• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.24-28
• /
• 2016

댐의 발전방류는 댐 하류의 하천에 비정상성이 큰 흐름을 발생시킨다. 이와 같은 흐름은 하류 하천의 수심 및 유속 조건을 급격하게 변화시키게 되어 어류 물리서식처에 큰 영향을 끼치게 된다. 또한 갑작스런 유량의 상승은 어류를 하류로 강제로 이동시키며, 빠른 수위의 하강은 어류를 하안에 고립되게 하여 죽음을 초래하게 된다. 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 평가한 기존의 연구는 대부분 흐름계산을 위하여 준정류 모형을 사용하였다. 하지만 준정류 모형은 발전방류와 같은 비정상성이 큰 흐름에 대하여 적절히 모의하지 못하는 한계가 있다. 본 연구의 목적은 2차원 부정류 모의가 가능한 River2D 모형을 이용하여 댐 하류 하천에서의 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 연구 대상지역은 괴산댐 하류 지점인 수전교부터 대수보까지 2.3 km 구간이다. 서식처모형은 피라미에 대한 HSI 모형을 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수, 하상전단응력을 모의하였으며 소와 여울의 지형조건에서 발전방류가 위의 인자들에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 또한 발전방류량이 발생하였을 때 기저유량의 조건에 따라 어류 물리서식처에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제46권4호
• /
• pp.389-400
• /
• 2013

이 논문에서는 관망시스템의 마찰항을 보정하기 위해서, 부정류 마찰 모형과 Levenberg Marquardt 방법을 합성하였다. 부정류 마찰항을 고려하기 위한 방법으로 빈도 의존 마찰항을 사용하였으며, 특성선 방법을 모형 개발의 기반으로 하였다. 최적화에 필요한 Hessian과 Jacobian 행렬을 구하기위해서 수압을 직접 마찰항에 미분한 항을 계산하였으며, 특성선 방법상에서의 다양한 수압과 유량에 대한 마찰계수의 민감도를 수식으로 유도하였다. 간단한 관망을 가정한 뒤, 갑작스런 밸브의 거동으로 도입된수압의 시계열을 확보하였고, 이를 이용하여 정상류 마찰 모형과 부정류 마찰모형의 마찰항 보정을 수행하였다. 제안된 방법과 진화 연산 알고리즘의 마찰항 수렴거동을 비교하였으며, Leveberg Marquardt 방법의 안정적이고 신속한 수렴결과를 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권11호
• /
• pp.971-976
• /
• 2018

관망의 해석은 관망의 설치, 운영에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위한 연구 방법은 1차원 모형과 3차원 모형이 있으나 각각은 정확도와 계산속도의 면에서 관망 해석에 장점과 한계점을 보인다. 2차원 모형의 경우 1차원 모형과 달리 난류 점성을 이용하여 보다 정확한 마찰을 모의할 수 있게 하는데, 이때 사용되는 난류 점성을 모의하는 모형은 Five-Region Turbulence Model을 이용하였다. 그러나 이들 모형에 사용되는 매개 변수들은 실험에 의한 값이기 때문에 이러한 매개변수에 따른 2차원 부정류 해석 방법의 응답 특성을 알아보았다. 이를 위해 실제 상수관망에서의 수격압 데이터와 부정류 해석 모형으로 부터의 수격압 데이터를 비교하고, 다양한 매개변수에 따른 속도 분포 모의 특성을 조사하였다. 이를 통해서, 난류해석 모형의 마찰 거동과 매개변수와의 관계를 규명하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제50권3호
• /
• pp.191-200
• /
• 2017

본 연구에서는 부정류 계산모형의 안정적인 매개변수를 선정하기 위하여, 다수 지점의 관측치를 고려한 모형보정의 결과로부터 얻은 파레토 최적화와 최소최대 후회도 방법(minimax regret approach, MRA)을 결합하는 방법을 제안하였다. 여러 지점의 관측치를 고려한 모형의 보정은 다목적 최적화 문제로서, 통합접근법을 적용하여 최적해를 구하였다. 통합접근법은 여러 지점에 대한 가중치를 결합하여 하나의 목적함수를 얻고, 여러 번의 개별 최적화를 수행함으로써 다수의 파레토 최적해들을 구하는 방법이다. 이때 유량에 따른 조도계수의 가변성을 나타내는 두 개의 매개변수로 구성된 관계식을 이용하여 두 구간에 대한 매개변수들을 모형의 추정 대상 매개변수로서 최적화하였다. 이후 각기 다른 홍수사상에 대해 보정과 검증을 수행하였으며 각각에 대한 평가지표의 후회도를 정량화하였고 이를 결합한 결합후회도를 산정하였다. 이를 기준으로 파레토 최적해들의 순위를 결정하였다. 계산결과 추정된 모형의 가변조도계수와 그로부터 얻은 두 개 지점에서의 표준화된 RMSE들은 두 지점에 대한 가중치의 조합에 따라 선택되는 매개변수 값에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 수문 및 수리모형의 다수의 관측지점의 자료를 이용한 매개변수 산정문제에 있어서 안정적인 해를 도출할 수 있다.

• 물과 미래
• /
• 제27권2호
• /
• pp.85-96
• /
• 1994

자연하천의 부정류에 Preissmann 기법을 적용시 나타나는 수치 불안정성의 원인을 규명하고 불안정성을 극복하기 위한 적절한 대책을 제시하였다. 주된 불안정성의 원인으로는 천이류, 하도단면의 급격한 변화, 부적절한 조도계수, 계산시간 및 거리간격, 급격하게 증가하는 유입수문곡선, 그리고 마른 하상 등이다. 이런 불안정성의 주된 원인은 천이류의 발생과 관계가 있으며 상류-사류가 공존하는 자연 하도에서 천이류를 해석할 수 있는 모형을 제안하였다. 가상하도를 통하여 모의 수치실험을 수행한 결과 전하도구간에 대하여 안정성있게 수렴하고 있었으며, 일관성있는 유량, 수위자료를 얻을 수 있었다. 본 연구의 모형은 앞으로 실제 하천자료를 통해 적용성의 검증이 이루어진다면 천이류로 발생하는 수치계산의 어려움의 해결에 기여할 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.673-682
• /
• 2007

본 연구에서는 관개용수로에서의 용수공급에 따른 용수분배 현상을 모의하고, 개선방안을 제시하기 위한 시뮬레이션 모형을 개발하였다. 관개용수로와 같은 인공적인 수로에서는 흐름의 상태가 취수공, 분수공, 수문 등과 같은 수리시설의 조작에 의해 흐름이 시간적, 공간적으로 변하게 되는 비정상류가 주가 된다. 이러한 비정상류 해석은 농업용수 관리를 위한 관개계획 수립, 농업용 수리시설물의 설계 및 관리에 있어서 중요한 요인이 된다. 용수로의 부정류 해석을 위한 유한차분식으로 구성되는 모형을 개발하여 용수로를 일정구간으로 분할하여 각 구간별 수위와 유속의 변화를 계산하게 된다. 계산된 결과는 현장에서 실측된 수위모니터링 자료와 현장 유량측정자료로 비교하여 모형의 적정성을 검정하였다. 용수로내의 흐름에 대하여 각 구간의 용수도달시간, 관개블록에 대한 분수유량을 산정한 결과는 현장 측정자료와 잘 일치하고 있는 것으로 나타나 관개계획을 수립하는 데 이용할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
• /
• pp.314-314
• /
• 2011

강변저류지는 하천변에 위치한, off-line 형 치수구조물로 하천의 수위 변화에 따라 저류량이 변한다. 그러므로 강변저류지의 홍수조절효과는 부정류 흐름 상태를 재현하여 모의해야 한다. 현재 국내에는 강변저류지 홍수조절효과 분석을 위해 주로 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 사용하고 있다. 하지만 1차원 부정류 계산 결과에 대한 정확도 검증 없이 사용되고 있다. 따라서 이를 검증하고 보완할 수 있는 부정류 수리실험이 필요하다. 이에 본 연구에서는 상류 유입수문곡선을 재현할 수 있는 부정류 유량조절장치를 개발하였으며, 개발된 유량조절장치의 재현 능력을 검증하고 강변저류지 홍수조절효과 분석에 대한 적용 가능성을 확인하였다. 부정류 수리실험은 정규분포형 수문곡선과 이중 첨두를 가지는 수문곡선 및 다양한 첨두 지속시간을 갖는 수문곡선 형태에 대해 유량조절장치의 재현 능력을 검토하였다. 검토 결과 개발된 유량조절장치의 재현 수문곡선은 첨두 홍수량을 기준으로 약 1 % 이내의 오차를 보여 매우 만족스러운 결과를 얻었다. 향후 강변저류지의 홍수 조절효과 분석에 사용한다면 좀 더 현실적이고 정량적인 치수능력 평가가 될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.850-853
• /
• 2008

송수관이나 배수관은 계획된 필요유량을 특정 지점까지 안전하게 전달할 수 있도록 설계되지만 여러 가지원인으로 인하여 갑작스런 파열이나 균열이 일어난다. 파이프 파괴의 원인으로는 수격현상, 관의노화, 파이프 외부로부터의 충격, 흙의 상태, 그리고 파이프 설치시의 공사여건 등이 있다. 본 연구에서 여러 가지 요인들을 불확실성 인자로 가정하여 파이프의 파괴확률을 산정할 수 있는 신뢰성 해석 모형이 개발되었다. 상수관망의 설계 시 파이프의 두께를 산정하는 주 장력 공식을 이용하여 신뢰함수를 만들고 파이프의 파괴확률을 계산하였다. 신뢰함수를 구성하는 확률변수들 중 파이프의 내압에 대한 분포함수는 정규분포가 아닌 극치분포(Gumbel distribution)를 따른다는 것을 부정류 수치해석 결과로서 알 수 있었고 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 기법을 사용하여 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 모형을 이용하여 파이프의 두께, 직경, 허용응력, 그리고 파이프 내압에 따른 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 해석모형을 이용하여 보다 안전하고 경제적인 송배수관의 설계기법을 구축할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.256-256
• /
• 2019

하굿둑이 증설된 낙동강 하류의 수위-유량 관계식은 하굿둑의 운영을 고려하지 않은 식으로 수공구조물에 의한 배수효과 등이 반영되지 않았다. 하굿둑 영향을 파악하기 위하여 낙동강 본류 330 km 구간에 대해 8개의 보 및 하굿둑의 운영방안을 내부경계조건으로 포함하는 부정류 계산모형을 개발하였다. 가장 하류에 위치하는 구포수위표 지점에 대해 하굿둑의 개도를 변수로 포함하는 수위-유량 관계식을 도출하여 하굿둑의 개도를 변수로 포함하지 않은 수위-유량 관계식과 비교하였다. 개발에 사용한 홍수사상들은 2001년부터 2018년까지 발생한 홍수사상 중에서 다양한 규모로 5개를 선별하였다. 개발된 수위-유량 관계식을 검증하는데 사용한 홍수사상들은 개발에 사용한 5개의 홍수사상 외에 규모별로 5개를 선정하여 활용하였다. 비교 결과 개도를 고려하지 않은 경우에 비해 개도를 고려한 경우가 보다 정확한 유량을 산출하는 것으로 나타났으며 이는 하굿둑을 비롯한 수공구조물이 건설된 하천의 경우 이를 고려하여 수위-유량 관계식을 산정해야 함을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제45권5호
• /
• pp.495-503
• /
• 2012

하천에 설치되는 강변저류지의 효율적 설계를 위해서는 정확한 부정류 흐름 해석이 반드시 필요하다. 일반적으로 하천의 부정류 수치모의는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 많이 사용하고 있다. 하지만 강변저류지가 있는 하도에서의 부정류 흐름에 대한 수리실험과 현장 모니터링 자료가 거의 없기 때문에 HEC-RAS를 이용한 부정류 수치모의 결과의 신뢰도를 확신하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 부정류 수리실험을 수행하여 강변저류지가 있는 하도에서의 HECRAS를 이용한 부정류 수치모의 적용성을 검토하였다. HEC-RAS 적용성 검토는 직선수로에 강변저류지가 설치되어 있거나 그렇지 않은 경우에 대해 부정류 수리실험을 실시하여 측정된 결과와 비교하여 평가하였다. 특히, 강변저류지가 설치되어 있는 경우는 강변저류지의 저류용량이 충분하여 하도에서 강변저류지로 통하는 위어에 완전 횡월류 흐름만 발생하는 경우에 대해 실험을 수행하였다. 강변저류지가 설치되지 않은 직선수로에 대한 HEC-RAS의 수위 계산 결과는 최대 3% 오차를 유량은 최대 1% 오차를 보였으며, 강변저류지가 설치된 경우의 HEC-RAS 수위 계산 결과는 최대 4% 오차를 유량은 최대 2% 오차를 나타냈다.