• 한국해양공학회지
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• 제25권2호
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• pp.21-28
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• 2011

The primary purpose of the present study was to investigate the mechanism causing scour around a pipeline placed on the seabed in a shallow water zone. Such submarine pipelines are usually exposed to currents and waves. The present experiments made estimates for each different flow type. The scour width and depth in the equilibrium scour phase were analyzed by non-dimensional parameters. The experiment in this study considered various parameters: pipe diameters, wave periods, wave heights, and current velocities. Using the experimental results, the correlations of scour width, scour depth, and main non-dimensional parameters such as the Fr number and KC number were analyzed. In the case of steady currents, the scour hole was closely related to the bottom velocity, while the scour hole in waves showed a relatively low correlation to the bottom velocity because when exposed to waves the scour hole was restricted according to the movement distance of the water particles during a wave period. However, the scour width under a steady current was not limited because vortex shedding was well developed from having enough time and distance.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.470-479
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• 2009

파에 의한 국부세굴은 하상재료의 지질학적 특성과 해저 하상의 유동은 물론, 수리학적 조건에 의해서도 영향을 받게되는 매우 복잡한 종합적 과정으로 생각할 수 있다. 지금까지의 대부분의 연구는 세굴심을 중점 대상으로 하였으나 전체 국부 세굴량 산정에 있어서 세굴 폭과의 관련성은 상대적으로 미미하게 다루어져왔다. 많은 국부세굴 영향인자 중에서도 파의 크기 혹은 해저 바닥에서의 유속은 국부세굴의 직접적인 원인으로서 작용하며, 이를 포함하는 Ursell 수나 KC 수 등의 무차원 매개변수는 세굴 영역과의 상관성 분석을 통해 세굴심이나 세굴폭을 예측할 수 있는 수단이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 무차원 매개변수와 세굴 폭과의 관계를 규명하기 위해, 관경, 파고, 주기를 변화시키며 실험을 수행 및 분석하였다. 그 결과, Re 수나 주기 매개변수 등은 국부세굴 폭과 큰 분산을 보인 반면에 shields 수와 KC 수, Ursell 수는 좋은 상관성을 나타내었다. 특히 shields 수는 세굴심에 큰 영향을 주지 못하는 반면 세굴 폭과는 밀접한 관계를 보이고 있다.

• Water Engineering Research
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• 제1권2호
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• pp.159-168
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• 2000

In this paper, the increment of the local scour depth at piers by constructing the bridge between existing bridges is examined through the experiments in which 5 piers in the non-cohesive bed material in the experimental flume were installed. In the experiments the maximum distance of 25 times of the pier length and the maximum distortion width of 8 times of the pier width were utilized. Through the experimental studies, it was indicated that low flow, which can be characterized as the flow having low Froude numbers, the maximum bed configuration change is obtained when the piers are installed in the straight line in the flor direction without any distortion. However, In the high flow, which can be characterized as the flow having high Froude numbers, the maximum bed configuration change is obtained when the piers are installed with some distortion from the flow direction. The influence of the bed configuration by interaction between bridge piers is changed depending upon the Froude numbers, the distance between piers, and the distortion width between adjacent bridge piers. Also, because the scour patterns are affected by the bed configuration, the maximum scour should be increased by about 60% compared to that in a single pier if the interaction between bridge piers exists. It can be suggested that the maximum scour depth at bridge piers predicted by applying the existing equations should be increased if the interaction between bridge piers exist. Those cases are found when new bridges are constructed successively in the river in the urban area.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.598-602
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• 2006

Local scour is associate with particular local types of vortex around bridge piers. This paper is method of protection local scour for the existing Busan City subway 3 Line bridge piers and Gupo large bridge piers. In order to take design of protection of local scour this bridge piers, We calculate the local scour hole of depth , scour width, riprap construction , filter construction by formulas. We had experimental hydraulic model test for this bridge piers in order to take proof for the calculation of local scour. We knew that the vortex intensifies the local flow velocities and acts to erode sediment from the scour hole and transport it downstream. As the result of hydraulic model test, we could suggest three types method of protection local scour this bridges. We knew that FHWA HEC-18(Richardson et al. 2001: Modified CSU) Formula is useful to checking calculation as application of field. One is pier protection using the sheet piles and riprap, the others are pier protection using the riprap with filter and to make renew Wall-caisson. The best method of protection for the existing Busan City subway 3 Line bridge piers and Gupo large bridge piers is pier protection using the sheet piles and riprap.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.743-751
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• 1997

본 연구에서는 수직 또는 경사 에 의한 세굴에 대한 과거 연구결과의 종합적인 분석 및 재검토를 통하여 현재까지의 실험에 대한 문제점 파악 및 앞으로의 연구방향을 모색하며 과거 여러 연구자들의 실험적 연구중 약 500개의 실험자료를 이용하여 범용성있는 실험적 예측공식을 제시하였다. 예측세굴깊이는 하류수심 Ht와 평형하상으로부터의 세굴깊이 Hs의 합으로 표현할 수 있었으며 세굴지배인지는 하상입자의 크기, 단위폭당 유량, 그리고 상하류수면 차로 단순화시킬 수 있었으며 ${\gamma}$=0.941란 높은 상관관계를 보이는 경험적 세굴예측공식을 유도하였다. 유도하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.507-520
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• 2003

V형 여울은 하천 양안에 설치하여 여울의 가운데로 물의 흐름을 집중시켜 하도 중앙 직하류에 세굴로 인한 소(pool)를 형성하는 역할을 하는 인공 여울이다. V형 여울의 설치 목적은 평탄화된 하도에 소를 형성시켜 갈수시 어류의 서식처 노는 피난처를 제공하고, 홍수시에는 유속이 약한 구간을 발생시켜 어류의 피난처를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 V형 여울의 수리 모형 실험을 실시하여 각 조건에 따른 세굴심을 측정하여 세굴 특성을 분석하였고, 나아가 수리량 조건 및 V형 여울 형태와 세굴 간의 정량적인 관계를 실험 결과로부터 도출하였다. 또한 V형 여울과 형태가 유사한 수제에서의 세굴심에 대한 기존의 연구 결과와 V형 여울의 경우를 비교하였다. 그 결과 Breusers와 Raudkivi(1991)가 제안한 수제에서의 세굴심 예측식은 V형 여울에서의 세굴심을 과소평가하지만 V형 여울께서의 세굴 특성을 일부 반영하는 것으로 나타났다. V형 여울의 세굴에 영향을 주는 인자들의 무차원화를 통해 V형 여울에서의 세굴심 예측식을 제안하였고 제안된 예측식은 V형 여울의 적용에 있어서 세굴심을 추정하는데 사용될 수 있고 판단된다. V형 여울의 세굴에 지배적인 영향을 주는 인자는 여울 중앙에서의 프루드 수이고, 그밖에 여울과 흐름의 각도와 여울 개구부의 폭도 부분적으로 영향을 준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.539-552
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• 1998

점착성 하상에 교각을 설치하는 경우, 사용되는 국부세굴심도 산정공식은 대부분이 비점착성 하상을 가진 수로에서의 실험결과에 근거를 두고 있기 때문에, 정확성에 대한 논란이 있다. 본 논문에서는, 점착성 하상재료를 가진 실험수로 내에 5개 형태의 교각을 설치하여 발생되는 세굴심도의 변화에 대하여 연구하였다. 실험결과는 Froude 수와 교각폭에 대한 수심의 변화에 따라 분석되었으며 기존공식에 의한 결과와도 비교하였다. 본 논문에서는 실험 결과를 바탕으로 점착성 하상에서 사용할 수 있는 교각형상계수를 제안하였다. 교각형상계수는 원형교각 주위에서 발생되는 세굴심도에 대한 타형태의 교각주위에서 발생되는 세굴심도의 비율로 나타내었으며, 수심에 따라 2단계로 구분하여 제안하였다. 1단계는 교각폭에 대한 수심이 1.2 이하인 경우로 방정식에 의하여 교각형상계수가 제안된 반면 2단계에서는 상수값으로 교각형상계수가 제안되었다. 본 논문에서 제안된 교각 형상 계수는 본 실험에서 사용된 하상재료와 유사한 점착성 하상에 설치된 교량의 교각 국부세굴심 산정에 효과적으로 이용될 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권2호
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• pp.84-90
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• 2017

본 연구는 3차원 CFD(Computational Fluid Dynamics)이용하여 모노파일 기초 주변의 환형 세굴방지공에 의한 세굴방지 효과를 파악하였다. Torsethaugen(1975)의 수리모형 실험결과를 바탕으로 FLOW-3D의 해석결과를 검증하였다. 검증결과를 바탕으로 유속변화에 따른 세굴을 연구한 결과, 유속이 증가할수록 최대 세굴심과 세굴폭 또한 증가하는 경향을 확인하였다. 모노파일 기초 주변에 세굴방지 효과 연구를 위해 바닥면에 환형 세굴방지공을 부착하여 수치실험을 수행하였으며, 약 68.5%의 세굴 감소 효과를 확인했다. 또한 하강 유속과 구조물 주변 저층 유속이 감소한 것을 확인하였고, 이는 세굴방지공이 세굴에 영향을 미치는 하강류의 저감 효과를 보이는 것으로 판단된다.

• Water Engineering Research
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• 제2권4호
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• pp.243-259
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• 2001

Local phenomena around bridge piers and abutments are generally considered to be similar, nevertheless the presence of the incoming boundary layer on the side wall in the abutment case generates extra pressure gradients and consequently a more complex vortex pattern. In the literature, experimental data for bridge abutments are relatively scarce; in particular almost no data are available for the time evolution of the scour. In this work we present the results of several long duration (3 days longrightarrow5weeks) clear water scour laboratory tests around bridge abutments; the time evolution of the erosion process is analysed with respect to local and global characteristic values (maxima, volume, hole shape). In particular we analyse the effect of the constriction ratio b/B between the transversal obstacle dimension and the flume width: in many practical situations abutments (or piers) obstruct a significant portion of the channel, so that the average acceleration due to constriction is expected to increase the scour effects of the local acceleration around the obstacle. Measured values for maximum scour are poorly predicted by literature formulas. Scour depths are positively correlated with the constriction ratio, but increases are smaller than expected from literature indications. Experimental results show that models for bridge piers cannot be directly applied to abutments; in particular, time scales for the latter are significantly larger than for piers.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.429-433
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• 2004

According to researchers, the influential factors of scouring are generally divided into three factors: the flow conditions, the type and position of structures, and the characteristics of bed materials. In addition, scouring is affected by the 3-dimensional turbulent boundaries, the unsteady flow, the movement of sediment in the scour-hole area, the approach flow velocity and depth, the width of bridge foundation/pier, and the particle size of bed materials. However, it is difficult to estimate the scour depth near bridge piers when all conditions are factored in at once. Therefore, for reasonably accurate estimates of scour depth, it is essential to consider sufficiently the flow force and resisting force for scour. That is, to determine the shear stress concerning the bed material distribution is needed. In this study, the experiments were performed under the condition of a steady state of flow. As a result, scouring occurred at velocity ratios of 0.476,$(V/V_c=0.476)$, and the scour depth was increased linearly as the velocity ratio increased. in addition, the average values of shear stress ratio at zero scouring depth in both rectangular and circular piers were approximately 7$(\tau_c/\tau_{approach})$ and in the case for same size bed particle material. The results of this study can be used for the fundamental material for estimating the scour depth of bed materials.