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Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2013;13(3):167-176.
Published online June 30, 2013.
수리모형실험을 이용한 경사형 낙차공의 만곡부 흐름특성분석
박무종, 우재영, 이정호, 송영석
Analysis of Curved-Channel Characteristics on Sloping Drop Structure Using Hydraulic Model Experiments
Moojong Park, Jaeyoung Woo, Joungho Lee, Youngseok Song
Abstract
Hydraulic Structure are inevitably set up and operated in the river that flow characteristics are complex. When designing the water surface elevation and velocity by using 1-D Hydraulic Model, it will not be able to reflect the characteristics of Lateral Eddy and Superelevation due to centrifugal force. This study compared with result of 1-D Hydraulic Model and Hydraulic Model Experiments, Through the model experiment of Sloping Drop Structure installed on Curved-Channel. Hydraulic Model was constructed to baekseok bridge and Shinchun Bridge about 210 m interval located in Uijeongbu, Gyeonggi-do. Result of Hydraulic Modeling observed data and 1-D Hydraulic Modeling date are compared to design flood 100 year and 20 year. Result of experiments are depth ovserved data 35~48% low then 1-D Hydraulic Modeling date and velocity ovserved data 135~167% large then 1-D Hydraulic Modeling date. Research reaults expect to basic information for Curved-Channel Characteristics on Sloping Drop Structure.
Key Words: Hydraulic model experiments; Sloping drop structure; Flow characteristics for curved-channel; HEC-RAS; Law of froude similarity
요지
하천 내에 불가피하게 설치 운영되는 수공구조물은 흐름특성이 복잡하여 단순히 1차원 수리모델에 의한 유속이나 수위를 이용하여 설계하는 경우에는 원심력에 의한 횡방향 특성이나 편수위를 반영할 수 없다. 본 연구에서는 만곡부에 설치된 경사형 낙차공에 대한 수리모형 실험을 통해서 낙차공의 수리특성을 파악하고 이를 수치모형과 1차원 설계에 의한 결과와 비교하였다. 경기도 의정부에 위치한 백석천의 신천교-백천교 210 m 구간에 대한 모형을 제작하고 100년 빈도와 20년 빈도 홍수량에 대하여 수리모형의 관측값과 1차원 모델인 HEC-RAS에 의한 계산값을 비교분석하였다. 실험결과 경사형 낙차공 구간에서 수심 관측 값은 계산 값보다 35~48% 작았으며, 유속 관측 값은 계산 값보다 135~167% 빠른 유속으로 원심력에 의해 좌안보다 우안이 수심이 높고, 유속은 크게 나타났다. 이러한 연구결과는 만곡부 하천에 수공구조물을 설치하는 경우 수리특성을 파악할 수 있는 기초정보로 유용하게 활용될 것이며 좌우안의 편수위 및 유속의 분석을 2차원이나 3차원 모형과 추가적으로 비교한다면 보다 유효한 결과가 도출될 것으로 기대된다.
핵심용어: 수리모형실험; 경사형 낙차공; 만곡부 흐름특성; Froud 상사법칙


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