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가동보 운영 및 하상경사 변화에 의한 보 상류 퇴사과정의 실험적 분석
Experimental analysis of the sedimentation processes in the movable weir by changing the channel slope considering weir operation 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.51 no.8, 2018년, pp.729 - 737  

이경수 (행정안전부 국립재난안전연구원) ,  장창래 (한국교통대학교 토목공학과)

초록
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본 연구에서는 실내실험을 통하여 개량형 공압식 가동보를 대상으로 수로경사 변화를 고려한 유사의 수리학적 발달 과정을 분석하였다. 분석결과 보에 의하여 형성된 델타는 시간이 증가함에 따라 하류로 이동하며, 델타높이($h_d$)는 증가하였다. 또한 보에 도달 할수록 흐름이 약해지면서 델타의 이동속도($S_D$)는 감소하였다. 무차원 델타 위치($x_D/x$)가 증가할수록 무차원 델타의 유효높이($h_d/h_w$)와 무차원 저수지 용량($V_{xD}/V_x$)이 증가였다. 따라서 동일한 조건에서 수로경사(i)가 완만할수록 델타의 퇴적량($Q_s$)이 감소하게 되며, 델타의 체적($V_{xD}$) 발달에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 통수 초기 델타의 전면경사가 완만하며, 델타가 하류로 이동할수록 델타의 전면경사는 증가하였다. 또한 수로경사(i)가 완만할수록 델타의 전면부 길이 비($h_d/{\Delta}S$)는 1에 가까워지고, 무차원 델타의 높이($h_d/h$)와 무차원 델타의 이동속도($S_D/V_0$)가 감소하였다. 델타의 높이($h_d$)가 증가할수록 수심(h)은 감소하였으며, 보에 접근하는 유속($V_0$)과 델타의 이동속도($S_D$)도 감소하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study investigates the sediment processes the Improved-pneumatic-movable weir through laboratory experiments considering changing channel slopes. Experimental results show that the delta migrates towards the weir and the delta height increases as time passes. Moreover, as the delta approaches t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 국내 중·소하천에 가장 많이 설치되어 있는 개량형 공압식 가동보(Improved-pneumatic-movable weir, IPM weir)를 대상으로 실내실험으로 하도경사의 변화를 고려하여 보 상류에서 유입되는 토사의 퇴사 거동을 분석하였다.
  • 본 연구에서는 실내실험을 통하여 개량형 공압식 가동보를 대상으로 수로의 경사변화를 고려한 유사의 수리학적 발달 과정을 파악하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고정보를 철거하고 가동보를 설치하는 이유는? 최근 보 상류에 흐름정체로 인한 수질악화 등 환경문제와 토사퇴적으로 인한 용수공급 기능상실, 홍수피해 발생 등 이수, 치수문제로 인하여 고정보를 철거하고 가동보를 설치하고 있다. 댐 및 보와 같은 하천을 횡단하는 수리구조물에 의해 배수(backwater)의 영향에 의하여 수심이 깊고 유속이 느려지는 곳에서 상류에서 유입되는 유사에 의하여 급격하게 퇴적되어 형성된 지형이나 그 형태를 델타(delta)라고 한다(Morris and Fan, 1997).
델타(delta)란? 최근 보 상류에 흐름정체로 인한 수질악화 등 환경문제와 토사퇴적으로 인한 용수공급 기능상실, 홍수피해 발생 등 이수, 치수문제로 인하여 고정보를 철거하고 가동보를 설치하고 있다. 댐 및 보와 같은 하천을 횡단하는 수리구조물에 의해 배수(backwater)의 영향에 의하여 수심이 깊고 유속이 느려지는 곳에서 상류에서 유입되는 유사에 의하여 급격하게 퇴적되어 형성된 지형이나 그 형태를 델타(delta)라고 한다(Morris and Fan, 1997). 델타의 종방향 지형은 굵은 유사 입자로 퇴적된 정상퇴적층(Topset bed), 급경사면을 형성한 전부퇴적층(Foreset bed), 실트나 가는 입자가 퇴적된 저부퇴적층(Bottomset bed)로 형성된다.
보 설계 시 장기적으로 퇴적 토사를 적절히 예측하고, 주기적인 조사를 통하여 퇴사 과정과 분포 등을 분석하여 보 운영 조건개선 등의 기준 마련이 필요한 이유는? 이처럼 보 상류에 토사가 퇴적되면 저류용량이 감소하여 본래 기능이 상실할 뿐만 아니라 하상이 상승하게 되면서 홍수위 상승으로 인하여 하천범람을 일으킬 수도 있게 된다. 보 하류에는 상류에서 공급되는 유사의 차단과 보를 월류하는 흐름의 유수력에 의하여 보 하류에서 침식과 퇴적이 반복되면서 하천교란을 일으키고 수리구조물의 안전을 위협하게 된다. 따라서 보 설계 시 장기적으로 퇴적 토사를 적절히 예측하고, 주기적인 조사를 통하여 퇴사 과정과 분포 등을 분석하여 보 운영 조건개선 등의 기준 마련이 필요하다.
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참고문헌 (17)

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  17. Yang, C. T., and Ahn, J. (2009). Xiaolangdi reservoir scouring and silting mechanism and numerical simulation study. Yellow River Engineering Consulting Company, China. 

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