구 결과와 현장에서 채취한 퇴적물 시료를 분석하여 얻은 퇴적물 물리특성 자료를 기초로 하여간편하게 산정식을 수립하는 방법의 현장 적용 가능성을 검토하였다. 목포해역에서 채취한 퇴적물 시료의 물성 분석 결과, 김[1992]의 실험 결과, Roberts et 실험 결과를 활용하여 침식률 산정식의 계수를 결정하였으며, 목포해역에서 퇴적물 수송을 모의하고, 계산된 부유사 농도의 시간 변화를 관측치와 상호 비교하여 사용한 방법의 타당성을 검증하였다.
  • 정확한 침식률 산정식의 계수를 결정하는 방법은 현장 또는 실험실에서 실험을 통해 결정하여야 하나 현실적으로 매우 어려우며 많은 시간을 필요로 한다. 본 연구에서는 침식률에 대한 기존 실험연구자료와 현장에서 채취된 퇴적물의 물성을 가지고 침식률을 간편하게 산정하였다. 목포해역과 인접하여 유사한 퇴적물 입자 구성비를 가지고 있는 영광 퇴적물 시료에 대한 수리실험결과(침식한 계응력과 침식률)를 기준으로 하고, 영광해역과 목포해역의 체적단위 중량비 차이를 고려하여 침식률을 수정하였다.
  • 모형의 검증 방법으로는 퇴적과 침식에 의한 지형 변화와 검증하거나 부유사 농도에 대한 검증으로 하는 방법이 있으며, 점착성 퇴적물의 경우에 부유사 농도를 검증하는 방법이 널리 이용된다. 본 연구에서도 부유사 농도에 대해 대조기와 소조기부유사 농도 관측 결과와 검증하였다. 모의 결과는 현장측 정 부유사 농도의 시간변화와 검증을 수행하였다.

가설 설정

  • 개방 경계에서 경계조건으로는 흐름이 모델 영역 외부로 향하는 경우는 인접 내부점의 농도를 사용하여 외삽하는 방법으로 경계에서 농도를 계산하였으며, 흐름 방향이 내부로 향하는 경우는 흐름이 외부로 향할 때의 농도값의 평균치를 지정하였다. 모의 시 퇴적 물 수송에 의한 침식 및 퇴적으로 인한 수심 변화가 적다고 가정하여, 이미 모의된 유속 모의 결과를 입력 자료로 활용하였다. 실제로 퇴적물 수송 모의 결과에 의하면 모의기간 동안 수심 변화는 10 cm 미만으로 적었다.
  • 바닥 퇴적층의 구성은 현장 퇴적물 시료 분석 결과에 기초하여, 표층에 체적단위 중량이 1.36 g/cn?이고 입경이 7.5 u1인 퇴적물이 표층에 있고, 그 아래에는 압밀이 진행되어 단단해진 체적단위 중량 1.57 g/cm, 인퇴적물이 존재한다고 가정하였다. 개방 경계에서 경계조건으로는 흐름이 모델 영역 외부로 향하는 경우는 인접 내부점의 농도를 사용하여 외삽하는 방법으로 경계에서 농도를 계산하였으며, 흐름 방향이 내부로 향하는 경우는 흐름이 외부로 향할 때의 농도값의 평균치를 지정하였다.
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