본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

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

Preliminary Study on the Development of a Platform for the Optimization of Beach Stabilization Measures Against Beach Erosion III - Centering on the Effects of Random Waves Occurring During the Unit Observation Period, and Infra-Gravity Waves of Bound Mode, and Boundary Layer Streaming on the Sediment Transport

조용준|장병상
한국해안,해양공학회|2019.12|한국해안·해양공학회논문집 (Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)|제31권 제6호|pp. 434-449|DOI https://doi.org/10.9765/KSCOE.2019.31.6.434

0

조회

0

다운로드

8

인용

0

참고문헌

키워드

횡단표사구속모드의 외중력파경계층 streaming해안선 모형불규칙 개별 파랑cross-shore sedimentinfra-gravity waves of bound modeboundary layer streamingshore-line modelindividual random waves
주제분류토목공학

초록

파형의 왜도, 저류 외에도 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming이 반영된 개선된 횡단표사 모듈이 제시 되었으며, 개선된 모듈에서는 단위 관측기간 내에서 출현하기 마련인 개별 파랑도 고려된다. 이어 불규칙한 개별 파 랑이 표사이송에 미치는 영향을 확인하기 위해 단조해안에서의 비선형 천수과정과 해변변형을 수치모의 하였다. 모 의결과 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 해양 환경을 등가 비선형 규칙파[Cnoidal wave]로 해석하는 경우 최대 횡단표사 이송률은 불규칙 파랑에서 관측되는 이 송률의 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 변 화를 수치모의 하였으며, 최적화 과정에는 실측된 해안선 위치를 활용하였다. 모의 결과 맹방 표사계의 경우 최적화 된 K는 0.17로 보이며, 이 경우 10월 말에 연이어 내습한 최대 고파랑에 의해 침식된 해안이 동절기와 춘절기의 너 울에 의해 점진적으로 복원되는 대순환 과정을 거쳐 해안선이 맹방해안 남단과 북단에서는 18 m, 맹방 해안 중앙부 에서는 2.4 m 내외로 전진하는 관측결과에 상당히 근접한 수치모의가 가능한 것을 확인하였다.

Abstract

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.

참고문헌 (23)

  1. Bagnold, R. A., "Experiments on a gravity-free dispersion of large solid spheres in a Newtonian fluid under shear", Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 225(1160), pp.49~63 (1954)
  2. Bagnold, R. A., "The Sea, Ideas and Observations, Vol. 3. The Earth beneath the Sea", pp.507~528 (1963), Interscience
  3. Bailard, J.A., "An energetics bedload model for a plane sloping beach: local transport", J. Geophys. Res, 86(C3), pp.2035~2043 (1981)
  4. 조용준, "왜도 된 연흔모양 매트의 해빈 안정화 효과 수치해석", 한국해안·해양공학회논문집, 31(4), pp.209~220 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
  5. 조용준, "맹방해안에서 관측되는 Beach Cusp의 일 년에 걸친 대순환 과정과 계절별 특성 여러 생성기작 중 포획모드 Edge Waves를 중심으로", 한국해안·해양공학회논문집, 31(5), pp.265~277 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
  6. 조용준, "Bound Mode의 외중력파에 의한 항내 이상파 생성가능성에 대하여", 한국해안·해양공학회논문집, 31(1), pp.17~27 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
  7. 조용준, "해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구맹방해변 이송모드별 년 표사수지를 중심으로", 한국해안·해양공학회논문집, 31(1), pp.28~39 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
  8. 조영진, "맹방해빈의 일 년에 걸친 대순환과정 수치해석 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 중심으로", 한국해안·해양공학회논문집, 31(3), pp.101~114 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
  9. YongJunCho, "Forecasting of Higher Order Spectral Quantities of Nonlinear Random Waves over Shrf Zone", KSCE Journal of Civil Engineering, 7(3), pp.333~341 (2003), 대한토목학회
  10. Dean, R.G., "Longshore transport determined by an efficient trap", Proceedings of 18th Coastal Engineering Conference, pp.954~968 (1982), ASCE
  11. Dean, R.G., "Coastal Processes with Engineering Applications" (2002), Cambridge University Press
  12. Dodd, N., "On beach cusp formation", J. Fluid Mech, 597, pp.145~169 (2008)
  13. Frelich, M.H., "Nonlinear effects on shoaling surface gravity waves", Phil. Trans. R. Soc. Lond, A311, pp.1~41 (1984)
  14. Guza, R. T., "Excitation of edge waves and their role in the formation of beach cusps", 박사, pp.1974
  15. Guza, R.T., "Observations of surf beat", Journal of Geophysical Research: Oceans, 90(C2), pp.3161~3172 (1985)
  16. Hallermeier, R.J., "Uses for a calculated limit depth to beach erosion", Proceedings, Coastal Engineering, 1978, pp.1493~1512 (1978)
  17. Hanson, H., "Genesis-A generalized shoreline change numerical model", J. Coastal Res, 5(1), pp.1~27 (1989)
  18. Genesis: Generalized Model for Simulating Shoreline Change, "Hanson, H.", U.S. Army Coprs of Engineers, Coastal Engineering Research Center, ~, pp.CERC-MP-89-19 (1989)
  19. Hanson, H., "Comparison of Analytic and Numerical Solutions of the One-Line Model of Shoreline Change", Proc. Coastal Sediments ‘87, ASCE, pp.500~514 (1987)
  20. Komar, P.D., "Longshore sand transport on beaches", J. Geophys. Res, 75, pp.5914~5927 (1970)
  21. Kraus, N. C., "Field experiments on longshore sand transport in the surf zone", Proceedings of 18th Coastal Engineering Conference, pp.970~988 (1982), ASCE
  22. Mase, H., "Hybrid frequency-domain KdV equation for random wave transformation", Proc. 23th Int. Conf. Coast. Engrg, pp.474~487 (1992), ASCE
  23. Meyer-Peter, E., "Formulas for bed-load transport", IAHR, ~ (1948)

관련 논문AI추천

해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구맹방해변 이송모드별 년 표사수지를 중심으로김인호, 조용준한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2019 · 제31권 제1호해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구 II 양빈 된 해빈 침식률 산정을 위한 물리기반 해빈 지형모형 개발을 중심으로조용준한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2019 · 제31권 제5호맹방해빈의 일 년에 걸친 대순환과정 수치해석 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 중심으로김인호, 조영진, 조용준한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2019 · 제31권 제3호LES와 One Equation Dynamic Smagorinsky 난류모형을 이용한 Beach Cusps 쇄파역에서의 경계층 Streaming 수치해석조용준한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2020 · 제32권 제1호맹방해안에서 관측되는 Beach Cusp의 일 년에 걸친 대순환 과정과 계절별 특성 여러 생성기작 중 포획모드 Edge Waves를 중심으로조용준한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2019 · 제31권 제5호파랑 변화에 따른 동해안 맹방 해수욕장 연안 표사수지 파악김권수, 김상훈, 유하상한국해양공학회 · 한국해양공학회지2019 · 제33권 제6호

이 간행물의 다른 논문 (17건)

낮은 마운드 높이에 높은 상치구조물을 갖는 경사식 호안(LMHW 호안)의 월파량에 대한 실험적 연구윤재선, 정재상pp. 335-343테트라포드 피복 케이슨 방파제 파압 수치모의를 위한 투수층 경험계수 산정윤성범, 오상호, 이건세pp. 344-350직립무공케이슨방파제 한계상태설계를 위한 하중저항계수 보정김동현pp. 351-3552차원저천단구조물(LCS)의 주변에서 불규칙파동장의 변동특성최군호, 김도삼, 이준형, 정욱진, 이광호pp. 356-367단층 파라미터에 따른 확률론적 지진해일 재해곡선의 민감도 분석조명환, 윤성범, 김건형pp. 368-378
원문 보기