The sediment transport process in a river reflects the process of geomorphological change in the watershed, influencesthe river bed variation and the river channel migration, and is a parametric phenomenon that exhibits a dynamic self-adjusting process. Sediment load is divided into bedload and suspended load depending on the dominant mechanism. Quantitative sediment load is important information for solving river problems. Because it is difficult and time consuming to measure bedload, compared to that ofsuspended load, data on the sediment transport load and the research required for the gravel-bed rivers are insufficient. This study is to analyze the ratio of the bedload to the total sediment load in gravel-bed rivers. The sediment load ratio in gravel-bed rivers increases with the flow rate per unit width, and the rate of the bedload varies more rapidly than the suspended load. The sediment transport efficiency coefficient has been affected by the ratio of the flow depth to the mean diameter of particles and has been dependent on the shear velocity Reynolds number. So $A^{\ast}$ and $B^{\ast}$ are introduced to compensate for the uncertainties such as bed materials, sediment transport, and flow velocity distribution, and the coefficient of bedload ratio has been presented. For the sediment load data in experimental channels and rivers, A* was 3.1. The dominant variables of $B^{\ast}$ were $u_*d_m/{\nu}$ in the gravel-bed and h/dm in the sand-bed. When $B^{\ast}$ the is the same, in the experimental channels the coefficient of bedload ratio was affected by the bed forms, but in the rivers it was of little difference between the gravel-bed and sand-bed.
Flow resistance in a natural stream is caused by complex factors, such as the grains on the bed, vegetation, and bed-form, reach profile. Flow resistance in a generally stable gravel bed stream is due to protrudent grains from bed. Therefore, the flow resistance can be calculated by equivalent roughness in gravel bed stream, but estimation of equivalent roughness is difficult because nonuniform size and irregular arrangement of distributed grain on natural stream bed. In previous study, equivalent roughness is empirically estimated using characteristic grain size. However, application of empirical equation have uncertainty in stream that stream bed characteristic differs. In this study, we developed a model using an analytical method considering grain diameter distribution characteristics of grains on the bed and also taking into account flow resistance acting on each grain. Also, the model consider the protrusion height of grain.
This paper describes the effects of sewage amount, temperature, and years in operation on the infiltration rate of a sewage disposal system. The self-purifying sewage disposal system, which is typically used in rural areas, consists of reeds and fine gravel. Water plants are planted on the gravel bed which provides the habitat for microbes. The basic process is that the gravel bed filters incoming sewage. Thus this system requires the smooth flow of sewage through the gravel. However, the efficiency of the disposal system will be lowered if the gravel bed is clogged with sewage sludge. A three year study shows that infiltration rate slows down significantly until the 7th day, depending on the sewage amount and the temperature. After the 7th day, the infiltration rate remains almost constant. In addition, the infiltration rate decreases as the temperature falls. It also decreases as the number of years in operation increase. But there is no significant change in the infiltration rate after the 7th day, independent of the temperature, the sewage amount, and years in operation. In order to take advantage of high infiltration rate, which improves the efficiency of the disposal system in its early stages, having two gravel beds and using them alternatively will be efficient. This operation method is called intermittent load and makes the disposal system last longer. The water plant roots above the gravel bed make the effective filtration possible because they delay accumulation of the sewage sludge and stabilize the filtration ability.
Seo, Hyeong-Deok;Jeong, Sang-Man;Kim, Lee-Hyung;Choi, Kyu-Ho
한국방재학회 논문집
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제8권1호
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pp.103-108
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2008
Riverbed change is greatly influenced by artificial factors such as dam construction, gravel collection, and river improvement. This study simulated a long-term bed change based on the GSTARS3 model using actual data from the area downstream of the Geum River Daecheong Dam and compared the estimation with a section of the actual measurement. As a result, it was found that the section of the actual measurement was far lower than the result of the simulation in terms of long-term bed change. While the area downstream of Daecheong Dam displayed approximately an average of 2.29 m of streambed degradation on average while the upper stream area showed approximately 0.63 m of bed degradation over 24 years. In the simulation of the area downstream of Daecheong Dam based on the GSTARS3 model, similar bed degradation was observed. However, a great difference was detected between the result and the actual measurement. According to the cause analysis, the riverbed in the area downstream of Daecheong Dam has continuously degraded due to the dam construction and mass collection of gravel. The mass collection of gravel was the main cause of riverbed change. It was found that about 76% of all riverbed degradation was caused by the mass collection of gravel.
Fossil energy is needed for a whole year greenhouse cropping due to climate in South Korea. Because the most of the fossil energy resources is imported, it is necessary to develop technology to be able to reduce the energy cost in order to manage greenhouse profitably. The greenhouse commonly consume less amount of energy as compared to other industrial sectors. Replacement of fossil fuel with solar thermal storage, therefore, can be an economical as well as environmentally sustainable option for greenhouse heating. The fluid flow, heat storage and radiation characteristic of the gravel bed model were analyzed to provide basic data for design of the experimental solar heated greenhouse with underground thermal storage using gravel. The air flow velocity in the gravel storage bed was proven to be affected from the capacity of circulation fan and the circulation method and the positive pressure method was proven to be the best among the different air circulation methods. The initial air temperature of the thermal storage bed of 1.2 m $wide{\times}9$ m $long{\times}0.9$ m deep was $10^{\circ}C$. After the thermal storage bed is heated by air of the mean temperature $4^{\circ}C$ during 9 hours, the temperature has increased about $20.3^{\circ}C$ and the storage of heat was about 33,000 kcal. The important factors should be taken into consideration for design of the solar heated greenhouse with underground thermal storage using gravel are insulation of rock storage, amount of storing heat, inflow rate and direction of inlet and outlet duct.
홍수 발생 시 모래하천의 수위-유량 관계가 고리형을 이룬다는 것은 많은 현장 계측을 통해 보고되어 왔다. 또한, 홍수파 해석이나 사련에서 사구로 변동되는 하상해석을 통해 고리형 수위-유량 관계의 원인이 규명되어서 고리의 형태나 진행방향 등에 대해서는 이론적으로도 상당부분 입증되어 있다. 그러나 경사가 급한 자갈 및 암반으로 구성된 산지하천의 경우, 현장유량계측의 어려움과 관측 정확도의 문제로 고리형 수위-유량 관계에 대한 연구가 매우 드물었다. 본 논문은 자갈 및 암반지형의 산지하천인 제주도 한천에서 2011년 태풍 무이파 때 계측한 홍수 유량을 바탕으로 수위-유량 관계를 구축하고, 자갈하천에서 형성되는 고리형 수위-유량곡선을 분석하고자 한다. 유량계측 방식으로는 홍수기에 적합한 비접촉식인 전자파 표면유속계를 사용하여, 홍수의 상승기와 하강기의 유량을 시간 단위로 계측하는 데 성공했다. 계측결과 수위-유량관계에서 뚜렷한 고리 형상을 확인할 수 있었다. 그리고 고리의 이력이 모래하천과 정반대로 동일수위에서 상승기의 유량이 하강기의 유량보다 작은, 고리 경로의 역전 현상을 발견하였다. 이러한 역전현상은 자갈하천의 조도의 변화가 모래하천의 경우와 반대로 발생하는 데 기인하는 것으로 추정한다.
bar는 하상의 기복중에서 가장 대표적인 충적지형으로 어느 하천에서나 쉽게 발견된다. 본 연구의 목적은 이러한 bar의 지형적 특성을 구명하는 것이다. 연구지역은 골지천 하류뷰이며, 총 6개 지점 bar를 조사하였다. 6개 bar는 모두 입경이 2mm 이상인 gravel bar이며 3, 5지점을 제외한 나머지 bar들은 유슈의 방향을 따라 길쭉한 형상을 하고 있다. bar의 력을 조사한 결과, 상류뷰에서 하류뷰로 가면서 입경이 감소하며 원마도는 증가하였다. bar의 형상은 수위변도, 하도경사, 형상계수 등에 따라 국지적으로 다르게 변화한다.
본 연구는 하상마찰의 척도인 등가조고를 이용하여 자갈하천의 하상저항을 산정하는 것이다. 이를 위하여 국내 8개 자갈하천에서 실측을 통하여 마찰계수 f를 산정하였고, 하상재료의 누가입경분포를 조사하였으며, 각 단면의 실측 마찰계수를 나타내기 위하여 대수 연직유속분포를 가정하여 계산된 평균 등가조고와 누가입경분포를 이용하여 계산된 구간 등가조고를 비교하였다. 더불어 등가조고를 사용하여 계산된 Manning 계수를 Strickler 유형의 기존 경험식에 의한 Manning 계수와 비교함으로써, 국내 자갈하천에서 기존 경험식을 이용한 하상저항 산정의 적용성을 검토하였다. 분석결과, 구간 등가조고가 대상구간의 하상특성을 대표할 수 있음을 확인하였고, 구간 등가조고로 계산된 Manning 계수가 실측 자료로부터 계산된 Manning 계수와 비교하여 RMS 오차가 0.003이하로 계산되어 실무 적용에 타당할 것으로 판된되었다. 또한 실제 하천에서 등가조고 $k_s$와 특정입경 $D_i$과의 비례계수 사이의 상관성이 적은 것으로 나타나, 하상 특정입경을 사용하여 Manning 계수를 산정하는 기존 경험식을 적용할 때 적절한 방정식의 선택에 어려움이 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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