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해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구 II - 양빈 된 해빈 침식률 산정을 위한 물리기반 해빈 지형모형 개발을 중심으로
Preliminary Study on the Development of a Platform for the Optimization of Beach Stabilization Measures against Beach Erosion II - Centering on the Development of Physics-Based Morphology Model for the Estimation of an Erosion Rate of Nourished Beach 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.31 no.5, 2019년, pp.320 - 333  

조용준 (서울시립대학교 토목공학과)

초록
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양빈이 수행된 해빈의 침식률 산정을 위한 물리기반 해빈 지형모형이 제시되었다. 동수역학 모형은 OpenFOAM에 기반 한 tool box인 IHFOAM으로 구성되며, Morphology 모형은 부유사를 대상으로 한 이송확산방정식, 소류사 이송을 포함한 표사 수지 개념으로부터 유도된 Exner 식으로 구성하였다. 표사 이송여부, 부유사 농도저면 경계치, 소류사 이송률 산출과정에는 Shields Diagram, 삼차원 수치 모의된 유동계 정보로부터 직접 산출된 저면 전단응력이 활용된다. 본 논문에서 제시된 지형 모형을 검증하기 위해, 경사가 1/6인 단조 해안에서의 천수과정, 쇄파과정, 이에 따른 저면 변화를 수치 모의하였다. 모의결과 비선형 천수과정에서 예상되는 왜곡되고 왜도된 저면전단응력이 비교적 정확히 모의되었다. 또한 전빈에서 진행되는 쇄파로 인해 부유되고 침식된 표사가 up-rush에 의해 후빈으로 이동되어 형성되는 swash bar와 up-rush 정점에서 방향을 바꾸어 먼 바다 방향으로 진행되는 back-wash에 의해 쓸려간 표사가 수심증가에 따라 back-wash 흐름 강도가 약해지면서 퇴적하여 형성되는 breaker bar가 성공적으로 모의되는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, a physics-based 3D morphology model for the estimation of an erosion rate of nourished beach is newly proposed. As a hydrodynamic module, IHFOAM toolbox having its roots on the OpenFoam is used. On the other hand, the morphology model comprised a transport equation for suspended sedim...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
연성공법인 양빈이 적용된 장소는? 현재 이안제, 돌제, 인공 곶[head land], 혹은 저 천단 방파제[artificial reef] 등으로 침식을 저감하려는 노력이 수행되고 있으나, 해빈 안정화 효과가 기대에 미치지 못하는 경우도 상당하며, 거치지역의 인근해안에 추가적인 침식 혹은 퇴적, 항 매몰 등과 같은 역기능을 야기한 경우도 적지 않다(Cho and Kim, 2019; Cho, 2019). 최근 이러한 인식을 반영하여 연성공법인 양빈을 통하여 해안침식을 저감하려는 시도가 미국 Florida 연안과 일본, 부산 송도, 해운대 등에서 이루어져 부분적인 성공을 거둔 것으로 보인다(Dean and Dalrymple, 2002; Cho, 2019). 그러나 양빈으로 침식이 우세한 연안 수환경이 준 평형상태로 복원되는 것은 아니며 주기적인 양빈을 필요로 하며, 따라서 자연 해빈에 가까운 수려한 해빈을 유지하기 위해서는 양빈 수행 전 해빈 침식률에 대한 정량적 평가가 선행되어야 할 것이다.
본 모형에서 τb의 의미는? 여기서 τb는 저면 전단응력, s는 표사의 비중, ρ는 해수 밀도, g와 d는 중력 가속도와 표사직경을 각각 나타낸다.
경험기반 장기 해안선 거동 모형에 대한 선행 연구에서 equilibrium profile은 무엇을 의미하는가? 이 연구에서 Plant et al.(1999, 2001)은 해저 지형은 일시적으로 교란된 경우 다시 특정한 형태로 회귀하며 이를 equilibrium profile이라 명하였으며 쇄파역 사주의 위치는 해양환경에 종속하는 것으로 해석하였다. 해양환경이 거친 경우 생성된 쇄파역 사주는 장기간에 걸쳐 다시 equilibrium profile로 이행되며 equilibrium profile은 출현빈도가 우월한 파고에 의해, 쇄파역 사주의 위치는 경험식을 사용하여 결정된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (19)

  1. Cho, Y.J. (2019). Numerical analysis of the beach stabilization effect of an asymmetric ripple mat. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 31(4), 28-39. 

  2. Cho, Y.J. and Kim, I.H. (2019). Preliminary study on the development of platform for the selection of an optimal beach stabilization measures against the beach erosion-centering on the yearly sediment budget of the Mang-Bang beach. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 31(1), 28-39. 

  3. Cho, Y.J., Kim, I.H. and Cho, Y.J. (2019). Numerical analysis of the grand circulation process of Mang-Bang beach-centered on the shoreline change from 2017. 4. 26 to 2018. 4. 20. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 31(3), 101-114. 

  4. Cho, Y.J. and Kang, Y.K. (2017). The effect of skewness of nonlinear waves on the transmission rate through a porous wave breaker. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 29(6), 369-381. 

  5. Bagnold, R.A. (1954). Experiments on a gravity-free dispersion of large solid spheres in a Newtonian fluid under shear. Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical. Physical and Engineering Sciences, 225(1160), 49-63. 

  6. Dean, R.G. and Dalrymple, R.A. (2002). Coastal Processes with Engineering Applications, Cambridge University Press, New York, NY. 

  7. Dodd, N., Stoker, A.M., Calvete, D. and Sriariyawat, A. (2008). On beach cusp formation. J. Fluid Mech., 597, 145-169. 

  8. Einstein, H.A. (1950). The bed-load function for sediment transportation in open channel flow. Tech. Bull. No. 1026, U.S. Dept. of Agriculture, Washington, DC. 

  9. Fredsoe, J. and Deigaard, R. (1992). Mechanics of Coastal Sediment Transport. World Scientific. 

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  16. Meyer-Peter, E. and MUller, R. (1948). Formulas for bed-load transport. IAHR. 

  17. Plant, N.G., Holman, R.A., Freilich, M.H. and Birkemeier, W.A. (1999). A simple model for inter-annual sandbar behavior. Journal of Geophysical Research: Oceans, 104(C7), 15755-15776. 

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  19. Wilson, K.C. (1989). Friction of wave-induced sheet flow. Coastal Engineering, 12, 371-379. 

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