해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구 III - 단위 관측 기간에 발생하는 불규칙 파랑과 구속모드의 외중력파, 경계층 Streaming이 횡단표사에 미치는 영향을 중심으로

장병상; 조용준

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자료유형: 학술저널

저자정보: 장병상 (서울시립대학교) 조용준 (서울시립대학교)

저널정보: 한국해안해양공학회 한국해안·해양공학회논문집 한국해안해양공학회논문집 제31권 제6호

발행연도: 2019.12

수록면: 434 - 449 (16page)

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파형의 왜도, 저류 외에도 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming이 반영된 개선된 횡단표사 모듈이 제시되었으며, 개선된 모듈에서는 단위 관측기간 내에서 출현하기 마련인 개별 파랑도 고려된다. 이어 불규칙한 개별 파랑이 표사이송에 미치는 영향을 확인하기 위해 단조해안에서의 비선형 천수과정과 해변변형을 수치모의 하였다. 모의결과 최근 적용범위가 쇄파역으로 확대된 주파수 영역 Boussinesq Eq.은 쇄파역에서 흔히 관측되는 치근 모양의 파형, 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming의 모의가 가능한 것으로 판단된다. 또한 연 최대 고파랑이라는 해양환경을 등가 비선형 규칙파[Cnoidal wave]로 해석하는 경우 최대 횡단표사 이송률은 불규칙 파랑에서 관측되는 이송률의 세 배에 달할 정도로 지나치게 과다하게 모의되었으며, 이는 외빈과 원빈의 과다한 침식으로 이어졌다. 또한 연안 표사 이송과 관련된 free parameter K를 최적화하기 위해 맹방해빈의 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 수치모의 하였으며, 최적화 과정에는 실측된 해안선 위치를 활용하였다. 모의 결과 맹방 표사계의 경우 최적화된 K는 0 .1 7로 보이며, 이 경우 1 0월 말에 연이어 내습한 최대 고파랑에 의해 침식된 해안이 동절기와 춘절기의 너울에 의해 점진적으로 복원되는 대순환 과정을 거쳐 해안선이 맹방해안 남단과 북단에서는 1 8m, 맹방 해안 중앙부에서는 2.4m 내외로 전진하는 관측결과에 상당히 근접한 수치모의가 가능한 것을 확인하였다.

In this study, we develop a new cross-shore sediment module which takes the effect of infra-gravity waves of bound mode, and boundary layer streaming on the sediment transport into account besides the wellknown asymmetry and under-tow. In doing so, the effect of individual random waves occurring during the unit observation period of 1 hr on sediment transport is also fully taken into account. To demonstrate how the individual random waves would affect the sediment transport, we numerically simulate the non-linear shoaling process of random wavers over the beach of uniform slope. Numerical results show that with the consistent frequency Boussinesq Eq. the application of which is lately extended to surf zone, we could simulate the saw-tooth profile observed without exception over the surf zone, infra-gravity waves of bound mode, and boundary-layer streaming accurately enough. It is also shown that when yearly highest random waves are modeled by the equivalent nonlinear uniform waves, the maximum cross-shore transport rate well exceeds the one where the randomness is fully taken into account as much as three times. Besides, in order to optimize the free parameter K involved in the longshore sediment module, we carry out the numerical simulation to trace the yearly shoreline change of Mang-Bang beach from 2017.4.26 to 2018.4.20 as well, and proceeds to optimize the K by comparing the traced shoreline change with the measured one. Numerical results show that the optimized K for Mang-Bang beach would be 0.17. With K = 0.17, via yearly grand circulation process comprising severe erosion by consecutively occurring yearly highest waves at the end of October, and gradual recovery over the winter and spring by swell, the advance of shore-line at the northern and southern ends of Mang-Bang beach by 18 m, and the retreat of shore-line by 2.4 m at the middle of Mang-Bang beach can be successfully duplicated in the numerical simulation.

#횡단표사 #구속모드의 외중력파 #경계층 streaming #해안선 모형 #불규칙 개별 파랑 #cross-shore sediment #infra-gravity waves of bound mode #boundary layer streaming #shore-line model #individual random waves

요지
Abstract
1. 서론
2. 비판적 시각에서 바라본 Bailard(1981) 횡단 표사 모형
3. 우리나라 동해안 파랑특성이 반영된 횡단표사 모형 개발
4. 지형모형(Morphology Model)
5. 파랑모형
6. 예비 수치모의 및 결과
7. 해안선 변화 수치모의
8. 결론
References

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장병상

소속기관 서울시립대학교

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

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조용준

소속기관 서울시립대학교

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학 공학 > 조선해양공학

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