일차원 부정류 해석의 수치해석모형을 만들기 위하여 Preissmann형의 Implicit법을 Saint venant식에 도입하였으며 모형의 안정성과 정도에 관하여 검토하였고 수치실험을 실시하였다. 1. 보조관계식을 도입함으로써 Double Sweep알골이즘을 사용할 수 있었다. 2. 계산결과의 안정성과 정도에 큰 영향을 주는 인자는 δt/δx 및 θ인 바 δt/δx은 1보다 너무 크거나 작은 경우를 피해야 하며 0.6〈θ〈1.0일 때 무조건 안정이다. 3. 마찰계수와 θ치를 적절히 조절하여 실제흐름에서의 에너지 소멸과 같은 효과를 얻게 됨으로써 이 모형은 일차원 부정류흐름의 해석에 있어 매우 유용함을 확인할 수 있었다. 4. 앞으로 실측자료에 의한 보정과 더불어 지류와 합류가 있는 하천 수계에 대한 System해석모형 또는 해안에서의 장파에 대한 일차원 해석모형 등의 개발에 응용될 수 있다.

관망의 해석은 관망의 설치, 운영에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위한 연구 방법은 1차원 모형과 3차원 모형이 있으나 각각은 정확도와 계산속도의 면에서 관망 해석에 장점과 한계점을 보인다. 2차원 모형의 경우 1차원 모형과 달리 난류 점성을 이용하여 보다 정확한 마찰을 모의할 수 있게 하는데, 이때 사용되는 난류 점성을 모의하는 모형은 Five-Region Turbulence Model을 이용하였다. 그러나 이들 모형에 사용되는 매개 변수들은 실험에 의한 값이기 때문에 이러한 매개변수에 따른 2차원 부정류 해석 방법의 응답 특성을 알아보았다. 이를 위해 실제 상수관망에서의 수격압 데이터와 부정류 해석 모형으로 부터의 수격압 데이터를 비교하고, 다양한 매개변수에 따른 속도 분포 모의 특성을 조사하였다. 이를 통해서, 난류 해석 모형의 마찰 거동과 매개변수와의 관계를 규명하였다.

Groundwater level hydrographs from observation wells in Jeju island clearly illustrate distinctive features of recharge showing the time-delaying and dispersive process, mainly affected by the thickness and hydrogeologic properties of the unsaturated zone. Most groundwater flow models have limitations on delineating temporal variation of recharge, although it is a major component of the groundwater flow system. Recently, a convolution model was suggested as a mathematical technique to generate time series of recharge that incorporated the time-delaying and dispersive process. A groundwater flow model was developed to simulate transient groundwater level fluctuations in Pyoseon area of Jeju island. The model used the convolution technique to simulate temporal variations of groundwater levels. By making a series of trial-and-error adjustments, transient model calibration was conducted for various input parameters of both the groundwater flow model and the convolution model. The calibrated model could simulate water level fluctuations closely coinciding with measurements from 8 observation wells in the model area. Consequently, it is expected that, in transient groundwater flow models, the convolution technique can be effectively used to generate a time series of recharge.

도시화가 진행되면서 불투수층 증가와 여름철 집중호우로 홍수피해가 커지고 있다. 6~9월의 집중적 강수피해를 줄이면서 비 홍수기에는 대규모 생태공원 등 편의시설을 만들어 친환경적인 요소를 결합한 강변저류지에 관심이 모아지고 있다. 일반적으로 부정류 흐름모의는 1차원 HEC-RAS로 사용하며 강변저류지가 있는 하도에서의 부정류 흐름 수치모의를 통하여 홍수조절효과 분석도 HEC-RAS로 이루어지고 있다. 때문에 본 연구에서는 강변저류지의 홍수저감 능력을 평가하기 위해 FLUMEN 모형으로 부정류 흐름을 이용하여 2차원 모의를 수행하였고 1차원 HEC-RAS로 모의한 결과와 비교, 분석하여 2차원 모형의 적용성을 검토하였다.

이상기후와 집중호우로 인한 도심지 내의 홍수피해 위험성이 점차 증가하고 있는 상황에서 우수처리시설의 성능향상을 통한 치수안전도를 향상시키려는 다양한 노력이 시도되고 있다. 도심지에 우수를 처리하는 배수통문, 통관 및 빗물펌프장에 대한 치수능력 증대사업이 진행되고 있지만, 도심지역의 특성상 추가시설을 위한 부지확보 방안에 어려움을 겪고 있는 상황이다. 빗물펌프장의 경우에는 토출량의 증대를 위하여 빗물펌프의 용량을 증대하고나 추가 펌프 설치를 고려하여 시설물 증대사업을 추진하고 있다. 펌프수의 증가를 통한 토출량 증대방안은 추가적인 부지확보가 필요하므로, 기존 펌프토출량 증대를 통한 치수안전도 향상을 설계단계에서 많이 고려하고 있다. 펌프용량 증설 설계단계에서는 흡수정 내에서 발생하는 흐름특성을 분석하고 vortex 발생을 억제하여 기계설비에 미치는 영향을 최소화하고, 흡입효율이 저하되지 않도록 하여야 한다. 기존 연구를 살펴보면, 흡수정 조건에 따라 vortex 발생여부를 판단하고 vortex를 저감할 수 있는 방안을 적용하는 연구가 수행되었다. 이와 같은 vortex 형성 여부는 정상상태의 흐름조건에서 vortex의 발생여부를 판단하는 것으로서, 홍수시 변화하는 내외수 조건에 의한 흐름특성을 구현하기에는 부족한 점이 있다. 이에 본 연구에서는 흡수정으로 유입되는 유입량과 토출량 변화에 따른 흡수정 내의 흐름특성 변화를 모의하고 기존 정상 상태 연구와의 차이점을 비교하였다.

본 연구에서는 내외수의 영향을 받는 지역의 폐합형 배수관망에 시간에 따른 유량과 수위의 변화를 계산할 수 있는 부정류 모델을 개발하는 것이다. 본 계산모형은 절점, 수로 및 계산점으로 구성된다. 1차원 Saint-Venant의 연속방정식과 운동량 방정식을 Preissmann의 4점 음해법으로 선형 연립방정식을 구성하고 절점과 수로를 Looped Network 알고리즘을 통해, 최상류단과 절점의 유입 유량을 고려하여 시간과 공간에 따른 유량과 수위의 변화를 모의하였다. 폐합형 배수관망에서 조도계수는 변화량에 중요한 물리적 요소 중 하나로 분석되었으며 본 모형은 고정된 상수값을 적용하였다. 모의된 각 계산점의 수위와 유량에 대해 기존 선진국 모형인 PC-SWMM Model과 RMS 오차를 비교하여 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다. 본 모형은 추후 홍수 예경보 및 침수 범람 모의를 위한 기본모형에 반영할 경우 홍수추적과 같은 부정류해석을 위한 실무에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

남한강에 위치한 3개보의 홍수시 운영방안을 내부경계로 포함하는 부정류 계산모형을 개발하였다. 보의 운영방안으로는 보 수위가 어떤 기준수위보다 낮으면 수문을 폐쇄하고 기준수위 이상이면 수문을 개방하되, 수문개도는 보 수위와 기준수위의 차에 비례하도록 하는 방안이 적용되었다. 개발된 계산모형을 적용하여 2000년부터 2011년까지의 기간 동안 발생한 다양한 규모의 5개 홍수사상에 대한 모의계산을 수행하였다. 매 시각 수위, 유량 및 개도 산정결과를 이용하여 하천 내 각 지점의 유량을 그 지점의 수위 및 하류에 위치한 보의 개도로부터 구할 수 있도록 하류에 위치한 보의 수문 개도별로 수위-유량 관계식을 도출하였다. 도출된 개도별 수위-유량 관계식의 검증을 위하여 관계식의 도출에 사용되지 않은 새로운 5개의 홍수사상에 대한 모의계산을 수행하였다. 매 시각 수위 및 개도 산정결과를 이용하여 유량관계식에 의한 유량을 산정하고, 이를 부정류 계산모형에 의한 유량산정 결과와 비교하였다. 하류에 위치한 보의 개도를 변수로 하여 도출된 수위-유량관계식을 적용할 경우, 개도를 고려하지 않고 도출된 수위-유량관계식을 사용하는 경우에 비하여 훨씬 정확한 유량을 구할 수 있었다. 이는 보의 건설 후 국내 대하천 구간에 대해서는 보의 배수효과 때문에 단순히 수위-유량 관계식에 의하여 유량을 산정하는 것은 부적절하며, 보의 수문 개도 등이 유량 산정을 위한 변수로 포함되어야 함을 시사한다.

낙동강 본류에 위치한 8개보의 수문 및 하구둑 배수문의 홍수시 운영방안을 내부경계로 포함하는 부정류 계산모형을 개발하였다. 보의 운영방안으로는 보 수위가 어떤 기준수위보다 낮으면 수문을 폐쇄하고 기준수위 이상이면 수문을 개방하되, 수문개도는 보 수위와 기준수위의 차에 비례하도록 하는 방안이 적용되었다. 하구둑의 경우 외조위가 하구둑 내수위보다 높으면 수문을 폐쇄하되, 창녕함안보 통과유량을 기준으로 기존 및 증설 배수문을 개방하는 현재의 운영방안과 8개 보의 경우와 동일한 방법으로 개도를 결정하는 새로운 운영방안 등 2개의 운영방안을 적용할 수 있도록 하였다. 개발된 계산모형을 적용하여 2003년 9월 홍수에 대한 모의계산을 수행하였다. 새로운 하구둑 운영방안의 매개변수에 대한 민감도를 분석하였으며, 기존의 운영방안을 적용할 경우의 계산결과와의 비교 분석을 수행하였다.

이 논문에서는 관망시스템의 마찰항을 보정하기 위해서, 부정류 마찰 모형과 Levenberg Marquardt 방법을 합성하였다. 부정류 마찰항을 고려하기 위한 방법으로 빈도 의존 마찰항을 사용하였으며, 특성선 방법을 모형 개발의 기반으로 하였다. 최적화에 필요한 Hessian과 Jacobian 행렬을 구하기위해서 수압을 직접 마찰항에 미분한 항을 계산하였으며, 특성선 방법상에서의 다양한 수압과 유량에 대한 마찰계수의 민감도를 수식으로 유도하였다. 간단한 관망을 가정한 뒤, 갑작스런 밸브의 거동으로 도입된 수압의 시계열을 확보하였고, 이를 이용하여 정상류 마찰 모형과 부정류 마찰모형의 마찰항 보정을 수행하였다. 제안된 방법과 진화 연산 알고리즘의 마찰항 수렴거동을 비교하였으며, Leveberg Marquardt방법의 안정적이고 신속한 수렴결과를 확인하였다.

시간에 따른 하도의 수위 및 유량 변화에 영향을 많이 받는 수리구조물의 설계에 있어서 부정류 흐름 해석은 반드시 필요하다. 일반적으로 부정류 흐름 해석에는 수치모형이 많이 활용되고 있으나 수치모형의 검·보정을 위한 현장 자료의 획득이 어려운 경우가 많다. 또한 자료구축이 가능하더라도 인력과 비용이 많이 소모되며, 측정 정확도를 신뢰하기 어려운 경우가 많다. 이러한 경우 수치모형의 검·보정을 위해 부정류 수리실험을 통해 획득되는 자료를 활용하는 것이 대안이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 형태의 부정류 수문곡선을 실험에서 재현할 수 있는 유량공급장치를 개발하고자 하며, 개발된 부정류 유량공급장치를 이용하여 수리실험 수로에서 재현되는 수문곡선과 목표 수문곡선을 비교 분석함으로써 재현 정확도를 정량적으로 평가하고자 한다. 본 연구에서는 유량이 급격하게 증가 또는 감소하는 사각형 형태, 첨두유량 발생 시간이 짧은 삼각형 형태 및 일반적인 홍수 수문곡선 형태의 종(bell) 형태 수문곡선을 대상으로 재현 오차 및 Root Mean Square Error (RMSE)를 분석하였다. 재현 정확도 분석 결과, 사각형 형태의 수문곡선 재현 오차는 약 59% 정도로 가장 크게 나타났으며, 삼각형 형태의 수문곡선은 단일첨두와 이중첨두 형태 모두 약 10% 정도의 재현 오차가 나타났지만 홍수 수문곡선 형태인 종 모양의 수문곡선의 재현 오차는 최대 2% 이내인 것으로 나타났다.

하천에 설치되는 강변저류지의 효율적 설계를 위해서는 정확한 부정류 흐름 해석이 반드시 필요하다. 일반적으로 하천의 부정류 수치모의는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 많이 사용하고 있다. 하지만 강변저류지가 있는 하도에서의 부정류 흐름에 대한 수리실험과 현장 모니터링 자료가 거의 없기 때문에 HEC-RAS를 이용한 부정류 수치모의 결과의 신뢰도를 확신하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 부정류 수리실험을 수행하여 강변저류지가 있는 하도에서의 HEC-RAS를 이용한 부정류 수치모의 적용성을 검토하였다. HEC-RAS 적용성 검토는 직선수로에 강변저류지가 설치되어 있거나 그렇지 않은 경우에 대해 부정류 수리실험을 실시하여 측정된 결과와 비교하여 평가하였다. 특히, 강변저류지가 설치되어 있는 경우는 강변저류지의 저류용량이 충분하여 하도에서 강변저류지로 통하는 위어에 완전 횡월류 흐름만 발생하는 경우에 대해 실험을 수행하였다. 강변저류지가 설치되지 않은 직선수로에 대한 HEC-RAS의 수위 계산 결과는 최대 3% 오차를 유량은 최대 1% 오차를 보였으며, 강변저류지가 설치된 경우의 HEC-RAS 수위 계산 결과는 최대 4% 오차를 유량은 최대 2% 오차를 나타냈다.

이 논문에서는 관망시스템의 수격압 현상을 모의하기 위해서 합성 부정류 마찰 모형을 개발하였다. 부정류 마찰항을 고려하기 위한 방법으로 빈도 의존 마찰항과 순간 가속도 기반 마찰 모형을 합성하였으며, 특성선 방법을 모형 개발의 기반으로 하였다. 관망에서의 부정류 모형으로 가장 널리 쓰이는 Zielke의 마찰항 모형과 Ramos의 마찰항 모형들과 종합적인 비교를 수행하였다. 모의 결과를 검증하기 위해서 고빈도로 수압을 측정할 수 있는 자료 획득체제를 구비한 관망시스템을 구축하였다. 정상상태에서 밸브 급폐로 야기된 수격압의 수압 시계열을 2가지 Reynolds수에서 확보하였다. 모의 결과는 pilot 관망체제에서 확보한 실험 자료와 비교하였다. 부정류 마찰항 모형의 매개변수 보정을 위해서 시행착오 방법이 도입되었으며, 부정류 마찰항들을 비교한 결과는 수격압에서 수압이 감쇄되는 과정에 대한 전반적인 이해를 돕고자 하였다. 이와 같은 결과는 관망의 천이류를 적절히 예측하는데 부정류 마찰항의 적절한 고려가 필수적인 부분임을 알려주고 있다.

Rainfalls would increase the discharges or stages of tributary channels in natural watersheds, which in turn augment the magnitude of main stream stages. Rising of water surface elevation in main streams can affect and damage the human activities because of the possibilities of the breakdown or overflow of the embankment. Therefore it is necessary to establish the structural or non-structural alternatives for the sake of prevention or treatment of those disasters. Many mathematical models to analyze the flood flows in natural watercourses have been proposed as the non-structural alternatives so far. In this study one of the such models, FLDWAV developed by NWS(National weather Service), is applied to the downstream reach of Nakdong river. Model calibration is performed on various Manning's roughness coefficients at the gauging stations. The simulation results are compared well with hydrological estimations of flood discharges considering the effects of multipurpose dams upstream of control points.

본 연구에서는 부정류 상태의 조압수조를 해석 할 수 있는 수치모형이 개발되었다. 그리고 부정류 효과를 고려한 파이프의 파괴확률 산정을 위한 신뢰성 모형이 개발되었다. 파이프 파괴의 상대적 위험도 평가와 조압수조의 기능성 평가를 위해 부정류 효과를 고려한 조압수조가 있는 상수관망 시스템의 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 해석을 통하여 부정류가 파괴확률을 크게 증가 시키는 것을 알 수 있었으며 조압수조가 부정류의 압력을 크게 감쇠시킴으로써 파괴확률을 현저히

This study aims at the analyze of unsteady downstream flow due to dam failure along dam failure scenario and applied to Yeoncheon Dam which was collapsed August 1st 1999, using HEC-RAS simulation model. The boundary conditions of this unsteady flow simulation are that dam failure arrival time could be at 02:45 a.m. August 1st 1999 and failure duration time could be also 30 minutes. Downstream 19.5 km from dam site was simulated for unsteady flow analysis in terms of dam failure and non-failure cases. For the parameter calibration, observed data of Jeonkok station were used and roughness coefficient was applied to simulation model. The result of the peak discharge difference was 2,696 to 1,745 m³/sec along the downstream between dam failure and non-failure and also peak elevation of water level showed meanly 0.6m difference. Those results of these studies show that dam failure scenarios for the unknown failure time and duration were rational because most results were coincident with observed records. And also those results and procedure could suggest how and when dam failure occurs and downstream unsteady flow analyzes.

This study aims at the estimation of dam failure time and dam failure scenario analysis of and applied to Yeoncheon Dam which was collapsed August 1st 1999, using HEC-HMS, DAMBRK-FLDWAV simulation model. As the result of the rainfall-runoff simulation, the lancet flood amount of the Yeoncheon Dam site was 10,324 m3/sec and the total outflow was 1,263.90 million m3. For the dam failure time estimation, 13 scenarios were assumed including dam failure duration time and starting time, which reviewed to the runoff results. The simulation time was established with 30 minutes intervals between one o'clock to 4 o'clock in the morning on August 1, 1999 for the setup standard for each case of the dam failure time estimation, considering the arrival time of the flood, when the actually measured water level was sharply raising at Jeongok station area of the Yeoncheon Dam downstream, As results, dam failure arrival time could be estimated at 02:45 a.m., August 1st 1999 and duration time could be also 30 minutes. Those results and procedure could suggest how and when dam failure occurs and analyzes.

The purpose of this study is to analyze the characteristics of hydraulic behavior of the natural channel flow according to the temporal classification mode, and thus propose the hydraulic analysis method for future channel design. For analysis, the temporal flow characteristics of the channel section was divided into the steady flow and the unsteady flow. For hydraulic analysis, the HEC-RAS model, which is a one-dimensional numerical analysis model, and the SMS-RAM2 model, which is a two-dimensional model, were used and the factors used for analysis of hydraulic characteristics were flood elevation and flow rate. The flow state was analyzed on the basis of the one-dimensional steady flow and unsteady flow for review. In the unsteady flow analysis the flow rate changed by (-)0.16%～(+)0.26%, and the flood elevation varied by (-)0.35%～(+)0.51% as compared to the values in the steady flow analysis. Given these results, in the one-dimensional flow analysis based on the unsteady flow the flood elevation and flow rate were greater than when the analysis was done on the basis of the steady flow. The flow state was analyzed on the basis of the two-dimensional steady flow and unsteady flow. In the unsteady flow analysis the flow rate varied by (-)0.16%~(+)1.08%, and the flood elevation changed by (-) 0.24%~(+)0.41% as compared to the values in the steady flow analysis. Given these analysis results, in the two dimensional flow analysis based on the unsteady flow, the flood elevation and flow rate were greater than when the analysis was done on the basis of the steady flow.

본 연구에서는 점진적인 유량 및 압력이 변화하는 상수관망에서 Rigid Water Column Theory를 이용하여 정상모형의 확장기간 모의해석보다 정확하고 수충격 해석보다는 계산비용 및 노력 측면에서 효율적으로 장시간 부정류 해석 모형을 개발하였다. 개발된 모형을 이용하여 실제관망에 대하여 24 시간 열 수요량을 고려한 부정류 해석 및 밸브폐쇄로 인한 수충격해석 모의에 적용하였고 해석 결과는 다음과 같다. 24 시간 일변화 모의의 경우에 수요량이 증

공간적 위치 및 유량 값에 따라 각 계산점마다 조도계수의 값이 달리 주어질 수 있도록 하는 가변 조도변수 부정류 계산모형을 수립하였다. 유량과 조도계수의 관계식으로는 계단함수 또는 멱함수를 적용할 수 있도록 하였다. 수립된 모형을 충주댐부터 팔당댐까지의 남한강 구간에 적용하여 최적화에 의한 매개변수의 추정을 수행하였다. 가변 매개변수 모형의 보정 결과, 계단함수 도형 및 멱함수 모형 모두 유량이 커질수록 조도계수가 감소하는 경향이 일관되게 나타났다. 이

다양한 내부경계를 포함하는 폐합형 하천수계에 대한 부정류 계산모형을 개발하였다. 계산모형은 폐합형 수계모형으로서, 계산기법으로는 Preissmann의 4점 음해법과 폐합형 double sweep 알고리즘에 근거한 모형을 사용하였다. 또한 댐 및 수중보 등의 수공구조물에서 발생할 수 있는 월류흐름, 오리피스형 흐름 등에 대한 모의가 가능하도록 하고, Auto ROM에 의한 댐에서의 홍수조절 방안을 내부경계 조건으로 포함하여 홍수시 운영조건에 대한 모의가