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[국내논문] 보 설치에 따른 광정횡월류위어의 월류량 개선 효과
The Effectiveness of Overflow Improvement of Broad-Crested Side Weirs according to Installing a Hydraulic Structure 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.48 no.7, 2015년, pp.523 - 533  

강호선 (울산대학교 대학원 건설환경공학부) ,  조홍제 (울산대학교 공과대학 건설환경공학부)

초록
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본 연구에서는 광정횡월류위어 설치 예정지 하류쪽 본류 흐름내에 소규모 보를 설치하는 경우, 위어의 월류량 개선효과를 수리실험을 통해 확인하였다. 위어는 선행연구를 통해 월류량 소통능력이 가장 우수한 것으로 확인된 1 : 1 사다리꼴 형상의 광정횡월류위어를 사용하였다. 위어높이와 수로높이는 각각 0.06 m와 0.2 m이고, 예비실험을 통해 보의 높이를 광정횡월류위어높이의 1/3인 0.02 m로 결정하였다. 하류쪽에 설치되는 보가 위어로 부터 떨어지는 거리에 대한 보의 높이의 비($B_h/L_b$)가 0.05, 0.025, 0.0167인 경우 월류량의 변화를 분석하였다. 보의 위치가 위어에 가까울수록 단위폭당 월류량이 많아졌으며, 각 8.1%, 5.4% 및 3.9% 증가하는 것으로 나타났다. 기존의 광정횡월류위어 유량계수식에 $B_h/L_b$매개변수로 추가하여 새로운 유량계수식을 제시하였다. 또한 선행연구 및 기존 연구자들의 실험자료와 본 실험의 연구자료를 비교하였으며, 측정된 월류량과 계산된 월류량을 비교하여 새롭게 제안하는 유량계수식의 적용성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the effectiveness of overflow improvement of weir was tested by conducting hydraulic experiments at the designated spot for installment of side weir under the condition of installment of hydraulic structures such as small reservoir in mainstream. The height of the reservoir was set up...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 진행된 실험을 통하여 얻어진 매개변수 값과 횡월류량을 계산하고, 기존의 연구자들이 제시한 유량 계수식을 이용한 계산치와 비교해서 본 연구성과의 적용성을 검토하였다. 기존의 횡월류위어에 대한 유량계수식을 Table 5에 나타내었으며, 그 계산치를 본 실험값과 비교하여 절대평균오차와 함께 나타내었다.
  • 큰 규모로는 4대강에 설치된 16개의 보와 한강에 기설치된 신곡 및 잠실 수중보처럼 1 km에 가까운 것이 있고, 작은 규모로는 1∼2m의 소하천에 설치된 것이 있다. 본 연구에서는 기존의 보가 가지고 있는 수위조절기능인 수리학적 특성을 이용하되, 횡월류위어의 월류량을 개선시킬 수 있는 보완적 성격의 수리구조물로서 도입하였다. 즉 가동보는 하천 본류의 흐름에 있어서 홍수소통 저하나 저류기능에 의한 수질악화 등을 일으키지 않고, 수위상승에 따른 횡월류위어의 월류수심 증가를 유도할 수 있는 것으로 판단하였다.
  • 본 연구에서는 본류 흐름내에 소규모 보와 같은 수리구조물을 설치하는 경우, 보 상류에 위치하는 사다리꼴 광정횡월류 위어의 월류량 개선효과를 수리실험을 통해 확인하였다. 실험에 사용된 위어는 선행연구를 통해 월류량 소통능력이 가장 우수한 것으로 확인된 바 있는 1 : 1 사다리꼴 형상의 광정횡월류위어이다.
  • 본 연구의 주된 목적은 광정횡월류위어의 흐름조건을 개선하여 횡월류를 통한 월류량을 증가시키는 데 있다. 실제 하천이나 배수로 등에서 주변 여건이 여의치 못하여 필요한 크기로 위어를 설치하지 못할 수도 있고, 위어 규모에 비해 보다 많은 양의 물을 배제시켜야 할 경우도 있다.

가설 설정

  • De Marchi (1934)는 횡월류위어부에서 비에너지가 일정하다고 가정하여 월류량을 구하는 공식과 유량계수식을 제시하였다. De Marchi는 유량계수를 산정하기 위해 횡월류위어의 길이방향에 따라 위어의 유량계수가 일정하다고 가정하였다. Subramanya and Awasthy (1972)는 실험에 의해 유량계수가 결정될 수 있음을 주장하였고, 상류와 사류에 대한 유량계수를 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
횡월류위어에 대한 주된 연구주제는? 횡월류위어에 대한 주된 연구주제는 횡월류위어의 유량계수에 관한 경험식을 개발하는 것이었다. De Marchi (1934)는 횡월류위어부에서 비에너지가 일정하다고 가정하여 월류량을 구하는 공식과 유량계수식을 제시하였다.
기존의 보를 횡월류위어의 수리구조물로서 도입한 이유는? 본 연구에서는 기존의 보가 가지고 있는 수위조절기능인 수리학적 특성을 이용하되, 횡월류위어의 월류량을 개선시킬 수 있는 보완적 성격의 수리구조물로서 도입하였다. 즉 가동보는 하천 본류의 흐름에 있어서 홍수소통 저하나 저류기능에 의한 수질악화 등을 일으키지 않고, 수위상승에 따른 횡월류위어의 월류수심 증가를 유도할 수 있는 것으로 판단하였다. 이를 위해, 예비수리실험으로 위어높이에 대한 보의 높이를 결정한 후, 보의 높이(Bh)에 대한 위어로부터 보가 떨어진 거리(Lb)의 비 3가지(Bh/Lb = 0.
수로 내에서 홍수를 관리하는 방법의 한계점은? 기상이변과 도시화로 인한 불투수면적 증가로 홍수피해잠재능이 지속적으로 증가하고 있다. 제방증고나 하천 개수 등 수로 내에서 홍수를 관리하는 방법은 극한 홍수 재해에 취약한 한계성을 지니고 있어, 강변저류지를 건설하는 방안이 제시되고 있다. 횡월류위어는 유량관리, 에너지소실, 유량전환, 수심규제, 홍수통제 등의 수단으로 사용되는 수공구조물이며, 초과홍수량 제어시에는 정확한 월류량 산정이 필요하다.
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참고문헌 (15)

  1. Borghei, S.M., Jalili, M.R., and Ghodsian, M. (1999). "Discharge coefficient for sharp-crested side weir in subcritical flow." Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 125, No. 10, pp. 1051-1056. 

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  5. Hager, W.H. (1987). "Lateral outflow over side weirs." Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 113, No. 4, pp. 491-504. 

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  12. Singh, R., Manivannan, D., and Satyanarayana, T. (1994). "Discharge coefficient of rectangular side weirs." Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, Vol. 120, No. 4, pp. 814-819. 

  13. Song, J.W., Park, S.S., and Kim, J.H. (2007). "An Estimation of Discharge Coefficients with the Variations of Side Weir Shape." Journal of Korea Water Resources Association, KWRA, Vol. 40, No. 1, pp. 51-62. 

  14. Subramaya, K., and Awasthy, S.C. (1972). "Spatially varied flow over side-weirs." Journal of Hydraulics Division, ASCE, Vol. 98, No. 1, pp. 1-10. 

  15. Yoon, Y.B., and Cho, H.J. (2011). "An Estimation of discharge Coefficient for Broad Crested Side Weir." Journal of the Korean Society of Civil Engineers, KSCE, Vol. 31, No. 1B, pp. 63-70. 

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