하천합류부의 흐름모의를 위한 EFDC의 민감도 분석

Sensitivity Analysis of EFDC for the Flow Simulation of River Confluent

하천합류부에서는 박리영역, 전단면 등 복잡한 흐름이 발생되고 이러한 수리학적 특성으로 인해 합류부에서는 침식과 퇴적이 발생한다. 본 연구에서는 합류수로의 흐름현상을 재현하기 위해 EFDC 모형의 동수역학 모듈을 이용했고, 격자크기, 동점성계수, 연직 layer수를 변화시키며 흐름해석 결과의 민감도분석을 수행했다. 격자크기에 대한 민감도분석 결과, 격자크기가 큰 경우에 CFL조건을 만족하더라도 유속계산결과가 과소산정, 수심계산결과는 과대산정 될 수 있다. 그리고 동점성계수를 증가시켰을 때 유속의 하폭방향 변화가 감소됐고, 유속에 의한 이송보다 점성계수에 의한 확산이 큰 경우 오차가 증가했다. 마지막으로 연직 layer수가 10개보다 작은 경우 바닥면의 연직유속크기가 과대산정되어 합류부에서 침식의 영향을 과대평가할 수 있다.

Flow structure of river confluent shows complex hydraulic properties, which show separation zone, shear plane, and erosion. In this study, the hydrodynamic module of EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) was used to simulate flow in the confluent channel, and the sensitivity analysis of parameters, which were grid resolution, horizontal eddy viscosity, and the number of vertical layer, were conducted. The sensitivity analysis results show that the results in coarse grid provided underestimated velocity and overestimated water depth even though the CFL condition was satisfied. The lateral variations of velocity was decreased by increasing of the horizontal eddy viscosity, and the error was increased when the diffusion by eddy viscosity was larger than the advection by flow. The magnitude of vertical velocity at the bottom layer can be overestimated the erosion at the confluent if the number of vertical layer is less than 10.