KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Development and Application of Depth-integrated 2-D Numerical Model for the Simulation of Hydraulic Characteristics in Vegetated Open-Channels

식생 수로에서의 수리특성 모의를 위한 수심적분 2차원 수치모형의 개발 및 적용

  • 김태범 (연세대학교 공과대학 토목환경공학과) ;
  • 배혜득 (연세대학교 공과대학 토목환경공학과) ;
  • 최성욱 (연세대학교 공과대학 토목환경공학과)
  • Received : 2010.09.28
  • Accepted : 2010.10.11
  • Published : 2010.12.31
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Abstract

Vegetation drag tends to raise water level by retarding the flow. Previous studies have focussed on either the vertical structure modeling or the one-dimensional modeling, which can hardly be used to simulate the vegetative streams in practical engineering. Therefore, this paper presents a two-dimensional numerical model based on the depth-averaged flow equations. Vegetation drags are reflected in the flow equations, assuming non-flexible rigid cylinders. For validations, flow properties measured in both rectangular and compound channels are compared with simulated data, showing good agreement. Then, the model is applied to a reach in the Han River and the impact of floodplain vegetation on the flow is investigated.

개수로에 식재된 식생은 항력을 유발하여 유수의 평균유속을 감소시키고 수위를 상승시키는 역할을 한다. 기존 식생수로에 관한 연구는 주로 수직 난류모형에 의한 수직 흐름특성 변화나 1차원 모형에 의한 종방향 흐름특성 변화에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 이러한 수치모형을 실제 자연하천에 적용하기란 쉽지 않고, 실무적인 측면에서도 비실용적이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적으로 적용성 및 활용도가 높은, 식생항력 개념을 적용시킨, 수심 평균된 2차원 수치모형을 개발하였다. 우선 원주형의 곧은 식생을 가정하여 식생밀도를 정의하고, 식생항력 식을 유도하였으며, 유도된 식생항력 항을 흐름 지배방정식에 추가하여, 식생의 영향을 수치계산에 반영하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 단단면 및 복단면 실험수로에서 실측된 수위와 유속 결과를 수치모의 결과와 비교하였으며, 매우 만족스러운 결과를 얻었다. 검증된 모형을 자연하천에 적용하여, 홍수터 식생에 의한 흐름 특성 변화를 모의하여, 식생이 흐름특성에 미치는 영향을 분석하였다.

Keywords

References

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