3차원 수치모의를 이용한 유사배제형 래버린스 보의 동수역학적 특성 검토

• 영문명: Estimating Hydrodynamic Characteristics of Sediment Exclusion Labyrinth Weir Using 3D Numerical Analysis
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김수영(Kim Soo young) 류광현(Ryu Kwang Hyun) 김홍택(Kim Hong Taek) 이승오(Lee Seung Oh)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』15권2호, 277~283쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2015.04.30

국문 초록

래버린스 보는 기존 선형보의 개선된 형태로 월류량을 증가시키기 위해 삼각형, 사각형, 사다리꼴 등을 반복적으로 배열하여 만들어진 구조물이다. 래버린스 보는 월류량 증가 뿐만 아니라 에너지소산과 폭기 효과가 뛰어나다. 그러나 보 직상류에 유사가 퇴적되는 단점은 여전히 존재하였다. 이러한 유사이송의 단절은 보 하류부 생태계에 영향을 미쳐 생태계교란을 야기할 수 있다. 본 연구에서는 일반형 사다리꼴 래비린스 보(Normal type)의 형태를 바닥의 경사(Slope type)와 역쐐기형 천공(Reverse-wedge hole type)으로 변화시켜 유속분포의 변화와 난류특성의 변화를 분석하여 유사배제효율 향상의 원인을 파악하였다. 수치모의는 상류에는 일정 수위를 설정하고 하류단은 자유배제가 가능하도록 하였다. 흐름이 안정된 후 상류에 유사입자를 유입시켜 보 하류로 배제되지 않는 잔류량을 파악하여 유사배제효율을 산정하였다. 그 결과 유사배제효율은 일반형에 비해 경사형은 10.1배, 역쐐기 천공형은 5.6배 증가하였다. 보 내부의 동수역학적 특성을 분석한 결과 경사형은 경사부의 유속증가가 유사배제효율증가의 원인이었으며 역쐐기 천공형은 월류벽 부근의 회전강도(Swirling strength)의 증가가 원인으로 파악되었다. 제안된 유사배제 래버린스 보는 간단한 형상변화만으로 유사연속성을 증진시킬 수 있으며 생태계 건강성 증진에 긍정적인 역할을 할 수 있어 활용성이 크다고 판단된다.

영문 초록

Labyrinth weir was improved structures of existing linear Dam. The improved structures made by arranging triangle, rectangle or trap-ezoid, etc. repeatedly to increase the overflow discharge. Labyrinth weir remarkable not only increase overflow discharge but also energy dissipation and aeration effect. However, weakness of sediment deposition still existed in upstream of weir. If the severance of sediment transport occurred, it was possible to cause the ecological disturbance by affecting the ecosystem in downstream of weir. In this study, Slope type and Reverse-wedge hole type were changed from ordinary trapezoid labyrinth weir(Normal type). Using veloc-ity distributions and turbulence characteristics due to changed shapes, the cause of the increase of sediment exclusion efficiency was examined. The upstream boundary condition(BC) was set to steady water surface elevation and the downstream BC was set to out-flow. After steady flow, generating sediment particle at upstream BC and the sediment exclusion efficiency was estimated by count-ing remained sediment particles in upstream of weir. As a result, sediment exclusion efficiency increased 10.1 times for Slope type and 5.6 times for Reverse-wedge hole type compared with Normal type. And the hydrodynamic characteristics inside weir was ana-lyzed. The increase of bottom velocity made sediment exclusion efficiency increase for Slope type and the increase of swirling strength near walls help sediment to exclude for Reverse-wedge hole type. In the case of the sediment exclusion labyrinth weir, the sediment continuity can be to enhance by changing shape simply. And it will be expected that it have the greater availability because there is an positive role in improving ecosystem health.

목차

Abstract

요지

1. 서론

2. 기본이론

3. 수치모의조건

4. 수치모의 결과

5. 결론

References

키워드

와도 회전강도 유사배제효율 래버린스 보 Vorticity Swirling strength Sediment exclusion efficiency Labyrinth weir