$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

자갈하천의 조도계수 특성 분석
Analysis of Roughness Coefficient in Gravel-bed Rivers 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, v.30 no.2B, 2010년, pp.149 - 157  

이찬주 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실) ,  김용전 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실) ,  김지성 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실) ,  김원 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구는 국내 9개 하천에서 실측한 자료를 사용하여 하상재료의 입경에 기초한 자갈하천의 조도계수 특성을 분석하는데 그 목적이 있다. 조도계수는 Manning 식을 역산하여 산정하였다. 산정된 조도계수는 유량에 따라 대체로 감소하였으며, 일정한 유량 이상에서는 수렴하는 특성을 나타냈다. 마찬가지로, 상대수심(R/D)이 증가함에 따라 조도계수는 감소하는 경향을 보여주었으며, 실측 자료를 이용하여 적합식을 구한 결과 Limerinos(1970) 식과 매우 유사한 결과를 보여주었다. 일정한 유량 이상에서 수렴된 조도계수값은 0.024~0.045의 범위에 있었으며, 이를 기초로 하상재료만을 고려한 조도계수 산정식을 도출하고 기존의 식과 비교하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to analyse characteristics of roughness coefficient based on bed-material size of the gravel-bed rivers using field data obtained from nine domestic rivers. Roughness coefficient is calculated using Manning's equation. Roughness coefficient decreases with increasing disc...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 국내의 9개 자갈하천에서 실측한 자료를 이용하여 Manning 조도계수를 산정하고 그 특성을 분석하고자 하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 우리나라의 자갈하천에 대한 현장 실측을 실시하고, 이를 기초로 조도계수를 산정하며 그 특성을 분석하였다. 먼저 유량 변화에 따른 조도계수 특성을 살펴본 후 상대수심 변화를 고려한 조도계수 특성과 하상재료 입경에 따른 조도계수 특성을 분석하였다.
  • 이로 인해 기존의 연구들은 상대수심에 주목하였다. 본 연구에서도 역시 이 점을 반영하여 상대수심에 따른 조도 계수 특성을 살펴보았다. 이 때 조도계수를 나타내는 값으로는 일반적인 n을 사용하지 않고 Darcy-Weisbach 마찰계수와 직접 비례하는 조도인자 n/R1/6로 변환하여 사용하였다.
  • 이원 지점과 적성 지점은 자갈과 모래가 섞여 나타나는 하상 특성을 가지고 있으므로 이를 반영하여 사주(bar)와 평하상(run)의 표면에서 중량표본법(bulk sampling)을 사용하여 하상재료를 채취하였다. 이 때, 표본의 양은 최대 크기를 갖는 자갈 입자 중량의 20배 가까이 되도록 하여 표본 양이 적어서 발생할 수 있는 오차를 줄이고자 하였다. 나머지 7개 지점은 하상 표면이 거의 자갈만으로 이루어져 있거나 하상이 장갑화된 특성을 가지고 있으므로 선격자법(grid-bynumber)으로 여울, 사주, 평하상 등의 위치에서 고루 샘플링 하였다.
  • 이러한 특성을 보다 자세히 분석하기 위해, Limerinos 식과 본 연구의 실측 자료를 이용하여 구한 경험식을 비교하고자 하였다. Limerinos(1970)는 상대수심과 조도인자와의 관계에 대한 Chow(1959), Vennard(1961) 및 Leopold와 Wolman(1957)의 연구를 토대로 다음과 같은 형태로 상대수심과 조도 인자의 관계를 나타내는 일반식을 수립하였다(식 4).
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자갈하천이란 무엇입니까? 자갈하천(gravel-bed river)은 하상을 구성하는 주된 입자가 중경(intermediate axis) 기준으로 2 mm 이상 256 mm 이하인 자갈(gravel) 또는 호박돌(cobble)로 이루어진 하천으로, 종종 256 mm 이상의 입경을 가진 전석(boulder)을 포함하기도 한다. 자갈하천은 하상의 상당한 두께에서 자갈이 덮여있는 경우, 자갈층이 모래 내지는 그보다 세립질의 기질층 위에 얇게 포장되거나 장갑화되어 있는 경우, 또는 기반암 위에 자갈층이 얇게 덮인 경우 등의 유형으로 나타난다(Neill과 Hey, 1982).
자갈하천의 유형은 어떻게 나타납니까? 자갈하천(gravel-bed river)은 하상을 구성하는 주된 입자가 중경(intermediate axis) 기준으로 2 mm 이상 256 mm 이하인 자갈(gravel) 또는 호박돌(cobble)로 이루어진 하천으로, 종종 256 mm 이상의 입경을 가진 전석(boulder)을 포함하기도 한다. 자갈하천은 하상의 상당한 두께에서 자갈이 덮여있는 경우, 자갈층이 모래 내지는 그보다 세립질의 기질층 위에 얇게 포장되거나 장갑화되어 있는 경우, 또는 기반암 위에 자갈층이 얇게 덮인 경우 등의 유형으로 나타난다(Neill과 Hey, 1982).
자갈하천의 조도계수를 산정하는 정량적인 방법은 크게 두 가지로 구분되는데 각각의 세부사항은 어떠합니까? 자갈하천의 조도계수를 산정하는 정량적인 방법은 크게 두 가지로 구분된다. 그 하나는 하상의 거칠기만을 고려하는 것으로 하상재료의 대표입경과 조도계수와의 직접적인 관계를 수립하는 방법이다. 그중 대표적인 것은 Strickler(1923)의 연구로 그는 Manning의 n값과 하상재료 사이에 1/6승의 관계가 있음을 이론적으로 제시하였다. 이후에 여러 연구자들이 실험 또는 현장 실측한 자료를 기초로 하상재료와 크기와 조도계수를 관련시키는 식을 제시하였다(Keulegan, 1938; Meyer-Peter와 Muller, 1948; Garde와 Raju, 1978; Hey, 1979; Bray, 1979). 다른 하나는 수심 변화에 따른 흐름 저항의 변화를 반영하여 동수반경으로 표시되는 수심과 하상재료 대표입경의 비율인 상대수심(relative smoothness, R/D)을 고려하는 방법이다(Limerinos, 1970; Bray, 1979; Griffiths, 1981, Hey, 1979). 여기 속하는 식들은 연직유속분포에 관한 함수에 따라 멱함수식이나 대수함수식의 형태를 취한다. 이와 함께 수심과 조고의 비율을 반영하여 조도계수를 산정하는 연구나(Colebrook과 White, 1937; Keulegan, 1938) 하상재료의 입경분포 특성과 항력계수를 고려하여 등가조고를 산정하고 이를 토대로 흐름 저항을 산정하는 연구(김지성 등, 2009)도 수심의 조도계수 변화를 고려하는 방법과 같은 맥락에서 이해할 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (23)

  1. 김지성, 이찬주, 김 원(2007) 실측 수위에 의한 자갈하천의 조도계수 산정. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제40권, 제10호, pp. 755-768. 

  2. 김지성, 김용전, 이찬주, 김 원(2009) 등가조고를 이용한 자갈하천의 하상저항 산정. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제42권, 제8호, pp. 619-629. 

  3. 유권규, 김형섭, 김활곤, 우효섭(1993) 충적하천의 하상마찰 변화에 대한 조사.분석, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제13권, 제4호, pp. 111-121. 

  4. 이찬주, 김 원, 김지성(2007) 국내하천의 조도계수 산정 방법 조사, 2007년 한국수자원학회 학술발표회논문집, 한국수자원학회, pp. 966-970. 

  5. 이찬주, 김지성, 김치영, 김동구(2008) 자갈하천에서 연속적인 수위 자료를 이용한 경사면적법 유량 산정-달천 사례연구. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제41권, 제5호, pp. 503-515. 

  6. Bray, D.I. (1979) Estimating average velocity in gravel-bed rivers. Journal of Hydraulic Division, ASCE, Vol. 105, No. 9, pp. 1103-1122. 

  7. Chow, V.T. (1959) Open-channel hydraulics, McGraw-Hill, New York, p. 680. 

  8. Colebrook, C.F. and White, C.M. (1937) Experiments with fluid friction in roughened pipes, Proceedings of Royal Society, Vol. 161, p. 367. 

  9. Coon, W.F. (1995) Estimates of roughness coefficients for selected natural stream channels with vegetated banks in New York, USGS Open-file report 93-161. 

  10. Dalrymple, T. and Benson, M.A. (1968) Measurement of peak discharge by the slope-area method, U.S. Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigation, book 3, Chapter A-2, p. 12. 

  11. Garde, R.J. and Raju, R.K.G. (1978) Mechanics of sediment transportation and alluvial stream problems, Wiley Eastern, New Delhi. 

  12. Griffiths, G.A. (1981) Flow resistance in coarse gravel-bed rivers. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 107, No. 7, pp. 899-918. 

  13. Hey, R.D. (1979) Flow resistance in gravel-bed rivers, Journal of hydraulics division, Proceedings. pf American Society of Civil Engineers, Vol. 105, No. HY4, pp. 365-379. 

  14. Hicks, D.M. and Mason, P.D. (1991) Roughness charateristics of New Zealand Rivers, DSIR Marine and freshwater, Wellington. 

  15. International Organization for Standardization, (1992) Liquid flow measurement in open channels-Sampling and analysis of gravel-bed material, International Organization for Standardization, p. 10. 

  16. Jarrett, R.D. and Petsch, H.E. Jr. (1985) Computer program NCALC user's manual - verification of Manning's roughness coefficient in channels, U.S. Geological Survey Water - Resources Investigations Report 85-4317. 

  17. Keulegan, G.H. (1938) Laws of turbulent flows in open channels. Journal of Research National Bureau of Standards, 21(Research Paper 1151), pp. 707-741, Washington, D.C. 

  18. Leopold, L.B. and Wolman, M.G. (1957) River channel patterns: braided, meandering, and straight, U.S. Geological Survey Professional Paper 282-B, 85p. 

  19. Limerinos, J.T. (1970) Determination of the Manning coefficient from measured bed roughness in natural channels. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 1898-B. 

  20. Meyer-Peter, E. and Muller, R. (1948) Formulas for bed-load transport. Proceedings of 3rd Meeting of IAHR, Stockolm, Sweden, pp. 39-64. 

  21. Neill, C.R. and Hey, R.D. (1982) Gravel-bed rivers: engineering problems, Gravel-bed rivers, Ed. by Hey, R.D., Bathurst, J.C., Thorne, C.R., John Wiley & Sons, pp. 15-25. 

  22. Strickler, A. (1923) Beitrage zur Frage der Geschwindigkeitsformel und der Rauhigkeitszahlen fur Strome, Kanale und geschlossene Leitungen. Mitteilungen des Eidgenossischen Amtes fur Wasserwirtschaft 16, Bern, Switzerland (Translated as Contributions to the question of a velocity formula and roughness data for streams, channels and closed pipelines. by T. Roesgan and W.R. Brownie, Translation T-10, W.M. Keck Lab of Hydraulics and Water Resources, Calif. Inst. Tech., Pasadena, Calif. January 1981). 

  23. Vennard, J.K. (1961) Elementary fluid mechanics, John Wiley & Sons, New York, pp. 297-298. 

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로