Lagrangian 개념에 의한 부유토사 확산범위 비교분석

Abstract

Lagrangian 개념에 근거하여 입도분포를 고려한 토사 확산범위 예측모형을 구성하여 입도분포를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 확산범위 변화를 분실하였다. 토사의 입도분포를 Lagransian 관점에서 고려하기 위하여 입도분포곡선을 대수정규분포 함수로 가정하고, 토사입자에 해당하는 난수를 생성하였다. 토사입자는 구형으로 가정하였으며, 입도분포곡선에서 난수의 중량을 기준으로 발생된 난수를 토사입경에 해당하는 인자로 환산하였다. 부유토사 이동양상은 입자의 침강양상 모의를 통하여 검토하였으며, 침강속도는 van Rijn 공식을 이용하였고 침강에 영향을 미치는 인자로는 수평 확산계수만을 상수로 가정하여 포함하였다. 입도분포를 고려한 경우의 확산범위는 표사입도에 의한 영향을 고려하지 않은 경우의 확산범위와 유사하게 산정되었다. 그러나, 확산범위를 공급된 총입자중량의 90%, 99% 토사중량이 차지하는 영역을 기준으로 정의하는 경우, 90% 기준조건에서는 입도분포를 고려하지 않은 경우의 확산범위가 크게 산정되었으나, 99% 기준조건에서는 입도분포를 고려한 경우의 확산범위가 크게 산정되었다. 또한, 토사의 침강양상도 입도분포를 고려한 경우가 보다 현실적인 모습을 반영하고 있는 것으로 판단된다.

Sediment transport model based on the Lagrangian concept considering the grain size distribution(GSD) was setup and the change of the sediment diffusion range was analysed in the condition of considering and not considering the GSD. The GSD curve is assumed as the Log-normal distribution function in order to consider the GSD with respect to the Lagrangian concept and the random numbers, i.e. sediment particles, are generated based on the distribution function. The sediment particles is assumed as the spherical type and the random numbers based on the sediment weight is converted to the sediment diameters. Sediment transport patterns are analysed by the settling simulation, in which the settling velocity is computed by the van Rijn formulae and the horizontal diffusion coefficient is used as the constant parameter. The diffusion patterns are very similar to the patterns with GSD condition. The diffusion range defined as the range including 90%, 99% sediment weight of the total sediment weight, however, is larger than without considering GSD condition in 90%-option and shorter than with considering GSD condition in 99-option, respectively. The diffusion range is defined as tile p-percentage of the cumulative sediment weight region with reference to the 50% region, 90%- option, 99%-option, respectively.