보 유출형태에 따른 하류부 도수 및 비에너지 손실에 관한 비교 연구 (A Comparative Study on Downstream hydraulic jump and specific energy Loss According to Form of Beam Spill)

서지정보

· 발행기관 : 한국습지학회
· 수록지 정보 : 한국습지학회지 / 15권 / 1호 / 149 ~ 158페이지
· 저자명 : 박효선, 윤근호, 최계운, 구본진

초록

기존까지 건설된 보는 대부분 보의 상단으로 월류하는 월류형 보가 주로 건설 되어졌다. 월류형 보의 경우 수자원의 관리의 효과와 지금까지의 많은 연구로 인한 설계, 시공 및 유지관리 방법 등이 용이 하다는 장점이 있다. 하지만 월류형보의 특성상 보 상단부를 통해 물이 윌류되는 방식이기 때문에 상류부로부터 유입된 유사가 보 하류로 배출되지 못하고,하상이 높아지면서 저수용량이 감소되어 점차 보의 기능을 상실하게 된다. 이와 같은 토사 퇴적 및 보의 유지관리 문제를 해결하기 위해 수문을 가진 하단방류형보가 건설되기 시작하였다. 하지만 최근 건설된 하단방류형 보의 설계상의 문제점으로 인하여 보 하류부의 하상이 세굴되고, 세굴된 하상 때문에 구조적인 문제점이 발생되고 있다. 본 연구에서는 보의 효과적인 설계 및 운영방법을 위해 월류형 보와 하단 방류형 보의 흐름의 특성, 하류부 수심 변화에 따른 도수길이분석, 보 형태에 따라 단위거리당 발생되는 비에너지 손실량을 비교분석하였다. 실험분석 결과 하단 방류형보와 월류형보의상류 조건을 동일하게 유지 시 하단방류형보에서 도수의 길이가 Fr 수(Froude number) 3.5에서 최대 2배 길게 나타났으며,하류 수심이 증가 할수록 도수의 길이는 점차 감소하게 되었다. 단위 거리당 발생되는 비에너지 손실량 비교 분석 결과단위 거리당 에너지 손실량이 하단방류형보에 비해 월류형 보가 약 2배 높게 나타나는 것으로 판단되었다. 따라서 하단방류형 시설의 경우 수공 구조물의 안전을 위해 별도의 에너지 감세시설이 필요한 것으로 판단된다.

영어초록

The beams built so far are mainly overflow type beams overflowing to the upstream. Main advantages of overflow type beams are, effective water resources management and easy design, construction and maintenance due to many accumulated studies. However, due to the special feature of an overflow type beam which the water overflows through the upstream of the beam, the silt inflowing from the upstream is not discharged to the downstream of the beam, increases the river bed and reduces the reservoir capacity, so the beam loses its function. A bottom discharge type beam with a water gate has been started to be constructed in order to solve such sediment deposit and beam maintenance problems. However, a river bed of the downstream of a beam has been scoured due to the design problem of recently constructed bottom discharge type beams, and due to the scoured bed, a structural problem is being risen. In this study, for effective design and management of beams - flow characteristics of overflow type beams and bottom discharge type beams, hydraulic jump length analysis depending on change of water depth and the amount of specific energy loss generated per unit length depending on a beam type have been compared and analyzed. As the experiment result, when identical upstream conditions of a bottom discharge type beam and an overflow type beam were maintained, the hydraulic jump length was shown to be up to twice longer at Fr (Froude number) 3.5 of the hydraulic jump length at the bottom discharge type beam, and the hydraulic jump length gradually decreased as the downstream water depth increased. As the comparative analysis result of the amount of specific energy loss generated per unit length, it showed that the amount of energy loss per unit length was twice higher for an overlfow type beam than a bottom discharge type beam. Therefore, in case of a bottom discharge type facility, an additional energy reduction facility is determined to be necessary for safety of water construction structures.

참고자료

· 없음