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만곡부의 하상고와 편수위 분포에 대한 하상유지시설의 영향

Effects of Bed Stabilization Structure Placement on Bed Elevation and Superelevation Distribution in a Curved Channel

  • 최철희 (Choi Cheol Hee, 국립강릉원주대학교 일반대학원)

초록/요약 도움말

본 연구는 90˚ 만곡개수로에서 하상유지시설의 위치와 유량이 하상변동과 편수위에 미치는 영향을 이동상 수리실험으로 조사하였다. 이동상 수리실험은 폭 1.16 m, 90° 만곡개수로에 평균입경 3.3 ㎜인 잔자갈을 포설하고, 두께 3㎝의 하상유지시설을 만곡부의 입구부와 출구부에 설치한 후 실험유량을 공급하였다. 만곡부 하상유지시설 조건은 입구부와 출구부의 높이 조합에 따라 입구부 60 cm와 출구부 50 cm인 A(Wu), 입구부 60 cm와 출구부 55 cm인 B(Wud), 입구부 50 cm와 출구부 65 cm인 C(Wd)로 설정하였다. 실험유량은 52, 57, 62 (Fr = 0.52～0.79)으로 하고 만곡부의 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90° 단면에서 하상고와 수위를 측정하였다. 실험 결과 하상유지시설 설치위치 조건에 따라 만곡부 전체 하상 변동의 규모가 크게 달라지는 것으로 나타났다. 만곡부 전체에 대한 하상고 평균변화량은 A(Wu)와 B(Wud)에서 각각 약 -0.007 m, -0.008 m 수준이었으나, C(Wd)에서는 약 -0.046 m로 A(Wu), B(Wud)에 비해 약 6배 큰 하상변동을 보였다. 이에 대응하는 만곡부 상류 직선부에서 만곡부에 유입한 유사량의 체적은 A(Wu), B(Wud)에서 약 0.055 ㎥, 0.061 ㎥인 반면, C(Wd)에서는 약 0.35 ㎥로 크게 증가하였다. 횡단면 분석 결과, 모든 실험조건에서 하상변화는 만곡부 입구와 출구보다는 만곡부 중앙부인 45°～60° 구간에서 가장 크게 나타났으며, 만곡부 위치(0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 70°, 90°)에 따라 퇴적 위치와 규모가 변화하는 경향을 보였다. 유량이 증가할수록 하상변동 규모가 전반적으로 증가하였으며, 특히 하상유지시설 설치위치 조건 C(Wd)에서 그 증가 폭이 두드러지게 나타났다. 만곡 60° 단면에서 시간에 따른 하상고 변화를 통해 하상거동 특성을 파악하고, 하상변동 규모에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, 하상유지시설 위치와 유량에 따라 만곡부 내측과 외측의 수위를 측정하여 편수위에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구 결과는 만곡부 하천 구간에서 하상유지시설과 같은 하천횡단 구조물이 하상변동과 수위에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 기초 자료를 제공하며, 향후 만곡부 제방 및 호안 설계 시 고려해야 할 만곡부 흐름특성 규명에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

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목차 도움말

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구동향 3
1.2.1 만곡부 세굴 3
1.2.2 만곡부 편수위 5
1.3 연구내용 및 방법 6
2. 이론적 배경 8
2.1 만곡부 흐름 특성 8
2.2 만곡부 세굴 12
2.3 만곡부 편수위 17
2.4 하상유지시설 21
2.4.1 하상유지시설의 정의 21
2.4.2 하상유지시설의 기능 21
2.4.3 하상유지시설의 종류 22
3. 이동상 수리실험 및 결과 25
3.1 수리실험 장비 25
3.1.1 90˚ 만곡개수로 실험장치 25
3.1.2 측정 장비 27
3.1.3 하상유지시설 29
3.1.4 하상재료 30
3.2 실험방법 31
3.2.1 실험조건 31
3.2.2 실험방법 34
3.3 실험결과 35
3.3.1 하상변동 38
3.3.2 편수위 48
4. 결과분석 49
4.1 하상변동 49
4.1.1 하상변동 특성 49
4.1.2 하상변동 규모 50
4.1.3 유량과 시간의 영향 55
4.2 편수위 65
4.2.1 편수위 특성 65
5. 고 찰 73
6. 결 론 77
참고문헌 81

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