2. Term Project -Combinatory modeling of GIS and QUAL2E 지리정보시스템의 개요 GIS 는 공간문제를 해결하고 공간관련 계획 수립에 대한 해를 제공하기 위하여 지리정보자료의 구축, 유지관리, 편집, 분석 및 프로세싱, 디스플레이 및 출력 등의 과정을 통하여 고품질의 공간 정보를 획득하고 합리적인 공간 의사결정을 위한 도구로서 사용되고 있다.

Arcview Arcview 는 ESRI 사에서 개발한 GIS 소프트웨어로 PC, Mac, UNIX, Open VMS 등에서 사용이 가능하며, 그래픽 인터페이스, 데이터와 엑세스 기능, 지리 데이터 갱신의 확장성 제공, On-line help 제공, 다중의 플랫폼을 지원한다. Arcview 는 PC 상에서 지리 정보의 디스플레이, 검색, 분석이 가능한 GIS tool 이며 쉽게 배울 수 있다 . GIS 와 전산모형의 결합 모형의 입력자료는 유역을 격자별, 공간자료별로 분할하여 구성되는데, 자료의 정교함과 복잡성 등의 많은 어려움으로 인하여 실제로 사용 하는데는 한계가 따른다. 지리정보시스템은 많은 연구자들에 의해 분포형 모형에 이용되어 왔으며, 최근에는 광범위한 유역의 특성자료를 효율적으로 입력, 편집, 저장, 갱신, 호환, 관리, 도시, 분석하기 위하여 지리정보시스템과 유출모형 등과의 결합을 시도하고 있다.

3. Term Project 2지표수(하천, 호수, 연안 해양) 수리 모형의 이론, 수치해석, 입력자료, 파라미터, 장단점 등을 분석하고 실습 예제 및 실제 자료에 대하여 모형을 운영하고 보고서 제출하라 (eStream 포함). 1차원수리모형 : DYNHYD5 (Part II), HECRAS, EFD-RIV1, Wylie 모형 1, 2 2차원수리모형 : FESWMS-2DH, TIDE4 3차원수리모형 : EFDC - HEC-RAS(수문공학센터-하천해석시스템 : Hydrologic Engineering Center-River Analysis System) 모형은 미육군공병단 수문공학센터(U.S. Army Corps of Engineers(USACE) Hydrologic Engineering Center(HEC))에서 개발한 1차원 모형으로서 완만하게 변하는 유동에 대해서는 정류 해석으로서 표준단계법과 수치적분법을 사용하며 1차원 부정류 유동에 대한 지배방정식인 Saint Venant 식을 해석하기 위하여 수치해석 기법으로서 음해유한차분법을 사용한다. 또한 유사이동 및 하상변화, 수온 변화에 대한 모형링할 수 있는 기능을 가진다. 본 모형은 수문학 공학 센터의 "Next Generation"의 한 분야로 개발되었다. 본 프로젝트는 다음과 같은 분야를 포함하고 있다; 강우 유출 해석(rainfall runoff analysis), 하천 수리학(river hydraulics), 저수지 시스템 모의(reservoir system simulation), 홍수 피해 해석(flood damage analysis), 저수지 운영을 위한 시간 예측 제어(real-time river forecasting for reservoir operations).

HEC-RAS 모형의 입력 자료 및 파라미터 ◇ HEC-RAS의 구성 - Graphical User Interface(GUI) - 수리계산 모듈(SNET) - 자료관리 모듈 - 결과처리 모듈 ◇ HEC-RAS의 수리계산방법 - 정상부등류(정류)의 에너지방정식/운동량방정식의 수치처리 - 다양한 수공구조물에 대한 처리 - 비정상류(부정류) - 유사현상 ◇ HEC-RAS의 활용범위 - 부등류 (혼합류 및 loop형 하천모형링 가능) - 교량 및 교각세굴 - 암거 - 홍수터 잠식 - 하천정비 - GIS자료의 사용 ◇ Manual Users Manual : HEC-RAS 사용설명서 Hydraulic Reference Manual : 수리적 배경이론, 가정 및 한계 Applications Guide : HEC-RAS를 이용한 관련 예제 ◇ 설치 및 실행 Download ≫ http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/hecras-download.html & 학과 홈페이지 자료실 시작-> 프로그램 -> HEC-> HEC-RAS 4.0

HEC-RAS 모형 실행 결과 steady examples-Floodway determination

모형의 설명(SMS) SMS는 지표수 모형화와 분석을 위한 전처리 및 후처리 프로그램이다. 여기에는 2차원과 3차원 유한 요소 및 유한 차분 모형, 1차원 축차 배수위 계산 모형들이 포함된다. SMS의 각 모듈은 여러 가지 수치 모형들을 이용하기 위한 인터페이스들이다. USACE-WES가 지원하는 TABS-MD(GFGEN, RMA2, RMA4, RMA10, SED2D-WES), HIVEL2D, ADCIRC, CGWAVE, STWAVE, M2D 모형이 이에 포함된다. FHWA에서 지원하는 Flo2DH와WSPRO 분석 패키지를 이용하도록 도와주는 종합적인 인터페이스들이 또한 개발되어 있다. FESWMS-2DH 모형의 지배방정식 비압축성 유체의 동수역학적 거동을 기술하고 흐름지배방정식은 전통적인 질량과 운동량의 보존법칙위에 기초하고 있다. 지표수 흐름에 대한 적용에 있어서 많을 경우 3차원적인 흐름구조보다는 수평면상의 x,y 방향의 속도 성분을 다음과 같이 수심방향으로 적분하여 식(7.1.1)로 나타낼 수 있다. (7.1.1) (7.1.2)

여기서, H는 수심, Z는 수직방향축을 나타내며, 는 하상바닥표고, 로서 수면 표고, u는 직교좌표계상에서 x방향의 유속, v는 직교좌표계상에서 y방향의 유속을 나타낸다. 그림. 2.2는 수심평균치를 취한 x,y방향의 유속을 나타내었다. <그림 7.1.1> 수심평균치를 취한 x,y 방향의 유속 수심방향으로 평균한 지표수 흐름 방정식들은 3차원 질량 및 운동량보존 방정식들을 하상바닥에서 수면까지 수직방향으로 적분함으로써 구하여진다. 이러한 적분절차는 수직방향의 속도와 가속도 성분이 무시 할 수 있을 정도로 미미하다는 중요한 가정을 내포하고 있다. 수직방향으로 적분한 운동량 방정식은 다음 식(7.1.3)～(7.1.4)과 같다

(7.1.3) (7.1.4) 여기서, H는 수심, 는 바닥면 표고, U, V는 수심평균치를 취한 x,y 방향의 유속, 는 연직방향으로 속도의 변동성을 나타내는 운동량 보정계수, g는 중력가속도, 는 Coriolis 계수, 는 물의 밀도이며 일정한 것으로 가정한다. 는 난류에 의한 전단응력이며 는 x,y방향으로 작용하는 바닥에서의 전단응력이고, 는 x,y방향으로 작용하는 수표면에서의 풍력에 의한 전단 응력이다.

FESWMS-2DH 모델 실행 결과