• 생태와환경
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• 제44권1호
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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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.347-357
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• 2024

많은 연구에서 비점착성 부유사의 입경분포를 평균입경와 표준편차를 이용해 묘사한다. 그러나 부유사는 크기가 다른 많은 입자의 혼합물로 구성되어 있다. 난류조건에서 부유사의 이동은 크기와 밀도로부터 계산된 침강속도에 영향을 받는다. 따라서 비점착성 부유사의 이동을 이해하려면 입경 분포를 보다 정량적으로 고려하는 것이 중요하다. 본 연구의 목적은 난류조건에서 부유사의 입경분포를 모의할 수 있는 간편한 모형화 방법을 제시하는 것이다. 점착성 유사와 비점착성 유사의 차이에 대한 이해를 바탕으로, 점착성 부유사를 위한 추계학적 응집 모형을 비점착성 유사의 입경분포 모의에 적합하도록 수정하였다. 본 연구에서 제안하는 간편법의 적용성을 살펴보기 위해 선행연구의 실험자료에 적용하여 모의 결과와 비교하였다. 수치 모의의 결과를 통해 본 연구에서 제안한 모형이 실험값에서 나타나는 주요한 특성을 모사할 수 있다는 점을 확인하였다. 이를 바탕으로 유사 이동 모형을 사용하여 부유사 입경분포를 모의하는 접근 방식이 부유사 입경분포의 중요한 특성을 이해하기에 효과적이라는 결론을 얻었다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권4호
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.19-28
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• 1982

하구(河口), 항만(港灣) 등에서 응집성(凝集性) 및 비응집성토사(非凝集性土砂)의 이송추정(移送推定)을 위한 이차원토사이송추정모형(二次元土砂移送推定模型)이 개발되었으며 이 모형(模型)은 흐름에 의한 순환모형(循環模型)과 토사이송모형(土砂移送模型)으로 구성된다. 토사이송모형(土砂移送模型)은 이차원확산(二次元擴散) 방정식(方程式)과 연속방정식(連續方程式)으로 이루어진다. 해(解)는 Galerkin 유한요소법(有限尿素法)과 이단계(二段階) Lax-Wendroff 방법(方法)에 의하였다. 이차원수로(二次元水路)의 상이(相異)한 조건하에서 순환(循環)과 토사이송(土砂移送)에 관하여 수치모의(數値模擬) 되었으며 부산항(釜山港)에 적용하여 얻어진 결과중에서 실측치(實測値)와 비교가 가능한 흐름양상(樣相)은 대체로 실측치(實測値)와 근사(近似)하게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1500-1506
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• 2015

하천의 본류와 지류가 만나는 합류부 구간에서 시작된 두부침식은 시간에 따라 지류 상류로 전파될 수 있으며, 급격한 하상저하로 인해 지류에 설치된 수리구조물의 안정성을 위협할 수 있다. 이러한 두부침식의 피해를 사전에 방지하기 위해서는 발생원인과 그 메커니즘에 대한 정량적 분석이 반드시 필요하다. 따라서 본 논문에서는 개수로 실험 장치를 이용하여 비점착성 유사로 이루어진 하상에서의 두부침식에 관한 수리실험을 수행하였으며, 수리 조건에 따른 천급점 이동 및 최종 하상경사 변화 등을 분석하였다. 분석 결과, 상하류단의 유속차가 2.5배 큰 조건에서 천급점 이동이 약 1.5배 더 빠르게 진행되는 것으로 나타났으며 좌안과 우안에 비해 중앙의 침식 및 붕괴가 먼저 발생하는 것으로 나타났다. 또한 상 하류단 유속차가 클수록 두부침식 이동길이가 길어지고 더 완만한 하상경사가 나타나는 것을 확인하였으며 본 실험에서는 수위차의 경우 유속차에 비해 상대적으로 두부침식 이동성 및 하상경사에 미치는 상관관계가 일정하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.