• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.63-63
• /
• 2017

우리나라에서 홍수기에는 하천에 부유사를 포함한 수체가 침강되어 하층 밀도류 형태로 전파된다. 온도로 성층화가 심하게 되지 않은 댐의 경우 하층 밀도류로 댐체까지 전파되고, 유출되어 하류로 흘러가거나 차단되어 담수된다. 침사용 저수지는 하류에 있는 저수지에 유사 전파를 막기 위해 건설된 댐으로, 이를 잘 관리하기 위해서는 밀도류의 차단에 대한 연구가 필수적이다. 따라서 본 연구의 목적은 층적분 모형을 사용하여 밀도류의 전파와 이에 따른 저수지의 유사 차단 현상을 모의하는 것이다. 이를 위하여 1차원 수치모형을 제시하였으며 실내실험 자료에 적용하여 밀도류의 전파 및 차단 양상을 분석하였다. 모의 결과 소류사는 대부분 상류단에서 퇴적되고, 부유사가 밀도류에 포함되어 하류단까지 전파되고, 차단되는 것을 확인하였다. 또한, 질량보존과 운동량 보존에 의해 저수지 전체에서 밀도류 두께가 증가되며 담수되는 현상을 확인하였다. 담수된 밀도류의 포집효율에 영향을 미치는 인자를 분석하고, 포집효율에 대한 각 입자의 민감도 분석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.72-72
• /
• 2018

우리나라의 대형 저수지에 담수된 수체는 여름에 온도가 높은 표수층과 온도가 낮은 심수층, 그리고 두 층 사이에서 온도가 크게 변화되는 변온층으로 나뉘게 된다. 여름 홍수기에 상류 하천에서 저수지로 유입되는 부유사는 큰 밀도를 가지기 때문에 저수지의 바닥을 타고 하층 밀도류의 형태로 저수지 하류로 전파된다. 그러나 밀도류가 성층화된 저수지의 변온층에 도달하면 심수층과 변온층 하층의 낮은 온도로 인해 발생하는 수체의 큰 밀도로 하층으로 더 침투하지 못하고 변온층이나 심수층 상층에서 남아 하류에 중층밀도류의 형태로 전파된다. 대량의 탁수를 하류에 방류하면 하류 수질에 문제가 발생되며 저수시키면 댐 수질 및 심수층 생물체의 태양광 차단 문제가 발생되므로 저수지에서 밀도류의 조절은 대형 저수지 운영에 매우 중요한 사항이다. 따라서 본 연구의 목적은 층적분 모형을 사용하여 대형 저수지에서 발생하는 중층밀도류의 전파 및 선택취수시설을 이용한 밀도류의 차단과 방류에 대해 수치모의하는 것이다. 이를 위하여 중층 밀도류를 수치모의하기 위한 1차원 수치모형을 제시하였으며 소양강댐 상류 소양호에 적용하여 적용성을 검토하고 밀도류의 전파 및 방류에 대해 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.32 no.1
• /
• pp.83-94
• /
• 1999

In continental margins, turbid underflows which are not confined to a given channel, are free to spread laterally as well as longitudinally. Lateral spreading can reduce substantially the run out distance of flows along continental shelves and slopes. Laboratory experiments with a large tank, employing saline density currents as surrogates for fine-grained turbidity flow, coupled with dimensional analysis, have been used to develop a simple expression for lateral spreading rates of two-dimensional flows on sloping beds. characteristic length and time are determined by the flow discharge and buoyancy flux at the inlet. By knowing the initial width of the flow, the spreading law can be used to estimate the maximum width of the current at different times as well as the longitudinal spreading rate. Predictions for flows compare favorably against observations.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.1
• /
• pp.55-64
• /
• 2017

This study presents a numerical model for simulating turbidity currents using the ULTIMATE scheme. For this, the layer-averaged model is used. The model is applied to laboratory experiments, where the flume is composed of sloping and flat parts, and the characteristics of propagating turbidity currents are investigated. Due to the universal limiter of the ULTIMATE scheme, the frontal part of the turbidity currents at a sharp gradient without numerical oscillations is computed. Simulated turbidity currents propagate super-critically to the end of the flume, and internal hydraulic jumps occur at the break-in-slope after being affected by the downstream boundary. It is found that the hydraulic jumps are computed without numerical oscillations if Courant number is less than 1. In addition, factors that affect propagation velocity of turbidity currents is studied. The particle size less than $9{\mu}m$ does not affect propagation velocity but the buoyancy flux affects clearly. Finally, it is found that the numerical model computes the bed elevation change due to turbidity currents properly. Specifically, a discontinuity in the bed elevation, arisen from the hydraulic jumps and resulting difference in sediment entrainment, is observed.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.3
• /
• pp.201-210
• /
• 2017

This study proposes a numerical model which is able to simulate turbidity currents intruding into a reservoir and resulting sediment depositions. The proposed model is applied to laboratory experiments by Toniolo and Schultz (2005), and propagation of turbidity currents, morphological change, and trap of suspended sediment are simulated. It is simulated that the turbidity current after plunging at the foreset of the model delta, propagates along the bottom. The thickness of the turbidity current increases significantly after being blocked by the dam, and this effect is propagated in the upstream direction. In addition, it is simulated that the foreset moves in the downstream direction due to both the bedload and suspended load and the thickness of the bottom set increases due to the suspended load. It is found that the height of the intake affects the thickness of the turbidity current and the location of the internal hydraulic jump. The impact of the height of the intake on the trap efficiency is not clear in the experimental results, however, overall trap efficiency is predicted quite successfully by the model. Also, sensitivity analysis is carried out, and the results indicates that the particle size affects the trap efficiency most.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.379-383
• /
• 2008

본 연구의 목적은 3차원 수리 모델인 ELCOM(Estuary, Lake and Coastal Ocean Model)과 물질 전달모델인 CAEDYM(Computational Aquatic Ecosystem Dynamic Model)을 이용하여 성층화된 저수지로 밀도류 형태로 유입한 부유사의 이송과 확산 그리고 침강특성을 해석하는데 있다. ELCOM은 3차원 수리동력학 모델로써 시공간적인 유속과 수온변화를 예측하는데 사용되었으며, CAEDYM과 매 계산시간 마다 동적으로 연결(Dynamic coupling)되어 부유입자의 이송, 확산, 침강 과정을 모의하였다. 개발된 3차원 모델의 예측 성능은 2004년 홍수기 동안 대청호에서 실측한 자료를 사용하여 검증하였다. 모델의 모의변수는 입자크기별로 구분된 부유물질(SS) 그룹이며, 현장 실측자료인 탁도($C_T$)와 모델 변수인 SS간의 변환을 위해 저수지 지점 별로 측정한 SS-$C_T$ 상관관계를 사용함으로써 부유 입자의 크기분포의 공간적 변동 특성을 반영하였다. 모델은 탁수가 유입하는 환경에서 저수지 성층구조의 변화와 유입 탁수의 밀도류 거동특성, 유입한 부유사의 이송과 확산 그리고 침강특성을 비교적 잘 모의하였다. 저수지로 유입한 부유입자 중 입경이 $20{\mu}m$ 이상인 입자는 매우 빠른 속도로 저수지 바닥에 퇴적된 반면, $10{\mu}m$ 이하의 입자들은 중층에 오랜 시간 부유하며 장기탁수문제를 유발하는 원인이 되었다.

• Water for future
• /
• v.31 no.3
• /
• pp.140-141
• /
• 1998

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2001.05b
• /
• pp.877-882
• /
• 2001

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.383-394
• /
• 2013

A sedimentation basin is used to remove suspended sediments which can cause abrasive and erosive wear on hydraulic turbines of hydropower plants. This sediment erosion not only decreases efficiency of the turbine but also increases maintenance costs. In this study, the three-dimensional numerical simulations were carried out on the overseas hydropower project. The simulations of flow and suspended sediment concentration were obtained using FLOW-3D computational fluid dynamics code. The simulations provide removal efficiency of a sedimentation basin based on particle sizes. The influence of baffles on the flow field and the removal efficiency of suspended sediments in the sedimentation basin has been investigated. This paper also provides the numerical simulations for sediment-induced density currents that may occur in the sedimentation basin. The simulation results indicate that the formation of density currents decreases the removal efficiency. When a baffle is installed in the sedimentation basin, the baffle provides intensive settling zones resulting in increasing the sediments settling. Thus the enhanced removal efficiency can be achieved by installing the baffle inside the sedimentation basin.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.2 no.3
• /
• pp.5-15
• /
• 2001

The purpose of this study is to find sedimentation patterns variation before and after the Saemangeum reclamation. Water circulations before and after the Saemangeum reclamation are calculated diagnostically and prognostically from the water temperature, salinity data, wind data and tidal residual current. Three dimensional movements of injected particles due to currents, turbulence and sinking velocity are tracked by the Euler-lagrange method. The dispersion range of soil grain for one and three day after releasing in the Geum river indicates that the soil grain was sedimented coastal area of Janghang and outer harbor of Kunsan. The soil grain moves a quite distance from the release point when size of soil grain is a small. These results indicate that size of soil grain and residual current is greatly influenced on the dispersion range of soil grain.