해빈변형 예측

해빈변형 예측

 

이번 시간에는 해빈변형 예측에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

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해번변형 예측은 예측결과 및 현지의 과거 해빈변형 상황 등을 고려하여 종합적으로 검토하여야 합니다.

해빈의 변형을 예측하는 방법으로는 경험공학적 예측, 수리모형실험(특히 이동상 모형실험)에 의한 예측, 수치모형실험에 의한 예측이 있습니다.

해빈의 변형 상황은 해당 지역의 특성에 크게 지배되는 측면이 매우 강하므로 한 가지 예측방법에 의존하는 것은 적절하지 못하며, 두 개 이상의 예측방법을 조합하고 현지의 가능한 한 많은 정보를 종합적으로 검토하여 해빈변형을 예측하도록 노력해야 합니다. 또한 수리모형실험이나 수치모델링을 통해 해빈변형을 예측하는 데는 많은 제약과 한계가 있음에 유의하도록 합니다.

 

경험공학적 예측 방법은 과거에 일어난 해빈 변형의 사례를 수집하고 이를 정리‧해석함과 동시에 대상 해안의 특성 및 그 곳에 축조되는 구조물의 배치 형상이나 구조적 특징을 과거 사례와 대조하여 그 유사성으로부터 그 구조물을 축조함으로써 발생할 수 있는 해빈변형을 유추하는 방법입니다.

구조물 설치에 따른 복잡한 해안지형 변형을 다수의 해안에서의 실제 발생사례를 이용하여 보다 일반적인 지형변화 양상으로 유형을 분류하는 연구가 있었습니다. 실제 항만 주변의 지형변화는 전형적인 몇 가지의 패턴으로 분류할 수 있습니다. 아래 그림은 전형적인 몇 가지 유형을 정리한 것이며, 이를 이용하면 정성적인 해빈변형이 가능합니다.

그리고 수리모형실험 특히 이동상 모형실험에 의한 해빈변형 예측은 상사칙(相似則)의 문제가 아직 해결되어 있지는 않지만, 구체적인 지형 변화가 수조 내에서 재현되어 예측하여야 할 형상을 시각적으로 이해할 수 있는 장점이 있습니다. 상사칙의 문제가 남아있기 때문에 실제 실험에서는 모형을 왜곡하거나 어느 특정부분만 주목하는 등의 방법을 구사하며, 다양하게 제안되어 있는 상사에 관한 경험식으로 시산한 결과를 고려하면서 신뢰도가 가장 높은 것으로 판단되는 모형을 제작합니다. 이후에도 향후의 해빈변형을 예측하기 전에 실험 대상해역에서 과거에 발생한 지형변화를 모형 내에서 재현하고 모형의 운동학적 상사성의 타당성을 확인해야 합니다. 운동학적 상사성의 정도는 재현정도로부터 판단합니다.

 

다음으로 수치모형실험에 의한 예측은 다음과 같습니다.

① 수치모형실험의 경우 쇄파에 의한 해빈류와 같이 아직 충분히 해명되지 않은 현상이나 이에 수반되어 일어나는 해안 침식, 항내 매몰에 대하여는 지배적 현상에 주목하여 여러 가정을 도입하고 모델화할 필요가 있습니다. 따라서 수리실험과 같이 장래 예측을 실시하기 전에 대상 해안에서 과거에 나타난 지형 변화를 재현하기 위한 계산을 실시하여 모델의 타당성을 검증이 필요합니다.

② 현재 수치모형실험은 크게 둘로 구분됩니다. 해안선 변화를 예측하는 것(해안선 변화 예측모델, 해안선 변화 예측모델 또는 해안선이라는 하나의 선의 변화를 예측하는 1-Line theory)과 3차원적인 수심변화 즉, 해빈 지형변화를 예측하는 것(영역모델, 3차원 모델, 해안 지형변화 예측모델)이 있습니다.

③ 해안선 변화 예측모델은 횡단방향(On-offshore)의 표사를 무시하고 연안 표사량만을 고려하여 해안선의 장기적 변화를 예측 하는 것입니다. 이 모델에서는 에너지 플럭스(Flux)의 연안방향 성분에 의해 생기는 연안 표사량의 수지(收支)에 따라 해안선이 이동하여 최종적으로 파가 해안선에 대해 직각으로 입사하도록 해안선 방향이 변합니다. 이 모델은 비교적 자주 사용되고 있으며 예측결과도 많이 실용화되고 있습니다. 그러나 예측정도를 높이려면 충분히 장기적인 해안선 변화에 관한 자료의 축적이 전제되고 이 자료에 의한 재현 계산이 필요합니다.

④ 해안선 변화 모델에서는 쇄파대의 제 현상을 Black box로 취급하고 있는데 반해, 영역 모델(3차원 모델) 에서는 쇄파대의 제 현상 특히 다음의 현상을 적정하게 정식화할 필요가 있습니다.

가. 파랑의 천수변형을 고려한 굴절, 회절, 쇄파, 쇄파후의 파랑 변형

나. 쇄파에 수반되는 파랑 에너지의 감쇄, 해저면의 조도계수

다. 해빈류의 평면 및 수직 분포

라. 소류사, 부유사 등의 기구

그러나 아직 미해명 부분이 많고 여러 가정 하에 계산을 수행하고 있는 현실입니다. 따라서 결과를 얻을 때까지의 여러 가정을 이해하지 않으면 잘못된 결과를 이용할 염려가 있으므로 이에 유의하여야 합니다.

⑤ 파라에 의한 표사현상에 대한 수치모형실험에 의한 재현성이 다른 분야에 비하면 아직 충분한 수준의 정확도로 재현하지 못하며 국토해양부(2010)의 연안정비사업 설계 가이드북에서 수치모형실험에 의한 예측방법에 대한 기술현황 및 주의사항에 대해 자세히 연급하고 있으며 특히 다음과 같은 주의사항에 참고할 필요가 있습니다.

 

지금까지 해빈변형의 예측에 대하여 알아보았습니다. 우리가 휴가때 놀러만 다니던 해수욕장이나 바닷가의 모래지형 변화도 예측할 수 있다는 것을 알게된 계기였습니다. 해수욕장의 모래유실을 막을 수 있는 검토를 할 수 있을것 같습니다.~ 그럼 이만~