This study is to examine how well the hydrologic model reproduces the dam collapse. To do this, A hydrologic model FLO-2D is being operated to reproduce dam collapse with rainfall data and surface data in a small dam. In order to examine the performance of the model, the simulation was compared and reviewed with the data collected through the field survey. The results show that it takes about 2 hours to reach 1 km downstream. Inundation areas are about 188,640 m2 by the simulation and the difference from the field investigation is about 6.1%. Ten representative points were selected from the areas where the simulation and the field survey did not match. The discrepancy is less than about 0.08 m and does not appear to be significant. This study will present basic information on disaster preparedness operation and planning to minimize damage caused by sudden collapse of agricultural soil dams in the future.

본 연구에서는 4대강 살리기 사업 후 퇴적현상이 지배적으로 발생하는 남한강과 섬강 합류부 구간을 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 하천의 흐름 및 하상변동에 대한 해석을 수행하였다. 대상지점 합류부는 남한강 본류의 만곡부에 지류 섬강이 유입되는 특성을 갖는다. CCHE2D 모형은 비평형 유사이송을 해석하며 소류사와 부유사 조정거리가 중요한 입력변수로 대상지점에서는 소류사 조정거리가 하상변동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 수치모의 결과 유량비(Qr) 변화가 남한강과 섬강 합류부 지점에서 흐름 및 하상변동에 영향을 미쳤으며, Qr≤ 2.5인 경우에는 합류전 본류의 유속이 증가하여 흐름박리구역을 감소시켰으며 이로 인해 합류부 내측의 퇴적이 감소하였다. Qr>2.5이면 합류부 구간에 퇴적이 증가하여 사주가 형성될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 수치모의를 통해 2013년에 발생한 유량비 변화에 의해 합류부에 고정사 주가 형성된 것을 알 수 있었다.

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.

본 연구에서는 적응적 분할격자기반 2차원 침수해석모형 K-Flood를 개발하였다. 분할격자기법은 흐름 특성을 기반으로 격자를 분할하여 흐름영역과 비흐름영역으로 구분하는 격자생성기법이며, 분할격자기법과 격자세분화기법을 동시에 활용하면 매우 적은 수의 격자로 복잡한 형상의 흐름 영역을 표현할 수 있어 효율적인 모의가 가능하다. 특히 최근 도시홍수에 대해 매우 정밀한 해상도의 자료와 격자를 이용하여 보다 정확한 침수해석 또는 예보를 하고자 하는 시도가 늘어나고 있으며, K-Flood는 이러한 복잡한 흐름영역의 계산 시 적응적 분할격자를 활용하여 효율적인 격자생성이 가능하다. 공간 및 시간에 대해 2차 정확도의 유한체적 수치해법이 적용되었다. K-Flood의 검증을 위해 2차원 침수해석모형의 검증에 널리 사용되고 있는 1) 원형 실린더에 의한 충격파 반사 모의, 2) 도시홍수실험 모의, 3) Malpasset 댐붕괴 모의를 수행하였다. 모든 모의에서 관측자료 및 과거의 모의결과와 비교하여 성공적으로 K-Flood의 성능을 검증하였다.

The stability of the river in the restored river is an important issue in maintenance and management. Bed elevation change simulation can be an effective way to predict the direction of river restoration by predicting long and short term bed elevation change of river. A 2D numerical model (CCHE2D) was implemented to simulate the long-term bed elevation change. The study area is located in the Cheongmi-Cheon Notap-ri and 1.2 km long. The flow scenario was constructed using the flow data that was measured at the water level observatory located upstream at the Janghowon Bridge. The bed elevation change pattern according to restoration of abandoned channel was analyzed and the stability of river was evaluated.

본 연구는 식재된 개수로에서 흐름특성을 모의할 수 있는 수심 적분된 2차원 수치모형을 이용하여 원형 식생역 주변의 흐름을 수치모의하였다. 식생영향을 고려하기 위해 식생항력 항을 지배방정식에 추가하였고 다양한 식생체적비율(SVF) 조건에 따른 수치모의를 수행하였다. 흐름이 원형 식생역을 통과하고 하류에 저유속 구간인 후류영역(wake region)을 형성하며 식생체적비율이 0.08 이상이면 재순환 영역이 발생하였다. 재순환 발생위치는 식생체적비율이 감소하면 식생역 에서 더욱 하류로 이동하였다. 후류영역을 지나 원형 식생역 양 측면에서 유발된 전단층들의 상호작용에 의해 von Kármán 와열이 발생하였다. 원형 식생역 하류에서 발생하는 와류는 식생체적비율이 0.08 이상이 되면 나타나기 시작하였고 발생위치는 난류운동에너지가 최대값을 보이는 위치와 일치하였다. 최대 난류운동에너지는 식생체적비율이 감소하면 줄어드는 것으로 나타났고 최대값의 발생위치는 점점 하류로 이동하였다.

본 연구에서는 SMS(Surface Modeling System)내의 Tuflow 모형을 이용하여 2차원 홍수범람모의를 수행하고 1차원 홍수범람모의 결과와의 단순비교를 실시하였다. 1차원 홍수범람모의는 HEC-RAS 모형을 통하여 얻어진 수위를 WMS 모형을 통해 홍수범람을 실시한 결과를 이용하였으며, 이를 2차원 홍수범람모의와 비교하였다. 홍수위를 중심으로 단순홍수위 비교를 수행하였으며, 비교결과 최대수심을 중심으로 일반적으로 2차원 홍수범람모의가 작게 산출되는 경향을 보였으나 일부구간에서는 1차원 홍수범람수위가 작게 나타나는 등 예측가능한 일반적 경향성은 보이지 않는 것으로 나타났다. 향후 홍수범람상황의 재현성 등에 대한 조사가 이루어졌을 경우 보다 신뢰할 만한 자료를 얻을 수 있을 것으로 기대되며, 추가적인 연구가 지속되어야 할 것이다.

기후변화로 인해 최근 홍수의 발생 빈도, 돌발홍수 및 국지성 홍수가 증가하고 있을 뿐 아니라 규모도 커지고 있어, 홍수 예측을 위한 컴퓨터 수치모형의 신속성과 정확성에 대한 요구가 점점 증대되고 있다. 본 연구에서는 홍수 예측 수치모형의 정확성 검증을 위한 한 방안으로 위성영상자료의 활용에 관해 보여준다. 적용한 홍수 예측 수치모형은 2차원 유한체적 홍수범람 모형으로 혼합격자(삼각형과 사각형)의 사용이 가능하여, 복잡한 지형의 홍수 모델링에도 쉽게 적용이 가능하다. 연구유역은 2000년 11월에 계절 평균 강수량을 초과하는 이상강우로 인한 제방 월류로 홍수가 10일 이상 동안 발생한 영국의 Severn강 유역이다. 이 유역 홍수 모델링을 위한 지형자료의 구축을 위해 3m 해상도의 LiDAR (Light Detection And Ranging)를 이용하였으며, 실측홍수량(위)을 상/하류단 경계조건으로 적용하였다. 그리고 홍수 발생기간 동안 촬영된 4개(11월 8일, 14일, 15일 그리고 17일)의 ASAR (Airborne Synthetic Aperture Radar) 영상자료를 홍수범람모형의 검증에 활용하여, 홍수 최대 범람 범위뿐만 아니라 홍수가 증가하는 시기와 하류단 배수로 인해 홍수가 감소하는 시기를 모두 포함하는 홍수범람범위에 대하 2차원 홍수범람모형의 검증을 수행하였다.

본 연구에서는 홍수범람해석 모형에서 주로 사용되는 1차원, 2차원 모형을 분석하였고, 그 내용을 토대로 각각을 대표하는 HEC-RAS 모형, FLUMEN, FFC-5 모형을 선정하였다. 선정된 홍수범람해석 모형을 이용하여 대구광역시에 포함되는 금호강, 팔거천, 신천, 동화천, 달서천 구간을 대상으로 월류 및 파제 시나리오에 대한 분석을 실시하였고, 그 결과를 비교하였다. 분석 결과 모든 홍수범람해석 모형이 100년 빈도의 홍수에서부터 금호강 본류 좌안으로 월류가 발생되어 대구광역시 노원동, 침산동 일대에 큰 피해를 가져오는 동일한 결과를 나타냈으나 침수심별 침수면적은 차이를 보였다.

본 연구에서는 유입유사에 따른 저수지 내 퇴사 분포를 정량적으로 분석하고 효율적인 저수지 관리를 위하여 2차원 수리 유동 모형인 RMA-2와 유사이송 모형 SED2D를 사용하여 76년 장기 퇴사분포를 예측하였다. 모형의 입력 자료인 수위-유량자료는 한국수자원공사에서 관측한 실시간 자료를 활용하였으며, 유사량 자료는 한국수자원공사에서 개발한 K-DRUM 모형을 사용하여 대상영역의 유사량 값을 산정하여 적용하였다. 또한 갈수기시 저수지내 단면 코어채취를 수행하여 퇴적깊이를 모형 결과와 비교하였다. 검증결과 저수지 내 퇴적깊이는 비교적 실측값과 유사하게 나타났다. 장기 퇴사분포예측은 2012년 실측한 지형자료를 시작단면으로 하여 2088년까지 76년간 모의를 수행하였다. 모의결과 합천댐 상류구간에서 1.63~1.26m, 하류구간에서 1.45~0.007m의 퇴적층이 형성되었으며, 전체적으로 침식보다 퇴적이 우세한 결과를 보였다.

본 연구에서는 삼각형 및 사각형 혼합격자의 적용이 가능하도록 기 개발된 2차원 유한체적모형의 계산속도를 개선하기 위해 모형의 병렬화를 수행하였다. 모형의 병렬화를 위해 코어 수의 제약에 자유로운 MPI 기법을 이용하였고, 프로그램 내의 흐름률 및 계산시간간격의 계산영역에 대해 논블록킹 점대점통신을 이용하였다. 병렬화 된 개발모형의 기존모형에 대한 계산결과의 일치성을 검증하고, 계산시간에 대한 성능향상도와 효율성을 검토하기 위해, 90°의 만곡이 존재하는 L자형 실험하도에 대한 댐 붕괴해석과 자연하천인 Malpasset 댐의 붕괴사상에 대해 모형을 적용하였다. 또한 격자수에 따라 4개의 Case로 구분하여 각각 모의함으로써, 입력규모의 크기에 따른 계산시간의 성능향상도를 함께 검토하였다. 분석결과 병렬화 모형에 의한 모의 결과는 기존모형 및 실측치와 비교하여 만족할 만한 정확도를 확보하였고, 기존모형에 대비해 약 3배 정도의 계산시간에 대한 성능이득을 얻을 수 있었다. 또한 입력자료 규모에 대한 Case별 모의 결과를 통해 적절한 입력자료의 규모와 프로세스 개수를 사용하는 것이 통신부하를 최소화할 수 있는 방안임을 확인할 수 있었다.

최근 전 세계적으로 이상기후에 따른 기후변화로 태풍과 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있다. 특히 동해안에는 산지하천이 많아 집중호우 시 하천 상류지역의 유출량 증가로 인하여 하구부의 피해가 증가하고 있다. 해안과 만나는 하천의 하구부에서는 하천의 유황과 흐름에 따른 상류에서의 토사 유입량에 따라 하구부가 변화한다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용한 2차원 흐름해석 모형인 RMA-2모형을 적용하여 가곡천 하구부의 흐름특성을 분석하였다. 모형 모의를 위하여 가곡천 하구부의 지형데이터를 이용하여 유한요소망을 구성하였다. 가곡천 하구부에 인접한 솔섬의 형태에 따라서 하구부의 흐름 특성을 분석하기 위하여 3가지 경우에 대한 유한요소망을 구성하였다. 입력자료인 유량은 2012년 9월 17일 내륙한 태풍 산바에 의한 영향을 분석하기 위하여 태풍 산바시 실측한 유량을 유입유량으로 RMA-2모형을 모의하였다. 그 결과 하구부에 인접한 솔섬의 영향으로 흐름이 좌우로 나누어지며 최대유속이 느리게 나타났다.

기후변화로 인한 기상이변으로집중호우가 빈번히 발생함에 따라서 대규모 사면 재해의 발생 빈도 및 피해규모가 급증하고 있는 추세이다. 이러한 사면 재해 중, 토석류는 이동속도가 빠르고, 이동거리가 길어 피해 범위가 넓은 특징을 지니고 있어 인구와 재산이 밀집된 도심지에서 토석류가 발생시 대규모의 인명 및 재산피해를 예상하게된다. 이러한 토석류 재해로부터 시민의 생명을 보호하기 위해서는 토석류로 인한 하류부 피해 예상범위를 사전에 파악하는 일이 무엇보다 중요하다. 본 연구는 2차원 토석류 모의 수치모형인 Flo-2D와 RAMMS를 이용하여 토석류 흐름에 의한 대모산 하류부 피해 예상지역을 예측하였다. 수치모형의 검보정을 위하여 2011년에 발생한 우면산 산사태 자료를 이용하여 점성, 항복응력, 유사체적 농도 값을 보정한 후, 대모산에 100년 빈도 강우가 발생했을 때에 하류부 피해 영향 범위를 예측한 후 두 모형의 차이를 비교 분석하였다. 본 연구를 통하여 작성된 토석류 재해지도는 추후 토석류 예경보 및 주민대피계획 수립 등에 활용될 수 있을 것이다.

최근 빈번하게 발생하고 국지성 집중호우와 같이 갑작스럽게 발생한 높은 강도의 강우에 의한 유출량에 적절하게 대처하기 위하여 실시간 배수펌프장 운영기법의 개발 및 내수침수 예측이 가능한 시스템 개발이 요구된다. 본 연구의 목적은 최근 빈번하게 발생하고 있는 도시지역에서의 집중호우로 인한 내수침수에 대비하기 위하여, 내배수 시설의 실시간 운영 알고리즘을 개발하고 이러한 도시홍수 대책의 효과를 분석 및 향후 내수침수 예측을 위하여 내수침수 해석 모형을 개발하고자 한다. 개발한 모형의 적용성을 검증하기 위하여 마포배수구역에 발생한 2010년 9월 호우사상에 대하여 적용하였다. 뉴로-퍼지 모형은 불필요한 입력자료의 수는 모형의 규칙수를 증가시키고 오차를 유발하므로 최소한의 입력자료를 구성하기 위하여 크게 시간적 매개변수와 공간적 매개변수로 나누어 모형을 개발하였으며 가장 작은 오차과 큰 결정계수를 가지는 모형을 최종적으로 선택하였다. 이전 시간의 입력자료로부터 현재 시간의 수위를 예측하고 예측된 현재 시간의 수위를 바탕으로 작동 펌프의 수를 산정해야 한다. 이 과정에서 최적의 작동 펌프의 수를 계산하기 위하여 최적화 기법으로 수정된 유전자 알고리즘을 적용하였으며 여러 제약조건과 목적함수를 만족시키는 작동 펌프의 수를 도출하였다. 계산된 작동 펌프의 수는 뉴로-퍼지모형의 입력자료가 되어 다음 시간의 수위 예측이 가능하도록 한다. 마포배수구역에 적용결과 모든 배수펌프장에서 최고수위와 최저수위를 만족하는 결과를 얻을 수 있었으며, 잦은 펌프의 작동과 정지상태를 피하여 운영비 측면에서도 효과적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 또한 뉴로-퍼지를 이용한 실시간 배수펌프장 내수위 예측 값을 경계조건으로 하여 개발한 2차원 통합침수해석 모형의 적용성을 검증하였다. 모의결과의 검증을 위해 침수실적도와 2차원 통합침수해석모형에 의해 계산된 침수면적간의 적합도 비교 결과 70~80% 범위를 보였다. 뉴로-퍼지 모형을 직접 가동 배수펌프의 수 혹은 토출량을 결정하도록 알고리즘을 구성하지 않음으로서 데이터 기반모형이 가지는 한계점을 극복하고자 우선 배수펌프장의 내수위를 예측하였고 예측된 수위로부터 운전자의 판단이 반영될 수 있으며 배수펌프장의 재난 비상상황시 재해정보지도를 구축함으로서 주민들에게 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 낙동강 본류의 강정고령보에 설치된 인공하도식 어도의 효율성을 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 이용하여 평가해 보았다. 강정고령보 상하류단의 실측 수위를 이용하여 모형을 보정 및 검정하였다. 모의조건은 2012년 풍수량, 평수량, 저수량을 기준으로 어도 입구 및 어도 내부의 흐름장을 분석하였다. 특히 본 연구의 목표종인 피라미가 산란기인 봄철에 주로 이동을 하므로, 저수기를 기준으로 어도가 기능을 잘 유지하는지 살펴보았다. 분석결과, 풍수 및 평수기에는 본류 수위가 높아 어도로의 피라미 유입 효율성이 떨어져 보였다. 반면 저수기에는 본류의 낮은 수위로 인해 어도 입구에 상대적으로 적절한 유속이 발생하여 유입효율과 이동효율이 높아질 것으로 평가되었다. 어도 내 흐름은 어류가 소상하기에 무리가 없는 유속장이 발생하는 것으로 파악되었다.

본 연구는 180° U형 실험수로와 1차원 개수로 부정·부등류 흐름 해석 모형인 HEC-RAS, 2차원 개수로 부정류 흐름 해석 모형인 RMA-2를 이용하여 만곡구간의 수위·유속 등의 수리특성을 비교하고, 실내 실험수로의 측정값과 1, 2차원 수치모형 결과의 차이점에 대해 비교 분석하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 통해 1. 만곡구간의 수위는 HEC-RAS와 RMA-2의 결과가 유사한 양상을 보이는 반면 실험결과와는 다른 양상을 나타내었으며, 2. 만곡구간의 유속은 HEC-RAS와 RMA-2의 결과가 유사한 양상을 보이고 있으나 측점별 유속이 약 0.2m/s 편차가 발생한 반면, HEC-RAS와 실험결과는 대체적으로 오차범위 내에 포함되는 것으로 파악되었다.

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 폭풍해일고에 따른 해안도시지역 내에서의 범람모의 및 분석을 수행하였으며, 적용된 대상지역은 2003년 태풍 "매미" 내습 시 가장 피해가 컸던 지역인 경남 창원시 마산 합포구 신도시 지역 일부이다. 적용된 수치모형의 검증차원에서 태풍 "매미" 발생기간 동안 관측된 폭풍해일고 자료와 대상지역 내의 주요 지점에 대한 침수흔적 자료를 이용하여 비교 분석을 수행하였다. 또한 향후 발생 가능한 수퍼 태풍에 의한 영향을 분

본 연구에서는 댐 붕괴파와 같이 연속 및 불연속 흐름해석에 적용되고 있는 HLLC 기법을 불규칙한 하상지형에서의 흐름해석에 적용할 때 생성항과 흐름률항의 사이의 수치적 불균형으로 인한 수치진동을 감소시키기 위해 well-balanced HLLC 기법과 천수방정식에 근거한 비구조적 유한체적모형을 개발하였으며, 이를 댐 붕괴파 문제에 적용하였다. 적용된 well-balanced HLLC 기법은 단순히 흐름률항을 계산할 때 하상지형경사를 직접 포함시키는 것으

본 연구에서는 자연하천의 흐름에서 흔히 발생하는 천이류, 불연속류, 마른하도로의 파의 전파 등을 포함하는 복잡한 흐름을 해석하기 위한 고정확도 2차원 수치모형을 개발하였다. 하상경사항을 효율적으로 처리하기 위해 quasi-steady wave propagation 기법을 적용하여 해당 격자에 대한 생성항의 영향을 효율적으로 반영함으로써 쌍곡선형 적분 보존형의 2차원 천수방정식을 해석하였다. Fractional Step Method를 적용한 유한체적기법의

본 연구에서는 자연하천과 같은 복잡한 지형의 처리에 효율적인 삼각형 및 사각형 혼합격자의 적용이 가능한 2차원 유한체적모형을 개발하였다. 이를 위해 계산격자의 인접격자를 찾는 알고리즘을 제안하고, 제안 기법을 개발모형에 적용하여 계산격자 및 인접격자의 경계면에서의 흐름률을 HLLC 근사 Riemann 해법을 이용하여 계산하였다. 또한 흐름률과 생성항사이의 균형에 중요한 영향을 주는 혼합격자의 하상경사 처리를 위해 삼각형 및 사각형 격자에 대해 각각 다른