초록
최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다.
본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 먼저 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존 댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 ...
초록
최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다.
본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 먼저 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존 댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 사례연구를 실시하여 적정성을 검토하였다. 또한 여수로의 대표단면인 개착식 여수로의 구형단면에 대해서는 주암조절지댐을 선정하고 터널식 여수로의 원형단면에 대해서는 임하댐 비상여수로를 대상구조물로 선정하여 각각 1차원 수치해석을 실시한 결과를 토대로 공기혼입장치의 위치 및 최적규모를 산정하고자 한다.
1차원 수치해석을 통해 분석된 공동현상 및 공기혼입장치에 대해서 3차원 수치해석을 실시하여 압력변화 및 공기혼입량등 공기혼입장치의 설치전과 설치후에 대한 효과를 검증하고 마지막으로 수리모형실험을 실시하여 1차원, 3차원 수치해석 결과에 대한 검증과 구조물의 안정성 증대를 확인한다.
또한 현재 공동현상에 대한 검토와 공기혼입장치의 설계시 적용할 수 있는 실무적 기준 및 설계절차, 방법등 가이드라인을 제시하여 추후 기타 여수로 구조물의 설계시 참고할 수 있는 기초자료가 될 수 있도록 하고자 한다.
초록
최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다.
본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 먼저 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존 댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 사례연구를 실시하여 적정성을 검토하였다. 또한 여수로의 대표단면인 개착식 여수로의 구형단면에 대해서는 주암조절지댐을 선정하고 터널식 여수로의 원형단면에 대해서는 임하댐 비상여수로를 대상구조물로 선정하여 각각 1차원 수치해석을 실시한 결과를 토대로 공기혼입장치의 위치 및 최적규모를 산정하고자 한다.
1차원 수치해석을 통해 분석된 공동현상 및 공기혼입장치에 대해서 3차원 수치해석을 실시하여 압력변화 및 공기혼입량등 공기혼입장치의 설치전과 설치후에 대한 효과를 검증하고 마지막으로 수리모형실험을 실시하여 1차원, 3차원 수치해석 결과에 대한 검증과 구조물의 안정성 증대를 확인한다.
또한 현재 공동현상에 대한 검토와 공기혼입장치의 설계시 적용할 수 있는 실무적 기준 및 설계절차, 방법등 가이드라인을 제시하여 추후 기타 여수로 구조물의 설계시 참고할 수 있는 기초자료가 될 수 있도록 하고자 한다.
Abstract
Hydrological stability of dams should be secured because of the extreme flood by recent climate changes. So emergency spillways have been constructed to prevent dams from getting damaged by extreme floods. In the operation of spillways, released waters have high velocity flows and then cavi...
Abstract
Hydrological stability of dams should be secured because of the extreme flood by recent climate changes. So emergency spillways have been constructed to prevent dams from getting damaged by extreme floods. In the operation of spillways, released waters have high velocity flows and then cavitation comes about. Structures get damaged by cavitation. To prevent cavitation damage, an aerator is the most economical and effective measure out of up-to-date ways being developed. More recently, an aerator was introduced in Korea. So the detailed criteria, design method and procedures are not sufficient.
In this study, theoretical and experimental analysis is conducted regarding cavitation of spillways. First of all, the theoretical background and recent research trends on cavitation are studied, and then case studies of aerators applied to domestic dams are performed to verify adequacy of aerators. In addition, the one-dimensional analysis is performed for computing the optimum location and specification of a aerator in two cases, mainly; the circular shaped tunnel type of Im-Ha dam emergency spillway and the rectangular shaped open-cut type of Ju-am regulation dam spillway.
The aerator installation effectiveness is verified comparing pressure changes and air quantities before and after installing an aerator by performing the three-dimensional analysis based on the results of the one-dimensional analysis. Moreover, the physical model test is conducted to verify results of the one and three-dimensional analysis and the increase of the structure stability.
Finally, the criteria, design guidelines and procedures of an aerator are made to use as basic data reference as designing other spillway structures.
Abstract
Hydrological stability of dams should be secured because of the extreme flood by recent climate changes. So emergency spillways have been constructed to prevent dams from getting damaged by extreme floods. In the operation of spillways, released waters have high velocity flows and then cavitation comes about. Structures get damaged by cavitation. To prevent cavitation damage, an aerator is the most economical and effective measure out of up-to-date ways being developed. More recently, an aerator was introduced in Korea. So the detailed criteria, design method and procedures are not sufficient.
In this study, theoretical and experimental analysis is conducted regarding cavitation of spillways. First of all, the theoretical background and recent research trends on cavitation are studied, and then case studies of aerators applied to domestic dams are performed to verify adequacy of aerators. In addition, the one-dimensional analysis is performed for computing the optimum location and specification of a aerator in two cases, mainly; the circular shaped tunnel type of Im-Ha dam emergency spillway and the rectangular shaped open-cut type of Ju-am regulation dam spillway.
The aerator installation effectiveness is verified comparing pressure changes and air quantities before and after installing an aerator by performing the three-dimensional analysis based on the results of the one-dimensional analysis. Moreover, the physical model test is conducted to verify results of the one and three-dimensional analysis and the increase of the structure stability.
Finally, the criteria, design guidelines and procedures of an aerator are made to use as basic data reference as designing other spillway structures.
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