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최황정(Choi Hwang Jeong),서일원(Seo Il Won),박인환(Park In hwan) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.5
하천합류부에서는 박리영역, 전단면 등 복잡한 흐름이 발생되고 이러한 수리학적 특성으로 인해 합류부에서는 침식과 퇴적이 발생한다. 본 연구에서는 합류수로의 흐름현상을 재현하기 위해 EFDC 모형의 동수역학 모듈을 이용했고, 격자크기, 동점성계수, 연직 layer수를 변화시키며 흐름해석 결과의 민감도분석을 수행했다. 격자크기에 대한 민감도분석 결과, 격자크기가 큰 경우에 CFL조건을 만족하더라도 유속계산결과가 과소산정, 수심계산결과는 과대산정 될 수 있다. 그리고 동점성계수를 증가시켰을 때 유속의 하폭방향 변화가 감소됐고, 유속에 의한 이송보다 점성계수에 의한 확산이 큰 경우 오차가 증가했다. 마지막으로 연직 layer수가 10개보다 작은 경우 바닥면의 연직유속크기가 과대산정되어 합류부에서 침식의 영향을 과대평가할 수 있다. Flow structure of river confluent shows complex hydraulic properties, which show separation zone, shear plane, and erosion. In this study, the hydrodynamic module of EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) was used to simulate flow in the confluent channel, and the sensitivity analysis of parameters, which were grid resolution, horizontal eddy viscosity, and the number of vertical layer, were conducted. The sensitivity analysis results show that the results in coarse grid provided underestimated velocity and overestimated water depth even though the CFL condition was satisfied. The lateral variations of velocity was decreased by increasing of the horizontal eddy viscosity, and the error was increased when the diffusion by eddy viscosity was larger than the advection by flow. The magnitude of vertical velocity at the bottom layer can be overestimated the erosion at the confluent if the number of vertical layer is less than 10.
최황정(Hwang Jeong Choi),조용철(Yong-Chul Cho),유순주(Soonju Yu),송용식(Yong Sik Song),류인구(Ingu Ryu) 응용생태공학회 2019 Ecology and resilient infrastructure Vol.6 No.1
본 연구에서는 팔당호 내 주요지점에서 수심별 연속 수리 및 수온 조사를 수행하여 팔당호의 시공간적 물순환 특성을 파악하고자 하였다. 이포보와 청평댐에서의 수온 및 방류 패턴의 차이로 인하여 팔당호 내 북한강 및 남한강 구간에서의 흐름 및 수온 변동특성이 상이하게 나타났다. 수직혼합기에는 북한강과 남한강 구간의 전 층에서 하류방향 흐름이 우세하게 나타났다. 성층형성기에 이포보 방류수의 수온이 청평댐 방류수의 수온보다 높았으며, 이로 인해 북한강 하류 구간에서 표층은 상대적으로 고온수가 위치하여 상류방향 흐름으로 배수 현상이 나타나고 수렴대가 형성되었다. 남한강 하류 구간은 중층과 저층에서 저온수가 분포하여 상류방향 흐름이 나타나고 표층과 혼합되기 어려운 이층류 구조를 나타내었다. This study investigated the spatial and temporal water circulation characteristics of Paldang Reservoir by continuous hydraulic and water temperature survey. Due to differences in water temperature and discharge pattern of Ipo Weir and Cheongpyeong Dam, the flow and temperature fluctuations were different in sections of Namhan River and Bukhan River in Paldang Reservoir. At the stratification period, the water temperature of the discharge of Ipo Weir was higher than that of the Cheongpyeong Dam. Therefore, in the surface layer of the downstream of Bukhan River, relatively high temperature water is located and back water phenomenon occurred, and convergence zone is formed. In the downstream section of Namhan River, low-temperature water was distributed in the middle and lower layers, and the upstream flow appeared to be difficult to mix with the surface layer.
열오염 혼합 거동 해석을 위한 수평 2차원 유한요소모형
서일원(Seo Il Won),최황정(Choi Hwang Jeong),송창근(Song Chang Geun) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 B Vol.31 No.6B
본 논문에서는 하천에 유입되는 열 오염물질의 혼합거동을 분석하기 위해 2차원 수심 평균된 이송-분산방정식에 유한요소법을 적용하여 수치 모형을 개발하였다. 유한요소법의 여러 수치기법 중 SUPG법을 적용하였으며 복잡한 하천경계를 보다 정확히 재현할 수 있도록 삼각 및 사각 요소망의 혼용이 가능하도록 하였다. 열 오염물질의 거동을 표현하기 위해서 열 교환을 묘사하는 반응항을 평형온도와 수온과의 차이에 비례하는 식으로 나타내고 열교환 계수 및 평형온도에 따라 수온의 변화가 적용되도록 방정식을 구성하였다. 모형의 검증을 위하여 직사각형 수로에 선원으로 연속주입하여 얻은 수치해와 1차원 정상상태의 해석해를 비교하였다. 비교결과 수치해와 해석해의 결과가 서로 일치하는 것으로 밝혀졌다. 모형의 현장적용을 위해 상수원 보호구역인 팔당댐 하류부터 잠실수중보까지 22.5 ㎞ 구간을 대상영역으로 하였다. 구리하수처리장 방류수에 의한 수온 변화를 모의한 결과 수질측정망 측정자료와 비교적 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구에서 개발한 수치모형이 열 오염원 유입으로 인한 수온 변화를 잘 표현하는 것을 알 수 있었다. A numerical model has been developed by employing a finite element method to simulate the depth-averaged 2-D dispersion of the heat pollutant which is an important pollutant material in natural streams. Among the finite element methods the Streamline Upwind/Petrov Galerkin (SUPG) method was applied. Also both linear and quadratic elements can be applied so that irregular river boundaries can be easily represented. To show the movement of heat pollutants the reaction term describing heat transfer was represented as an equation in which sink/source term is proportional to the difference between the equilibrium temperature and water surface temperature. The equation was expressed so that the water surface temperature changes according to the temperature transfer coefficient and the equilibrium temperature. For the calibration of the model developed analytic and numerical results from a case of rectangular channel with full width continuous injection have been compared in a steady state. The comparisons showed that the numerical results were in good agreement with analytical solutions. The application site was selected from the downstream of Paldang dam to Jamsil submerged weir and overall length of this site is about 22.5 ㎞. The change of water temperature caused by the discharge from the Guri sewage treatment plant has been simulated and results were similar to the observed data. Overall it is concluded that the developed model can represent the water temperature changes due to heat transport accurately. But the verification using observed data will further enhance the validity of the model.
고빈도 수온 자료를 이용한 팔당호의 성층과 흐름 변화 분석
류인구 ( Ryu In-gu ),이보미 ( Lee Bo-mi ),조용철 ( Cho Yong-chul ),최황정 ( Choi Hwang-jeong ),신동석 ( Shin Dong-seok ),김상훈 ( Kim Sang-hun ),유순주 ( Yu Soon-ju ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2020 한국물환경학회지 Vol.36 No.5
The focus of this study was to quantify the thermal stratification and analyze the relationship between the stratification structure and the tributaries to understand flow variations in the Paldang Reservoir. The vertical distribution of the temperature and density gradients, and the depth and thickness of the thermocline were quantitatively calculated using a lake physics tool (rLakeAnalyzer) and high-frequency monitoring data. Based on a density gradient of 0.2 kg/m<sup>3</sup>/m, the thermocline was formed from mid-May to early-September 2019 and the other periods were weakly stratified or mixed. The thickness of the thermocline was developed until 4.7 m and the depth of the thermocline was formed at a depth of 3 - 6 m at the front of the Paldang Reservoir. During the formation of the thermocline, the Namhangang and Gyeongancheon tributaries with relatively high water temperature (low-density) flowed into the upper layer of the reservoir, and the Bukhangang tributary with low water temperature (high-density) mainly affected the lower layer of the reservoir. This is because the density currents were formed due to the difference in the water temperature of the tributaries. The findings of this study may be used for constructing high-frequency monitoring and quantitative data analyses of reservoirs.