| xpswmm 총합 정보 Vol.21 |
| 쓰나미 해석으로 활용 |
최근 방해 의식 향상, 정보 개시 관점으로 인해 각종 해저드 맵(긴급 대피 경로도)이 작성, 공표되었습니다. 2005년 수방법 일부 개정에 의해 홍수 해저드 맵이 의무화된 것으로 인해 홍수 해저드 맵과 더불어 내수 해저드 맵 작성, 공표 활동을 하는 자치 단체가 증가하고 있습니다.
이런 동향은 수치 시뮬레이션과 시뮬레이션 결과의 가시화로 인해 앞으로 예측될 재해를 알기 쉽게 표현하는 것이고 기본 시설 정비 등 하드 대책을 보관하는 소프트 대책 보급을 향한 활동입니다. 이번 동일본 대지진으로 인해 쓰나미 해저드 맵에 대해서 다시 보게 되며 쓰나미 해석 및 쓰나미 해저드 맵 작성, 보급이 추진될 것이라고 생각합니다.
이 쓰나미 해저드 맵으로 인해 실시간 지진 쓰나미계 활용 등 새로운 방재에 대한 정보 제공과 함께 행정 대책 입안 및 주민들에게 방재 의식을 환기시키도록 해서 재해가 피해가 감소될 것이라 믿습니다.
멀리서 전파하는 원지 쓰나미는 파도 높이가 수심에 비해서 작기 때문에 천수류(浅水流)이론을 적용할 수 있으며 2차원 해석으로 인한 재현이 가능합니다. 여기서 원지 쓰나미로서의 쓰나미 해석은 회전 운동을 하는 좌표계에 대해 운동하는 물체에 작용하는 겉보기 힘이 되는 코리올리력 고려가 필요하게 됩니다.
Xpswmm 2차원 해석은 비교적으로 좁은 범위의 침수 현상 뿐만 아니라 원지 쓰나미 같은 현상에 대해서도 범용적으로 사용이 가능합니다.
쓰나미 해석은 상정 진원 지역 또는 그것에 단층을 가한 비다밑에 대해 탄성체이론에 근거해 해저 지각 변동을 산출 할 필요가 있습니다. xpswmm는 해저 지각 변동 해석 기능은 대상 외이며 CFD의 초기 요란을 점원에서 줄 수는 없지만 해면 초기 수위는 이 해저 지각의 직각 변동량과 같다고 생각해서 경계 조건으로서 면에서의 초기 수위 설정으로 인해 해면 거동을 2차원 해석 엔진을 사용해서 해석이 가능합니다.
일본는 발전소와 같이 피해나 영향이 크게 파급되는 시설들이 연안 쪽에 많이 존재하해 도시 영역에서는 지하 상가 침수 등이 특수한 침수도 존재하기 때문에 이러한 피해를 추정, 정량화하는 것은 어렵고 앞으로 과제라고 할 수 있습니다. 하지만 xpswmm2D를 사용한 수치 시뮬레이션으로 인해 쓰나미 규모에 따라 쓰나미가 언제 어디까지 침입해 올지를 재현, 예측할 수 있다고 생각합니다. 현재 CFD수치 시뮬레이션 기술은 피해자체를 시뮬레이트할 수는 없지만 인적, 가옥 피해, 건물 피해 등 발생 조건•기준을 주어서 수치계산 결과와 대응시켜서 발전소 피해, 화재 같은 이차 재해를 제외하면, 어느 정도의 피해가 양적인 추정도 가능하게 될 것이며 수치해석 결과를 이용해서 보다 정보 강화를 꾀한 쓰나미 대책 실현이 이루어질 것이라고 생각합니다.
| x방향 운동 방정식： |
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y방향 운동 방정식： |
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연속식： |
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| ▲그림1 xpswmm 2차원 엔진 지배 방정식 |
| 해석 예 |
이번 미증유의 쓰나미에 대해서 대학교, 학회들이 조사를 실시하여 지진 피해 지역의 흔적 수심 조사 결과가 공표되었습니다.
이 흔적 수심 조사 결과에서 얻은 발생한 쓰나미 규모가 수치 시뮬레이션을 사용한 재현을 앞으로 시작할 예정입니다.
xpswmm2D를 사용해서 모델링을 한 쓰나미 해석을 설명하겠습니다.
xpswmm2D를 사용한 초기 조건은 ｚ 좌표 제로를 자동적으로 수면으로 생각합니다.
초기 해면이 제로가 되도록 좌표계를 입력한 DTM으로 인해 초기 해면을 생성해 경계 조건으로서 시각 이력 쓰나미 파형을 설정합니다.
당해 지역에서는 북쪽이 어항이며 남쪽에는 높이 18.33m이나 되는 해수문이 있습니다. 이번 쓰나미는 수면 파괴는 인정 안 됐지만 쓰나미는 수문을 넘어와 피해를 주고 수치 시뮬레이션과 같은 결과가 되었습니다.
그리고 해석 대상으로 한 같은 연안을 UC-win/Road for Tsumami을 사용해 가시화한 것이 밑에 있는 그림입니다.
삼차원적으로 파도를 설정함으로써 VR 공간에서 쓰나미를 보다 현실감있게 표현할 수 잇습니다.
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| ▲그림2 UC-win/Road for Tsumami을 사용한 쓰나미의 가시화 |
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| ▲그림3 xpswmm2D를 사용한 쓰나미 해석 | ||||
