Solution Algorithm of Unsteady Flow in a Dendritic Channel System

최계운,Choi, Gye Woon Korean Society of Civil Engeneers 1994 대한토목학회논문집 Vol.14 No.4

본 논문에서 수지형 하천내 1차원 부정류 흐름해석을 위한 알고리즘을 개발하였다. 이 해석 알고리즘은 수지형 하천내 부정류의 흐름을 각각의 지류내 단면간에는 연속방정식과 모우멘트 방정식을 적용하고 합류점과 분류점에서는 연속방정식과 에너지방정식을 적용하여 유한차분화한후, 이에 적합한 순환방정식을 도출하여 적용하였으며, 이때 순환계수들은 합류하는 하천단면, 분류하는 하천단변, 합류점, 분류정에 따라 각각 다르게 결정토록 하였다. 이와같은 순환계수 및 순환방정식을 이용하여 수지형 하천내 흐름해석을 단일 하천내 흐름해석과 동일하게 전진법에서는 순환계수를 계산하고, 후진법에서는 순환방정식의 해를 구하는 것이 가능하도록 하였다. 이에 따라 흐름해석을 위한 컴퓨터 저장용량도 $2N{\times}2N$ 행렬로부터 $2N{\times}4$ 행렬로 줄이도록 하였고 계산시간도 상당히 절약하였으며 이때 N은 수지형 하천내 흐름특성인 유량 및 수위를 결정해야하는 절점을 나타낸다. 이와같이 제안된 알고리즘을 이용하여 수지형 하천내 부정류 흐름을 개인용 컴퓨터등을 이용하여 효율적이며 정확하게 해석할 수 있다. This paper presents a simultaneous solution algorithm for one-dimensional unsteady flow routing through a dendritic channel system. This simulations solution algorithm is based on the double-sweep method and utilizes separate recursion equations for continuity, momentum and energy equations for each of the individual components of a dendritic channel system. Through separate recursion equations for each of the components. the new algorithm converts a dendritic channel network problem into a single-channel problem. The new algorithm is utilized in conjunction with a linearized unsteady flow model using full dynamic flow equations. The required computer storage for the coefficient matrix of the whole system is reduced significantly from the $2N{\times}2N$ matrix to a $2N{\times}4$ matrix, where N is the number of cross sections used in the computation of flow variables in a dendritic channel system. The algorithm presented in this paper provides an efficient and accurate modeling of unsteady flow events through a dendritic channel system.

인공함양시설 설치에 따른 유출특성 변화에 관한 연구

최계운,김영규,정기일,Choi, Gye-Woon,Kim, Young-Kyu,Jeoung, Kee-Il 한국방재학회 2004 한국방재학회논문집 Vol.4 No.4

In this paper, in order to analyse the variation of runoff characteristics depending upon installation of the groundwater recharge facilities, the experiment basin was prepared and the ratio of infiltration and runoff volume were observed in the rainfall events. For the rainfall analysis, 4 types of rainfall events were examined during July 11${\sim}$July 17, 2004. The results show that the mean ratio of infiltration was 89.39% and the mean ratio of runoff was 10.61%. For the artificial rainfall events, which are in the range of rainfall intensities between 60mm/hr and 100mm/hr, all the rainfall volume was infiltrated through the groundwater recharging basin. However, it is necessary to be careful for the long term rainfall, the runoff can be occurred based on the groundwater table. 본 연구에서는 인공함양법을 적용한 유역에서의 유출특성 변화를 알아보기 위하여 실험유역을 설정하고 각각의 유역에 대하여 실제강우 실험과 강우모의 실험을 실시를 통하여 유출-침투특성을 분석하였다. 실강 우시 유출-침투특성 분석을 위해 2004년 7월 11일${\sim}$7월 17일 사이에 내린 4개의 강우사상에 대하여 분석을 실시한 결과 인공함양유역에서 유출이 발생하는 경우의 유출율 평균은 약 10.61%, 침투율 평균은 89.39%로 파악되어 유출되는 유량의 대부분이 인공함양법 적용에 의해서 침투가 가능한 것으로 나타났으며, 강우모의 실험에서는 강우강도의 변화와 상관없이 1시간의 지속시간을 가지는 60mm/hr ${\sim}$ 100mm/hr 구간에서 유출되는 유량 없이 전량이 침투되는 것으로 나타났다. 그러나, 인공함양시설을 설치한 경우라도 장기간 강우 발생시 주위의 지하수 변화에 의해서 유출이 발생할 수 있으므로 주변의 지하수위에 대한 지속적인 관찰이 요망된다.

인천연안 도서지역 소하천의 도달시간 산정(영흥도를 중심으로)

최계운,정연중,한만신,Choi. Gye-Woon,Chung. Yeoun-Jung,Han. Man-Shin 한국방재학회 2007 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2007 No.1

Kirpich formula was selected as the proper formula for calculating the concentration time at island streams. Kirpich formula can be applied for the expanded range from surface area of <TEX>$0.453km^2$</TEX> and channel bed slope of <TEX>$3{\sim}5%$</TEX> to surface area of <TEX>$2.0km^2$</TEX> and channel bed slope of 1.5%.

하천흐름 해석에서 단순화된 운동방정식을 사용한 유한차분모델의 신뢰성 있는 적용 범위

최계운,안경수,안상진,Choi, Gye-Woon,Ahn, Kyung-Soo,Ahn, Sang-Jin 한국수자원학회 1994 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.27 No.4

하천 흐름해석에서 단순화된 운동방정식을 사용한 kinematic 모델과 diffusion 모델이 full dynamic 모델에 비하여 여러 장점을 지니고 있기 때문에 수치모의에 종종 사용된다. 본 논문에서는 kinematic 모델과 diffusion 모델의 적용범위에 대하여 보다 폭넓게 사용될 수 있는 적용한계를 하천의 수로경사 <TXT>$S_{02}$</TXT>, 무차원의 상류측 수심증가 수 Gw 및 Froude수 Fr등 3개의 주요한 인자를 기준으로 하여 연구하였다. 이 때 적용범위는 full dynamic 방정식의 시간 가속도항, 공간 가속도항, 압력항, 중력항 및 마찰항의 상대적 크기의 비교를 통하여 도출되었다. 실험모의중에 Courant수는 0.5로 한정되었으며, 하천의 하상경사는 0.00001부터 0.05까지 변하였다. 또한, 0.1, 0.5 및 0.9의 Froude 수가 사용되었다. 본 논문에서는 kinematic 모델의 적용범위는 Froude 수가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으나, diffusion 모델의 적용범위는 Froude 수가 증가함에 따라 감소하였다. 최종적으로 kinematic 모델과 diffusion 모델의 적용을 위한 지침으로 사용할 수 있는 9개의 그림이 제안되었으며 이 제안된 그림을 적절하게 활용할 때 하천이나 강에 흐름모의가 보다 효율적으로 이루어질 수 있을 것이다. The kinematic and diffusion models using simplified momentum equations of the full dynamic equation have been frequently used for numerical flow simulations, because they have several computational advantages compared to the full dynamic model. In this paper, the more generally acceptable application ranges of the kinematic and diffusion finite difference models were investigated based on three major parameters, which are channel bed slopes So, dimensionless depth increasing numbers Gw at upstream boundary and Froude numbers Fr. The applicable ranges were obtained by comparing the relative magnitudes of the local acceleration, convective acceleration, pressure, gravity and friction terms in the full dynamic equation. In the simulations, a Courant number of 0.5 was used and the channel bed slopes were changed from 0.00001 to 0.05. Also, Froude numbers of 0.1, 0.5 and 0.9 were employed. In this paper, it is indicated that the applicable ranges of kinematic models are increased with increasing of Froude numbers. However, the applicable ranges of diffusion models are decreased with increasing of Froude numbers. Finally, 9 figures were proposed as a guideline in the application of kinematic and diffusion finite difference models based upon the allowable deviation compared to the full dynamic model. With applying the proposed criteria, it is expected that the flow simulations in the channels, streams or rivers are more efficiently achieved.

댐 운용을 통한 팔당댐의 하천용수 공급가능량 분석

최계운,김영규,함명수,황영만,Choi, Gye-Woon,Kim, Young-Kyu,Ham, Myeong-Soo,Hwang, Young-Man 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.6

하천유지유량은 하천의 정상적인 기능을 유지하기 위하여 필요한 유량으로 특정지점에 필수적으로 공급해야 할 유량이다. 그러나 우리나라는 수량의 계절적 편기가 심하기 때문에 갈수기인 1월부터 4월까지 강수량이 극히 부족하여 물 부족 현상을 겪고 있다. 이 기간 중에 자연유출량으로 하천유지유량을 공급하지 못하는 경우가 발생하게 되며, 이때 댐의 저수유량을 이용하여 하천유지유량을 공급하게 된다. 본 연구에서는 갈수기에 하천유지유량을 유지하면서 공급하는 경우에 발생되는 수질 악화현상을 방지하기 위해 상류의 대규모 저류지로부터 하천유지유량과 추가 공급이 가능한 유량에 대하여 한강유역을 대상으로 분석하였다. 한강유역을 총 33개의 소유역으로 구분하였으며, SWAT-K를 이용하여 각 소유역에서 발생되는 자연유출량을 모의하였으며, 용수수요량은 과거 용수사용량 자료를 이용하여 장래수요량을 추정하였다. 팔당댐지점에 유량을 공급하는 대규모 저류지는 남한강의 충주댐과 북한강의 소양강댐이 있는 것으로 고려하였으며 각각의 댐에서 물을 공급하는 경우와 동시에 공급하는 경우에 대하여 하천용수 공급가능량을 분석하였다. Instream flows are defined as the stream flows needed to protect and preserve instream resources and values. They are supplied by the essential discharge for maintaining the channel. However, due to the lack of precipitation during the dry season, which is usually between the months of January and April, natural flows are not enough for the instream flows, thus leaving the dams at a shortage. In this paper, the method which will be discussed will show a physical way to improve water quality by the dilution of water that is supplied from a reservoir or dam, and how it is analyzed at the Han River basin. For the sake of this analysis, the basin has been divided into 33 catchments. Each catchment's natural flow has been simulated by SWAT-K, and the future water demand has been estimated using statistical data. It has also been assumed that the Han River basin has two large reservoirs(Chung-ju dam, and So-yang dam). The supply of potential discharge has been calculated using a case of water separately from each dam, as well as supply water from both dams.

국내 다목적 댐의 저사댐 설치에 따른 퇴사저감 효과 분석

최계운,김광남,한만신,윤용진,Choi,Gye-Woon,Kim,Kwang-Nam,Han,Man-Shin,Yun,Yong-Jin 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.3

In this study sediments reduction effects on dam have been analyzed in the case of check dam installation in the upstream. Analyzed sediment reduction effects of 27 points conducted for 10 multi-purposes dam, which is target of this study. According to regression analysis result, Sediment reduction effect by installing check dam has shown inclination which increase as area ratio rises. According to analysis result, sediment reduction effect was greatest in Geum-river point at Daecheong-dam. The life-time is estimated to increases about 60% by installing check dams. When Area ratio increases, it was deduced through regression analysis that rise Sediment Reduction Effect by installing check dam. This study can be useful for the management and design plans like the dam`s site or priority for placing. Furthermore, it would be able to construct an efficient sand depositing dam if complementary is provided by being considered catchment area and lucrative property. 본 연구에서는 저수지내 퇴사저감을 위하여 댐 상류에 저사댐을 설치하여 퇴적토를 포착하는 방법의 적합성을 검토하기 위해 국내 10개 다목적댐 유역을 대상으로 저사댐을 설치할 경우의 퇴사 저감효과에 대하여 분석하였다. 총 27개 설치지점의 퇴사 저감효과를 분석한 결과, 연구대상 다목적 댐 중 대청댐유역의 본류인 금강 지점의 저사댐 설치시 퇴사 저감효과가 가장 큰 것으로 판단되었으며 저사댐 설치에 따른 수명연장효과는 미설치시 수명보다 약 60%가 연장되는 것으로 판단되었다. 또한 저사댐 설치로 인한 퇴사 저감률에 영향을 미치는 인자를 알아보기 위하여 회귀분석을 실시한 결과 유역면적비가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었으며 유역면적비에 대한 회귀식을 도출 할 수 있었다. 본 연구결과를 통해 국내 저사댐 도입시 기대 퇴사저감 효과 산정이나 설치위치 검토를 위한 기초자료 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

물차집시설을 활용한 유출저감 및 수질개선효과

최계운 ( Gye Woon Choi ),정기일 ( Kee Il Jeong ),조민현 ( Min Hyun Cho ) 한국수처리학회 2005 한국수처리학회지 Vol.13 No.2

우수저류 장치를 이용한 유지용수 확보방안 연구

최계운(Choi Gye Woon),최종영(Choi Jong Young),김승규 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

합류부의 유량 및 접근각도에 따른 흐름변화

최계운(Choi Gye Woon),박용섭(Park Young Suop),한만신(Han Man Shin) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

방사성 동위원소 추적자를 이용한 침전지내 플럭의 이동경로 추적실험

최계운(Gye Woon Choi),이무욱(Mu Uk Lee),김정현(Jeong Hyun Kim) 한국수처리학회 1997 한국수처리학회지 Vol.5 No.3

In this paper, the experiments for tracking the trajectories of the water and the floc in the sedimentation basin were conducted using radioactive tracer. The model was installed in the water treatment plant in which the total capacity was 280,000㎥/day including extra capacity of 30,000㎥/day which can be used for the water treatment plant. The result shows the velocity near the water surface elevation is faster compared to the others in the first half of the sedimentation basin. However, the velocity in the latter half in the sedimentation basin is increased by increasing the depth and then the velocity is decreased by approaching to the bottom. However, in the whole sedimentation basin it can be concluded that the velocity in the upper part is faster compared to that of the lower part. From the experiment for tracking the trajectory, by increasing the discharge in the basin the quantity of the floc to be settled down to the bottom is increased but the rate for removing the floc is decreased and finally in the case of the capacity of 2.0㎥/hr the floc of about one third of the peak value is remained in the water to the outlet weir. The moving velocity of the floc is not uniform in the sedimentation basin and the density of the floc near the area of the middle depth in the front part of the sedimentation basin is larger compared to the water surface or the bottom. However, by approaching to the outlet weir the difference of the density is decreased.