항만공학

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항만공학에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

온도도 높아 쉽게 변형될 수 있는 상부맨틀층이 존재하고, 지진이 일어날 수 있는 깊이의 한계는 지표로부터 약 700Km이다.
해저지반이 연직방향으로 변위를 일으키면 그 위에 놓여진 해수는 수평방향으로는 이동할 시간도 없이 같은 방향인 연직방향으로 변위가 생기고, 이는 주위와 수위차를 갖게 된다. 수면변위는 다시 중력에 의해 반복적으로 상하운동을 하면서 대양으로 전파된다. 대양에서 쯔나미가 발생하기 위한 전제조건은 규모 7.0이상의 대형지진이 수심 1,000m이상의 해저면에서 발생하여야 하는 것으로 알려져 있다(국립방재연구소, 1998).
전술한 바와 같이 쯔나미의 발생원인으로는 해저지진에 의한 해저면의 융기와 침강, 화산분화, 해저 sliding, 연안지역에 있어서의 절벽붕괴, 운석의 낙하 등이 있다. 그림 2-1은 쯔나미의 발생원인별 발생횟수와 비율을 나타낸 것으로, 지진에 의한 발생비율이 가장 높으며, 화산폭발과 해저 sliding의 순으로 많이 발생한 것을 알 수 있다. 그리고 그림 2-2는 해저지진에 의한 쓰나미의 발생 모식도를 나타내고 있다.
(그림2-1)(그림2-2)
이상과 같이 발생된 쯔나미는 연안에 가까워짐에 따라 천수, 굴절, 반사, 회절, 공진(부진동) 등에 의해 변형된다. 쯔나미가 발생하는 해역의 수심이 1,000m 이상인 경우는 대부분 심해에 해당하며, 심해를 횡단하는 중의 쯔나미는 파고의 증폭은 없고, 쯔나미의 전파속도는 로 수심에 비례하여 전파된다(여기서, C는 위상전파속도, g는 중력가속도, h는 수심). 쯔나미가 천해에 도달하면 파장이 감소하고, 일반적으로 파고는 높아진다. 이 때의 해일의 높이는 천수효과(그림2-3)에 의해 에 반비례하여 증폭되고, 굴절에 의해 에 반비례하여 증폭된다. 이의 관계과 Green정리로 알려져 있고, 다음의 식으로 주어진다
식에 따르면 수심의 감소가 1/10배 되면 파고는 1.8배 증가하고, 폭이 1/10배 감소되면 파고는 3.2배 증가하게 된다. 풍파와는 달리 쯔나미의 파장은 수 십 Km에 이르기 때문에 쯔나미가 파원을 출발하여 해안에 접근하면서 수 십 Km나 되는 파동의 선단부가 천해역에 도달했을 때에 그 후단은 아직 심해역에 위치하고 있는 경우가 많다. 장파의 전달속도가 수심의 함수이기 때문에 연안에 접근하는 해일의 선단은 진행이 지체되고 후단이 빠르게 진행되어 그 사이에서 응축된 에너지가 높은 파고로 전환되게 된다.
(그림2-4)
해안에 도달한 쯔나미의 선단이 가파르게 증폭되는 전경화현상이 발생하면 그 전면의 수위와는 층을 이루게 된다. 일반적인 풍파의 경우에 전경화가 일어나 산이 형성되어도 그 배면의 수위는 낮아지게 되나, 쯔나미는 주기가 충분히 길기 때문에 전경화된 부분의 배면은 수위가 하강하지 않고 선단을 경계로 수위에 계단을 형성하게 된다. 이러한 파동을 단파라 한다.
쇄파형단파는 전경화된 전면이 파도처럼 되는 경우이며, 이 원리는 천해역에서 파의 진행속도에 비해 물입자가 진행하는 속도, 즉 관성이 크기 때문이다. 쇄파가 발생하여도 파고는 거의 일정하게 유지된다. 쇄파되지 않고 단파의 선단으로부터 단주기의 파군이 발생하는 경우를 파상단파라 한다.
단파의 배후에서 파동은 상하로 원운동을 하면서 산을 형성하게 된다. 위로 볼록한 원운동을 하면서 해면을 상승시키고 배후로 돌아갈 때는 다시 아래로 볼록한 원운동을 하면서 해면이 하강한다. 이러한 원운동 가운데 원심력에 의해 산은 점차 높아지고 곡은 낮아지게 된다. 곡률이 클수록 원심력의 효과는 커지게 되는 현상을 파의 곡률효과라 한다. 또한, 이러한 과정속에서 단주기의 파성분이 점차 분리되어 나가며, 이를 천해역에서의 파동분산현상이라 한다.

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항만,   해양,   항만공학