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Riprap Weir 효과 분석을 위한 2차원 수치해석 모형의 적용
Application of 2 Dimensional Numerical Model for Analysis of Riprap Weir Effect 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.2, 2015년, pp.1441 - 1449  

김상호 (상지대학교 이공과대학 건설시스템공학과)

초록
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하천 만곡부에서는 높은 에너지의 편향적 흐름으로 인하여 제방침식 및 유사이송으로 하도변동을 야기하고 있는데 이러한 현상들은 제방의 불안정을 초래하고 인접 도로와 토지, 하천변 구조물에 심각한 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 제방 침식과 하도변동을 방지할 수 있는 Riprap Weir를 S자 만곡수로에 설치하고, 만곡부에서의 수리학적 흐름특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 이차원 CCHE2D 모형을 이용하여 실험하도를 구축하고 Riprap Weir의 유무에 따른 수리특성분석을 실시하였다. 이를 통해 Riprap Weir의 설치간격에 따른 만곡부 내측과 외측에서의 수리특성과 보 인근의 흐름특성을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

At the bends of a river, the deflected flow of high energy erodes the embankment and transports sediment, ultimately changing the river's course. Such phenomena lead to instability of the embankment and may cause serious problems for nearby roads, land, or riverside structures. This study intends to...

주제어

#CCHE2D Model   #Meandering Channel   #Riprap Weir  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 만곡하도가 많은 우리나라 하천에 Riprap Weir 설치를 통해 하천 재해를 예방하고, 최적의 Riprap Weir 설계기준과 만곡부의 제방 및 하도 안정화에 대한 대책 마련에 기여하고자 한다.
  • 본 연구에서는 S자 모형의 만곡수로에 대해 제방침식과 하도변동을 방지할 수 있는 Riprap Weir를 설치하였을 경우 만곡부의 수리특성에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 Riprap Weir 설치 전과 후의 실험 하도를 수치해석 모형을 이용하여 구축하였으며, 다양한 유량조건과 Riprap Weir 설치 간격에 따른 수리특성을 실측자료와 비교 검토하였으며, 이를 통해 Riprap Weir의 간격에 따른 수리특성의 변화를 살펴보고자 하였다.
  • 본 연구에서는 S자 모형의 만곡수로에 대해 제방침식과 하도변동을 방지할 수 있는 Riprap Weir를 설치하였을 경우 만곡부의 수리특성에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 Riprap Weir 설치 전과 후의 실험 하도를 수치해석 모형을 이용하여 구축하였으며, 다양한 유량조건과 Riprap Weir 설치 간격에 따른 수리특성을 실측자료와 비교 검토하였으며, 이를 통해 Riprap Weir의 간격에 따른 수리특성의 변화를 살펴보고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하천제방 파괴의 주 원인은 무엇인가? 산지가 많은 우리나라에서는 사행하천이 많이 발달하였으며, 이러한 사행하천의 만곡부 외측에서는 높은 에너지의 흐름으로 인하여 제방침식과 유사이동 등의 문제를 일으킨다. 하천제방 파괴에 대한 주요 원인은 월류 및 침식에 의한 파괴이며, 이 중 침식은 제체를 불안정하게 만들며 계속 진행될 경우 제방의 파괴를 야기하게 된다. 만곡부에서의 수리특성으로는 원심력과 이차류 등이 발생할 수 있으며, 이러한 흐름특성은 수위상승 및 유속증가로 인하여 제체의 안정성을 저하시키는 원인이 된다.
수제는 어떤 기능을 하는가? 또한 생태하천에 대한 중요성이 대두되면서 콘크리트와 같은 인공구조물 보다는 자연재료를 이용한 구조물에 관심이 높아지고 있다. 수제는 유속증가로 인한 제방침식을 방지할 수 있으며, 유사이송에 대한 문제점도 개선할 수 있다. 국내에서는 강준구 등(2005)이 수제선단의 흐름변화와 수제하류부의 재순환영역에 대한 고정상 실험을 실시하여 실험식을 제안하였으며[1], 직선 실험수로에서 수제 간격에 따른 흐름특성 분석을 위해 강준구 등(2006)은 수리모형실험을 실시하였으며, 박효길 등(2008)은 이차원 수리해석모형을 적용하였다[2, 3].
제방의 위험요소를 저감할 수 있는 피해저감대책으로 무엇이 있는가? 하천 제방보호를 위한 여러 가지 공법들과 수공구조물들에 대한 중요성이 높아지는 가운데 수제는 이를 대표하는 수공구조물이라 할 수 있다. 또한 생태하천에 대한 중요성이 대두되면서 콘크리트와 같은 인공구조물 보다는 자연재료를 이용한 구조물에 관심이 높아지고 있다. 수제는 유속증가로 인한 제방침식을 방지할 수 있으며, 유사이송에 대한 문제점도 개선할 수 있다.
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참고문헌 (8)

  1. J. G. Kang, H. K. Yeo, S. J. Kim, "An Experimental Study on Tip Velocity and Downstream Recirculation Zone of Single Groyne Conditions", J. of Korea Water Resources Association, pp. 143-153, 2005. DOI: http://dx.doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.2.143 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. J. G. Kang, H. K. Yeo, Y. S. Roh, "An Experimental Study on a Characteristics of Flow around Groynes for Groyne Spacing", J. of Korea Society of Civil Engineering, pp. 271-278, 2006. 

  3. H. G. Park, S. F. An, H. K. Jee, S. T. Lee, "Characteristics of Two-Dimensional Flow for Optimal Interval of Groynes by Using Hydrodynamic Model", Proceeding of Korea Society of Civil Engineering, pp. 1689-1693, 2008. 

  4. E. V. Richardson and D. B. Simons, Spurs and Guide Banks. Open File Report, Colorado State University Engineering, Research Center, Fort Collins, Colorado, February, 1974. 

  5. R. R. Copeland, Bank Protection Techniques Using Spur Dikes. Miscellaneous paper HL83-1, U. S. Army Engineer, Waterways Experiment Station, 1983. 

  6. FHWA, Design of Spur-type Streambank Stabilization Structures. U.S. DOT, FHWA, Rep. No. FHWA/RD 84/101, McLean, VA., 1985. 

  7. M. L. Heintz, "Inversitgation of Bendway Weir Spacing", Ph.D. Thesis, Colorado State University, 2002. 

  8. Korea Water Resource Association, "14th hydraulic workshop hand book." Korea Water Resources Association (in Korean), 2005. 

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