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문제 정의
- 본 연구의 목적은 첫째, 배사구 유입부에서의 흐름 분석을 위해 RMA2 모형의 입력자료로 사용되는 와 점성계수의 변화에 따른 유속과 수심 결과를 수리모형실험 결과와 비교 검증하여 민감도 분석을 실시하고자 한다. 둘째, RMA2 흐름모의 결과를 기초로 SED2D 모형을 이용하여 배사구 유입부에서의 하상변동 모의시 사류발생 구간의 포함 여부에 따라 하상변동 결과가 어떻게 달라지는지를 분석하고자 한다.
- 둘째, RMA2 흐름모의 결과를 기초로 SED2D 모형을 이용하여 배사구 유입부에서의 하상변동 모의시 사류발생 구간의 포함 여부에 따라 하상변동 결과가 어떻게 달라지는지를 분석하고자 한다. 셋째, SED2D모형을 이용한 하상변동 모의시 계산시간 간격 설정에 따른 수치모의상의 하상변동 결과 값의 차이를 분석해 보고 동일한 지형의 서로 다른 경계 조건들을 모의할 경우 동일한 계산시간간격의 적용이 반드시 필요한지에 대해서도 알아보고자 한다.
가설 설정
- RMA2 모형의 기본방정식인 수심평균된 2차원 천수방정식은 자유 수면을 가진 물의 운동을 기술하는 3차원 Navier-Stokes 방정식의 일반식을 수심방향으로 적분함으로서 유도될 수 있다. 이때 연직 방향의 가속도항은 무시하여 압력항을 정수압 분포로 처리하며, 유체는 비압축성이라 가정한다. 수심 적분된 2차원 천수방정식의 연속방정식과 운동량방정식은 다음과 같다(EMRL, 2000).
제안 방법
- 도출된 결과(Fig. 3과 4)를 기초로 수행되는 배사구 유입부에서의 흐름 및 하상변동 모의를 위한 최적의 와점성계수를 결정하였다. 배사구 유입부에서의 흐름 및 하상변동 분석을 위한 수치모의에서의 격자점 수인 8867개와 경사 0.
- 본 연구의 목적은 첫째, 배사구 유입부에서의 흐름 분석을 위해 RMA2 모형의 입력자료로 사용되는 와 점성계수의 변화에 따른 유속과 수심 결과를 수리모형실험 결과와 비교 검증하여 민감도 분석을 실시하고자 한다. 둘째, RMA2 흐름모의 결과를 기초로 SED2D 모형을 이용하여 배사구 유입부에서의 하상변동 모의시 사류발생 구간의 포함 여부에 따라 하상변동 결과가 어떻게 달라지는지를 분석하고자 한다. 셋째, SED2D모형을 이용한 하상변동 모의시 계산시간 간격 설정에 따른 수치모의상의 하상변동 결과 값의 차이를 분석해 보고 동일한 지형의 서로 다른 경계 조건들을 모의할 경우 동일한 계산시간간격의 적용이 반드시 필요한지에 대해서도 알아보고자 한다.
- 6에서 보는 것과 같이 배사관 내에서 그리고 배사관을 빠져나온 흐름은 Froude 수가 1이 넘는 사류이며 Ackers & White공식(1973)을 적용할 수 있는 Froude 수 영역을 벗어나게 된다. 따라서 Fig. 7과 같이 모의 구간을 4가지 유형으로 나누어 사류가 발생하는 하류 모의 구간이 배사구 유입부의 하상변동 모의결과에 미치는 영향을 분석하였다. 유형 I은 배사구 상류와 배사관, 배사구 하류구간을 모두 포함한 것이며 유형 Ⅱ는 배사관 길이의 50%(50 cm)만을 고려한 것이다.
- 이러한 수치모의 상의 문제점을 해결하기 위해서는 실측된 현장자료를 이용해 흐름 계산시 사용되는 와점성계수와 같은 모형의 매개변수 검증 과정이 반드시 필요하며 하상변동 예측시에는 검증된 모형에서 채택하고 있는 여러 수치모의 조건에 대한 대상하천의 적용성도 반드시 검토해야 한다. 따라서 본 연구에서는 일반적으로 댐이나 보에 설치되는 배사관을 단순화하여 수리모형실험을 수행하였으며 상사의 왜곡 없이 실제모형 크기를 2차원 수치모형의 적용한 후 유입부 흐름 및 하상변동을 계산하고 상호비교 분석과정을 통해 매개변수 검증 및 수치모의 조건에 따른 민감도 분석을 수행하였다.
- 2). 배사구 바닥 높이에 따른 수리모형실험을 진행하기 위해 0.03 m와 0.06 m 높이의 목재를 배사구 하단에 설치하여 높이를 조절할 수 있도록 하였다. 배사구 주변에서의 흐름 및 하상변동 분석을 위한 수리모형실험의 조건은 Table 2와 같으며 실험조건 명칭(예: C086, C344)의 C는 CASE의 약자이고 첫 번째 숫자는 배사구 바닥과 하상과의 높이차, 두 번째 숫자는 하도 경사, 세 번째 숫자는 유량을 의미한다.
- 3과 4)를 기초로 수행되는 배사구 유입부에서의 흐름 및 하상변동 모의를 위한 최적의 와점성계수를 결정하였다. 배사구 유입부에서의 흐름 및 하상변동 분석을 위한 수치모의에서의 격자점 수인 8867개와 경사 0.8%와 0.4%에 맞는 와점성계수를 결정하기 위해서 유량 0.06 m3/s 일 때는 Fig. 4에서 CASE 1과 CASE 3의 추세선을 선형보간 하여 경사 0.8%와 경사 0.4%일 때의 와점성계수를 결정하였으며, 유량 0.04 m3/s 일 때는 Fig. 7에서 CASE 4와 CASE 6의 추세선을 선형보간 하여 와점성계수를 결정하였다. 따라서 4.
- 배사구 유입부에서의 하상변동을 위한 수치모의에서 사용된 유한요소망 또한 수리모형실험에서 사용한 개수로 실험장치 및 아크릴로 제작된 배사구와 같은 크기로 구성하였다. 본 연구에서 사용된 하상변동 모형인 SED2D는 하상조건이 나무 및 콘크리트 재질 등의 침식활동이 없는 지형을 재현할 수 없고 모두 침식이 가능한 하상재료로 인식하기 때문에 본 수치모의에서는 배사구 상류의 지형조건을 수리모형실험에서 모래포설범위인 배사구 상류 2 m까지 재현하였다. 배사구 유입부에서의 하상변동 모의를 위한 수치모의 경계조건은 수리모형실험과 동일한(Table 2) 조건으로 수행하였으며 하상재료 또한 실험에서 사용했던 모래 크기와 동일한 중앙입경(0.
- 본 연구에서는 RMA2 모형을 이용한 흐름 모의시 와점성계수 값의 변화에 따른 유속과 수심의 민감도 분석을 실시하고 이를 수리모형실험 결과와 비교함으로써 배사구 주변의 흐름 모의 및 하상변동 모의를 위한 검증된 와점성계수를 선정하였다. 또한 검증된 와점성계수를 적용하여 수행된 배사구 유입부에서의 흐름모의 결과를 기초로, 2차원 하상변동 모형인 SED2D를 활용하여 모의구간의 변화와 계산간격 설정에 따른 하상변동 모의를 실시하였으며 이를 수리모형실험 결과와 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 Table 4와 같이 선정된 최적의 와점성계수를 이용하여 배사구 유입부에서의 흐름 특성을 계산한 후 SED2D 모형을 이용하여 배사구 유입부에서의 하상변동 수치모의를 수행하였으며 그 결과를 수리모형실험 결과와 비교하였다(Fig. 5). 접근유속은 수치모의 결과가 수리모형실험에 비해 약 0.
- 특히 다양한 수리조건에 대한 하상변동 양상을 서로 비교할 경우 각기 다른 계산 시간간격을 사용한다며 결과 값 분석에 문제가 있을 것이다. 본 연구에서는 각 모의조건에서 서로 다른 계산 시간 간격을 설정했을 경우와 모두 같은 계산 시간간격을 설정했을 경우에 대해 수치모의와 수리모형실험 결과를 서로 비교하였다.
- Hardy 등(2000)은 격자망 스케일의 영향을 고려한 와점성계수의 선정이 난류모형의 문제뿐만 아니라 수치모형의 보정에 더 좋은 결과를 보여준다고 하였다. 본 연구에서는 격자망 간격의 영향을 고려하기 위해 3종류의 격자망 종류에 따른 와점성계수의 유속과 수심에 따른 민감도 분석을 실시하였으며 수리모형실험을 통해 나온 결과와 비교하여 수치모의에서 실제 수리적 현상과 가장 비슷한 현상을 재현하는 와점성계수를 선정하였다.
- 사류가 발생하는 배사구 하류 모의구간이 포함되는 정도에 따라 배사구 유입부에서의 하상변동 결과에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하기 위해 모의구간을 4가지 유형으로 나누어서 수치모의를 수행하였다. 4가지 유형에 대한 분석 결과, 배사관 재현길이가 길어질수록 배사관 내의 Froude 수가 증가하게 되고 이에 따라 SED2D 모형에서 계산수렴을 위한 계산 시간간격이 크게 설정되어야하는 결과를 초래하게 되며 이는 세굴심이 작게 계산되는 결과를 야기시켰다.
- 수치계산 시간간격에 따른 배사구 유입부에서의 하상변동 변화를 분석하기 위해 각 조건별 계산간격을 최소로 하여 수치모의를 수행하였다. 모의 결과, 다른 조건이 동일하다 할지라도 계산 시간간격이 다를 경우 경사가 작은 조건에서의 최대 세굴심이 경사가 큰 조건보다 최대 0.
- 와점성계수 분석을 위한 수치모의의 유한요소망은 개수로 실험장치 및 개수로에 설치된 배사관과 같은 크기로 구성하였다. 수치모의에서 격자망 크기에 따른 민감도분석을 위해 3가지 크기가 다른 격자망 간격으로 지형을 구축하였으며 각각의 격자점수는 4,020개, 8,042개, 16,995개이다. 와점성계수 분석을 위한 수치모의 조건은 Table 1과 같으며 유량, 경사 및 하류수위 조건은 수리모형실험과 동일하고 격자점수와 와점성계수를 바꾸면서 민감도 분석을 수행하였다.
- 5 m 위치에서 유속은 구조물에서 빠져나온 와류의 영향으로 불규칙하게 나타난 것을 알 수 있다. 실험으로부터 도출해낸 흐름특성 결과는 수치모의에서 와점성계수를 변화시켜가며 동일한 지점에서 도출해낸 유속 및 수심과 비교하였고 이는 수치 모형 내 지형자료의 격자점 수에 따라 다르게 나타나기 때문에 격자점 수 4,020개, 8,042개, 16,995개의 지형조건에 따라 와점성계수를 다양하게 변화시키면서 동일한 지점에서 수리모형실험의 결과 값(유속과 수심)과 비교하였다.
- 수치모의에서 격자망 크기에 따른 민감도분석을 위해 3가지 크기가 다른 격자망 간격으로 지형을 구축하였으며 각각의 격자점수는 4,020개, 8,042개, 16,995개이다. 와점성계수 분석을 위한 수치모의 조건은 Table 1과 같으며 유량, 경사 및 하류수위 조건은 수리모형실험과 동일하고 격자점수와 와점성계수를 바꾸면서 민감도 분석을 수행하였다. 와점성계수의 범위는 각 모의조건 별로 지형 및 경계조건에 따라서 수렴 조건 내에 있는 최소 및 최대값으로 설정하였다.
- 와점성계수 분석을 위한 수치모의 조건은 Table 1과 같으며 유량, 경사 및 하류수위 조건은 수리모형실험과 동일하고 격자점수와 와점성계수를 바꾸면서 민감도 분석을 수행하였다. 와점성계수의 범위는 각 모의조건 별로 지형 및 경계조건에 따라서 수렴 조건 내에 있는 최소 및 최대값으로 설정하였다.
- 첫째, 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용한 흐름 모의시 와점성계수에 따라 다르게 계산되는 유속 및 수심 값의 민감도 분석을 수행하였으며 실제 수리모형실험 결과 값과의 검증을 통해 최적의 와점성계수 선정방법을 제시하였다. 본 연구에서 도출된 결과는 향후 실제하천에서의 수치모의 연구를 수행하는데 있어 측정된 수위값의 비교를 통해 와점성계수를 선정하는데 기준이 될 수 있을 것으로 기대된다.
대상 데이터
- 배사구 유입부에서의 하상변동을 위한 수치모의에서 사용된 유한요소망 또한 수리모형실험에서 사용한 개수로 실험장치 및 아크릴로 제작된 배사구와 같은 크기로 구성하였다. 본 연구에서 사용된 하상변동 모형인 SED2D는 하상조건이 나무 및 콘크리트 재질 등의 침식활동이 없는 지형을 재현할 수 없고 모두 침식이 가능한 하상재료로 인식하기 때문에 본 수치모의에서는 배사구 상류의 지형조건을 수리모형실험에서 모래포설범위인 배사구 상류 2 m까지 재현하였다.
- 배사구 주변에서의 흐름 및 하상변동 수리모형실험을 위해 Fig. 1과 같은 아크릴 재질의 배사관를 제작하였다. 배사구 폭은 0.
- 본 실험에서는 수조를 포함한 길이 25 m, 높이 0.8 m, 그리고 폭 0.8 m의 수로가 사용하였다. 개수로 상류단에는 고수조에 유입된 물을 받아 유량을 조절할 수 있는 사각 위어(Weir)가 설치되어 있으며 수로의 끝에는 수위를 조절할 수 있는 수문이 설치되어있다.
- 2 m로 제작하였다. 제작된 배사관은 개수로 실험 장치의 유입부에서 5.4 m 떨어진 지점에 설치하였으며 배사구로부터 상류방향으로 2 m, 하류방향으로 1 m 지점의 범위까지 높이 0.2 m로 하상재료를 포설하였다(Fig. 2). 배사구 바닥 높이에 따른 수리모형실험을 진행하기 위해 0.
데이터처리
- 본 연구에서는 RMA2 모형을 이용한 흐름 모의시 와점성계수 값의 변화에 따른 유속과 수심의 민감도 분석을 실시하고 이를 수리모형실험 결과와 비교함으로써 배사구 주변의 흐름 모의 및 하상변동 모의를 위한 검증된 와점성계수를 선정하였다. 또한 검증된 와점성계수를 적용하여 수행된 배사구 유입부에서의 흐름모의 결과를 기초로, 2차원 하상변동 모형인 SED2D를 활용하여 모의구간의 변화와 계산간격 설정에 따른 하상변동 모의를 실시하였으며 이를 수리모형실험 결과와 비교 분석하였다.
이론/모형
- 배사구 유입부에서의 하상변동을 분석을 위해 본 연구에서는 하상변동 모형인 SED2D를 이용하였다. SED2D 모형은 Ackers & White(1973) 공식을 총유사량 산정공식으로 채택하고 있으며 이 공식은 Froude 수가 0.
- 본 연구에서는 2차원 유한요소모형으로 정류, 부정류 모의가 가능하고 전,후 처리가 편리한 흐름모의 프로그램인 RMA2 모형을 이용하였으며 기본방정식은 다음과 같다. RMA2 모형의 기본방정식인 수심평균된 2차원 천수방정식은 자유 수면을 가진 물의 운동을 기술하는 3차원 Navier-Stokes 방정식의 일반식을 수심방향으로 적분함으로서 유도될 수 있다.
- 67을 각각 사용하였으며 유입되는 부유사농도 값은 실제 개수로 모형실험과 같은 조건으로 상류에서 유입되는 부유사가 없는 것으로 설정하였으며 유사공급은 접근수로에서만 발생하는 것으로 하였다. 유사확산계수는 100 m2/sec를 사용하였으며 침강속도는 Rubey식에 의해 계산된 0.0764 m/s를 사용하였다.
- 본 연구에서 사용한 SED2D 모형은 2차원 정상적 및 동수역학적인 유사이송과 하상변동을 분석하는 프로그램이다. 유한요소망에서 SED2D의 계산은 Arithurai 등(1977)이 제안한 이송-확산 방정식을 기초로 하며 다음과 같다.
성능/효과
- 사류가 발생하는 배사구 하류 모의구간이 포함되는 정도에 따라 배사구 유입부에서의 하상변동 결과에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하기 위해 모의구간을 4가지 유형으로 나누어서 수치모의를 수행하였다. 4가지 유형에 대한 분석 결과, 배사관 재현길이가 길어질수록 배사관 내의 Froude 수가 증가하게 되고 이에 따라 SED2D 모형에서 계산수렴을 위한 계산 시간간격이 크게 설정되어야하는 결과를 초래하게 되며 이는 세굴심이 작게 계산되는 결과를 야기시켰다. 이로 인해 배사관을 재현하지 않고 유입부만이 수치모의에 고려된 유형 Ⅳ에서는 실제 수리모형실험에서의 세굴심과 가장 유사한 세굴심이 계산되었고 이는 다른 유형들 중 가장 큰 세굴심에 해당되는 값이다.
- CASE 1에 대한 결과를 Fig. 3에 나타내었으며 모의 결과 CASE 1에서 격자점 수 4,020개의 지형일 경우 수리모형실험 결과와 같은 유속 값이 산정된 와점성계수는 10.693, 동일한 수심에 대한 와점성계수는 7.389로 계산되었으며 평균 9.041인 것으로 분석되었다. 격자점수 8,042개일 경우 수리모형실험의 유속 및 수심과 동일한 값이 모의가 되는 와점성계수는 각각 6.
- RMA2 모형을 이용한 수치 모의시 와점성계수 값의 변화에 따른 유속 및 수심의 민감도 분석을 수행한 결과, 배사구에서 상류 방향으로 50 cm 떨어진 곳의 유속은 수치모의가 수리모형실험보다 약 0.01 m/s 크게 계산되었고 수심은 0.002 m 작게 계산되었으며 전반적으로 수리모형실험과 수치모의 결과가 매우 비슷한 것으로 나타났다. 그러나 배사구 전면에서는 수치 모의가 수리모형실험보다 유속이 0.
- 각 계산 시간간격의 산출은 모의 조건에서 해가 수렴하는 최소 계산 시간간격으로 선정하였으며 이 계산간격보다 작은 값을 적용하여 모의했을 경우 해가 수렴하지 않는 결과가 나타났다. 또한 모든 모의 조건들이 동일한 계산간격을 갖도록 하기 위해 앞서 선정한 최소 계산 시간간격 중 가장 큰 계산간격(24.
- 4와 같은 격자점수와 와점성계수와의 관계 그래프를 작성하였다. 격자점수가 많아질수록 유속조건이 빠를수록 수치모의 상에서 실제 현상과 동일한 값을 도출해 내는 와점성계수는 작아지는 경향이 있으며 유량이 다르면 추세선의 경사가 바뀌는 것을 확인할 수 있다.
- 002 m 작게 계산되었으며 전반적으로 수리모형실험과 수치모의 결과가 매우 비슷한 것으로 나타났다. 그러나 배사구 전면에서는 수치 모의가 수리모형실험보다 유속이 0.15 m/s 크게 나왔으며 수심은 0.04 m 작게 계산되어 배사구 유입부에 가까워질수록 수리모형실험과 수치모의 흐름 차이가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구의 수리모형실험수로를 모의하는데 적용하기 위한 최적의 와점성계수는 실험 검정 결과를 이용하여 Table 5와 같이 선정되었다.
- 96 cm 더 크게 계산되는 결과가 나타났다. 동일한 계산 시간간격을 갖는 수치모의 결과와 수리모형실험에서의 세굴 범위를 비교한 결과, 배사관 위치 높이가 높을수록 세굴범위가 더 작아지는 것을 확인할 수 있었으나 세굴 형태는 수리모형실험과 수치모의에서 상이한 형태로 발생한 것을 확인할 수 있었다.
- 둘째, 배사구 주변의 모의 구간 설정에 따른 결과를 통해 배사관 재현길이가 길어질수록 배사관내에서의 유속이 상대적으로 빨라져 Froude 수가 커지는 결과가 도출됨으로 하상변동모의 결과 값이 실제현상과 많은 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 배수구 유입부 주변 하상에 대한 수치모의 수행시 배사관 또는 배사관 하류의 구간은 제외하고 배사구 유입부만을 2차원 모의 영역에 포함시켜야 할 것이다.
- 수치계산 시간간격에 따른 배사구 유입부에서의 하상변동 변화를 분석하기 위해 각 조건별 계산간격을 최소로 하여 수치모의를 수행하였다. 모의 결과, 다른 조건이 동일하다 할지라도 계산 시간간격이 다를 경우 경사가 작은 조건에서의 최대 세굴심이 경사가 큰 조건보다 최대 0.96 cm 더 크게 계산되는 결과가 나타났다. 동일한 계산 시간간격을 갖는 수치모의 결과와 수리모형실험에서의 세굴 범위를 비교한 결과, 배사관 위치 높이가 높을수록 세굴범위가 더 작아지는 것을 확인할 수 있었으나 세굴 형태는 수리모형실험과 수치모의에서 상이한 형태로 발생한 것을 확인할 수 있었다.
- 즉, 수치모의에서 계산 시간간격이 작을수록 계산 횟수가 더 많아지게 되어 다른 입력 조건이 동일하더라도 경사가 더 작은 조건에서 세굴심이 크게 산정되는 결과가 발생하였다. 반면, 계산간격이 모두 동일한 경우 실제 수리현상과 동일하게 경사가 급할수록 유량이 클수록 세굴심이 더 크게 산정되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 바닥으로부터 배사관 위치의 높이가 높을수록 세굴심이 더 작게 계산되었으며 수리모형실험에서도 비슷한 결과를 나타냈다.
- 2배 크게 발생한 것을 확인할 수 있다. 배사관 위치의 높이가 높을수록 세굴범위는 더 작아진 것을 볼 수 있으며 수치모의의 세굴형태는 일정한 원 형태로 나온 반면에 수리모형실험의 세굴형태는 대칭적이기는 하지만 수치모의와는 다른 형태를 갖는 것을 확인할 수 있다.
- 셋째, 계산간격 설정은 수치모의 상의 계산간격을 모두 동일하게 하는 것이 신뢰성 있는 수치모의 결과를 보여줄 것으로 판단된다. 하지만 동일한 지형에 대해 상호 비교하는 여러 조건의 모의가 아닐 경우는 계산시간을 한 값으로 설정할 필요는 없으며 다른 수치 매개변수들을 보정하여 계산을 수행해야 할 것이다.
- 10에 나타내었다. 수리모형실험 및 수치모의 결과, 세굴범위는 C086일 경우 각각 34.5 cm, 15.5 cm, C386일 경우 각각 15 cm, 8.8 cm, C686일 경우 각각 13 cm, 1.8 cm의 결과가 나타났다. 배사구 높이 3 cm, 6 cm, 9 cm일 경우 배사구 유입부에서의 세굴범위 차이는 수리모형실험이 수치모의에 비해 각각 2.
- 15 m/s 크게 계산된 것을 확인할 수 있다. 수심은 접근수로에서 수리모형실험이 수치모의 보다 약 0.002 m 크게 유지되다가 배사구 유입부에서 0.04 m 떨어진 지점에서 상승하고 다시 배사구 유입부에 다가갈수록 줄어들었으며 배사구 전면에서는 수치모의가 수리모형실험보다 0.04 m 정도 작게 계산된 것을 확인할 수 있다. 하지만 수리모형실험에서 수심의 변화는 미세하게 감소 하지만 수치모의에서는 변화폭이 수리모형실험 결과보다 큰 것으로 관측되었다.
- 8과 같다. 수치 모의 결과 배사관의 재현 길이가 길수록 최대 세굴심은 작게 계산되었으며 유형 Ⅳ를 제외한 나머지 유형은 세굴심이 수리모형실험 현상과 비교했을 경우 매우 작게 계산되는 경향을 보였고 유형 Ⅳ의 하상변동 예측이 수리모형실험과 가장 근접한 것으로 나타났다. 또한 배사관의 바닥 높이가 높을수록 수치모의의 최대 세굴심이 수리모형실험 결과에 비해 더 작게 발생하며 수리모형실험과의 차이는 C086의 경우 각각 17배, 3.
- 수치모의 흐름 결과 4가지 유형 모두 배사구 유입부에서 상류 0.2 m 떨어진 지점까지는 수치모의와 수리모형실험 값이 서로 근접한 값을 갖지만 배사구 유입부에서 상류 0.2 m 떨어진 지점에서부터는 조금씩 편차가 커지면서 배사구 전면에서는 유속 및 수심차가 많이 나는 것을 확인할 수 있었다. 특히 유형 Ⅳ의 배사구 전면 유속이 다른 유형에 비해 약 0.
- 5). 접근유속은 수치모의 결과가 수리모형실험에 비해 약 0.01 m/s 큰 근사한 값을 유지하다가 배사구에 가까워질수록 수치 모의와 수리모형실험의 유속 차는 점점 커지고 배사구 유입부 부근에서는 수치모의 유속이 수리모형실험에 비해 약 0.15 m/s 크게 계산된 것을 확인할 수 있다. 수심은 접근수로에서 수리모형실험이 수치모의 보다 약 0.
후속연구
- 이러한 이유로 유형 Ⅳ에서 가장 큰 세굴심이 나올 수 있었으며 또한 RMA2 모형을 이용한 흐름모의에서 유형 Ⅳ에서 유속이 가장 크게 계산되었기 때문에 상대적으로 유형 Ⅳ의 세굴심이 크게 산정된 것으로 판단된다. 따라서 향후 SED2D를 이용하여 배사구 유입부에서의 하상변동을 모의시 Froude 수가 큰 구간 즉, 사류 발생 구간은 모의 구간에서 제외시켜야 실제 최대 세굴심과 가장 비슷한 결과를 도출해 낼 수 있을 것이다.
- 첫째, 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용한 흐름 모의시 와점성계수에 따라 다르게 계산되는 유속 및 수심 값의 민감도 분석을 수행하였으며 실제 수리모형실험 결과 값과의 검증을 통해 최적의 와점성계수 선정방법을 제시하였다. 본 연구에서 도출된 결과는 향후 실제하천에서의 수치모의 연구를 수행하는데 있어 측정된 수위값의 비교를 통해 와점성계수를 선정하는데 기준이 될 수 있을 것으로 기대된다.
- 이러한 수치모의 상의 문제점을 해결하기 위해서는 실측된 현장자료를 이용해 흐름 계산시 사용되는 와점성계수와 같은 모형의 매개변수 검증 과정이 반드시 필요하며 하상변동 예측시에는 검증된 모형에서 채택하고 있는 여러 수치모의 조건에 대한 대상하천의 적용성도 반드시 검토해야 한다. 따라서 본 연구에서는 일반적으로 댐이나 보에 설치되는 배사관을 단순화하여 수리모형실험을 수행하였으며 상사의 왜곡 없이 실제모형 크기를 2차원 수치모형의 적용한 후 유입부 흐름 및 하상변동을 계산하고 상호비교 분석과정을 통해 매개변수 검증 및 수치모의 조건에 따른 민감도 분석을 수행하였다.
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