Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

Korea Water Resources Association (한국수자원학회)
권호 표지

An Esitimation of Lognitudinal Dispersion Coefficient in Natural Stram Using Hydraulic Model

수리모형을 이용한 자연하천에서 종확산계수 추정

  • 윤세의 (경기대학교 토목·환경공학부 토목공학전공) ;
  • 한건연 (경북대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 한정석 (경기대학교 대학원 토목공학과) ;
  • 김정수 (경기대학교 대학원 토목공학과)
  • Published : 2000.08.01
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Abstract

To estimate the longitudinal dispersion coefficient at the downstream of Jungrang-River, the undistorted 1/20 scale hydraulic model was used in this study. Experiments were conducted for dry season discharge, and Rhodamine B was used as a tracer. The relationship curve between concentration and conductivity of Rhodamine B was otained by laboratory test, and the conductivity which was measured in hydraulic model was converted to concentration using this curve. The longitudinal dispersion coefficient was calculated using the relationship between the peak concentration and the time to peak concentration. The results of this study were compared with the calculated values by the empirical equations for the longitudinal dispersion coefficient and with the field data. The results of comparison show that Parker's equation underestimates, and Liu'g equation and Iwasa and Aya's one overestimate, and McQuivey and Keefer's equations, Fischer's one, Magazine's one, and Seo and Cheong's one predict relatively well. The measured data sets were relatively close to the observed ones in natural river. The longitudinal dispersion coefficient at the downstream of Jungrang-River was estimated $10\textrm{m}^2/s$.

중랑천 하류부에서 종확산계수를 추정하기 위하여 중량천 월릉교 부근의 구간을 1/20로 축소한 정상 수리모형을 이용하였다. 중랑천의 갈수시의 유량을 고려하여 실험을 실시하였으며, 염료는 Rhodamine B를 사용하였다. 염료의 농도-전도도 곡선을 구하였고, 수리모형에서의 전도도를 측정하여 이를 농도로 확산하였다. 종확산계수를 계산하기 위하여 최대농도와 최대농도의 도달시간 관계를 이용하였다. 수리모형 실험으로 측정된 종확산계수를 기존의 경험식들과 비교하였다. 중랑천과 비교적 유사한 수리량 조건을 갖는 하천에서 현장 실측한 종확산계수 값과 비교하였다. Parker(1961)의 식으로 산정된 값은 실측치에 비해 작게 산정되었고, Liu(1977) 및 Iwasa와 Aya(1991)의 식으로 산정된 값은 크게 산정되었으며, McQuivey와 Keefer(1974), Fischer(1975), Magazine 등(1988) 및 Seo와 Cheng(1988)의 식으로 산정된 값은 비교적 근사한 값을 보이고 있었다. 또한 실측치는 현장 실측값과도 비교적 근사한 값을 나타내고 이 . 중랑천의 종확산계수는 $10\textrm{m}^2/s$정도로 추정된다.로 추정된다.

Keywords

References

  1. 강주복, 박상길, 김원규, 김종화 (1990). '불규칙한 자연하천에서 오염물질의 횡확산.' 한국수자원학회지, 한국수자원학회, 제23권, 제2호, pp 213-225
  2. 김주영, 이정규 (1999). '수정특성곡선법을 이용한 2차원 이송-확산방정식의 수치모형' 대한토목학회 학술발표회 논문집(III), 대한토목학회. pp. 223-226
  3. 대한토목학회 (1999). '서울지하철 6,7호선 침수사고 원인분석연구 보고서.' 대한토목학회
  4. 서일원, 정태성 (1994). '자연하천에서의 종확산계수 추정식 개발.' 대한토목학회 학술발표회 논문집(II), 대한토목학회, pp. 101-104
  5. 서일원, 정태성 (1995). '종확상계수에 관한 연구: I.현존 종확산계수 추정식 비교.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제28권, 제3호, pp. 205-216
  6. 서일원, 정태성 (1999). '2차원 Random-Walk 모형을 이용한 자연하천에서의 횡확산 해석.' 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제32권, 제1호, pp. 61-70
  7. 윤세의, 이종태, 한정석, 김정수 (1999). '수리모형을 이용한 종확산계수 측정.' 대한토목학회 학술발표회 논문집(III), 대한토목학회, pp. 235-238
  8. 윤용남, 김중훈, 박무종 (1994). 'RMA-4에 의한 한강하류부에서의 오염물 확산이송 특성연구.' 대한토목학회 학술발표회 논문집(II), 대한토목학회, pp. 89-92
  9. 이시진, 윤세의, 박석순 (1993) 수질모형과 관리, 동화기술
  10. 한건연, 김상호, 박재홍 (1999). 'Petrov-Galerkin 기법에 의한 오염물의 2차원 이송-확산 해석.' 한국수자원학회 학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 547-552
  11. 한건연, 김상호 (1999). '하천에서의 오염된 지류유입에 의한 2차원 수질모의.' 대한토목학회 학술발표회 논문집(III), 대한토목학회, pp. 207-210
  12. Abd El-Hadi, N.D., and Daver, K.S. (1976). 'Longitudinal dispersion for over rough beds.' Journal of Hydraulics Division, ASCE, Vol 102, No. HY4, pp. 483-498
  13. Asai, K., Fujisaki, K., and Awaya, Y. (1991) 'Effect of aspect ratio on longitudinal dispersion coefficient.' Proceeding of the International Symposium on Environmental Hydraulics, pp 93-498
  14. Bansal, M.K (1971). 'Dispersion in natural streams.' Journal of Hydraulics Division. ASCE, Vol. 97, No. HY11, pp. 1867-1866
  15. Chatwin, P.C. (1971). 'On the interpretation of some longitudinal dispersion experiments' Journal of Fluid Mechanics. Vol. 48, pp. 689-702 https://doi.org/10.1017/S0022112071001800
  16. Chatwin, P.C., and Sullivan, P.J. (1982). 'The effect of ratio on longitudinal diffusivity in rectangular channels.' Journal of Fluid Mechanics, Vol. 120, pp. 347-358 https://doi.org/10.1017/S0022112082002791
  17. Day, T.J. (1975) 'Longitudinal dispersion in natural channels.' Water resources Research, Vol. 1, No. 6, pp 909-918
  18. Elder, J.W. (1959) 'The dispersion of a marked fluid in turbulent shear flow.' Journal of Fluid Mechanics, Vol. 5, No. 4, pp. 544-560 https://doi.org/10.1017/S0022112059000374
  19. Fischer, H.B. (1967). 'The mechanics of dispersion in natural streams.' Journal of Hydraulics Division, ASCE, Vol. 93, No. HY6, pp. 187-216
  20. Fischer, H.B. (1968) 'Dispersion predictions in natural streams.' Journal of Hydraulics Division, ASCE, Vol. 94, No. SA5, pp. 927-943
  21. Fischer, H.B, and Holly, E.R. (1971). 'Analysis of the use of distorted hydraulics models for dispersion studies.' WRR, Vol. 7, No. 1, pp. 45-51
  22. Fischer, H.B. (1975) Discussion of .' by McQuivey, R.S., and Keefer, T.N.. Journal of Environmental Engineering Division, ASCE, Vol. 101, EE3. pp. 453-455
  23. Fischer, H.B., List, E.J, Koh, R.C.Y., Imberger, J., and Brook, N.H. (1979). Mixing in inland and coastal water. Academic Press. New York, N.Y
  24. Glover, R.E. (1964) Dispersion of dissolved and suspended materials in flowing streams, United States Geological Survey Professional Paper 433-B, Washington, D.C.
  25. Iwasa, Y., and Aya, S. (1991). 'Predicting longitudinal dispersion coefficient in open-channel flows.' Proceeding of the International Symposium on Environmental Hydraulics, pp 505-510
  26. Liu, H (1977). 'Predicting dispersion coefficient of stream.' Journal of Environmental Engineering Division, ASCE, Vol. 100, No. EE4, pp. 997-1011
  27. Magazine, M.K, Pathak, S.K., and Pande, P.K. (1988). 'Effect of bed and side roughness on dispersion in open channels.' Journal of Hydraulic Engineering, ASCE. Vo. 114, No. 7, pp. 766-782
  28. McQuivey, R.S., and Keefer, T.N. (1974). 'Simple method for predicting dispersion in streams.' Journal of Environmental Engineering Division, ASCE, Vol. 100, No. EE4, pp 997-1011
  29. Parker, F.L. (1961) 'Eddy diffusion in reservoirs and pipelines.' Journal of Hydraulics Division. ASCE, Vol. 87, No. HY3, pp. 151-171
  30. Sooky, A.A. (1969). 'Longitudinal dispersion in open channels.' Journal of Hydraulics Division, ASCE, Vol. 95, No. HY4, pp. 1327-1346
  31. Seo, I.W. and Cheong, T.S. (1998). 'Predicting lognitudinal dispersion coefficient in natural streams.' Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 24, No. 1, pp. 25-32 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:1(25)
  32. Godfrey, R.G.. and Frederick, B.J. (1970) Stream dispersion at selected sites, United State Geological Survey Professional Paper 433-K, Washington, D.C.
  33. Taylor, G.I. (1954). 'Dispersion of matter in turbulent flow through a pipe.' Journal of Proceedings of the Royal Society Series A., London, England, Vol. 223, pp. 446-468