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규칙파 조건에서의 사질해안 폭풍파와 평상파 단면변화 실험연구
An Experimental Study of Sand Beach Profile Evolution under Regular Waves Corresponding to Storm and Normal Conditions 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.37 no.2, 2017년, pp.333 - 342  

최준우 (한국건설기술연구원) ,  노민 (한국건설기술연구원)

초록
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사질해안의 폭풍 및 평상파 단면사이의 지형변화 특성을 이해하기 위해 2차원 이동상 수리실험을 수행하였다. 폭풍 및 평상파 단면을 발달시키는 입사파 파라미터를 조건으로, 연속적으로 단면 지형변화와 수면변위를 계측하였다. 두 입사파 조건을 번갈아 각각의 평형 상태에 도달하기까지의 변화를 쇄파대에서 관측하였다. 폭풍파 조건에서 붕괴(plunging) 쇄파로 사주가 발달하고 포말대의 경사가 급해짐을 보였으며, 평상파 조건에서는 말림(spilling) 쇄파에 의해 사주가 소멸함을 보였다. 단면 지형변화 관측을 통하여 폭풍파 조건에서 표사가 외해로 유출되고, 평상파조건에서 내해로 표사가 유입됨을 알 수 있었다. 폭풍파 조건에서 외해방향으로의 표사이송에 지배적인 역할을 하는 강한 역저류(undertow)가 발달하였고, 평상파 조건에서는 약한 역저류가 발달하였다. 그리고 두 조건에서 모두 해안방향으로의 표사이송에 지배적 역할을 하는 비선형 파동에 의한 왜도(skewness)와 비대칭성(asymmetry)이 관측되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to understand the mechanism of the cross-shore evolution of storm (barred) and normal (nonbarred) profiles of a sandy beach, the vertically two-dimensional laboratory experiment was performed with a movable bed. The beach profiles and free surface motion were measured under monochromatic wa...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 4 mm이다. 따라서 본 실험조건은 D50=0.4 mm를 표사로 갖는 사질해안에 대하여 Kriebel et al. (1986)의 왜곡되지 않은 Froude 모형을 만족하는 수리실험체계이다. 그러나 경계층 두께, 모래물결(ripple) 등의 모형과 원형에 차이에 대한 축척 효과가 존재하기 때문에 원형이 되는 표본해안에 대해 완전한 모형이라고 할 수 없음을 밝힌다.
  • 향후 연구를 통해 유속을 계측하여 역저류와, 비선형 파유동의 왜도 및 비대칭성을 검증할 수 있을 것으로 보이며, 순간적으로 강한 쇄파의 붕괴(plunging) 효과로 촉발되는 표사이동 및 주기적 운동의 상호작용에 따른 지형변동 연구도 필요하다고 판단된다. 본 연구는 규칙파 조건으로 실험을 수행하여 반사파에 의한 위상의 상호작용 영향이 계측되었다. 부분 중복파의 형성은 파유동의 왜도 및 비대칭성을 변화시키므로 반사파 영향에 따른 지형변화도 추가 연구가 필요해 보인다.
  • 본 연구에서는 파랑전파 방향 표사이동 메커니즘에 대한 이해를 얻기 위해 2차원 단면 조파수로에서 폭풍 및 평상단면 지형에 대한 이동상 수리실험을 수행하였다. 일정 지형경사 0.
  • 두 입사파 조건을 번갈아 각각의 평형 상태에 도달하기까지 시간에 따라 변동되는 지형단면과 수면변위를 관측한 결과를 이용하여 분석하였다. 이 결과분석을 통해 침식과 퇴적단면 조건에서 관측된 역저류 유속과 파동 유속 및 가속도 왜도 결과를 제시한다.

가설 설정

  • 이 기준에 따르면 30 cm의 파고를 갖는 실험조건은 폭풍파 단면을 만드는 침식조건에 해당하고, 10 cm의 파고를 갖는 실험조건은 평상파단면을 만드는 퇴적조건에 해당함을 알 수 있다. 따라서 본 실험조건은 Dalymple (1992)의 단면 지수를 기준으로 폭풍침식조건과 평상퇴적조건으로 가정하고 실험을 수행하였고, 이를 다음 절에 실험관측을 통해 침퇴적 결과를 확인하였다. 또한, 쇄파대 파고와 단면경사를 이용하여 침퇴적 단면 지수를 산정하여 결과부분에 제시하고 검토하였다.
  • 여기서 p는 해수의 밀도, g는 중력가속도, H는 파고를 나타낸다. 일반적으로 쇄파대에서 바닥마찰에 의한 에너지 손실은 쇄파에 의한 에너지 손실에 비해 작으므로 무시할 수 있다고 가정된다. 선형파 이론에 기초하여 이 방정식을 천수화 영역과 쇄파대 영역에 적용하였다.
  • 지형변동이 급변하는 폭풍 조건에서는 3분 주기로, 지형변동이 상대적으로 완만한 평상 조건에서는 6분 주기로 지형변동을 측정하였다. 지형변동 측정을 위해 조파를 중단하고재조파하는 과정에서의 지형변동은 미세하였으며, 그 변화량은 상대적으로 무시할 만한 것으로 가정하였다(Baldock et al., 2010). 파고분석을 위한 수면변위 계측은 kenek사의 용량식 파고계를 사용하였으며 그 위치는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사주의 외해와 해안방향으로의 이동 메커니즘이란 무엇인가? 최근 단면지형 변화에 대한 연구는 현장관측, 실험, 수치모의를 통하여 Hoefel and Elgar (2003)가 제시하였던 사주의 외해와 해안방향으로의 이동 메커니즘을 연구하는 과정에 있다. 이 메커니즘은 쇄파에 의해 발달하는 역저류(undertow)에 의해 사주가 외해 방향으로 이동(offshore migration)하여 침식되고, 파랑에 의한 유속과 그 가속도의 왜도(skewness)에 기인하여 해안방향으로의사주가 이동(onshore migration)하여 퇴적된다는 것이다. 이러한 이론은 Marino-Tapia et al.
연안침식이 심각한 자연재해로 인식되는 이유는? 최근 지구 온난화에 의한 해수면 상승과 초대형 태풍, 폭풍해일의 잦은 내습으로 연안침식이 가속화되고 있어, 연안침식은 매우 심각한 자연재해로 인식되고 있다(Martinez et al., 2007; Cazenave et al.
연안침식 원인 분석을 위한 이동상 수리실험의 단점은? 연안침식의 원인을 연구하기 위한 이동상 수리실험은 많은 시간과 비용이 소요되고, 축척 효과에 따른 한계로 인해 다양한 계측이 어렵다. 축척 효과의 문제를 해결하기 위해 Kraus and Smith (1994) 및 Arcilla et al.
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