• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.20-26
• /
• 2019

Where hydraulic structures are to be installed over the entire width of a river or stream, usually a bed protection structure is to be installed. However, a local scour occurs in which the river bed downstream of the river protection system is eroded due to the influence of the upstream flow characteristics. This local scour is dominant in the flow and turbulence characteristics at the boundary of the flow direction and in the material of the bed materials, and may gradually become dangerous over time. Therefore, in this study, we compared the turbulence patterns in the local scour hole at the downstream of the river bed protection with the results of the analysis of the mobile bed experiment, and compared with the application of OpenFoam, a three dimensional numerical analysis model. The distribution of depth-averaged relative turbulence intensities along the flow direction was analyzed. In addition to this result, the stabilization of scour hole was compared with the bed shear stress and Shields parameter, and the results were compared by changing the initial turbulent flow conditions. From the results, it was confirmed that the maximum depth of generation of the three-stage was dominantly developed by the magnitude of depth-averaged relative turbulence intensity rather than the mean flow velocity. This result also suggests that design, construction or gate control are needed to control the depth-averaged relative turbulence intensities in order to reduce or prevent the local scour faults that may occur in the downstream part of the bed protection.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.93-105
• /
• 1993

In this paper, the maximum scour depths at piers located in the Bo Cheong Stream, which is a tributary in the Geum River System, were calculated and compared using 24 local pier scour equations. The equations were classified as six groups by non-dimensional types of equations. The geometric data in the stream bed and pier data at San Seong, Yi Pyung and San Gye, which are IHP data collection stations, were utilized for applying the scour equations. The geometric data in the stream bed were obtained by analyzing the bed material sampled in three stations which are in the left side, middle and right side for stream direction. The maximum flow velocities at maximum flow depths which were measured from 1982 to 1991, were used as the hydraulic flow data. The pier data for predicting pier scour depths were measured in the fields. The maximum pier scour depths calculated using the equations were compared with the held scour depths measured in the streams or rivers in the world. Arunachalam, Shen-Karaki III, Jain-Fischer equations are selected as the proper local scour equations for predicting the maximum local scour depths at piers in the Bo Cheong Stream. Inglis-Lacey and Shen-Karaki II equations are applicable in case of rapid flows conditions in which Froude number is over 0.3. Froehlich, Laursen I, Laursen II, Neill, Melville equations are applicable in the slow flow conditions in which Froude number is less than 0.3. Blench equation or Inglis-Poona equation varies rapidly by changing Froude numbers. Therefore the equations should not be used without careful considerations in selecting the applicable ranges. The maximum local scour depths calculated using Sarma-Krishnamurthy, Ahmad, Coleman, Varzeliotis, Larras, Bata, Chitale, Venkatadri, Basik-Basamily-Ergun, U.S.G.S., Shen I equations are usually less than the scour depths measured in the fields.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.54 no.12
• /
• pp.1275-1284
• /
• 2021

This paper presents a machine learning technique applied to prediction of time-dependent local scour around bridge piers in both non-cohesive and cohesive beds. The support vector machines (SVM), which is known to be free from overfitting, is used. The time-dependent scour depths are expressed by 7 and 9 variables for the non-cohesive and cohesive beds, respectively. The SVM models are trained and validated with time series data from different sources of experiments. Resulting Mean Absolute Percentage Error (MAPE) indicates that the models are trained and validated properly. Comparisons are made with the results from Choi and Choi's formula and Scour Rate in Cohesive Soils (SRICOS) method by Briaud et al., as well as measured data. This study reveals that the SVM is capable of predicting time-dependent local scour in both non-cohesive and cohesive beds under the condition that sufficient data of good quality are provided.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
• /
• v.10 no.6
• /
• pp.165-174
• /
• 2010

TTG-blocks are concrete blocks designed to be paved around the bridge piers in order to protect the channel bed from local scour. In this study roughness coefficient of T.T.G- blocks are investigated through the hydraulic model test. And critical safety weight of TTG-blocks is derived in terms of Reynolds number for each individual block and group of linked blocks. Flume experiments show that a performance of TTG-blocks is effective to protect the river channel bed from local scour at bridge piers if it is assessed using with geotextile mat under blocks or designated gravels for filling in holes of blocks.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 1999.05a
• /
• pp.651-656
• /
• 1999

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1711-1715
• /
• 2007

하천에서는 나라마다 하천마다 구간마다 독특한 하도특성을 지니고 있다. 우리나라는 전 국토의 70 %가 산지로 이루어져 있으며, 이로 인하여 특이한 하도형태의 모습을 보이는 구간이 산재하고 있다. 그 대표적인 모습이 충적하도와 침식하도가 연속해 발생하는 과정에서 나타나는 것이 하천 협착부 구간이다. 이러한 하천협착부 주변지역은 전형적인 수해상습 구간이 되는 경우가 많다. 이러한 상황임에도 불구하고 현재까지 우리 나라에서는 이러한 협착부 구간에서 하도특성을 반영한 연구 및 설계 사례가 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 낙동강 선산지역의 하천 협착부에서의 하도 수리학적 의미와 하도형태에 대하여 조사하고 분석하였다. 연구 결과, 모래하천인 조사구간의 저수로 하상에서 아주 미세한 유사분급 현상은 확인할 수 있었지만, 명쾌한 자연 영력에 의한 유사분급 현상이라 판단하기에는 어려운 부분이 있었다. 이는 완만한 하상경사, 균일성에 가까운 하상재료의 공급에 기인한다고 추정할 수 있었다. 그러나 이와 같은 자연적인 현상보다는 골재채취 등의 원인에 따른 유사분급이 확연하다고 추정되었다. 그리고 협착부의 배수구역에서 과거 활발했던 이동상 단단면 하도형태가 유심부의 이동과 더불어 최근 급격하게 복단면화가 진행되고 있음을 확인하였다. 이와 더불어 저수로의 하폭이 크게 줄어드는 현상을 확인할 수 있었다. 이와 같은 현상은 궁극적으로 이상홍수 발생시의 복단면 가중 또는 홍수단면적 축소, 저수로에서의 호안 또는 제방 아래부분의 국소세굴이 야기될 수 있음을 시사한다.원주교각에 대한 국부세굴 특성을 검토하였다. 또한 원주형의 교각에서는 단일원주보다는 원주군으로 설치되는 경우가 대부분이며 이때 교각의 직경(D)에 대한 교각 사이 간격$(L_d)$의 비$(L_d/D)$에 따른 전면교각에서의 수류변화의 영향이 후면교각에 작용하여 상호 복합적인 흐름 및 세굴특성을 나타내므로 이와 같은 복렬형 원주군의 세굴특성을 파상형 원주교각에 적용하여 국부세굴의 크기 변화를 해석하였다. 따라서, 교각주위에서의 수류특성 및 세굴의 변동은 원주군 및 교각파상의 크기와 간격 등과 같은 구조물의 배열조건과 Froude 수, 수심 등의 수리학적 조건에 따라 달라지므로 이의 조건을 체계적으로 변화시켜 가면서 교각주위에서의 국부세굴 및 세굴 감소특성을 검토하였다. 실험결과 오목 및 볼록 파상형 원주 주위에서의 세굴크기는 원형원주와 비교하여 전체적으로 감소하는 것으로 확인되었으며 특히 오목형 $B/\acute{h}=3$에서는 세굴경감효과가 탁월하여 70%이상 감소하는 것으로 확인되었으나 볼록형 $B/\acute{h}=5$에서는 세굴촉진특성이 나타나고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 파상형 원주에서는 하강류나 와류를 파상형의 내부로 유도하여 세굴의 크기를 조절할 수 있는 최적의 파상이 존재하고 있는 것으로 예측되었다.원 분야 소프트웨어의 개발에 기본 토대를 제공할 것으로 판단된다.았다. 또한 저자들의 임상병리학적 연구결과가 다른 문헌에서 보고된 소아 신증후군의 연구결과와 큰 차이

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.61-67
• /
• 2018

Scour protection methods can be categorized as two types: The first is to reduce the horseshoe and wake vortices which are the main reasons for local scour. Either small cylindrical structures or separated vertical deflectors can be placed in front of the pier or the horizontal deflector (or collar) can be attached to the pier like the spoiler to reduce the dynamics of vortical structures. The second is to employ the protection layer to keep the bed material in place, which is a common method with a merit of immediate effect by using block mat or tetrapod. This study examined the effect of scour reduction using the former method. The relationship between the reflector interval and reduction of scour was not clear. It is assumed that the width of the reflector is somewhat correlated with the reduction of the scour. As the KC numbers increases, the Effect of Scour reduction rate is shown to decrease. Also, Scour reduction rate showed a rapid change at $U_R=25$ or KC = 8.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.31 no.5
• /
• pp.539-552
• /
• 1998

When the pier is constructed in the cohesive be, the accuracy maynot be obtained because the equation for calculating the scour at piers is based upon the results which are analyzed through the experiments in the non-cohesive bed. In this paper, the variation of the depth of the pier scour occurred by constructing 5 types of pier in the channel having the cohesive material is examined. The experimental results are analyzed based upon Froude numbers and non-dimensional numbers which are indicated as the flow depths compared to the pier width. The results are also compared with the results obtained using the existing pier scour equations. In this paper, the shape factors, which can be used for calculating the scour depth of the pier in the cohesive channel bed, are suggested. The shape factors are indicated through the ratios between the scour depth at the circular pier and the scour depths at the different types of pier, and are suggested as two stages. In the first stage, in which the water depth compared to the pier width is less than 1.2, the shape factors are given as the equations. However, in the second stage the shape factors are given as the constant values. It is understood that the shape factors suggested in this paper can be properly usd for calculating local scour at piers in the bridges which are constructed in the cohesive channel bed having the characteristics of the bed material which is used in these experiments. Keywords : local scour, maximum scour depth, cohesive bed material, pier shape, pier, shape factor.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.521-521
• /
• 2012

우리나라는 산악지역이 국토의 대부분을 차지하고 있어 전체유역을 놓고 볼 때 대하천이 차지하는 부분보다는 중소하천이 차지하는 부분이 상대적으로 크고, 교량의 길이가 짧은 소교량이 수적으로 많은 부분을 차지하고 있다. 그중에서도 특히 중소하천의 유량은 시간적으로 매우 빠르게 변화하며 유속 또한 급속히 빨라져 하상의 변형이 순식간에 일어나고 있다. 이와 같은 시간적, 공간적인 호우특성과 지형특성으로 인하여 중소하천에 위치한 교량은 특히 세굴에 매우 취약함을 보여주고 있다. 하천에 건설되는 교량의 수명이나 안정성에 세굴이 미치는 영향은 매우 크며, 특히 우리나라와 같이 홍수 시 단기간에 걸쳐 유량이 급증하는 경우 유속에 의한 교량 기초의 급격한 세굴은 예상치 못한 교량 붕괴 사고를 초래할 수 있다. 현재 국내 소하천에 설치된 교량은 약 3,470개소(지방도 기준)로 다양한 하부구조로 설계되어 있다. 이렇게 하천 내에 세워진 교량과 같은 횡단 구조물들은 그 크기에 상관없이 하천의 형태에 영향을 미치게 된다. 그중에서 교량 세굴은 하천 횡단구조물로 인하여 발생되는 가장 중요한 문제 중의 하나로써 교량 건설 시 교각에 영향을 주는 세굴을 예측하고 방어하기 위하여 다양한 방정식을 통하여 신설교량의 교각세굴을 예측한다. 하지만 대부분의 교량 세굴 공식들은 실험실에서의 실험 결과를 토대로 개발되었기 때문에 이들 공식들이 산정한 국소 세굴량이 얼마나 정확한지는 실제 현장 관측 자료와의 비교를 통해서만 검증할 수 있다. 세굴 공식들의 산정 결과를 현장 실측자료와 비교하는 연구는 그 동안 다양하게 시도되었으나, 통일된 결론에는 도달하지 못하고 있다. 본 연구에서는 기존의 세굴깊이 산정 시 일반적으로 사용되어지고 있는 세굴공식들 중 소하천 교량 규모에 적용 가능한 공식들을 선별하고, 각 세굴심 추정공식에 속한 변수별 특성분석을 위하여, 5가지의 독립변수를 설정하여 국부세굴의 현장 측정값과 예측공식의 비교결과에 대하여 불일치율을 비교분석하였다. 그 결과, 모든 공식들의 불일치율의 기하 평균이 1보다 큰 것을 보여주고 있다. 즉, 모든 공식들이 과대 추정의 의미로 정확성면에서 우수한 공식들은 불일치율의 기하 평균이 1에 가깝고 기하 표준편차가 작은 공식들이 나타났으며, 이런 점에서 Froehlich 공식, Inglis-Poona II, Blench-Inglis I, Breusers 공식 등의 기하평균이 1에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 각 세굴공식 세굴심 산정결과의 불일치율을 각각 5가지의 변수별로 도시하여 분석하였으며, 그 결과로 소하천에 대하여 적용 가능한 공식과 소하천에 적용 시에는 과다추정의 우려가 있는 공식으로 분류되어 면밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.2B
• /
• pp.169-175
• /
• 2008

The clear-water scour experiments were conducted to shed light on the unsteadiness of the horseshoe vortex around a bridge pier since the fluctuations of velocity components and unsteadiness of the horseshoe vortex can be considered as one of the main factors on local scour. The characteristics of the flow speed and turbulence around a bridge pier was examined using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) and the flow visualization with kaolin clay particles upstream of a bridge pier. The outcomes of this study on the turbulence characteristics related with scour mechanism were presented with the quadrant analysis, the integral time scales, and the bed shear stresses before and after scouring, respectively. The bed shear stress before scouring was approximately quadruple times higher than that of the equilibriums state. It implies that the unsteadiness of the horseshoe vortex would play a significant role in the initial development of scour depth. Therefore, the bimodal distribution of flow velocity was identified as one of the mechanical properties of the horseshoe vortex and the unsteadiness of horseshoe vortex can be one of the major characteristics to understand the flow sturucture and local pier scour.