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Executive Summary

목차

제1장 서론 16

1. 연구의 배경 16

2. 국내외 현황 18

2.1. 국내 현황 18

2.2. 국외 현황 18

3. 연구 내용 및 목표 19

제2장 지배 방정식 유도 20

1. Saint-Venant 방정식 20

2. 질량과 운동량 보존에 기반한 유도 23

2.1. 적분형 Saint-Venant 방정식 23

2.2. 미분형 Saint-Venant 방정식 26

3. 천수 방정식으로부터 유도 28

3.1. Stoker(1957), Ligget(1975), Cunge 등(1980)의 유도 28

3.2. Goutal과 Sainte-Marie(2011)의 유도 32

3.3. 압력항에 대한 새로운 접근 33

제3장 Saint-Venant 방정식의 특성 36

1. 보존형 Saint-Venant 방정식의 벡터 형태 36

2. 보존형 방정식의 고유 구조 37

제4장 수치 해법 40

1. Riemann 해법 40

1.1. Riemann 문제 40

1.2. 근사 Riemann 해법 41

2. Saint-Venant 방정식에 대한 근사 Riemann 해법 43

2.1. HLL 근사 Riemann 해법 43

2.2. HLLL 근사 Riemann 해법 44

2.3. Saint-Venant 방정식에 대한 HLLL 기법의 적용 47

3. 유한체적법의 적용 49

제5장 경계 조건 50

1. Saint-Venant 방정식에 대한 경계 조건 50

2. Saint-Venant 방정식의 특성 형태 51

3. 특성 경계 조건 53

3.1. 상류에서 수위가 부여되는 경우 53

3.2. 상류에서 유량이 부여되는 경우 53

3.3. 하류에서 수위가 부여되는 경우 54

3.4. 하류에서 유량이 부여되는 경우 54

4. 가상 격자에서 보존 변수 결정 55

4.1. 경계에서 흐름이 상류인 경우 55

4.2. 경계에서 흐름이 사류인 경우 56

제6장 횡단면에서 기하 문제 58

1. 면적-수위 관계 58

2. 정수압의 계산 62

제7장 적용 64

1. 흐름 양상이 혼재된 단일 하도 64

1.1. 하도 개요 64

1.2. 경계 조건 65

1.3. 모의 결과 65

2. 두 하천이 합류하는 수계 69

2.1. 수계 개요 69

2.2. 경계 조건 69

2.3. 모의 결과 69

참고문헌 74

부록 78

부록 A. 천수 흐름 모의에서 불연속 지형에 따른 흐름 저항 78

1. 서론 80

2. 이론 82

3. 적용 86

4. 결론 및 향후 연구 93

참고문헌 94

부록 B. 댐 붕괴 흐름에 의한 홍수터 잠김/드러남 실험 96

1. 서론 98

2. 실험실 실험 99

3. 결과 및 토의 102

참고문헌 104

서지자료 105

Bibliography Data 106

판권기 107

List of Appendix Tables

Table A1. Comparison of SLOPE and STEP 91

Table B1. Experiment condition 101

List of Figures

Fig. 2.1. Definition sketch of river cross-section for derivation of Saint-Venant equations 21

Fig. 2.2. Forces acting on a control volume 24

Fig. 4.1. Riemann problem 41

Fig. 4.2. Dam-break problem 41

Fig. 4.3. Constant state and wave speeds 42

Fig. 6.1. Area/free-surface relationship(AFR) for river cross-section 59

Fig. 6.2. Maximum relative errors for top width and flow area 60

Fig. 6.3. Polygon for calculating flow area and its centroid 61

Fig. 6.4. Appropriate number of interpolation points 61

Fig. 6.5. Hydrostatic pressures on up- and down-stream cross-sections 62

Fig. 7.1. Invert elevations and probing sections 64

Fig. 7.2. Upstream BC - flow hydrograph 65

Fig. 7.3. Downstream BC - stage hydrograph 65

Fig. 7.4. Simulated stage hydrograph(Sec. no. 0.5303) 66

Fig. 7.5. Simulated stage hydrograph(Sec. no. 0.3409) 66

Fig. 7.6. Simulated stage hydrograph(Sec. no. 0.1136) 66

Fig. 7.7. Simulated water surface profile 67

Fig. 7.8. Simulated water surface profile 67

Fig. 7.9. Simulated water surface profile 67

Fig. 7.10. Simulated water surface profile 68

Fig. 7.11. Simulated water surface profile 68

Fig. 7.12. Simulated water surface profile 68

Fig. 7.13. Fall River system 70

Fig. 7.14. Upstream BC - flow hydrograph(Butte Creek) 71

Fig. 7.15. Upstream BC - flow hydrograph(Fall River) 71

Fig. 7.16. Simulated stage hydrograph(Sec. no. 0.20, Butte Creek) 71

Fig. 7.17. Simulated stage hydrograph(Sec. no. 10, Fall River Upper Reach) 72

Fig. 7.18. Simulated stage hydrograph(Sec. no. 9.6, Fall River Lower Reach) 72

Fig. 7.19. Simulated water surface profile in Fall River 72

Fig. 7.20. Simulated water surface profile in Fall River 73

Fig. 7.21. Simulated water surface profile in Fall River 73

Fig. 7.22. Simulated water surface profile in Fall River 73

List of Appendix Figures

Fig A1. Definition sketch of shallow-water flow over a step 82

Fig A2. Definition sketch of computational cell with a step 85

Fig A3. Bazin's Experiment Series, No. 113 87

Fig A4. Experimental setup for Side Weir Experiment 88

Fig A5. Layout of computational cells for Side Weir Experiment 90

Fig A6. Hydrograph and rating curve 91

Fig A7. Hydrographs in Storage 92

Fig B1. Experimental flume(a) and tail gate(b) 99

Fig B2. Design of experimental flume 100

Fig B3. Measuring points 100

Fig B4. Reproducibility test 101

Fig B5. Water depths at the measuring points(P1) 102

Fig B6. Water depths at the measuring points(P2) 102

Fig B7. Water depths at the measuring points(P3) 103

Fig B8. Water depths at the measuring points(P4) 103

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