• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.943-953
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• 2021

The propagation of impact wave induced by landslide and debris flow occurred on the slope of lake, reservoir and bays is a three-dimensional natural phenomenon associated with strong interaction of debris flow and water flow in complex geometrical environments. We carried out 3D numerical modeling of such impact wave in a bay using a multiphase turbulence flow model and a rheology model for non-Newtonian debris flow. Numerical results are compared with previous experimental result to evaluate the performance of present numerical approach. The results underscore that the reasonable predictions of both thickness and speed of debris flow head penetrating below the water surface are crucial to accurately reproduce the maximum peak height and free surface profiles of impact wave. Two predictions computed using different initial debris flow thicknesses become different from the instant when the peaks of impact waves fall due to the gravity. Numerical modeling using relatively thick initial debris flow thickness appears to well reproduce the water surface profile of impact wave propagating across the bay as well as wave run-up on the opposite slope. The results show that the maximum run-up height on the opposite slope is not sensitive to the initial thickness of debris flows of same total volume. Meanwhile, appropriate rheology model for debris flow consisting of inviscid particle only should be employed to more accurately reproduce the debris flow propagating along the channel bottom.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.4 no.4
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• pp.261-270
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• 1992

To investigate the flow patterns and diffusions in the Taean coastal waters of the eastern Yellow Sea, hydraulic and numerical experiments of tidal currents and diffusions of dye and cooling water were performed during spring tide along with field observations. Flow patterns obtained by the hydraulic and numerical experiments approximately coincide with those of the field observations. In the fold observations of tidal current, currents flow southwestward during the ebb tide, while currents flow northeastward during the flood tide. and the maximum velocity is 2.13 ㎧ toward WSW direction. The Eulerian diffusion coefficient estimated from field measmements of current is 7.82$\times$10$^{5}$ $\textrm{cm}^2$/s. Diffusion coefficients obtained from the area of dye plume in the model are given by the expression 0.18 $r^{4}$3/, and the coefficients have the range of 10$^{5}$ ~10$^{6}$ $\textrm{cm}^2$/s. These values are similar to the Eulerian diffusion coefficient estimated fram field measurements. Diffusion coefficients obtained in the hydraulic model are one to two orders higher than those obtained in the Onsan Bay in the eastern waters and two to three orders higher than those obtained in the Chinhae Bay in the southern waters of the Korean Peninsula. Diffusion patterns of cooling water by numerical experiments are similar to those of dye plume by hydraulic experiments. Both hydraulic and numerical experiment results of diffusions of dye plume and cooling water in the Taean coastal waters, have shown that the diffusion during the ebb tide is more prevalent than one during the flood tide.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.35 no.3
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• pp.49-56
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• 2023

The allowable mean overtopping discharge is used as a design parameter for coastal structures. The crest elevation of coastal structures should ensure the wave overtopping discharge within acceptable limits for structural safety and the safety of pedestrians, vehicles, operations, and so on. In this study, two-dimensional physical model tests on typical rubble-mound structure geometries were performed and the the mean wave overtopping discharges under various water depth and wave conditions were measrued. The various test conditions were applied to the tests with the change of the wave steepness, relative freeboard and relative wave height. An empirical formula from the experimental data was proposed to predict the mean wave overtopping volumes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.98-98
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• 2022

도수는 사류가 상류로 천이되며 흐름이 불연속적으로 변하는 현상이다. 도수는 롤러와 벽 제트와 같은 흐름이 발생하는 영역으로 구분되며 큰 에너지 손실을 발생시키므로, 보나 댐과 같은 수리시설물에서는 에너지 소산을 위한 목적으로 도수를 발생시킬 수 있다. 도수구간 중 롤러 영역에서는 공기가 유입되어 복잡한 3차원 2상 흐름을 발생시키므로 공기방울의 거동에 대한 정밀한 모의는 매우 중요한 것으로 평가된다. 그러나 현실적으로 롤러 영역에서의 작은 공기방울까지 재현하는 것은 어려운 일이다. 본 연구에서는 k-ω SST 난류모형을 이용하여 수문 아래에서 발생하는 자유도수를 수치모의하고 연행된 공기량에 대한 특성을 검토하였다. 롤러 영역에서 격자의 해상도를 다르게 하여 도수구간 내 공기의 체적비와 공기방울의 크기 및 공기방울의 거동을 분석하였다. 실내 실험자료에 난류모형을 적용하고 그 결과와 비교하여 모의 결과의 적정성을 확인하였다. 또한 도수구간에서 공기방울 거동의 정밀한 모의가 평균흐름 및 난류량의 종방향 변화에 미치는 영향을 검토하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.6 no.3
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• pp.245-259
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• 1994

This paper is concerned with the development of a three-dimensional numerical model for coastal circulation and heat transport with improved prediction ability. The model uses fully nonlinear, time-dependent three-dimensional, $\sigma$-transformed equations of motion and equation of heat transport The model was verified with experimental data for wind-driven current in a one-dimensional channel and thermal jets flowing into stagnant waters and applied for unsteady flow induced by tide and thermal jets in coastal waters around Kori nuclear power plant. The model results were in good agreements with experimental data sets for wind-driven current and thermal jet, and field observed data sets in coastal waters. This study has shown that the $\kappa$-$\varepsilon$ turbulence model is applicable to various coastal conditions without any modification of turbulence constants.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.9 no.3
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• pp.107-115
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• 2009

The labyrinth weir can be applied to increase the overflow rate, maintain constant water depth and improve water quality. This weir can be defined that the plane shape of overflow part is not straight line and is a kind of weir having overflow length increased by changing its plane shape. There are relatively few studies related to effect of maintaining the water depth which has been used to consider for various functions as hydraulic facilities and design conditions of labyrinth weirs. Thus, it is needed to conduct studies related to the maintenance of water depth by the labyrinth weir. This study was to provide fundamental data which may become a facilitator for more accurate and proper design of hydraulic facilities related to the maintenance of water depth. The ranges of constant water depth ($H_t/P=0.08\sim0.27$) were provided for the triangle type labyrinth weir, and the effect of maintaining water depth was analyzed using hydraulic laboratory experiments and 3D-numerical simulations(Flow-3D).

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.5
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• pp.1463-1476
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• 2014

In order to understand hydrodynamic and morphodynamic characteristics under wave-current interactions in an estuary, a coupled model for two-way analysis between existing 3-d numerical wave tank and newly-developed 3-d morphodynamic model has been suggested. Comparing to existing experimental results it is revealed that computed results of the newly-suggested model are in good agreement with each laboratory test result for wave height distribution, vertical flow profile and topographical change around ocean floor pipeline in wave-current coexisting field. Also the numerical result for suspended sediment concentration is verified in comparison with experimental result in solitary wave field. Finally, it is shown that the 3-D coupled Hydro-Morphodynamic model suggested in this study is applicable to morphological change under wave-current interaction in an estuary.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.709-709
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• 2012

보는 하천을 횡단하는 대표적인 수공구조물로써 수위를 유지하여 각종 용수의 취수 기능 및 주운 기능을 가지고 있다. 그러나 보를 설치할 경우 상류부의 유속이 점차 감소하여 유사 퇴적이 일어나며, 흐름 정체에 따른 수질 저하 및 수위 상승의 원인을 제공한다. 이러한 보의 단점을 개선하기 위해 래버린스 보에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. Hay 등(1970) 연구에 따르면 래버린스 보의 월류능력은 동일 수두 조건에서 선형 보보다 높은 특성을 가진다. 또한 Tsang(2000) 연구에 따르면 큰 유량 및 낮은 월류고 조건에서 폭기 효율이 뛰어난 것으로 나타났다. 박호상(2009) 연구에 따르면 경사형 마루 래버린스 보가 일반형 래버린스 보의 수심유지 범위보다 더 크며, 산소전달효율도 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 기존 보에서 발생되는 유사퇴적 및 흐름정체 등의 문제는 여전히 존재하였다. 이와 관련하여 본 연구에서는 유사의 연속성을 유지하고 흐름의 정체를 해소하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1, 2 참조). 본 연구에서는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보의 홍수안정성 및 유사연속성에 대한 효과를 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 통해 분석하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며, 상류의 수심변화에 따라 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 에너지 감세 효과와 상류의 수심을 유지하는 효과가 나타났다. 또한 이격된 벽체로 흐르는 유속에 의해 래버린스 보 내의 마찰속도가 증가하였다. 이러한 결과, 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보가 홍수 안정성 및 유사배제에 효과가 있는 기술로써 가능성이 있는 것으로 판단된다. 향후, 수리모형실험을 통한 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료를 통해 설계 인자가 도출될 수 있을 것이며 나아가 기술의 상용화에도 크게 기여할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.194-194
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• 2012

본 연구에서는 자연하천에서 Rhodamine-WT를 이용하여 추적자 실험을 수행하고 이를 바탕으로 오염사고대응예측모델에 대한 검증을 실시하고자 하였다. 최근 국내에서는 다양한 형태와 규모의 수질오염사고가 매년 수십건 이상 발생하고 있으며, 따라서 수치모형 기반의 수질오염 사고 대응 예측시스템에 대한 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 수질사고에 노출되어 있는 지표수를 각종 용수로서 안전하게 공급하기 위해서는 정확한 수질예측이 필수적이며, 이를 위해서 수십 년간 연구되어 온 수질모델을 오염사고 대응예측시스템에 적합하도록 정확성과 신뢰성을 갖추기 위한 연구가 진행되어야 한다. 수치 모형을 이용한 물질의 이송 및 확산 모의에서는 오염물질 도달시간과 확산 농도를 결정하는 것이 가장 중요한 요소이므로 이송 및 확산 모의에 대한 검증 기법 개발 및 적용이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강수계 지류하천인 감천에서 추적자 실험을 4회 실시하여 측정한 수리량과 농도 실측치를 이용하여 분산계수를 종 횡분산계수 산정이 가능한 2차원 유관추적법을 적용하여 산정하였다. 각 단면에 유속은 ADV-3차원 유속계인 Flow-Tracker를 사용하여 도섭으로 측정하였으며 하천의 흐름 방향의 직각으로 측선을 설치하고 펌프를 이용하여 채수를 한 다음 Rhodamie WT의 농도를 측정하였으며 측선의 위치 보정은 GPS를 통하여 보정하였다. 측정 자료를 이용하여 2차원 유관추적법으로 분산계수를 산정한 결과 각각의 측선에 따라서 다소 차이가 발생하였으며, 일부 구간에서는 이론식으로 계산한 분산계수와 근사한 값이 나타났다. 이는 사주가 매우 발달하고 만곡이 많은 실험구간의 특성상 Elder와 Fischer 식으로 계산한 값과 차이가 발생할 가능성이 높은 구간이기 때문인 것으로 판단된다. 또한 하폭에 대한 수심비가 커질수록 분산계수도 증가하고 평균유속에 대한 전단유속에 비에 비례하는 것으로 나타났다.