• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.44 no.1
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• pp.66-74
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• 2011

This numerical study aims to investigate the effect of cohesive sediment on turbulence structure due to density stratification. The transport model for cohesive sediment incorporated with flocculation model has been selected and calculates the concentration, fluid momentum, and turbulence. From the model results, it is known that suspension of sediment decreases turbulence intensity. It is also found that cohesive sediment has a relatively weak effect on turbulence damping compared to noncohesive sediment. The low settling velocity and more suspension of cohesive sediment are considered to be mechanisms of this behavior. Richardson number determined with results of this study quantitatively shows that cohesive sediment causes less stable density stratification condition and, as a result, the turbulence structure is less damped compared to the case of noncohesive sediment.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.5
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• pp.347-357
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• 2024

Numerous prior studies have delineated the size distribution of noncohesive sediment in suspension, focusing on mean size and standard deviation. However, suspensions comprise a heterogeneous mixture of sediment particles of varying sizes. The transport dynamics of suspended sediment in turbulent flow are intimately tied to settling velocities calculated based on size and density. Consequently, understanding the grain size distribution becomes paramount in comprehending sediment transport phenomena for noncohesive sediment. This study aims to introduce a straightforward modeling approach for simulating the grain size distribution of suspended sediment amidst turbulence. Leveraging insights into the contrast between cohesive and noncohesive sediment, we have meticulously revised a stochastic flocculation model originally designed for cohesive sediment to aptly simulate the grain size distribution of noncohesive sediment in suspension. The efficacy of our approach is corroborated through a meticulous comparison between experimental data and the grain size distribution simulated by our newly proposed model. Through numerical simulations, we unveil that the modulation of grain size distribution of suspended sediment is contingent upon the sediment transport capacity of the carrier fluid. Hence, we deduce that our simplified approach to simulating the grain size distribution of suspended sediment, integrated with a sediment transport model, serves as a robust framework for elucidating the pivotal bulk properties of sediment transport.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.24 no.4
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• pp.78-85
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• 2010

This study investigates reducing characteristics for the spreading of dredged soil and the diffusion of contaminant by silt protector curtain through three dimensional numerical experiment. The numerical medel is modified by combining the sediment transport characteristics for cohesive sediment into the previously developed model. Several numerical experiments have been given in order to investigate the reducing effect of silt protector using two dimensional numerical channel model under various parameters such as upstream flow velocity, depth of silt curtain and the position of dumped materials. Through the evaluation of several simulation results, we knew that the careful design has to be given in the determination of depth and position of silt protector.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.2 no.2
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• pp.19-28
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• 1982

The development of unsteady, depth-averaged two dimensional sediment transport prediction model in estuaries and harbors by the Galerkin finite element technique is presented. The model consists of two submodels, flow induced circulation model and sediment transport model. The sediment transport submodel is formulated by incorporating sediment continuity equation and sediment diffusion equation. Numerical experiments of the model, which were carried out in one dimensional channel under different conditions for circulation and sediment transport, show the adaptability of the formulation for predicting the migration of both cohesive and noncohesive sediments. The model was applied to Busan harbor to simulate circulation and sediment transport for simplified conditions. Of the results by the model the flow pattern are shown to be similar to observed data.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.2
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• pp.1500-1506
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• 2015

The headcut erosion at the confluence section of a mainstream and tributary can migrate up the tributary streams, and rapid degradation can threaten the stability of hydraulic structures installed in the channel. Therefore, quantitative analysis for the development and mechanism of headcut erosion is needed to prevent damage due to the headcut. In this study, hydraulic experiments for headcut erosion in the channel with noncohesive materials were performed and the knickpoint movement and final bed slope change were analyzed based on the different hydraulic conditions. As a result, the knickpoint movement was 1.5 times faster when the difference in velocity between the upstream and downstream sections was 2.5 times greater and the central part of the cross-section was eroded and collapsed earlier than the left and right sides. The movement length of headcut erosion was longer and the final bed slope was milder as the velocity difference between the upstream and downstream sections was increased. This study showed that a correlation between the knickpoint movement and bed slope change by headcut erosion and the water level difference of upstream and downstream sections was not constant compared to the velocity difference.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.289-289
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• 2018

하천의 유사는 이동 형태에 따라 소류사와 부유사로 분류되는데, 대부분의 자연하천에서 유사는 난류로 인해 부유사의 형태로 이송된다. 하천 흐름 내 부유사는 크기와 모양이 서로 다른 입자들로 구성되어 있으며, 부유사의 입도 분포는 유사의 특성 뿐 아니라 흐름의 유사 이동 능력과 같은 유수동역학적 특성 또한 함께 고려되어야 한다. 유사의 입도 분포는 통계적인 방법을 통해 결정되며, 일반적으로 모래 하천의 입도 분포는 로그 정규 분포를 따르는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 부유사의 입도 분포 모형을 이용하여 다양한 흐름 조건 하에서의 입도분포를 살펴본다. 비점착성 유사의 입도 분포 모형은 점착성 유사의 입도 분포 모형으로부터 얻어지며, 1차원 유사 이동 모형과의 결합을 통해 다양한 흐름 조건에서 부유된 유사의 입도 분포를 모의할 수 있다. 여러 연구결과를 분석한 결과, 부유사의 입도 분포는 최빈치가 하나인 단최빈 분포(Unimodal Distribution)가 대다수를 차지하였으나, 최대 빈도가 두 개 이상 나타나는 쌍최빈 분포(Bimodal Distribution) 또한 흔히 나타나는 것이 확인된다. 본 연구에서 개발된 비점착성 유사의 입도 분포모형은 단최빈 및 쌍최빈이 나타난 실험실 실험 자료를 이용하여 검증된다. 단최빈의 입도 분포를 나타내는 실험 결과 2가지와 쌍최빈의 입도 분포를 나타내는 실험 결과 2가지를 이용하였을 때, 총 4가지의 다양한 유수동역학적 조건 하에서 비점착성 유사의 입도 분포가 합리적으로 모의되는 것이 확인된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.282-282
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• 2017

모래, 실트 및 자갈과 같은 비점착성 유사는 하천에서의 이동 형태에 따라 소류사와 부유사로 구분된다. 부유사는 난류로 인해 흐름 내에서 부유 상태로 이동하는 유사로, 대부분의 자연 하천에서 유사는 부유사 형태로 이송된다. 유수동역학적 조건 하에서 이동하는 부유사의 입도 분포는 유사 입자의 부유와 퇴적에 따라 불규칙적으로 변화하기 때문에 여러 연구에서 주요한 문제로 다뤄지고 있다. 부유사의 입도 분포는 흐름 유속, 부유사의 부유 높이, 하상 재료의 특성 등에 따라 변화하며, 로그 정규분포를 따르는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 여러 다양한 하천 흐름 조건에서 부유사의 입도 분포를 모의할 수 있는 입도 분포 모형에 관한 개념적 틀(Framework)을 제안한다. 유사 입자의 입도 분포 모의는 추계학적 방법의 적용을 통해 얻어진다. 본래 점착성 유사의 입도 분포를 모의하기 위한 추계학적 입도 분포 모형으로부터 제안된 개념적 틀로, 다양한 흐름 조건 하에서 특정 확률 분포형을 띠는 입도 분포를 모의할 수 있다. 점착성 유사의 이동 모형에서는 점착성을 띠는 유사 입자들의 응집 현상에 따른 크기 변화를 모의하기 위한 응집 모형이 필수적이다. 시간에 따른 크기 변화를 모의하는 응집 모형에서, 흐름 내 여러 특성들에 의해 결정되는 응집 인자와 달리 파괴 인자의 경우 불규칙적 난류 운동으로 인해 무작위한 특성을 띤다. 모형에서 요구되는 파괴 인자를 특정 확률 분포형을 띠는 난수로 고려함으로써 점착성 유사의 입도 분포 모형이 개발되었다. 이 때, 점착성 유사는 프랙탈 구조를 가지는 것으로 가정하기 때문에 크기에 따라 밀도와 침강 속도가 변화한다. 반면 비점착성 유사는 크기에 따른 밀도 변화가 일어나지 않으므로, 고정된 밀도와 프랙탈 차원을 적용하여 점착성 유사의 입도 분포모형으로부터 비점착성 유사의 입도 분포 모의가 가능할 것으로 판단된다. 이러한 추계학적 방법의 적용을 통해, 하나의 경계 조건으로 대변되는 하상 특성에 따른 단점 또한 보완될 것으로 예측된다. 예를 들어 로그 정규 분포를 띤다고 가정할 때 보정을 통해 결정해야하는 변수는 평균과 분산으로 두 개가 요구된다. 유사의 평균 크기로부터 확률분포형의 평균값이 결정되면, 하상에 존재하는 유사의 특성에 따른 입도 분포의 분산은 난수의 분산을 결정함으로써 모의할 수 있다.