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범용 파랑.흐름 공존시의 비점착성 퇴적물이동 예측식
A General Formula of Total Sediment Transport Rate for Waves and Currents 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.21 no.6, 2009년, pp.462 - 469  

김효섭 (국민대학교 건설시스템공학부) ,  장창환 (국민대학교 건설시스템공학부)

초록
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파랑과 흐름이 공존하는 해안에서의 비점착성 퇴적물이동에 대하여 육지-외해방향 총 퇴적물 이동률을 산정할 수 있는 경험식을 제안한다. 본 경험식은 파랑만 존재하는 경우와 흐름만 존재하는 경우에도 범용적으로 사용할 수 있다. 해수면 기준 비대칭인 파랑을 이용하여 퇴적물의 부상률과 이동거리의 곱으로 단위면적당 총 퇴적물 이동률을 계산할 수 있다. 대체로 파고가 큰 파랑이 입사하는 경우 퇴적물은 외해방향으로 이동하는 반면 파고가 작은 파랑의 경우 육지방향으로 퇴적물을 이동시키는 경향을 본 예측식이 잘 재현하고 있다. 또한 장주기 파랑의 경우 퇴적물을 육지방향으로 이동시키려는 경향을 본 예측식이 잘 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study suggests a general formula of non-cohesive sediment transport rates for waves and currents which is also valid for wave only or current only condition. On-offshore sediment transport rates with the second order Stokes wave in the shallow water are calculated as the pickup rate times the d...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 지금까지 비점착성 퇴적물 이동률을 표현하기 위하여 많은 경험식이 제안되어 왔다. 대상 퇴적물을 점착성 퇴적물이나 점착성 비점착성 혼합 퇴적물로 확대한다면 더욱 복잡하게 될 것이며 본 논문에서는 비점착성 퇴적물의 이동만 기술하기로 한다.
  • 순간 부상률(pickup rate)과 그 시점에 부상한 퇴적물이 이동하는 거리(distance)를 곱한 값을 파랑주기 내에서 평균한 값으로 나타내고, 이동거리에 위상차(phase lag)를 도입한 형태의 식을 제시한다. 또한 파고와 주기의 변화에 대하여 퇴적물 이동률이 어떻게 달라지는지 검토한다.
  • 특히 파형기울기가 전체적으로 작은 값을 가지는 해안은 퇴적될 것이며, 큰 값을 가지는 해안은 침식되는 경향을 보이는 편이다. 본 논문에서는 지금까지 파랑 흐름 공존시 퇴적물이동의 방향과 크기에 영향을 미치는 요소인 최대저면 전단 응력의 크기(전단응력의 시간변화), 파랑과 흐름의 방향, 해저면 경사, 쇄파의 영향, 해저면 형상의 존재로 인한 지연 효과 중 최대저면전단응력의 크기(전단응력의 시간 변화), 파랑의 비대칭성, 파랑과 흐름의 방향, 해저면에서 부상한 퇴적물이 해저면에 다시 퇴적될 때까지의 지연효과를 고려하는 경험식을 제시하였다. 해저면 경사와 쇄파의 직접적인 영향은 본 논문에서 제안하는 식에서는 고려하지 않았다.
  • 본 논문에서는 해수면기준 비대칭인 단주기 파랑인 경우를 대상으로 하여 파랑 단독, 흐름 단독, 그리고 파랑·흐름 공존시 모두 사용할 수 있는 퇴적물 이동률 예측식을 제시하고자 한다.
  • 본 논문에서는 해수면기준 비대칭인 단주기 파랑인 경우를 대상으로 하여 파랑 단독, 흐름 단독, 그리고 파랑·흐름 공존시 모두 사용할 수 있는 퇴적물 이동률 예측식을 제시하고자 한다. 이 식을 사용하여 파랑 단독의 경우, 파랑과 약한 흐름이 같은 방향(inline)으로 공존하는 경우, 그리고 파랑과 파랑 진행방향에 반대로 약한 흐름이 공존하는 경우에 퇴적물이 이동하는 방향을 예측할 수 있음을 보이고자 한다. 순간 부상률(pickup rate)과 그 시점에 부상한 퇴적물이 이동하는 거리(distance)를 곱한 값을 파랑주기 내에서 평균한 값으로 나타내고, 이동거리에 위상차(phase lag)를 도입한 형태의 식을 제시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
파랑 흐름 공존시의 경험식이 지닌 문제점은 무엇입니까? 비점착성 퇴적물이동 경험식은 크게 파랑만에 대한 경험식, 흐름만에 대한 경험식, 그리고 파랑 흐름 공존시의 경험식으로 대별할 수 있다. 여기에서, 파랑 흐름 공존시의 경험식은 흐름만 존재할 때의 퇴적물이동 예측에 활용 가능한 형태이나, 파랑 단독시의 퇴적물이동 예측에 사용할 수 없는 형태로 제시되어 왔다는 문제점이 있다.
비점착성 퇴적물이동 경험식은 어떻게 대별됩니까? 비점착성 퇴적물이동 경험식은 크게 파랑만에 대한 경험식, 흐름만에 대한 경험식, 그리고 파랑 흐름 공존시의 경험식으로 대별할 수 있다. 여기에서, 파랑 흐름 공존시의 경험식은 흐름만 존재할 때의 퇴적물이동 예측에 활용 가능한 형태이나, 파랑 단독시의 퇴적물이동 예측에 사용할 수 없는 형태로 제시되어 왔다는 문제점이 있다.
파랑 단독시의 경험식이 지니는 문제점은 무엇입니까? 이러한 형태의 경험식은 선형 파랑(해수면 기준 대칭형)이나 순수 단주기 왕복성 흐름(예: water tunnel)에 대하여 영의 퇴적물 이동률을 보이며, 별 의미가 없다. Stokes의 해수면 기준 비대칭성을 갖는 파랑에 대하여서는 영이 아닌 순 퇴적물 이동률이 나타나게 되나, 항상 육지방향 이동률이 양이 되는 부정확해지는 문제점이 있다.
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