• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제41권1호
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• pp.181-192
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• 2023

This work deals with the numerical modeling of dam-break flow over erodible bed. The mathematical model consists of the shallow water equations, the transport diffusion and the bed morphology change equations. The system is solved by central upwind scheme. The obtained results of the resolution of dam-beak problem is presented in order to show the performance of the numerical scheme. Also a comparison of central upwind and Roe schemes is presented.

• 한국농공학회지
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• 제35권1호
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• pp.50-58
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• 1993

The sedimentation patterns at a reservoir, important to the reservoir capacity curve were simulated using a depth averaged, two-dimensional sediment transport model, that is capable of depicting velocity distributions and sediment transportation. The Banweol reservoir, whose stage capacity relationships have been surveyed before and after the construction, was selected and the daily inflow rates and stages were simulated using a reservoir operation model(DI-ROM). The applicability of the transport model was tested from the comparisons of simulated sedimentation patterns to the surveyed results. The simulated inflow rates and water level fluctuations at the reservoir during twenty-one years from 1966 to 1986, showed that water levels exceeding 80 percent of the total capacity occurred for 70 percent of the periods and inflow rates less than 5000rn$^3$/day sustained for 54 percent of the spans. Dorminant flow directions were simulated from two streamflow inlets to the dam site. And simulated sediment concentrations were higher near the inlets and lower at the inside of the reservoir. Sediment was deposited heavily near the inlets, and portions of sediments were distributed along the flow paths within the reservoir. The comparisons between the simulation results and the surveyed depositions were partially matched. However, it was not possible to compare two results at the upper parts of the reservoir where dredging was carried out few times for the purpose of reservoir maintenance. This study demonstrates that sedimentation patterns within the reservoir are closely related to incoming sediment and flow rates, water level fluctuations, and flow circulation within the reservoir.

• 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.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.79-90
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• 2015

유사는 오염물질을 저장 또는 운반하는 매개체로 하류 수체의 물리적, 화학적, 생물학적 과정에 큰 영향을 미친다. 따라서 유사 발생 및 운송 양의 추정은 수질개선을 위한 유역관리계획을 수립하는데 중요한 자료가 된다. 이러한 유사량 및 운송과정은 주로 모형에 의해 계산되고 모의되는데, 많은 유사운송모형들이 유사이송용량 (sediment transport capacity)식을 이용하여 유사 발생량, 이송량 및 퇴적량을 산정한다. 유출에 의한 유사이송용량을 산정하기 위한 기존의 식들은 각기 다른 목적과 환경에서 개발되어 보편적으로 적용할 수 있는 식은 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 유사이송용량을 계산하기 위해 사용되는 식들의 개발 목적과 환경을 검토하고, 경사, 유량, 유사입경 및 토성에 따른 민감도를 조사하여 각 식의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서 적용한 8개의 유사이송용량 산정식은 모두 경사도에 가장 민감하게 변화하는 것으로 나타났다. Abraham과 Yalin식 이외의 산정식을 이용하여 계산된 유사이송용량은 경사도가 0.1 % 보다 작을 때는 0 mg/l, 경사도가 100 % 보다 클 때는 이론최대치인 2,650 mg/l 을 넘는 것으로 나타나, 이들 산정식의 적용 가능한 경사도 범위를 0.1 %-100 %로 추정할 수 있었다. Abrahams식은 유량에, Bagnold식은 유사입경 및 토성에 민감한 것으로 나타났다. Low, Rickenmann, 및 Schoklitsch식은 유량에 민감하게 반응하지 않았고, Low와 Schoklitsch식은 토성에도 민감하지 않은 것으로 나타나, 이들 식의 제한된 적용성을 확인하였다. 한편, Yang식은 계산식에 포함된 로그항으로 인해 그 적용범위가 제한되는 경우가 있었다. Abrahams과 Yalin식을 이용하여 산정된 유사운송용량은 모든 인자들에 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, Yalin과 Low식의 경우, silt와 clay에 적용되었을 때 유량이 클수록 유사운송용량이 다소 작아지는 경향을 보임에 따라, 전체적으로 Abraham식의 적용성이 가장 높은 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 향후 모형을 이용한 유사량 모의 시 적용대상 지역의 특성에 가장 적합한 유사운송용량 산정식을 선정하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권9호
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• pp.587-595
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• 2017

본 연구에서는 낙동강에서 보운영에 의한 유사이송능력에 영향을 주는 수리학적 특성변화를 분석하고, 낙동강 주요 4개 지점(낙동, 구미, 왜관, 진동)의 유량-유사량 실측값을 분석하여, 각 지점별 지수형 유량-유사량 관계식을 유도하였다. 모든 지점에서 유사이송능은 감소할 것으로 예측되었으며 실제로 4대강 사업 이후인 2013년도 실측결과 사업 이전에 비해 유사이송 능력이 확연히 감소된 것을 확인하였다. GUIDE 프로그램에서 제공하는 9개 범용 유사이송능 산정기법의 적용성을 검토하여 4개 지점별로 적용 가능한 기법을 선정, 제시하였다. 주요 9개 지류를 포함한 낙동강 전 구간에 대한 유사수지분석 결과 전체적으로 퇴적이 우세한 것으로 나타났다. 유사이송능 산정기법으로는 Engelund-Hansen 공식이 가장 작은 오차를 보였으며 이는 4개 지점별 유사이송능 산정기법 적용성 검토 결과와도 일치한다. 한편 유사수지분석이 내포하는 오차가 낙동강 9개 지류로부터 유입되는 유사량 오차보다 더 작게 나타나 낙동강의 경우 지류의 유입유사량 산정기법에 대한 정밀도 향상이 시급한 과제임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3B호
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• pp.205-209
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• 2011

배수관로 내의 토사퇴적으로 인한 통수능 저하는 도시홍수의 주요 발생 원인으로 배수관로의 효율적 유지관리는 도시홍수 예방에 대단히 중요하다. 따라서 본 연구에서는 만관 원형관로에서의 토사이송 실험을 실시하고 배수관로 내에서 일어나는 유사이송 형태, 흐름의 저항 및 유사량 등 수리학적 특성을 분석함으로써 관로의 효율적 유지관리를 위한 기초 자료를 제시 하였다. 본 실험은 길이 8 m, 관경 60 mm의 수평 관로와 유사 공급장치로 구성된 모형장치을 통하여 실내실험을 수행하였다. 실험장치는 최대 $30m^3/hr$ 규모의 유량 순환시스템을 갖추고 있으며 관로 상류부에 5 g/s~19 g/s 규모의 유사 공급 장치와 함께 관로 끝부분에 유사 회수시스템을 갖추고 있다. 본 연구 수행 결과 통수단면의 평균유속(U), 점성계수(${\mu}$), 단위 폭당 소류사량($q_b$), 평균입경($d_{50}$), 수중유사단위중량(${\gamma}^{\prime}_s$)를 주요 인자로 하는 두 개의 무차원 변수를 이용하여 압력 원형관로 내 토사이송을 예측하는 공식을 제안하였으며 이들 무차원 변수 간에는 선형 상관관계가 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.543-557
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• 2010

본 논문에서는 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을이용하여 유사량 공식과 유사이송형태별 이류-확산 방정식의 선택이 하상변동 수치모의결과 값에 미치는 영향을 분석하고 실제 현장자료와 비교하였다. 또한 이러한 분석을 기초로 낙동강하구둑 상류 접근수로에서의 최적의 유사량 공식과 유사 이송형태별 이류-확산 방정식을 제안하였다. 낙동강하구둑 상류 접근수로에 대해 Ackers and White와 Engelund and Hansen의 유사량 공식과 소류사와 부유사 유사 이송형태에 따른 이류-확산 방정식을 각각 다르게 적용하여 모의한 결과, Engelund and Hansen 공식을 적용한 경우에는 Ackers and White 공식을 적용한 경우와 비교했을 때, 평수 및 홍수 조건에서 모두 하상변동량이 거의 없는 것으로 나타났다. 또한 Ackers and White 공식으로 2002년에 발생한 실제 수문사상을 적용하여 하상변동 모의한 결과, 소류사 이송형태의 이류-확산 방정식을 적용한 모의결과가 부유사 이송형태를 적용했을 경우 보다 실제 하상변동에 더 근접한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.150-150
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• 2021

Soil erosion due to climate change is one of the global environmental issues. Especially, Korea is vulnerable to soil erosion as the frequency of extreme rainfall events and rainfall intensity are increasing. Soil erosion causes various problems such as reduced farmlands, deterioration of water quality in rivers, etc. To these severe problems, understanding the process of soil erosion is the first process. Then, it is necessary to quantify and analyze soil ersoion using an erosion model. Soil erosion models are divided into empirical, conceptual, and physics-based models according to the structures and characteristics of models. This study used GSSHA (Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis), the physics-based erosion model, running on WMS (Watershed Modeling System) to analyze soil erosion vulnerability of the CheonCheon watershed. In addition, we compared the six sediment transport capacity formulas provided in the model and evaluated the equations fir on this study site. Therefore, this result can be as a primary tool for soil conservation management.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권5호
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• pp.417-427
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• 2011

침수식생 개수로 흐름은구조적으로상부영역과식생영역으로구분되는데, 상부영역은 일반 개수로의 흐름특성을 보이며 식생영역은 줄기에 의해 난류가 억제되어 정수식생 조건의 흐름과 유사하게 단순한 흐름특성을 보인다. 본 논문은 침수식생 개수로 흐름의 난류 및 유사이동 특성에 관한 실험연구이다. 이를 위해 폭 0.5m, 길이 12m인 개수로 실험장치를 이용하여수리실험을 실시하였다. 다양한 유량에 대하여 수심비 2～3인 흐름을 구현하였고, 나무원형 실린더를 이용하여 식생을 재현하였다. 평형상태에서 부유사 농도 분포를 측정하기 위해서중앙입경이 75 ${\mu}M$인 모래를 한계조건에 도달하기까지 지속적으로 투입하였다. 유속 성분의 계측을 위하여 레이저 도플러 유속계를 사용하였고, 튜브를 이용한 사이포닝 방식으로 시료를 직접 채취하여 부유사 농도를 측정하였다. 측정된 자료를 이용하여 실험조건에 따른 평균흐름과 난류량의 특성을 살펴보았고, Rouse 수에 따른 부유사 농도 분포를 제시하였다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2001년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.45-50
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• 2001

The purpose of this study was to estimate of soil loss form hillslope using WEPP(Water Erosion Prediction Project) model. WEPP model was developed for predicting soil erosion and deposition, fundamentally based on soil erosion prediction technology. The model for predicting sediment yields from single storms was applied to a tested watershed. Surface runoff is calculated by kinematic wave equation and infiltration is based on the Green and Ampt equation. Governing equations for sediment continuity, detachment, deposition, shear stress in rills, and transport capacity are presented. Tested watershed has an area of 0.6ha, where the runoff and sediment data were collected. The relative error between predicted and measured runoff was $-16.6{\sim}2.2%$, peak runoff was $-15.6{\sim}2.2%$ and soil loss was $-23.9{\sim}356.5%$.