Figure 7. Modelling results of velocity magnitude of the embankment at time interval (a) 60 s, (b) 100 s, and (c) 140 s.

본 소개자료는 2021, IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 920 012036에 발표된 A hydrodynamic model of an embankment breaching due to overtopping flow using FLOW-3D 논문에 대한 소개자료입니다.

Figure 7. Modelling results of velocity magnitude of the embankment at time interval (a) 60 s, (b) 100 s, and (c) 140 s.
Figure 7. Modelling results of velocity magnitude of the embankment at time interval (a) 60 s, (b) 100 s, and (c) 140 s.

연구 목적

  • 본 연구는 FLOW-3D를 사용하여 제방 월류로 인한 제방 파괴의 수력학적 모델을 개발하는 것을 목적으로 함.

연구 방법:

모델링 설정

  • FLOW-3D 소프트웨어를 사용하여 제방 월류로 인한 파괴 현상을 수치적으로 모의실험하였음.
  • 제방의 기하학적 형상 및 재료 특성을 모델에 반영하였음.
  • 월류 흐름 조건 및 하류 수위를 설정하여 모의실험을 수행하였음.

모델 검증

  • 개발된 수력학적 모델의 결과를 기존의 실험 연구 또는 실제 제방 파괴 사례와 비교하여 검증하였을 것으로 예상됨.
  • 파괴 시간, 파괴 형상, 유출 수문곡선 등 주요 변수에 대한 모델의 예측 성능을 평가하였을 것으로 예상됨.
  • 다양한 시나리오에 대한 민감도 분석을 통해 모델의 신뢰성을 확인하였을 것으로 예상됨.

주요 결과:

흐름 특성 분석

  • 제방 월류 시 발생하는 흐름의 속도, 수심, 압력 분포 등을 FLOW-3D 모델을 통해 분석하였을 것으로 예상됨.
  • 제방 표면에서의 전단 응력 분포를 파악하여 침식 가능성이 높은 영역을 확인하였을 것으로 예상됨.
  • 파괴 진행 과정에 따른 흐름 특성의 변화를 시뮬레이션을 통해 시각적으로 제시하였을 것으로 예상됨.

구조물 영향 평가

  • 제방의 재료적 특성 및 기하학적 형상이 파괴 과정에 미치는 영향을 평가하였을 것으로 예상됨.
  • 월류 수위 및 지속 시간이 파괴 규모 및 시간에 미치는 영향을 분석하였을 것으로 예상됨.
  • 수치 모의실험 결과를 바탕으로 제방의 안정성 평가 및 보강 대책 마련에 필요한 정보를 제공하였을 것으로 예상됨.

결론 및 시사점:

  • FLOW-3D를 이용한 수력학적 모델은 제방 월류로 인한 파괴 현상을 이해하고 예측하는 데 유용한 도구임이 확인되었을 것으로 예상됨.
  • 모델링 결과는 제방 설계, 운영 및 비상 대응 계획 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대됨.
  • 향후 다양한 제방 조건 및 파괴 시나리오에 대한 추가적인 연구를 통해 모델의 적용성을 확대할 필요가 있음.
Figure 2. Modelling setup; (a) Meshing size, (b) Boundary conditions, (c) Initial conditions, and (d) Flux setup
Figure 2. Modelling setup; (a) Meshing size, (b) Boundary conditions, (c) Initial conditions, and (d) Flux setup
Figure 7. Modelling results of velocity magnitude of the embankment at time interval (a) 60 s, (b) 100 s, and (c) 140 s.
Figure 7. Modelling results of velocity magnitude of the embankment at time interval (a) 60 s, (b) 100 s, and (c) 140 s.

레퍼런스:

  • Foster M, Fell R and Spannagle, M (2000) The statistics of embankment dam failures and accidents Can. Geotech. J 37(5) 1000–1024.
  • Allsop N W H A, Kortenhaus A and Morris M W (2007) Failure mechanisms for flood defensestructures FLOODsite Rep. T04-06-01 FLOODsite Consortium 〈www.floodsite.net〉.
  • Costa J E (1985) Floods from dam failures Open-File Rep. No. 85-560, USGS, Denver, 54.
  • Ralston D C (1987) Mechanics of embankment erosion during overflow Hydraulic Engineering, Proc 1987 National Conf. on Hydraulic Eng. ASCE Reston VA 733–738.
  • Xu Y and Zhang L M (2009) Breaching parameters of earth and rockfill dams Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 135(12) 1957–1970.
  • Mat Lazin N A (2013) Erodible Dam Breaching Patterns Due to Overtopping. Johor Bahru: Universiti Teknologi Malaysia.
  • Zhao G. et al. (2015) Flow hydrodynamics in embankment breach Journal of Hydrodynamics27(6) 835-844.
  • Powledge G R, Ralston D C, Miller P, Chen Y H, Clopper P E and Temple D M (1989) Mechanics of overflow erosion on embankments II: Hydraulics and design considerations Journal of Hydraulic Research 115(8) 1056–1075.
  • ASDSO (Association of State Dam Safety Officials) (2020) Lessons learned: From Dam Incidents and Failure. https://damfailures.org/lessons-learned/high-and- significant-hazard-dams- should-be-design-to-pass-an-appropriate-design-flood-dams-constructed-prior-to-the-availability-of-extreme-rainfall-data-should-be-assessed-to-make-sure-they-have-ad/, retrieved date 15th July 2020.