수중수제를 활용한 하천 취수부에서의 유사제어 실험 연구

• 영문명: Experimental Study on Control Methods of Submerged Vanes for Sediment Exclusion around River Intake
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김원일 홍창선 Kim, Wonil Hong, Chang Sun
• 간행물 정보: 『3. 한국방재학회 학술대회논문집』2013년, 322~322쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2013.02.21

국문 초록

하천의 취수로와 유입수로 등과 같은 하천 구조물에서의 유사제어와 관련된 문제는 하천구조물 운용과 유지 관리에 있어 매우 중요한 문제라 할 수 있으나, 지금까지 취수부의 수리특성에 대한 연구는 단일 하천의 수리특성과 관련된 연구와 비교하여 상당히 미진한 실정이다. 단일 하천의 경우 해석이 비교적 단순하여 그것에 대한 특성 파악이 용이하나, 취수부의 경우 본류와 분류되는 구간의 지형 조건과 복잡한 흐름에 의한 수리학적 조건 등에 따라 정확한 해석을 하기가 어렵기 때문이다. 이러한 이유로 취수부 등과 같은 복잡한 흐름 해석을 위해 수치모형과 더불어 수리모형실험에 대한 연구가 필요하게 된다. 모형실험을 통한 연구의 특징은 복잡한 경계조건에서 수리적 특성을 재현이 비교적 용이하고, 육안으로 수리현상 및 유사거동 현상을 확인할 수 있는 장점이 있으며, 다양한 경우에 대해 검토가 가능하여 공법 및 기법 선택을 용이하게 한다. 본 연구에서는 하천 수로에서 직접 취수 시 효과적인 유사 제어와 동시에 흐름의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 수중 수제 설계 기법을 제한하고 수리모형실험을 통하여 수중 수제의 설계 변수를 제시하고자 한다. 본류 수로 길이 5.0 m, 폭 0.6 m, 취수부는 길이 1.5 m, 폭 0.2 m로 투명 아크릴을 이용하여 실험수로를 제작하였으며, 수제 모형은 길이 6 cm, 폭 1 cm, 높이 3 cm의 직사각형 형태로 설치하였다. 유사 모형은 Shields 변수들을 설정하여 2 mm 크기의 비중 1.07을 갖는 입자를 적용하였다. 실험을 위한 경계조건은 수제의 설치각도($10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$, $40^{\circ}$), 수제간 종간격(수제 높이의 3, 4, 5, 6 배) 및 횡간격(수제 너비와 같은 거리), 수제군의 총 길이(취수부 너비의 2배) 등의 4 가지 조건을 조합하여 총 25 개의 조건을 설정하여 실험을 수행하였다. 실험 결과 수제가 없는 경우에 비해 각각의 경우에서 약 2~7 배의 유사 제어 효과가 발생하는 것을 알 수 있으며, 수제의 높이가 설계 수심의 30~40 %일 때와 본류 흐름에 대해 $20^{\circ}$의 각도로 수제가 설치되었을 경우, 수제의 종 간격이 작아질 수록 유사 제어효과가 좋은 결과를 보였다. 정형화된 경우에 대해 연구된 결과이므로 보다 다양한 수제 및 유사 조건들의 연구를 수행하여 합리적이고 실무에 적용 가능한 수중 수제의 설계 변수가 제시될 수 있을 것으로 판단된다.

키워드

하천 취수부 수리모형실험 수중수제