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2차원 부정류 모형을 이용한 둔치의 수리특성 분석
Analysis of Hydraulic Characteristics of Flood Plain Using Two-Dimensional Unsteady Model 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.33 no.3, 2013년, pp.997 - 1005  

구영훈 (인제대학교 환경공학과) ,  송창근 (서울대학교 건설환경공학부) ,  김영도 (인제대학교 환경공학과(낙동강유역환경연구센터)) ,  서일원 (서울대학교 건설환경공학부)

초록
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낙동강의 횡단면은 복단면 형태를 띄고 있으므로, 여름철 집중호우에 의해서 하천유량이 증가하면 둔치 상부까지 하천수위가 상승하는 특징이 있다. 또한 최근 강우강도 및 홍수 빈도의 증가로 인해 관련 피해가 급증하고 있으며, 이는 홍수터에 설치된 공원과 같은 친수시설들의 침수피해와 직접적으로 연관되므로, 극한강우 시 둔치에서의 수리학적 영향분석이 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 다양한 친수시설들이 조성되어 있는 강정고령보와 달성보 사이를 모의구간으로 선정하여 태풍 산바에 의해 첨두홍수량이 발생한 시점을 전후로 총 42시간에 걸친 수치모의를 실시하였다. 2차원 부정류 모형인 FaSTMECH 모의결과와 수위관측소에서 실측된 실측수위와 비교하여 모형의 적용성을 검토한 결과 $R^2$는 0.990, AME는 0.195, RMSE는 0.252로 높은 상관관계를 보였다. 그리고 검증된 FaSTMECH 모형을 이용하여 태풍 사상 시 홍수터 내에 위치해 있는 캠핑장과 생태공원 등과 같은 친수시설이 침수되는 시간 및 침수심, 침수 유속 및 전단력 등을 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Since the cross-sectional shape of the Nakdong river is compound type, the water stage rises up to the top of the flood plane, as the flow discharge increases during the extreme rain storm in summer. The recent increase of rainfall intensity and flood frequency results in the immersions of parks and...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 태풍 사상 시 둔치의 수리학적 영향을 분석하기에 앞서 본 연구에서 모의를 위해 선정한 FaSTMECH 모형과 1차원 HEC-RAS 모형을 실제유역에 대하여 수치모의를 수행하고, 홍수 시 수위변화에 대한 실측치와 비교함으로써 FaSTMECH 모형의 적용성을 검토하고자 하였다. 본 연구에서 수치모형의 검증을 위해 선정한 대상유역은 대구 달성군 화원읍에 위치한 화원수위관측소부터 대구 달성군 현풍면에 위치한 현풍수위관측소까지 약 18 km에 이르는 구간이다.

가설 설정

  • 5867에 의해 산정된 값)을 이용하였으며, 하류단 경계조건은 현풍수위관측소의 실측수위 값을 이용하였다. 하천기본계획의 단면 자료를 통해 달성보 구조물을 반영하였으며, 모의기간 동안 가동보를 통한 월류가 계속 진행된다는 가정 하에 모의를 수행하였다. 조도계수는 낙동강하천정비기본계획서에서 제시된 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
낙동강의 횡단면의 특징은? 낙동강의 횡단면은 복단면 형태를 띄고 있으므로, 여름철 집중호우에 의해서 하천유량이 증가하면 둔치 상부까지 하천수위가 상승하는 특징이 있다. 또한 최근 강우강도 및 홍수 빈도의 증가로 인해 관련 피해가 급증하고 있으며, 이는 홍수터에 설치된 공원과 같은 친수시설들의 침수피해와 직접적으로 연관되므로, 극한강우 시 둔치에서의 수리학적 영향분석이 필요하다고 판단된다.
국내에서 2차원 수치모형의 적용에 관한 연구는 대부분 무엇이 주를 이루었는가? 국내에서 2차원 수치모형의 적용에 관한 연구로는 대부분이 RMA-2나 River2D 및 CCHE-2D와 같은 오랜 기간 동안 적용성이 검증된 상용모형의 적용이 주를 이루고 있으며 모형을 개발하여 다양한 실험 수로 및 자연하천에 적용한 연구도 있다. Yoon (1982)이 각각 항만내 토사이동 예측과 단면 급확대에 의한 흐름영향을 분석하기 위해 적용하였고, Lee et al.
2차원 수치모형의 적용에 관한 연구의 한계는? 국외에서는 Adeff와 Wang (1985)이 하도망 해석을 위해서 감쇠형 유한요소기법을 이용하여 해석하였으며, Ali와 Ben (1981)은 차분방정식을 이용한 모델로써 하천의 흐름이 상류흐름 상태에서 합류점이 지류에 미치는 영향에 대하여 연구하였고, Vreugdenhul 과 Wijbenga (1982)는 ADI(Alternating-Direction-Implicit)기법을 유한차분해석법에 적용하여 홍수시 하천의 2차원 흐름해석을 실시하였고, Choi (1991)는 하천에서 합류점에서의 흐름변화를 연구한 바 있다. 이러한 2차원 수치해석은 주로 본류의 흐름해석에 대한 연구가 이루어 졌을 뿐 둔치에서의 수리학적 영향분석에 대한 연구는 미진한 실정이다.
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참고문헌 (22)

  1. Adeff, S. E., and Wang, S. S. Y. (1985). "Hydro-dynamic model for river flow in a microcomputer." Hydraulics and hydrology in small computer age, ASCE, pp. 1017-1023. 

  2. Ahn, K. H., Choi, G. W., Jo, H. G., and Jo, S. U. (2009). "Study for influence by installing structures at lower the Han." Proceedings of 2009 KWRA Spring Meeting, Journal of Korea Water Resources Association, pp. 718-722 (In Korean). 

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  4. Choi, G. W. (1991). Hydrodynamic network simulation through channel junctions, Ph.D. Dissertation, Colorado State University, Ft. Collins, CO. 

  5. Choi, S. Y., Nam, K. Y., and Han, K. Y. (2011). "Assessment for characteristics of flow according to installing hydraulic structures by 2-D numerical model." Journal of Environmental Impact Assessment, Vol. 20, No. 6, pp.797-813 (in Korean). 

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  8. Kim, S. Y. (2002). Analysis of flow characteristics by the Tide Influence in Singok Inline-weir, MSc Thesis, Kyonggi University (in Korean). 

  9. Lee, J. H., Kim, K. T., and Shim, M. P. (1996). "Finite volume method for two-dimensional unsteady flow in open channel." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 29, No. 5, pp. 173-184 (in Korean). 

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  11. Nelson, J. M., and McDonald, R. R. (1996). Mechanics and modeling of flow and bed evolution in lateral separation eddies, Rep. to Grand Canyon Monitoring and Research Center. 

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  13. Nelson, J., Mcdonald, R. R., and Kinzel, P. (2006). "Morphologic evolution in the USGS surface-water modeling system." Journal of Federal Interagency Sedimentation Conference (8th FISC), pp. 233-240. 

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  18. Song, C. G., and Seo, I. W. (2012). "Numerical simulation of convection-dominated flow using SU/PG scheme." Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 32, No. 3B, pp. 175-183 (in Korean). 

  19. Song, C. G., Seo, I. W., and Kim, Y. D. (2012) "Analysis of secondary current effect in the modeling of shallow flow in open channels." Advances in Water Resources, Vol. 41, pp. 29-48. 

  20. Vreugdenhul, C. B., and Wijbenga, J. H. A. (1982). "Computation of flow patterns in river." Journal of Hydraulics Division, ASCE, Vol. 108, No. HY11, pp. 1296-130. 

  21. Yong, C. J. (2003). Comparison analysis of river flow models and sediment transport models, MSc Thesis, Honam University (in Korean). 

  22. Yoon, T. H. (1982) "Sediment transport prediction model in a harbor by finite element method." Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 2, No. 2, pp. 847-587 (in Korean). 

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