돌망태 낙차공이 설치된 다공성 하상 급경사 개수로의 수리학적 특성
Hydraulic Characteristics of Steep Open Channel with Gabion Drops
- 주제(키워드) 도움말 소류력 , 복류 , 표면류 , 수면경사 , 돌망태 낙차공
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 박상덕
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 토목공학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011294
- UCI I804:42001-000000011294
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
급경사 산지하천은 간혈적으로 물이 흐르며 하상은 모래, 자갈, 전석 등으로 구성되어 있다. 호우가 발생하면 퇴적 하상이 붕괴하여 유사량이 급격히 증가하는 토석류가 발생하며 도로나 교량 등의 피해를 일으킬 수 있다. 이러한 하천 피해 저감을 위한 공법으로 돌망태 낙차공을 설치하기도 한다. 돌망태 낙차공은 철망에 주변 하상의 재료를 채워서 만들어진다. 그리고 채움재 사이에 공극구조가 형성되어 유수를 통과시킬 수 있다. 이에 따라 표면류가 감소하고 하상에 작용하는 소류력을 감소시켜서 하류로 발생하는 하상 재료에 이동을 줄이기 때문에 하상 교란으로 인한 유사량 증가에 발생하는 피해를 방지할 수 있다. 하지만 돌망태 낙차공은 하류부 하상의 국부세굴에 따른 붕괴위험이 완경사 하상인 경우보다 높으므로 이를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 돌망태의 수리학적인 특성을 파악하기 위하여 최대 32°까지 경사를 조절할 수 있는 길이 1.44m, 폭 0.14m의 직사각형 개수로를 이용하였다. 돌망태의 채움재는 스텐리스 강재 구슬과 강에서 채취한 자갈을 사용하였다. 강자갈은 크기에 따라서 작은 자갈 (9.5∼13.2mm), 중간 자갈 (13.2∼16mm), 큰 자갈 (16∼19.2mm), 쇠구슬은 작은 구슬 (10.31mm), 중간 구슬 (15.08mm), 큰 구슬 (20.63mm)로 구분하였다. 하상에는 작은 구슬과 자갈을 각각 깔았고 돌망태는 채움재의 크기에 따라 단일돌망태와 계층돌망태로 구분하여 실험하였다. 단일돌망태는 채움재의 입경이 하상 재료와 같고, 계층돌망태는 채움재의 입경이 하상 재료와 같은 상층, 입경이 가장 큰 하층, 그리고 그 중간 크기인 중층으로 구성하였다. 계층돌망태의 공극율은 강자갈 0.406, 쇠구슬 0.44이고 단일돌망태에서는 강자갈 0.391, 쇠구슬 0.433이었다. 하상 재료의 공극율은 강자갈 0.398∼0.399이고 쇠구슬은 0.412∼0.419의 범위였으며, 쇠구슬 하상의 공극율 변화가 강자갈에 비해 큰 것은 하상성형 시 발생한 배열의 차이에 따른 공극구조를 반영하기 때문인 것으로 판단된다. 유량은 Q1 (1.22∼1.24)과 Q2 (1.86∼1.88)로 구분하여 실험하였다. 실험결과 하상경사에 따른 표면류의 수심 변화가 크고, 돌망태에서 복류 수면경사의 변화는 계층돌망태보다 단일돌망태에서 더 큰 것으로 나타났다. 표면류에 의한 하상의 소류력은 하상경사와 유량에 따라 증가하였으며, 계층돌망태보다 단일돌망태에서 더 변화가 크게 나타냈다. 이는 단일돌망태보다 계층돌망태가 채움재의 공극을 통한 복류량이 더 많으므로 표면류 수심과 복류 수면경사를 감소시켜 하상 교란과 유사량을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
more목차 도움말
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 4
1.2.1 국내 연구동향 4
1.2.2 국외 연구동향 8
1.3 연구내용 및 방법 11
제 2 장 다공성 하상과 돌망태 13
2.1 다공성 하상 특성 13
2.1.1 다공성 하상 13
2.1.2 다공성 하상의 공극유속 14
2.1.3 다공성 하상 개수로 흐름의 에너지 경사 15
2.1.4 하상에 작용하는 소류력 17
2.2 돌망태 18
2.2.1 돌망태의 특성과 종류 18
2.2.2 돌망태 낙차공의 수리 특성 20
2.3 차원해석 22
제 3 장 수리실험 24
3.1 실험장치 24
3.2 실험조건 26
3.2.1 재료 특성과 공극율 26
3.2.2 유량 29
3.2.3 돌망태 29
3.2.4 실험번호별 조건 31
3.2.5 불포화 복류시점 거리 32
3.3 실험결과 34
3.3.1 표면류 34
3.3.2 복류 49
제 4 장 결과 분석 52
4.1 표면류 52
4.1.1 수심 변화 52
4.1.2 소류력 변화 58
4.1.3 불포화 시점 거리 64
4.2 복류 69
4.2.1 돌망태의 복류 69
4.2.2 하상의 복류 74
4.3 비교고찰 76
제 5 장 결 론 79
참 고 문 헌 81
