Investigation of Flow Characteristics of Sharply Curved Channels by Using CCHE2D Model

Kim, Yeon-Su; Jang, Chang-Lae; Lee, Gi-Ha; Jung, Kwan-Sue

Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2010;10(5):125-134.
Published online October 31, 2010.

CCHE2D모형을 이용한 급만곡부의 흐름특성 분석

김연수, 장창래, 이기하, 정관수

Investigation of Flow Characteristics of Sharply Curved Channels by Using CCHE2D Model

Yeon-Su Kim, Chang-Lae Jang, Gi-Ha Lee, Kwan-Sue Jung

Abstract

In general, curved bends raises a risk of overtopping due to floods and also threatens a bank safety due to a local flow concentration. This study aims to test the applicability of CCHE2D model for experimental flumes with two different types of bends and then investigate flow characteristics in the sharply-curved bend of a natural channel. The results demonstrated that the percent error of water level was within 4.9% for experimental flume applications and the simulated spatial distribution of velocity matched the observed results very closely. The calibrated model based on the experimental flumes was also applied to analyze the flow characteristics in natural channel bends of the Daeyu reach, located in a downstream of the Youngdam Dam. The results showed that in upstream, the simulated water level by the CCHED was observed at 1.5 m higher than the 1-D numerical model (HEC-RAS) result since the HEC-RAS could not represent the bend geometry effect on streamflow. However, the calculated results by several empirical formula support that the CCHE2D is suitable for the super elevation simulation as well as flood stage and velocity in a natural channel bend.

Key Words: Bend; CCHE2D; Super-elevation; Flood stage

요지

일반적으로 사행하천의 만곡부에서는 홍수시 월류의 위험성이 높을 뿐만 아니라, 국부적으로 집중되는 흐름분포는 제방의 안정성을 위협한다. 따라서 본 연구는 두 개의 다른 실험수로에 대한 CCHE2D모형의 적용성 검토와 급변만곡의 형태를 갖는 자연하천의 흐름특성분석을 수행하는데 그 목적이 있다. 모의결과 실험에 대한 수위의 백분율 오차는 4.9%이내였으며, 실측치와 근사한 유속분포를 보였다. 실험수로를 통하여 보정된 모형을 이용하여 용담댐 하류 대유리에 위치한 만곡부를 대상으로 흐름특성 분석을 수행하였다. 모의결과는 만곡부의 지형에 의한 영향을 고려하지 못하는 HEC-RAS모형에 비하여 상류부에서 수위가 1.5 m 정도 높게 나타났다. 그러나 모의결과를 기존의 경험식과 비교한 결과 CCHE2D모형이 편수위 모의에 적합함을 알 수 있었으며, 자연하천의 홍수위와 유속산정에도 적합함을 확인할 수 있었다.

핵심용어: 만곡부; 편수위; 홍수위