자연 강은 종종 침대 침식과 퇴적물 증착 사이의 균형을 유지하기 위해 구불 구불 한 채널로 형성됩니다. 강 양쪽에서 범람원은 수원에 가깝고 연중 대부분에 침수되지 않기 때문에 식생에 이상적인 서식지입니다.
홍수가 발생하면 식생의 범람원이 침수되어 주 채널이 하류로 흐르는 흐름을 돕도록 도와줍니다. 그러나, 침수 된 범람원 식생의 존재는 범람원의 저항력을 증가시키고 홍수가없는 홍수가있는 채널에 비해 범람원 운송 능력과 채널 운송 용량을 감소시킨다. 따라서 매끄럽고 식물성 화합물 채널에서의 무대 방전 관계는 범람원 식물로 인한 여분의 항력으로 인해 다릅니다.
이전의 연구는 구불 구불 한 복합 채널에서 단계 차선 관계를 추정하는 다양한 방법을 제안했다. 예를 들어, 분할 패널 방법과 기존 매닝 방정식은 배출 예측의 정확도를 향상시키기 위해 결합되었습니다 (Greenhill and Sellin, 1993). 운반 용량에 대한 예측 방정식은 차원없는 분석을 사용하여 제안되었으며 다양한 층 경사, 기생성 및 수심을 갖는 채널의 배출을 정확하게 추정하는 데 사용되었습니다 (Shiono et al., 1999). 그러나 유효한 모델은 아직 유연한 초목을 가진 구불 구불 한 채널의 단계 방전 관계를 예측하기 위해 아직 존재하지 않으며,이 연구의 동기가됩니다.
이 연구의 목표는 밀도가 높고 침수 된 유연한 초목을 가진 구불 구불 한 화합물 채널에서 단계 방전 관계를 추정하기위한 분석 모델을 제안하는 것입니다. 곡선 좌표의 통치 방정식은 운동량 방정식 및 흐름 연속성 방정식에서 파생됩니다. 캐노피 내의 평균 속도와 깊이 평균 속도 사이의 관계는 NEPF와 Ghisalberti (2008)의 방법에 따라 제안된다. 측면 전단 응력은 통치 방정식에서 무시할 정도로 충분히 작다는 것이 입증되었습니다. 마지막으로 간단한 구조를 가진 분석 솔루션이 제안되었습니다.
두 개의 연도 실험과 1 개의 현장 연구의 데이터를 사용하여 제안 된 모델의 예측 능력을 검증했습니다. 먼저, 제안 된 모델은 Martínvide et al.의 측정을 사용하여 검증되었습니다. (2008). 채널 침대는 자갈로 덮여있었습니다. 이러한 침대 조건은 장갑 층으로 덮인 강바닥의 조건과 동일하며, 이는 자연 강의 전형적인 시나리오입니다. 둘째,이 모델은 Shiono et al.의 실험 데이터를 사용하여 추가로 검증되었습니다. (2009). 채널 베드는 미세한 모래로 구성되어 있으며 유동 조건에 따라 수정되었으며, 이는 중국의 다운 스트림 Yangtze 강의 침대 조건과 유사합니다. 제안 된 모델은 2%의 평균 상대 오차로 하위 주변 배출 및 총 배출을 정확하게 예측하는 것으로 나타났습니다.
현장에서는 범람원의 식생 높이가 다릅니다. 따라서 영국 강 블랙 워터 (Sun et al. 2010)의 현장 데이터를 사용하여 모델을 추가로 검증하는 데 사용되었으며, 이는 플러드 플레인에 침수 된 잔디가있는 자연 강을 포함합니다. 예측 된 배출은 홍수 기록과 잘 일치합니다.
요약하면, 우리의 모델은 높은 유량 조건에서 범람원에 밀도가 높고 침수 된 유연한 초목을 갖는 구불 구불 한 화합물 채널에서 지하 해방과 총 배출을 정확하게 예측할 수 있습니다. 이 모델은 자연 강의 무대 차지에 관심을 갖는 유압 엔지니어와 강 관리자에게 강력한 도구가 될 수 있습니다.
이러한 결과는 최근에 수질 자원의 진보에 발표 된 침수 된 유연한 식생을 가진 구불 구불 한 화합물 채널에서 단계-방전 추정을위한 분석 모델이라는 제목의 기사에 설명되어있다. . 이 작업은 Chengdu University of Information Technology의 Yuqi Shan과 Sichuan University의 Xingnian Liu, Kejun Yang 및 Chao Liu에 의해 수행되었습니다.
참조 :
- Greenhill, R.K., Sellin, R.H.J., 1993. 화합물 구불 구불 한 채널에서 배출을 예측하는 간단한 방법의 개발. 에서 :토목 엔지니어-물 해양 및 에너지 기관의 절차, 101, pp. 37–44. http://dx.doi.org/10.1680/iwtme.1993.22986.
- Shiono, K., Al-Romaih, J.S., Knight, D.W., 1999. 화합물 구불 구불 한 채널의 단계 방전 평가. J. 유압. 잉그 125, 66–77. https://doi.org/10.1061/ (ASCE) 0733-9429 (1999) 125 :1 (66)
- Nepf, H., Ghisalberti, M., 2008. 수중 식생과 채널의 흐름과 운송. Acta Geophys. 56, 753–777. https://doi.org/10.2478/S11600-008-0017-Y
- Martínvide, J.P., Moreta, P.J.M., Lópezquerol, S., S. J. 유압. 해안 46, 265–276. http://dx.doi.org/10.1080/00221686.2008.9521860.
- Shiono, K., Chan, T.L., Spooner, J., Rameshwaran, P., Chandler, J.H., 2009. Overbank Flows가있는 구불 구불 한 채널에서 흐름 구조, 침대 형태 및 퇴적물 수송 속도에 대한 범람원 거칠기의 영향 :Part I. J. 유체. 해안 47, 5–19. https://www.tandfonline.com/action/cookieabest.
- Sun, X., Shiono, K., Rameshwaran, P., Chandler, J.H., 2010. 불규칙한 구불 구불 한 강에서의 식생 효과 모델링. J. 유압. 해안 48, 775–783. http://dx.doi.org/10.1080/00221686.2010.531101.
