가용한 토지의 부족으로 현재 우리나라 인공운하에서 흔히 관측되는 협수로에서는 고립파 형태의 항주파가 생성되는 것으로 추정된다. 본고에서는 이러한 가설을 확인하기 위해 수치모의를 수행하였다. 수치모의는 삼차원 Navier Stokes 식과 VOF에 기초하여 수행되었으며, 수치모형의 검증은 현재 우리에게 가용한 운하 설계기준 중 가장 빈번히 언급되는 PIANC (1987) 설계안과 본고에서 유도된 해석해에 기초하여 수행되었다. 모의결과, 고립파형태의 항주파가 관측되었으며, 하안 인근에서 계측된 선수파 파고의 경우 수치모의 결과는 PIANC (1987) 설계안을 상회하였으며 상당히 오랜 기간 (이십초 내외) 지속되었다. 선미파의 경우는 하회하였다. 이러한 결과는 광역수로에서 관측되는 항주파의 일반적인 특성과는 상이한 것으로 좁은 수로 폭이 항주파 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 선박의 협수로 통과시 선박을 중심으로 양안으로 진행되는 흐름과, 반사로 인해 양안에서 선박으로 진행되는 흐름이 교대로 출현하였으며 이 때 최대 0.90 m/s의 유속이 전 수심대역에서 비교적 균일하게 유지되어, 상당한 쇄굴이 진행될 수 있다고 판단된다.
가용한 토지의 부족으로 현재 우리나라 인공운하에서 흔히 관측되는 협수로에서는 고립파 형태의 항주파가 생성되는 것으로 추정된다. 본고에서는 이러한 가설을 확인하기 위해 수치모의를 수행하였다. 수치모의는 삼차원 Navier Stokes 식과 VOF에 기초하여 수행되었으며, 수치모형의 검증은 현재 우리에게 가용한 운하 설계기준 중 가장 빈번히 언급되는 PIANC (1987) 설계안과 본고에서 유도된 해석해에 기초하여 수행되었다. 모의결과, 고립파형태의 항주파가 관측되었으며, 하안 인근에서 계측된 선수파 파고의 경우 수치모의 결과는 PIANC (1987) 설계안을 상회하였으며 상당히 오랜 기간 (이십초 내외) 지속되었다. 선미파의 경우는 하회하였다. 이러한 결과는 광역수로에서 관측되는 항주파의 일반적인 특성과는 상이한 것으로 좁은 수로 폭이 항주파 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 선박의 협수로 통과시 선박을 중심으로 양안으로 진행되는 흐름과, 반사로 인해 양안에서 선박으로 진행되는 흐름이 교대로 출현하였으며 이 때 최대 0.90 m/s의 유속이 전 수심대역에서 비교적 균일하게 유지되어, 상당한 쇄굴이 진행될 수 있다고 판단된다.
In the narrow water channel, which has been frequently deployed in the artificial canal in the South Korea due to the lack of available land, solitary wave type ship induced waves can occur. In order to test this hypothetical view, we carried out the numerical simulation. Numerical model consists of...
In the narrow water channel, which has been frequently deployed in the artificial canal in the South Korea due to the lack of available land, solitary wave type ship induced waves can occur. In order to test this hypothetical view, we carried out the numerical simulation. Numerical model consists of Navier-Stokes Equations and VOF, and the verification is implemented using the data by PIANC (1987) and the analytical model derived in this study. It was shown that numerically simulated front wave height are much larger than the one by PIANC (1987), and the fluctuation of free surface near the channel bank persists much longer (around 20s). For the case of stern waves, numerically simulated wave height are somewhat smaller than the data by PIANC (1987). These results seriously deviates from the general characteristics of ship induced waves observed in the wide water channels, and leads us to conclude that ship induced waves is severely affected by the width of water channel. It was also shown that the currents from the channel banks toward a ship, and currents from the ship toward the channel banks are alternatively occurring due to reflection at the channel banks. The velocity of currents reaches its maximum at 0.90 m/s, and these values are sustained through the entire depth. which implies that severe scourings at the channel bottom can be underway.
In the narrow water channel, which has been frequently deployed in the artificial canal in the South Korea due to the lack of available land, solitary wave type ship induced waves can occur. In order to test this hypothetical view, we carried out the numerical simulation. Numerical model consists of Navier-Stokes Equations and VOF, and the verification is implemented using the data by PIANC (1987) and the analytical model derived in this study. It was shown that numerically simulated front wave height are much larger than the one by PIANC (1987), and the fluctuation of free surface near the channel bank persists much longer (around 20s). For the case of stern waves, numerically simulated wave height are somewhat smaller than the data by PIANC (1987). These results seriously deviates from the general characteristics of ship induced waves observed in the wide water channels, and leads us to conclude that ship induced waves is severely affected by the width of water channel. It was also shown that the currents from the channel banks toward a ship, and currents from the ship toward the channel banks are alternatively occurring due to reflection at the channel banks. The velocity of currents reaches its maximum at 0.90 m/s, and these values are sustained through the entire depth. which implies that severe scourings at the channel bottom can be underway.
최근 급증한 친수공간에 대한 수요를 충족하기 위해 여러 인공운하가 검토되고 있거나, 혹은 기 시공되어 운영되고 있다. 현재 검토단계에 있거나 운영 중인 운하의 대부분은 수자원 확보가 비교적 용이하다는 점과, 수도권으로 부터의 접근성이 수월하다는 장점으로 인해 서해안과 연계되어 있다. 전술한 운하들은 친수공간으로서의 역할 뿐만 아니라, 기후변화에 따른 집중호우로 인한 침수 저감을 위한 유수지와 교통량 분산을 목적으로 한 주운의 기능도 담고 있으나, 경인아라 뱃길처럼 예산상의 제약으로 충분한 수면적 확보에 어려움을 겪고 있는 것으로 보인다.
우리나라 인공운하에서 흔히 관측되는 협수로에서 고립파 형태의 항주파가 생성되는 이유는?
가용한 토지의 부족으로 현재 우리나라 인공운하에서 흔히 관측되는 협수로에서는 고립파 형태의 항주파가 생성되는 것으로 추정된다. 본고에서는 이러한 가설을 확인하기 위해 수치모의를 수행하였다.
송도 운하에 담겨있는 수로를 대상으로 수치모의를 수행한 이유는 어떤 가설을 확인하기 위함인가?
가용한 토지의 부족으로 현재 우리나라 인공운하에서 흔히 관측되는 협수로에서는 고립파 형태의 항주파가 생성되는 것으로 추정된다. 본고에서는 이러한 가설을 확인하기 위해 수치모의를 수행하였다.
참고문헌 (10)
Japanese Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, (1999). Guideline for the design of harbor.
HCCL (2005). "Burlington Channel Ship Movement and Channel Scour Investigation". HCCL, Kingston, Canada.
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PIANC (1987). "Guidlines for the design and construction of flexible revetments incorporating geotextiles for inland waterways". Supplement to Bulletin no 57, report of InCom WG04, PIANC, Brussels.
Russel, J.S. (1983). "Report of the Committee on Waves". Rep. Meet. Br Assoc. Adv. Sci. 7th. Liverpool, 1987, John Murray, London 417-496.
Taylor, D.R., Hall, K. and Macdonald N. (2007). "Investigations into ship induced hydrodynamics and scour in confined shipping channels", Journal of Coastal Research, SI 50 (Proceedings of the 9th International Coastal Symposium, 491-596. Gold Coast, Austrslia.
Zhao, X., Wang, B. and Liu, H. (2012). Characteristics of tsunami motion and energy budget during runup and rundown processes over a plane beach. Physics of fluids 24, 062107.
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