1 / 23

다음의 수리 모형의 이론 , 수치해석 , 입력자료 , 파라미터 , 장단점 등을 분석하고

다음의 수리 모형의 이론 , 수치해석 , 입력자료 , 파라미터 , 장단점 등을 분석하고 실습 예제 및 실제 자료에 대하여 모형을 운영하고 보고서 제출하라 (eStream 포함 ). ( 제출기간 : 05 월 04 일 ) 1 차원수리모형 : DYNHYD5, HECRAS, EFD-RIV1, Wylie 모형 1, 2 2 차원수리모형 : FESWMS-2DH, TIDE4 3 차원수리모형 : EFDC

elisha
Download Presentation

다음의 수리 모형의 이론 , 수치해석 , 입력자료 , 파라미터 , 장단점 등을 분석하고

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 다음의 수리 모형의 이론, 수치해석, 입력자료, 파라미터, 장단점 등을 분석하고 실습 예제 및 실제 자료에 대하여 모형을 운영하고 보고서 제출하라 (eStream 포함). (제출기간 : 05월 04일) 1차원수리모형 : DYNHYD5, HECRAS, EFD-RIV1, Wylie 모형 1, 2 2차원수리모형 : FESWMS-2DH, TIDE4 3차원수리모형 : EFDC 1. 미국 공병단 HEC (Hydrologic Engineering Center)의 홈페이지에서 제공 되는 모형들을 다운로드하고 각 모형별로 간략하게 설명하라. 2. WWQTSC (Watershed & Water Quality Modeling Technology Support Center)의 홈페이지에서 제공되는 EFD-RIV1 모형을 다운로드하여 주어진 예제를 실행하고 본 모형의 특징을 서술하라. 3. Derive the governing equation of DYNHYD5 from the continuity equation and the equation of motion of one-dimental surface water flow.

  2. 1차원수리모형 : DYNHYD5 (Part II), HECRAS, EFD-RIV1, Wylie 모형 1, 2 2차원수리모형 : FESWMS-2DH, TIDE4 3차원수리모형 : EFDC - HEC-RAS(수문공학센터-하천해석시스템 : Hydrologic Engineering Center-River Analysis System) 모형은 미육군공병단 수문공학센터(U.S. Army Corps of Engineers(USACE) Hydrologic Engineering Center(HEC))에서 개발한 1차원 모형으로서 완만하게 변하는 유동에 대해서는 정류 해석으로서 표준단계법과 수치적분법을 사용하며 1차원 부정류 유동에 대한 지배방정식인 Saint Venant 식을 해석하기 위하여 수치해석 기법으로서 음해유한차분법을 사용한다. 또한 유사이동 및 하상변화, 수온 변화에 대한 모형링할 수 있는 기능을 가진다. 본 모형은 수문학 공학 센터의 "Next Generation"의 한 분야로 개발되었다. 본 프로젝트는 다음과 같은 분야를 포함하고 있다; 강우 유출 해석(rainfall runoff analysis), 하천 수리학(river hydraulics), 저수지 시스템 모의(reservoir system simulation), 홍수 피해 해석(flood damage analysis), 저수지 운영을 위한 시간 예측 제어(real-time river forecasting for reservoir operations).

  3. HEC-RAS 모형 실행 결과 steady examples-Floodway determination

  4. 모형의 설명(SMS) SMS는 지표수 모형화와 분석을 위한 전처리 및 후처리 프로그램이다. 여기에는 2차원과 3차원 유한 요소 및 유한 차분 모형, 1차원 축차 배수위 계산 모형들이 포함된다. SMS의 각 모듈은 여러 가지 수치 모형들을 이용하기 위한 인터페이스들이다. USACE-WES가 지원하는 TABS-MD(GFGEN, RMA2, RMA4, RMA10, SED2D-WES), HIVEL2D, ADCIRC, CGWAVE, STWAVE, M2D 모형이 이에 포함된다. FHWA에서 지원하는 Flo2DH와WSPRO 분석 패키지를 이용하도록 도와주는 종합적인 인터페이스들이 또한 개발되어 있다. FESWMS-2DH 모형의 지배방정식 비압축성 유체의 동수역학적 거동을 기술하고 흐름지배방정식은 전통적인 질량과 운동량의 보존법칙위에 기초하고 있다. 지표수 흐름에 대한 적용에 있어서 많을 경우 3차원적인 흐름구조보다는 수평면상의 방향의 속도 성분을 다음과 같이 수심방향으로 적분하여 식(7.1.1)로 나타낼 수 있다. (7.1.1) (7.1.2)

  5. 여기서, 는 수심, 는 수직방향축을 나타내며, 는 하상바닥표고, 로서 수면 표고, 는 직교좌표계상에서 방향의 유속, 는 직교좌표계상에서 방향의 유속을 나타낸다. 그림. 2.2는 수심평균치를 취한 방향의 유속을 나타내었다. <그림 7.1.1> 수심평균치를 취한 방향의 유속 수심방향으로 평균한 지표수 흐름 방정식들은 3차원 질량 및 운동량보존 방정식들을 하상바닥에서 수면까지 수직방향으로 적분함으로써 구하여진다. 이러한 적분절차는 수직방향의 속도와 가속도 성분이 무시 할 수 있을 정도로 미미하다는 중요한 가정을 내포하고 있다. 수직방향으로 적분한 운동량 방정식은 다음 식(7.1.3)～(7.1.4)과 같다.

  6. (7.1.4) 여기서, 는 수심, 는 바닥면 표고, , 는 수심평균치를 취한 방향의 유속, 는 연직방향으로 속도의 변동성을 나타내는 운동량 보정계수, 는 중력가속도, 응 Coriolis 계수, 는 물의 밀도이며 일정한 것으로 가정한다. 는 난류에 의한 전단응력이며 는 방향으로 작용하는 바닥에서의 전단응력이고, 는 방향으로 작용하는 수표면에서의 풍력에 의한 전단 응력이다.

  7. FESWMS-2DH 모델 실행 결과

  8. 미국 공병단 HEC (Hydrologic Engineering Center)의 홈페이지에서 제공되는 모형들을 다운로드하고 각 모형별로 간략하게 설명하라. • GeoEFM는 일반적으로 생태계 기능 모델 (HEC - EFM)의 응용 프로그램 중에 사용 공간 분석을 지원하기 위해 개발된 ArcMap 확장입니다. GeoEFM를 사용 ArcView 9.3 또는 9.3.1에 대한 사용자 라이센스가 필요합니다. 공간 분석 및 ArcMap에 대한 3D 분석 확장도 설치 및 활성화되어 있어야합니다. • 1) 공간 데이터 세트, 2의 관리) 계산 및 서식지 지역의 비교, 그리고 서식지 연결 3) 평가 : GeoEFM은 생태계 복원 사업이나 물 관리 시나리오를 계획 사용자가 세 가지 기본 기능을 제공합니다.

  9. GeoEFM의 사용은 EFM의 확실한 이해를 필요로합니다. EFM는 하천이나 습지의 흐름 정권의 변화에 ​​생태계 응답을 분석하는 데 도움이 계획 도구입니다. 통계 분석, 하천 유압 모델링하고, 공간 분석 : EFM을 적용하는 과정은 세 가지 기본 단계를 포함한다. 통계 단계의 결과는 ​​다음 공간 기준과 흐름 정권과 관계에 대한 결과를 조사하기 위해 GIS에 사용되는 물 깊이, 속도, 그리고 범람의 레이어를 생성 외부 유압 모델에 입력됩니다. GeoEFM는 EFM 프로세스의 세 번째 마지막 단계 (공간적 분석)에 사용됩니다.

  10. GeoEFM은 수문 엔지니어링 센터 (HEC)와 GIS의 능력과 물 시스템의 생태적인 고려 사항의 중요성을 모두 인식에 환경 시스템 연구소, 주식 회사 (ESRI), 사이의 제휴를 통해 개발되었습니다 HEC-SSP

  11. 이 소프트웨어는 수문 데이터의 통계적 분석을 수행할 수 있습니다. HEC - SSP의 현재 버전은 게시판 17B에 따라 홍수 흐름 주파수 분석을 수행할 수 있습니다, ​​(1982) "홍수 흐름 주파수를 결정하기위한 지침"뿐만 아니라 흐름 데이터를하지만, 다른 수문 데이터에 일반 주파수 분석, 볼륨 주파수 분석 높은 낮은 흐름, 기간 분석, 일치하는 주파수 분석 및 곡선 조합 분석. HEC-RPT

  12. 정권 처방 도구 (HEC - RPT)는 항목,보기, 실시간, 공공 설정에서 유동 추천의 문서를 촉진하기 위해 설계되었습니다. HEC - RPT 그들이 개발되면서 실시간 녹음을 허용하고 권장하려하여) 그룹 설정에서 통신을 1 개선하고자 2) 동안 과학자, 엔지니어, 그리고 물 관리자에 더 즉시 액세스할 수 수문 정보를하여 생산 권고 배합 공정. HEC - RPT는 주로 시각화 도구입니다 이미 다른 소프트웨어 패키지에서 수행 상세한 정량 분석 (예, 통계 분석이나 저수지 및 하천 라우팅)를 수행하기위한 것은 아닙니다. 대신, HEC - RPT 다른 소프트웨어 패키지들이 분석에서 수입하고 사용할 수있는 유량 시계열을 만드는가 쉽게 다른 소프트웨어를 보완하기 위해 찾고 있습니다. HEC - RPT는 군단과 자연 보호의 첫 번째 공동 소프트웨어 개발입니다. 개발 비용은 수문 엔지니어링 센터, 포틀랜드 지구 및 자연 보호 사이에 공유했다. 이 작품은 프로젝트의 혜택을 유지하거나 개선하면서 봉사단 댐의 작업을 변경하여 하천의 건강과 생활을 개선하기 위해 군단 및 자연 보호 사이의 지속적인 전국 제휴있는 지속 가능한 하천 사업의 지원에 착수했다.

  13. 2. WWQTSC (Watershed & Water Quality Modeling Technology Support Center)의 홈페이지에서 제공되는 EFD-RIV1 모형을 다운로드하여 주어진 예제를 실행하고 본 모형의 특징을 서술하라. EPD - RIV1 한 차원 동적 유압 및 수질 시뮬레이션을 수행하는 프로그램 시스템입니다. 계산 모델은 미군 엔지니어 워터 웨이스 실험 스테이션 (WES)가 개발한 CE - 그게 어떤 - RIV1 모델에 기반을두고 있습니다. 이 모델링 시스템은 자연 자원, 닥터 로이 버크 III, 프로그램 관리자와 미국 환경 보호청, 지역 IV, 닥터 짐 그린필드의 조지아학과 조지아 환경 보호 부문에 대한 개발되었습니다. EPD - RIV1는 한 차원 (교차 sectionally 평균) 유체 및 수질 모델입니다. 그것은 두 부분으로, 일반적으로 첫번째 적용되는 유체 코드 및 품질 코드로 구성되어 있습니다. 유체 모델의 응용 프로그램에서 제작 유압 정보, 읽을 수있는 파일에 저장하고, 품질의 시뮬레이션을 수행할 때 품질 코드에 교통 정보를 제공합니다. 품질 코드는 물 온도, 질소 종 (또는 질소 생물 학적 산소 요구량), 인 종, 용존산소, 탄소 산소 요구량 (두 종류), 조류, 철, 망간, coliform 박테리아 두 포함하여 16 상태 변수의 상호 작용을 시뮬레이션할 수 임의의 성분. 또한, 모델은 용존산소와 영양소 사이클링에 macrophytes의 영향을 시뮬레이션하실 수 있습니다.

  14. 모델은 기존의 조건을 분석하고 총 최대 일일 부하의 할당 (TMDLs)를 포함한 폐기물 부하 할당을 수행하기위한 목적으로 강과 개울에서 동적 조건의 시뮬레이션을 위해 설계되었습니다. EPD - RIV1 특히 wasteload 할당을 수행하기위한, 성능을 개선하고 기능을 추가하기 위해 원래 WES 코드를 수정하는 일련의 결과입니다. 상당한 노력도 사용할 수있는 모델을 쉽게하였습니다. 몇 가지 추가 프로그램은 EPD - RIV1 모델에 대한 입력 데이터 세트의 개발에서 사용자를 지원하고 결과를 해석하기 위해 개발되었습니다. 사전 및 사후 프로세서도 조지아 EPD 및 지역 IV EPA 위해 개발된 수자원 데이터베이스 (WRDB)와 통합되었습니다. 이 시스템은 시간 변화 흐름의 유체 역학과 수질에 지점과 이외의 포인트 소스를하거나 영향을 시뮬레이션, 사용자에게 환경 데이터의 분석, 모델 응용 프로그램에 대한 데이터의 준비에 도움이 도구의 독특한 세트를 제공합니다 하천 및 모델 결과를 분석. 3. Derive the governing equation of DYNHYD5 from the continuity equation and the equation of motion of one-dimental surface water flow.

  15. 1) 운동방정식의 차분화 본 모형의 운동방정식은 가속도의 각 항에 대하여 유한차분법을 적용하여 다음과 같이 해석한다. (4.3.1) 위의 식의 가속도 항은 다음과 같다. (4.3.2) 따라서, 차분화된 운동방정식은 다음과 같다. (4.3.3)

  16. <그림 4.3.1> 연결망 모형의 격자망도

  17. 2) 연속방정식의 차분화 본 모형의 연속방정식은 다음과 같다. (4.3.4) 유속에 대하여 정리하면 다음과 같다. (4.3.5) 유한차분법을 적용하여 차분화된 식은 다음과 같다. (4.3.6) 여기서, 항은 시간 간격 “t" 동안 수로 ”i"의 양단의 절점의 수두 차이의 평균값으로 계산된다. 위의 차분화된 연속방정식 (4.3.6)을 차분화된 운동방정식 (4.3.3)과 결합하면 다음과 같다.

  18. (4.3.3) (4.3.7) 연속방정식 (4.3.4)를 수두에 대하여 정리한 후 차분화하면 다음과 같다. (4.3.8) 여기서, “j”는 절점 번호를 나타낸다. 위의 식의 우변의 분자 △Qi는 절점에 연결된 수로 “i"로부터 유입되거나 유출되는 유량의 합계에 의해 계산된다. 분모 Bj△xi는 절점에 연결된 수로의 수표면 면적이다. 유입 유출되는 유량의 합계는 다음의 방정식으로 명백히 나타낼 수 있다. (4.3.9)

  19. 유속은 (4.3.7)의 식으로 수심은 (4.3.9)의 식으로 구할 수 있다. 이때, 초기 및 경계 조건을 고려하여야 한다. 다음의 8단계의 연산 과정을 통하여 해를 구한다.

More Related