[논문]LES-WASS-3D를 이용한 연안에서의 침수시뮬레이션

허동수; 이우동; 염경선

LES-WASS-3D를 이용한 연안에서의 침수시뮬레이션
Inundation Simulation Using LES-WASS-3D in the Coastal Zone 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.22 no.4 = no.83, 2008년, pp.34 - 39

허동수 (국립경상대학교 해양과학대학 토목환경공학부(해양산업연구소)) , 이우동 (국립경상대학교 대학원 해양토목공학과) , 염경선 (일본 나고야대학 공학연구과 사회기반공학)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study is to investigate the inundation characteristics over coastal area due to the variation of sea level and plane arrangement of manholes using the 3D numerical model that is able to simulate directly interaction of WAve Structure Sandy beach(LES-WASS-3D). At first, The adopted model was validated through the comparison with an existing experimental data and showed fairly nice agreement. And then, the inundation characteristics over coastal area are discussed in relation to the variation of sea level and plane arrangement of manholes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 태풍내습 시, 호안과 연결된 관거를 통한 배수 및 역류가 연안역의 침수고에 미치는 영향을 검토하기 위하여, 수리모형실험 (Sakakiyaim and Imaiz 1996) 과의비교. 검토를 통하여 타당성이 확인된 3차원모델( LES-WASS-3D; 허동수와 이우동 2007)를 이용하여 소파 호안으로 이루어진 가상의 시가지를 대상으로 침수 시뮬레이션을 수행하였으며, 입사조건(조위, 주기)변화와 맨홀의 유무 및 평면배치의 변화에 따른 침수고의 특성에 대하여 논의하였다.

제안 방법

검토를 통하여 타당성이 확인된 3차원모델( LES-WASS-3D; 허동수와 이우동 2007)를 이용하여 소파 호안으로 이루어진 가상의 시가지를 대상으로 침수 시뮬레이션을 수행하였으며, 입사조건(조위, 주기)변화와 맨홀의 유무 및 평면배치의 변화에 따른 침수고의 특성에 대하여 논의하였다.
and Imai, 1996)와 비교 . 검토하여 그 타당성을 확인하였으며, 검증된 LE&WAS&3D를 이용하여 소파호안의천단을 통한 월파 및 월류와 맨흘을 통한 역류에 의한 가상 시가지에서의 침수특성을 파악하였다. 이로부터 얻어진 중요한 사항을 기술하면 아래와 같다.
4로 구성하였다. 또한, 가상 시가지에서 바다로 연결되는 관거를 매설하고 맨홀을 설치하여 수치시뮬레이션을 수행하였다.
본 연구에서 이용한 수치모델 LES>WAS&3D(허동수와 이 우동, 2007)의 검증을 위하여 기존의 수리모형실험치 (Sakakiyama and Imai, 1996)와 비교 . 검토하여 그 타당성을 확인하였으며, 검증된 LE&WAS&3D를 이용하여 소파호안의천단을 통한 월파 및 월류와 맨흘을 통한 역류에 의한 가상 시가지에서의 침수특성을 파악하였다.
본 연구에서는 입사조건(조위, 주기)변화/ 맨홀의 유무 및 평면배치에 따른 가상시가지에서의 침수특성을 파악하기 위하여, Fig. 3과 같은 3차원 수치파동수조를 이용하였으며, 파의 재반사를 방지하기 위해 입사파경계에 조파소스(조파원천) 를 이용하였으며 offshore측에는 부가감쇠영역을 설치하였다. 해석영역에는 1:1의 경사를 가진 소파호안과 배후에 일정한 경사를 가진 가상시가지를 구성하였으며, 호안의 소파제는 평균 입경(屁。) 4cm, 체적공극률(乙) 0.
본 연구에서는 입사조건으로서 입사파고四=8两)를 고정하고, 조위 및 주기의 변화와 맨홀의 평면배치를 고려하였으며, CASE2-1~24는 맨홀을 종방향(X방향)으로 배열(MLM2-M3)하여 3개의 맨홀이 1개의 관거에 연결되어 있는 형태이고, CASE3-1~3J는 횡방향(y방향)의 배열(M4, Ml, M5)로 독립적인 형태를 가진다. 즉, 각각의 관거에 1개씩의 맨홀이 연결되어 있는 형태이다.
즉, 각각의 관거에 1개씩의 맨홀이 연결되어 있는 형태이다. 이상의 조건에 따른 가상시가지의 평균 침수 심과 맨흘의 평면배치에 따른 침수특성에 관하여 검토를 수행하였으며, 침수시뮬레이션에 이용된 상세한 사항은 Table 1에 나타내었다.
1과 같은 Sakakiyama and Imai(1996)의 월파에 관한 수리모형실험수조에 근거한 3차원 수치 파동 수조를 이용하였다. 파의 무반사 조파를 위해 offshore측에는 조파소스 및 부가감쇠영역을 두었고, onshore 측에는 비탈면경사 1:4/3를 가진 소파블록과 직립 케이슨으로 구성되며, 폭 30cm, 수심 천단고 5cm로 구성되었다. Fig.
3과 같은 3차원 수치파동수조를 이용하였으며, 파의 재반사를 방지하기 위해 입사파경계에 조파소스(조파원천) 를 이용하였으며 offshore측에는 부가감쇠영역을 설치하였다. 해석영역에는 1:1의 경사를 가진 소파호안과 배후에 일정한 경사를 가진 가상시가지를 구성하였으며, 호안의 소파제는 평균 입경(屁。) 4cm, 체적공극률(乙) 0.4로 구성하였다. 또한, 가상 시가지에서 바다로 연결되는 관거를 매설하고 맨홀을 설치하여 수치시뮬레이션을 수행하였다.

이론/모형

한다. 따라서 본 연구에서는 LESWASS-3D 모델의 타당성 검증을 위하여, Fig. 1과 같은 Sakakiyama and Imai(1996)의 월파에 관한 수리모형실험수조에 근거한 3차원 수치 파동 수조를 이용하였다. 파의 무반사 조파를 위해 offshore측에는 조파소스 및 부가감쇠영역을 두었고, onshore 측에는 비탈면경사 1:4/3를 가진 소파블록과 직립 케이슨으로 구성되며, 폭 30cm, 수심 천단고 5cm로 구성되었다.
본 연구에서는 입사조건(조위, 주기)변화 및 맨홀의 평면배치에 따른 가상시가지에서의 침수해석을 실시하기 위하여, 허동수와 이우동(2007)에 의해 개발된 3차원 수치해석기법, LE9WASS-3D를 이용하였다.

성능/효과

5(a)는 맨홀을 설치하지 않은 경우(CASE1-2)를 (b) 는맨홀을 종방향으로 설치하였을 경우(CASE2-2)를 (c)는 맨홀을 횡 방향으로 설치하였을 경우(CASE 3-2)를 각각 나타내고 있다. 그림으로부터 맨홀이 설치되지 않은 (a) CASE1-2의 경우가 맨홀이 설치된 경우보다 천단을 통한 월파 및 월류량이 미세하지만 증가(천단배후부분의 월류 폭 참조) 하는 것을 확인할 수 있다. 이는 관거가 설치되지 않음으로서 그렇지 않은 경우((b) CASE2-2, (c) CASE3-2)보다 불투과호안의 영향을 크게 받음으로서 평균수위 상승 및 부분중복파의 증대로 인하여 나타난다고 판단된다.
맨홀이 설치되지 않은 (a) CASE1-2에는 소파호안의 천단을 통한 월파로 인하여 호안의 배후 도로가 일부 침수된 것을 확인할 수 있고, 맨홀을 종방향으로 설치한 (b) CASE 2-2에서는 호안부근의 맨홀이 없는 장소에서는 (a) CASEL2와 유사한 침수분포를 나타내고 있지만, 시가지의 중앙도로에 설치된 매홀 부근에서는 역류 현상에 의해서 침수가 계속 진행 중이다. 또한, 횡방향으로 맨홀이 설치된 (c) CASE3-2의 경우에서는 소파호안의 천단상을 통한 월파와 맨홀을 통한 역류의 영향으로 소파호안 배후의 도로가 대부분 침수된 상태인 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 맨홀의 평면배치에 따라 상이한 침수특성을 나타내고 있으므로 침수피해에 자주 노출되는 해안 도시, 산업단지 및 항만 등을 계획할 경우 하수 .
1. 조위가 상승할수록 월파량 및 월류량이 현저히 증가하며, 또한 입사파의 주기가 길어질수록 월파량의 증가로 인하여 연안역에서의 침수심이 증가한다.
2. 일정조위 이상일 경우, 연안역에 맨홀이 설치된 경우가 설치되지 않은 경우에 비해 관거를 통한 역류현상으로 인해 평균 침수 심이 급격히 증가한다.
3. 전반적인 침수특성은 맨홀의 설치 유무 및 명 면 배치에 따라 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 침수피해에 자주 노출되는 해안 도시, 산업단지 및 항만 등의 계획/설계를 할 경우 하수 .
맨홀을 설치한 경우(CASE2-l~3-3) 관거를 통한 역류량의 증가로 인하여 그렇지 않은 경우(CASEM~L4)보다 평균 침수 심이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 맨홀의 평면배치에 따른 평균침수심의 변화는 조위가 낮은 경우에는 그다지 큰 차이를 나타내지 않지만, 조위가 높은 경우에는 맨홀을 설치하지 않은 경우에 비해 약 2배 정도의 평균침수심 차이를 확인할 수 있다. 이와 같은 현상은, 조위가 낮은 경우 맨홀을 통한 역류현상의 영향이 충분히 고려되지 않으나, 조위가 천단보다 높은 경우(屈=-2cm) 에는 맨홀을 통한 역류량의 증가로 인하여 평균침수심이 증가하기 때문이다.
4의 평균침수심으로부터 맨홀이 설치되어 있지 않은 경우(CASEl-l~l-6) 에는 예상한 바와 같이 조위가 상승할 수록월류량 및 월파량이 증가하고, 주기가 길어질수록 월파량이증가함으로 평균침수심이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 맨홀을 설치한 경우(CASE2-l~3-3) 관거를 통한 역류량의 증가로 인하여 그렇지 않은 경우(CASEM~L4)보다 평균 침수 심이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 맨홀의 평면배치에 따른 평균침수심의 변화는 조위가 낮은 경우에는 그다지 큰 차이를 나타내지 않지만, 조위가 높은 경우에는 맨홀을 설치하지 않은 경우에 비해 약 2배 정도의 평균침수심 차이를 확인할 수 있다.

후속연구

3차원적인 분석 . 검토에 크게 기여할 것으로 생각되며, 앞으로 이와 같은 연구는 필수적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.
이상과 같은 배경에 근거하여, 연안역에서의 고정도의 침수해석을 위해서 본 연구에서 이용한 것과 같은 3차원 수치해석수법 (LE9WAS$3D; 허동수와 이우동, 2007)을 적용한다면, 침수특성의 3차원적인 분석 . 검토에 크게 기여할 것으로 생각되며, 앞으로 이와 같은 연구는 필수적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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