HEC 모형에 대하여 조사하라 .RMA 모형에 관해 조사하라 .

WQRRS 모형에 대해 조사하여라 .

환경공학과20041495

황규필

HEC 모형 HEC-RAS(River Analysis System) 모형은

미육군공병단이 개발한 개발하천 모형으로 수면 곡선을 분석하는 HEC-2 모형의 확장된 시스템이다 .

HEC-RAS 모형은 사용자의 편리기능과 자료 입ㆍ출력도구 , 모의결과의 도시 등을 통한 작업시간의 최소화를 목적으로 설계된 GUI 를 활용한다 . 입력 및 출력 자료의 쉽고 다양한 화상처리 , 자동 오류 검색기능 그리고 다양한 On-line 도움말 등이 그 대표적인 예이다 .

HEC 모형 사용자는 흐름과 흐름의 상태를 더욱

자세히 확인할 수 있게 되었고 , 하천형상에 대한 3 차원 도시도 가능하게 되었으며 , 상류 및 사류 모의가 가능하고 , 교량 , 수문 , 암거 등에 대한 부등류 및 부정류해석도 처리할 수 있어 자료관리 , 결과도시 , 애니메이션 기능 등이 편리하게 구성되어 있다 . 또한 HEC-HMS, GIS 등 다른 프로그램과의 연계성도 강화되었다 .

HEC 모형 표준축차계산법 (standard step method)

으로 수계산 실습이후 , RAS 를 이용하여 각 단면에서의 수위를 구해보았다 .

일정한 유량이 주어진 정상류상태에서 , section1 에서 부터 section4 까지의 수위를 구해 나가며 , 단면형상과 치수 , 조도값 , 단면사이의 거리 등의 값이 이용되었다 .

HEC 모형

< 프로그램을 돌린 한 예 >

HEC 모형 <Redfox river> 수계산에서 단면 3 로부터 단면 4 의

수위계산이 가정과 계산치의 일치 시키기가 어려웠는데 , 이는 사류상태의 흐름이 상류상태로 바뀌면서 , 도수현상(hydraulic jump) 이 발생 , 에너지 손실이 있었기 때문이다 . 이 사실은 RAS 의 결과에서 확인할 수 있다 .

RMA 모형

WQRRS 모형 WQRRS(Water Quality for River Reservoir Syste

m) 모형은 미 공병단 HEC(Hydrologic Engineering Center) 에서 개발한 모형으로 Reservoir Module, Stream Hydraulic Module 그리고 Stream Quality Module 로 구성되어 있으며 , 이들 요소들은 각기 개별적으로 실행될 수도 있고 , 서로 연계되어 실행될 수도 있지만 , Stream Quality Module 은 Stream Hydraulic Module 과 함께 실행되어야 한다 .

WQRRS 모형 이 모형에서 화학적 생물학적 성분들의 거동은

질량보존의 법칙과 역학적인 원리로 표현되는데 , 모든 화학적 생물학적 반응과정은 호기성 환경에서만 가능하며 , 혐기성 환경에서는 모의가 불가능한 것으로 알려져 있다 .

모형화의 접근은 대부분 질량보존의 법칙과 반응속도의 원리를 이용한 것으로 , 물질수지의 기본식은 다음과 같이 나타낼 수 있으며 , 단위 요소층의 미분법을 사용하여 물질수지 방정식을 변형시킨 후 , 유한차분방정식을 각 층에 세워서 시간에 따라 이 반응식들을 수치해석방법으로 적분하여 풀고 있다 .

WQRRS 모형

C : 열에너지 ( 또는 성분농도 ), V : 부피 , Qz : 수직 Advection, A : 흐름방향 표면적 , Dc : 유효확산계수 , Qi, Qo : 유입 , 유출량 , S : Sinks or Sources, t,z : 시간 및 공간좌표 .

WQRRS 모형은 1 차원 모형으로 정상상태 또는 동적상태로 최대 10 개의 reach, 100 개의 elements, 105 개의 node, 10 개의 inflow와 5 개의 withdrawal 을 설정하여 모의할 수 있다 . Flow 계산에는 6 가지 방법이 있는데 , 수위와 유량과의 관계식이나 back water 방법에 의한 steady state flow, kinematic wave, St.Venant equation, Muskingum routing 또는 modified puls routing 에 의한 dynamic flow 등 6 가지 중에서 계산법을 선택하여 사용할 수 있다 .

WQRRS 모형 모의발생되는 수질항목으로는 DO, BOD,

NH3, NO2, NO3, several classes aquatic plants and animals, SS, 유기침전물 , pH, 알칼리도 등이 있다 . BOD, NH3-N 예측시 다소 문제가 발생한다는 발표가 있으며 , steady state 로는 적용이 용이하나 dynamic state 일 때는 코딩절차가 복잡하고 많은 시간과 노력이 소요된다 .