[논문]개수로내 식생에 의한 Manning계수의 변화

권갑근; 김형석; 윤성범

개수로내 식생에 의한 Manning계수의 변화
Variation of Manning's Coefficient due to Vegetation in Open Channel 원문보기

권갑근 (한양대학교 토목공학과) , 김형석 (한양대학교 토목공학과) , 윤성범 (한양대학교 토목공학과)

The vegetation in the surrounding area of river is a primary factor to increase water level during flood. The influence of vegetation on the river flow in a bank has been investigated by using a hydraulic experiment. For a hydraulic experiment square-shaped piers are used as a model of unsubmerged rigid vegetation in a open channel. For fully developed uniform flows, the water elevation of the experiment was measured as varying the interval of piers and the porosity which presents the fraction of water flowing area in the cross-sectional area. The Manning's roughness coefficient, which implicates energy losses due to the vegetation, was obtained by using the experimental data. As a result, the energy losses were varied when the distance of piers and the porosity of area were changed, and the Manning's coefficient increased nonlinearly when a water elevation increased.

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

문제 정의

특히 나무와 같이 완전히 잠기지 않는 식생지역의 하천의 흐름은 식생의 후면부에 발생하는 와류(eddy)로 인하여 복잡한 흐름양상을 보이며 이를 해석하기 위해서는 우선적으로 홍수터와 식생지역의 형상을 단순화시킨 수리모형실험을 통해 식생주변에 발생하는 흐름저항의 기초적인 이론을 이해하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구는 완전히 잠기지 않는 식생지역의 흐름현상을 수리학적으로 해석하기 위하여 수리모형실험을 수행하였다. 실험결과 식생의 배열등 위치변화에 따라 다양한 흐름 저항이 관측되었다.

가설 설정

평균유속 V는 실험에 사용된 유량 Q를 구조물을 무시한 유수단면적 A로 나누어 계산하였다. 무한히 넓은 수로로 가정하였기 때문에 동수반경 R_h는 등류수심 y로 대체하였다. 실험을 통해 등류수심 y와 S₀, V를 측정할 수 있었으며 n값을 구하기 위하여 다시 정리하면 다음과 같다.

제안 방법

측정된 평균등류수심은 Manning의 평균유속공식에 대입하여 Manning계수 n값을 계산하였다. 그래프를 통해 산출된 n값과 수심 y와의 관계를 비교·분석한 후에 유량을 다르게 한 뒤 위의 과정을 반복하였다. 실험에 사용된 유량은 약 0.
면적공극률은 수로의 전단면적에서 구조물을 제외한 물이 유수할 수 있는 단면적의 비를 의미한다. 면적공 극률이 Manning계수에 미치는 영향을 규명하기 위해 기둥을 1열로 배치한 경우에 대해 추가적인 실험을 수행하고, 2열 기둥의 결과와 비교하였다. 그림 3은 수심 7cm에서 이격거리별로 면적공극률에 대한 n값의 실험결과이다.
실험방법은 우선 정방형 모형다열기둥을 수로에 일정한 간격 s로 이격시켜 배치한 후에 유량을 고정시킨 후 물을 유수시켰다. 일정유량에 대한 다양한 수심값 y를 측정하기 위하여 수로에 0.
그래프를 통해 산출된 n값과 수심 y와의 관계를 비교·분석한 후에 유량을 다르게 한 뒤 위의 과정을 반복하였다. 실험에 사용된 유량은 약 0.002m³/s, 0.003m³/s, 0.004m³/s, 0.005m³/s, 0.006m³/s, 0.007m³/s의 6가지이고 모든 유량에 관한 실험이 끝난 후에 이격거리를 다르게 한 후 위의 실험과정을 반복하였다. 실험에 사용된 이격거리는 0, 3.
0cm의 15가지이다. 이격거리에 관한 실험이 끝난 후 면적공극률에 관한 수리실험을 하기 위하여 수로폭방향으로 다열기둥의 배열을 다르게 한 후 15가지의 이격거리에 대한 실험을 반복하였다. 실험수로 폭의 제원상 다열기둥의 배열은 1열과 2열의 2종류 배열을 사용하였다.
실험방법은 우선 정방형 모형다열기둥을 수로에 일정한 간격 s로 이격시켜 배치한 후에 유량을 고정시킨 후 물을 유수시켰다. 일정유량에 대한 다양한 수심값 y를 측정하기 위하여 수로에 0.001～0.01의 경사를 주고 하류 수위조절 웨어를 조절하여 등류를 형성시킨 뒤에 초음파 수위계를 사용하여 상류, 중류, 하류의 3지점의 수위를 계측하여 평균등류수심을 측정하였다. 측정된 평균등류수심은 Manning의 평균유속공식에 대입하여 Manning계수 n값을 계산하였다.

대상 데이터

개수로의 길이는 12m, 높이와 폭은 각각 40cm이다. 모형식생은 정방형의 다열기둥을 사용하였으며 한변의 길이는 114mm, 높이는 150mm이다.
이격거리에 관한 실험이 끝난 후 면적공극률에 관한 수리실험을 하기 위하여 수로폭방향으로 다열기둥의 배열을 다르게 한 후 15가지의 이격거리에 대한 실험을 반복하였다. 실험수로 폭의 제원상 다열기둥의 배열은 1열과 2열의 2종류 배열을 사용하였다.
007m³/s의 6가지이고 모든 유량에 관한 실험이 끝난 후에 이격거리를 다르게 한 후 위의 실험과정을 반복하였다. 실험에 사용된 이격거리는 0, 3.6, 6.0, 7.4, 8.6, 9.9, 11.0, 12.4, 16.3, 18.9, 24.8, 40.0, 50.0, 70.0, 111.0cm의 15가지이다. 이격거리에 관한 실험이 끝난 후 면적공극률에 관한 수리실험을 하기 위하여 수로폭방향으로 다열기둥의 배열을 다르게 한 후 15가지의 이격거리에 대한 실험을 반복하였다.

이론/모형

수로에 존재하는 모형식생에 의한 에너지손실을 나타내기 위하여 Manning의 평균유속공식을 사용하였다.
01의 경사를 주고 하류 수위조절 웨어를 조절하여 등류를 형성시킨 뒤에 초음파 수위계를 사용하여 상류, 중류, 하류의 3지점의 수위를 계측하여 평균등류수심을 측정하였다. 측정된 평균등류수심은 Manning의 평균유속공식에 대입하여 Manning계수 n값을 계산하였다. 그래프를 통해 산출된 n값과 수심 y와의 관계를 비교·분석한 후에 유량을 다르게 한 뒤 위의 과정을 반복하였다.

성능/효과

1보다 증가하게 되면 n값은 서서히 감소하였다. 두 번째로 수심이 증가할수록 n값은 비선형적으로 증가함을 확인하였다. 세 번째로 면적공극률이 감소할수록 n값은 증가하는 것을 확인하였고 면적공극률에 상관없이 n값은 s/b =1.
두 번째로 수심이 증가할수록 n값은 비선형적으로 증가함을 확인하였다. 세 번째로 면적공극률이 감소할수록 n값은 증가하는 것을 확인하였고 면적공극률에 상관없이 n값은 s/b =1.1에서 최대값이 된다. 이런 실험결과로부터 수로내 수위보다 높은 휘지않는 강성식생이 존재하는 경우의 Manning계수 n값은 이격거리, 수심, 면적공극률의 함수라는 것을 확인하였다.
1에서 최대값이 된다. 이런 실험결과로부터 수로내 수위보다 높은 휘지않는 강성식생이 존재하는 경우의 Manning계수 n값은 이격거리, 수심, 면적공극률의 함수라는 것을 확인하였다.
수리모형실험을 수행하여 수로내 수위보다 높은 기둥이 존재하는 경우 Manning계수 n값은 다음과 같이 변화하는 것을 확인하였다. 첫 번째로 기둥폭에 대한 이격거리의 비 s/b가 1.1보다 작은 경우 이격거리가 증가할수록 n값은 증가하며 이격거리비 s/b가 약 1.1일때 n값은 최대값을 가진다. 그러나 s/b가 1.

후속연구

실험결과 식생의 배열등 위치변화에 따라 다양한 흐름 저항이 관측되었다. 수리실험을 통해 얻은 실험결과는 홍수나 해일로 인한 범람해석 분야에 이용될 수 있을 것으로 예상된다.

원문 보기

ScienceON 원문보기

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

저작권 관리 안내

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

저장형식

Text(ASCII format)
Excel format
RefWorks Direct Export
RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley

메일정보

받는사람 (필수): @
보내는사람 (선택): @
제목
내용: KISTI 검색결과 이메일 서비스

안내

총 건의 자료가 검색되었습니다.

다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000)

검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다.

데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요)

다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다.
파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오.

Text(ASCII format)
Excel format

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

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

연합인증

개수로내 식생에 의한 Manning계수의 변화
Variation of Manning's Coefficient due to Vegetation in Open Channel 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper