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이차원 수치모형을 이용한 사행하도 흐름모의
Flow Simulation in a Meandering Channel using a 2-dimensional Numerical Model 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.13 no.5, 2013년, pp.485 - 492  

이해균 (단국대학교 토목공학과) ,  이남주 (경성대학교 토목공학과)

초록
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낙동강에 위치한 하회마을의 점사주는 상류의 댐에 의해 수량이 조절됨에 따라 토사수리학적 특성이 상당히 변화되었으며, 식생이 발생하는 등 옛 모습을 상실해 가고 있다. 이 연구는 낙동강의 중상류에 위치한 하회지구에 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 적용하여 하회마을 앞의 점사주에 영향을 미치는 수리학적 특성 변화를 규명할 목적으로 수행하였다. 평면 이차원 수치모형을 이용한 흐름모의 조건은 고정상 수리모형실험의 실험조건에 대하여 수행하였다. 수치모의 결과 하회마을을 지나면서 부용대 앞의 좌안측에서 흐름이 가속되는 현상이 나타났고, 하회마을 직하류의 우안측에서는 순환이 발생하는 것으로 예측되었다. 이는 수리모형실험 결과와도 일치하는 경향이다. 계획홍수량 흐름조건의 경우 순환현상이 발생하는 하회마을 직하류의 우안측은 유속이 빠른 좌안측보다 약 1.0 m 이상 수위가 상승하는 것으로 예측되었으며, 수리모형실험 결과와도 일치함을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The point sand bars of Hahoi Village on Nakdong River have undergone considerable changes including fluvial and vegetation characteristics due to flood regulation by the dams constructed upstream. In this study, the numerical fluvial/sediment and water quality model, KU-RLMS, is applied to the aquat...

주제어

#하회지구   #KU-RLMS 모형   #흐름예측   #사행하도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구는 낙동강의 중상류에 위치한 하회지구에 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형[4]을 적용하여 하회마을 앞에 위치한 점사주의 지형변화를 예측하고, 자연하천 만곡하도 지형변화에 대한 수치모형의 적용성을 검토할 목적으로 수행하였다.
  • 하회마을의 점사주의 경우 낙동강 상류에 안동 및 임하 다목적댐이 건설되면서, 수량이 조절됨에 따라 토사수리학적 특성이 상당히 변화되었으며, 식생이 발생하는 등 옛 모습을 상실해 가고 있는 지역이다. 이 연구는 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 하회마을 인근에 적용하여 이차원적 변화 특성를 규명하며, 수치모의 결과를 통해 이동상 수리모형실험에 대한 기초자료를 제공할 목적으로 수행하였다. 평면 이차원 수치모형을 이용한 흐름모의 조건은 고정상 수리모형실험의 실험조건에 대하여 수행하였다.
  • 한국건설기술연구원[8]은 [표 1]의 조건에 대하여 고정상 실험과 이동상 실험을 통해 흐름과 지형변화를 분석하였다. 이 연구에서는 한국건설기술연구원[8]의 고정상 및 이동상 실험 결과와 수치모의 결과를 비교하여 수치모형의 적용성을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하회마을의 지명의 유래는? 하회마을은 한국 전통가옥의 미가 살아 숨 쉬는 곳으로, 하회(河回)라는 지명은 낙동강물이 동쪽으로 흐르다가 S자형을 이루면서 마을을 감싸 도는 데서 유래했다. 낙동강 수계에서 내성천에 위치한 예천의 회룡포와 영주의 무섬마을 역시 마을 앞에 위치한 깨끗한 백사장으로 널리 알려진 관광명소로서 지금도 깨끗한 모래 사주를 유지하고 있다.
하회마을 식생의 주요 원인으로 생각할 수 있는 것은 무엇인가? 낙동강은 상류로 부터의 토사공급이 상당히 많은 하천으로써, 이로 인한 미지형의 변화가 많이 발생하는 하천이다. 하회마을 식생의 주요 원인으로는 대규모 저수지(안동호와 임하호) 건설로 인해 상류로 부터의 토사 공급이 현저히 줄어들었고, 흐름 역시 댐에 의해 조절됨에 따른 전단응력의 변화를 생각할 수 있다. 
유사이동모형은 적용가능영역 또는 모형의 차원에 따라 1,2,3차원으로 구분되는데 각 모형은 어떤 경우에 사용되는가? 유사이동모형은 적용가능영역 또는 모형의 차원에 따라 1, 2, 3차원 모형으로 구분된다. 하천에서의 유사이동 해석에는 주로 1차원 모형을 사용하고 있으며, 하구, 호수 등의 영역에서 부유사 농도의 연직분포가 주요 관심사항일 경우는 연직 2차원 모형을 사용한다. 연안, 하구, 항만, 호수 등과 같은 영역에서의 평면적인 유사이동문제 해석에는 평면 2차원 또는 3차원 유사이동모형을 사용한다. 하천에서도 사행현상 규명, 수리구조물과 관련된 국부세굴 또는 수세현상 규명을 위해서는 평면 2차원 또는 3차원 유사이동모형이 사용되기도 한다[5][6][16].
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참고문헌 (18)

  1. 김유진, 서일원, "국내 최초의 범용 2차원 하천해석 소프트웨어(RAMS) 개발", 물과 미래, 한국수자원학회, 제42권, 제9호, pp.29-35, 2009. 

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  2. 여홍구, 이남주, 전승훈, 김성한, 폐천 및 구하도보전, 복원기술, 기술보고서, ER1-2-2-1, 자연과 함께하는 하천복원 기술개발 연구단, 2006. 

  3. 이길성, 이남주, 오성택, 유사이동모형을 이용한 잠실수중보 주변 하상변동의 수치모의, 수공학연구실, 서울대학교 토목공학과, 1994. 

  4. 이남주, "KU-RLMS 모형의 잠김-드러남 기법 적용성 평가", 한국콘텐츠학회논문지, 제11권, 제 4호, pp.448-457, 2011. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. 이남주, 이길성, "좌표변환에 의한 이차원 유사이동모형(I) - 모형의 개발", 대한토목학회논문집, 제18권, 제II-5호, pp.407-412, 1998a. 

  6. 이남주, 이길성, "좌표변환에 의한 이차원 유사이동모형(II) - 모형의 적용", 대한토목학회논문집, 제18권, 제II-5호, pp.423-436, 1998b. 

  7. 이종석, 송중근, "하천유형별 식생모델의 홍수위분석," 한국콘텐츠학회논문지, 제10권, 제11호, pp.452-460, 2010. 

    원문보기 상세보기

  8. 한국건설기술연구원, 낙동강 하회지구 하상변동 특성 및 안정화 기법에 관한 연구 보고서, 건설교통부, 2007. 

  9. B. P. Donnel, J. V. Letter, and W. H. McAnally, User's guide to RMA2 WES Version 4.5, U.S. Army Engineering Research and Development Center, Waterways Experiment Station, Coastal and Hydraulics Laboratory, 2006. 

  10. D. C. Froehlich, User's Manual for FESWMS FST2DH, Two-dimensional Depth-averaged Flow and Sediment Transport Model, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, 1989. 

  11. K. A. Hoffmann and S. T. Chiang, Computational Fluid Dynamics for Engineers, Eingineering Education System, 1993. 

  12. Y. Jia and S. Wang, CCHE2D: Two-dimensional Hydrodynamic and Sediment Transport Model for Unsteady Open Channel Flows over Loose Bed, National Center for Computational Hydroscience and Engineering. Technical Report No. NCCHE-TR-2001-1, 2001. 

  13. J. Kuipers and C. B. Vreugdenhil, Calculation of Two-Dimensional Horizontal Flow, Delft Hydraulic Lab., 1973. 

  14. J. J. Leendertse, Aspects of a Computational Model for Long-Period Water-Wave Propagation, U.S. Air Force Project, RAND Memorandom RM 5294, The Rand Cooperation, 1967. 

  15. J. V. Letter, L. C. Roig, B. P. Donnell, W. A. Thomas, W. H. McAnally, and S. A. Adamec, Users guide to SED2D-WES, a Generalized Computer Program for Two-dimensional Vertically Averaged Sediment Transport, U.S. Army Corps of Engineers. Waterways Experiment Station Hydraulics Laboratory, 1998. 

  16. N. R. B. Olsen and M. C. Melaaen, M.C.,"Three-Dimensional Calculation of Scour Around Cylinders," J. of Hyd. Eng., ASCE, Vol.119, No.9, pp.1048-1054, 1993. 

    상세보기 crossref

  17. V. M. Ponce and S. B. Yabusaki, "Modeling Circulation in Depth-averaged Flow," J. of the Hydraulics Div. ASCE, Vol.107, No.HY11, pp.1501-1518, 1981. 

  18. G. Ryskin and L. C. Leal, "Orthogonal Mapping," J. of Computational Physics, Vol.50, pp.71-100, 1983. 

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