해안구조물 전면의 Stem Wave 특성에 관한 연구

Abstract

Numerical experiments have been conducted using the nonlinear combined refraction-diffraction model, in order to analyze the generation characteristics of stem wave, which is formed by the interaction between vertical structure and the oblique incident waves. The results of stem wave are discussed through the stem wave height distribution along/normal vertical structure, under the wide range of incident wave conditions-wave heights, periods, depths, and angles. Under the same wave height and period, the larger the incident wave angle, the higher the stem wave heights. According to the results of wave height distribution, in front of vertical structure, the maximum of stem wave heights occurs in the location bordering the vertical wall. Furthermore, the most significant result is that stem waves occur under the incident angles between 0° and 30°, and the stem wave height ratio has the maximum value, which is approximately 1.85 times the incident wave height when the incident wave angle becomes 23°.호안, 안벽, 케이슨 방파제 등과 같은 직립형 구조물 전면에서의 파고분포는 구조물상에 파력으로 작용하여 항내 정온도, 구조물의 안정성 및 표사의 이동특성에 영향을 주므로 이를 정확하게 해석평가하는 것이 중요하다. 일반적으로 직립형 구조물 전면의 파고분포 해석시 중요한 인자로는 입사파의 파고, 주기, 입사각, 직립벽의 반사율을 들 수 있다.구조물 전면에서 파랑의 거동은 입사각에 따라 차이를 보이는데, 특히 구조물에 거의 평행하게 파랑이 입사하는 경우에는 단순 기하학적인 반사현상으로는 해석하기 어려우며, 이때 구조물과 평행하게 진행하는 파랑이 발견된다(Fig. 1). 이러한 파랑을 stem wave라고 하며 음향학 및 광학의 충격파(shock wave) 메카니즘과 유사하여 Mach-reflection 이라고도 한다. 이는 Perroud(1957)가 연직벽을 대상으로 고립파의 반사에 관한 수리실험 과정에서 얻은 결과를 바탕으로 Weigel(1964)가 입사각이 45°보다 작은 경우에 대하여 stem wave의 발생메카니즘을 제안한 바 있다.Stem wave에 대한 연구로서 Berger et al.(1976)은 직립벽 전면에서 stem wave의 파고변화를 방파제 선단의 우각부에 의해