*Corresponding Author. Tel: +82-52-259-2262
E-mail: [email protected] (H.-J. Cho)
J. Korea Water Resour. Assoc. Vol. 49, No. 11 (2016), pp. 941-949 pISSN 1226-6280
doi: 10.3741/JKWRA.2016.49.11.941 eISSN 2287-6138
Estimation of discharge coefficients of the broad-crested side weir with various
levee's side slope of main channel
Kang, Ho-SeonaใCho, Hong-Je
b*
aNational Disaster Management Research InstitutebDept., of Civil & Environmental Engrg., University of Ulsan
Paper number: 16-060
Received: 13 July 2016; Revised: 22 September 2016 / 29 September 2016; Accepted: 29 September 2016
Abstract
The flow characteristics of the broad-crested side weir considering the leveeโs side slope of main channel (ESch) was investigated
through hydraulic experiment in order to estimate the discharge coefficient equation. For applicability to actual river, leveeโs side slope
of main channel 1:0.5, 1:1 and 1:2 were selected. Experimental results show that the new estimated equation for the discharge coefficient
including ESch is reasonable and effective in actual applications by comparing estimated and measured discharge over side weirs.
Through a multiple linear regression analysis the importance of variabes were ordered as ESch > h/yu > L/yu > Fru. Especially the
discharge coefficient equation without Fru was suggested, and the high applicability was reviewed by comparing the measured and
calculated overflow of broad-chested side weir.
Keywords: Leveeโs side slope, Hydraulic experiment, Discharge coefficient, Broad-crested side weir
๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ์ ๋๊ณ์ ์ฐ์
๊ฐํธ์ aใ์กฐํ์
b*
a๊ตญ๋ฆฝ์ฌ๋์์ ์ฐ๊ตฌ์,
b์ธ์ฐ๋ํ๊ต ๊ณต๊ณผ๋ํ ๊ฑด์คํ๊ฒฝ๊ณตํ๋ถ
์ ์ง
๊ตญ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ(ESch)์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์์์ ํ๋ฆ๋ณํ๋ฅผ ์๋ฆฌ๋ชจํ์คํ์ ํตํด ๋ถ์ํ๊ณ , ๊ทธ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ๋๊ณ
์์ฐ์ ์์ ์ ์ํ์๋ค. ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ ์ค์ ํ์ฒ์์์ ์ ์ฉ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ 1:0.5, 1:1, 1:2๋ฅผ ์ ์ ํ์๋ค. ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ํฌํจ๋ ๊ด์ ํก์๋ฅ
์์ด์ ์ ๋๊ณ์์ฐ์ ์์ ๊ธฐ์กด์ ์ ๋๊ณ์์ฐ์ ์ ๋ณด๋ค ํฉ๋ฆฌ์ ์ด๊ณ ์ ์ฉ์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ์ธ๋์๋ค. ๋ค์คํ๊ท๋ถ์๊ฒฐ๊ณผ ๋ณ์ ์ค ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ
์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ(ESch)>ํก์๋ฅ์์ด๋์ด-์๋ฅ์์ฌ๋น(h/yu)>ํก์๋ฅ์์ด๊ธธ์ด-์๋ฅ์์ฌ๋น(L/yu)>์๋ฅ ํธ๋ฅด๋์(Fru)์ ์์๋ก ์ค์๋๊ฐ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ
๋ฌ๋ค. ํนํ ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ฐ์๋ก ํ๋ฆ์์ ๊ฐ์ฅ ์ค์ํ ์ธ์์ธ Froude ์๊ฐ ํฌํจ๋์ง ์์ ์ ๋๊ณ์์ฐ์ ์์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ ์ ์ฉ์ฑ๋ ๋์ ๊ฒ
์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
ํต์ฌ์ฉ์ด: ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ, ์๋ฆฌ๋ชจํ์คํ, ์ ๋๊ณ์, ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด
ยฉ 2016 Korea Water Resources Association. All rights reserved.
1. ์ ๋ก
์ต๊ทผ ๊ธฐํ๋ณํ๋ก ์ธํ ์ง์คํธ์ฐ๋ฐ์, ๋์ํ๋ก ์ธํ ์ ์ถ
๋์ฆ๊ฐ๋ก ํ์ํผํด์ ์ฌ๋ฅ์ด ์ง์์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์๋ค. ํ
์๋์ ์ ์ญ ๋ด์ ๋ถ๋ด์ํค๊ธฐ ์ํด ๊ฐ์ฐ ์ ์ถ์๋ฅผ ์ผ์ ์ ๋ฅ
ํ์ฌ ์ ์ถ๋์ ์กฐ์ ํ๋ Off-line๋ฐฉ์์ ์ ๋ฅ์ง๋ฅผ ๊ฑด์คํ๋
๋ฐฉ์์ด ์ ์๋๊ณ ์๋ค. Off-line ์ ๋ฅ์ง์ ์ ์ ๋ถ์ ์ค์น๋๋
ํก์๋ฅ์์ด๋ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ํ๋ฆ๋ฐฉํฅ์ ํํํ๊ฒ ์ค์น๋๋ ์
๊ณต๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๋ก, ๋ณธ๋ฅ์ ์์ฌ์ด ํก์๋ฅ์์ด์ ๋์ด๋ณด๋ค ๋์ ๊ฒฝ
์ฐ ์์ด๋ฅผ ํตํด ์ ๋์ ์ ๋ฅ์ง๋ก ๋ฐฐ์ ํ๊ฒ ๋๋ฉฐ ์๋์ง ์์ฐ,
์์์ ์์ , ์ผ์ ์ ๋์ ์ทจ์ ๋ฐ ๋ถ๋ฐฐ, ํ์์ํต ๋ฑ์ ๋ชฉ์ ์ผ
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949942
(a) Longitudinal Cross-section (b) Plan
Fig. 1. Definition sketch of a rectangular side weir flow
๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค.
์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ๋ ํ์ฌ off-line ์ ๋ฅ์ง ์ ์ ๋ ์ฐ์ ์์๋ De
Marchi (1934) ๊ณต์๊ณผ ์ด๋ฅผ ๊ทผ๊ฑฐ๋ก ํ ์คํ์์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉํ
๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ํนํ De Marchi ๊ณต์์ ์ด์ฉํ์ฌ ํก์๋ฅ๋์ ์ฐ์
ํ ๊ฒฝ์ฐ ์ ๋๊ณ์๋ฅผ 0.623์ผ๋ก ๊ณ ์ ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ๋๋ก ํ๊ณ ์
๋ค. ๋ํ ์ต๊ทผ ์ฐ์์ ๋ฅ์์ค ์ค์น์ฌ์ ํ๋น์ฑ ์กฐ์ฌ ๋ฐ ๊ธฐ๋ณธ๊ณ
ํ ์์ฑ ์๋ น(๊ตญ๋ฏผ์์ ์ฒ, 2015)์์๋ ํผํฉ์์ ์ฌ์ฉํ๋
๋ก ๋์ด ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์ ๋๊ณ์๋ 0.623์ผ๋ก ๊ณ ์ ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ
๋๋ก ๋์ด์์ง๋ง ๊ฐ๋ต์ ์ธ ๊ฐ์ด๋ผ ๋ช ์๋์ด ์ ๋ขฐํ ๋งํ ๊ฐ์
๋์ง ๋ชปํ๊ณ ์๋ค. ํนํ ํ์ง ๋ฐ ๋์๊ฐ๋ฐ์ฌ์ ๋ฑ์ผ๋ก ์ธํด ์ฆ
๊ฐ๋ ํ์๋์ ์๋ฅ์ํฌ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ์ด์ฉ๋๋ off-line ์ ๋ฅ์ง
์ ์ ํฉํ ์ ๋ขฐํ ๋งํ ์ ๋๊ณ์๊ฐ ์ ์๋์ด ์์ง ์์ผ๋ฏ๋ก,
์ด์ ๋ํ ์คํ ๋ฐ ๊ฒ์ฆ์ด ์๊ตฌ๋๊ณ ์๋ค.
ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ ์ด๊ธฐ์๋ ์ฌ๊ฐํ ๋จ๋ฉด์ ์์ฐํก
์๋ฅ์์ด์ ์ ๋๊ณ์ ์ฐ์ถ์ ์ง์ค๋์์ผ๋ฉฐ, ์ต๊ทผ์๋ ์คํ
์ค์ด ์๋ ํ์ฒ์์์ ์ ์ฉ์ฑ์ ์ํ์ฌ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ํํ์ ์๋ก
์ ์ค์น๋ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์์ ์ ๋๊ณ์์์ ์ฐ์ ํ๋ ์ฐ๊ตฌ
๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ก๋ค.
ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ ์๋ฅ๋ ์ฐ์ ์๊ณผ ์ ๋๊ณ์ ์ฐ์ ์์
De Marchhi (1934)๊ฐ ์ฒ์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ํก์๋ฅ์์ด์ ๊ธธ
์ด๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋ผ ์์ด์ ์ ๋๊ณ์๊ฐ ์ผ์ ํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ์๋ค.
Subramanya์ Awasthy (1972) ๋ ์๊ฐ ์ ๋๊ณ์์
์ฃผ๋ ๋ณ์์์ ๋ฐํ๊ณ , ์๋ฅ์ ์ฌ๋ฅ์ ๋ํ ์ ๋๊ณ์์์ ์
์ํ์๋ค. Ranga et al. (1979)์ ์์ฐ์์ด์ ๊ด์ ์์ด๋ฅผ ๊ตฌ๋ถ
ํ์ฌ ์ ๋๊ณ์์์ ์ ์ํ์๊ณ , Hager (1987), Cheong (1991)
๋ฐ Jilili and Borghei (1996)๋ ํก์๋ฅ ๋์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ๋๊ณ์
์์ ์ ์ํ ๋ฐ ์๋ค. ๋ํ Ali Uyumaz (1997)์ ์์ด๊ธธ์ด์
ํ๋ ํญ ๋น๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์๋ฅ์ ์ฌ๋ฅ๋ฅผ ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ์ ๋๊ณ์์์
์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, Honar and Keshavarzi (2009)๋ ๊ด์ ํก์๋ฅ
์์ด์ ์ธก๋ฒฝ์ ํ์์ ์ํ์ผ๋ก ํ์ฌ ์๋ฅ๋ถ ์ธก๋ฒฝํ์ ๋ณํ์
๋ฐ๋ฅธ ์ ๋๊ณ์์ฐ์ ์ ๋ํ์ฌ ์ฐ๊ตฌํ์์ผ๋, ํก์๋ฅ์์ด์
ํ์๋ณํ๋ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์๋ค.
Park and Lee (2010)์ ํญ์ด ๋์ ์ง์ฌ๊ฐํ ์๋ก์์ ๊ธฐ์กด
์ ์ ๋๊ณ์์์ด ์์ ์ง๋ฐฐ๋ฅผ ๋ฐ๋ ํ๊ณ๋ฅผ ๊ตฌ๋ช ํ์ฌ,
์์ด์ ์ ์์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ฌด์ฐจ์ ๋ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ ๋๊ณ์์์
์ ์ํ ๋ฐ ์์ผ๋ ์์ด ์์ฒด์ ํ์์ ๊ณ ๋ ค๋์ง ์์๋ค. Yoon
and Cho (2011)๋ ์ค์ ํ์ฒ ๋จ๋ฉด์ ๊ฐ๊น์ด ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ๋จ๋ฉด์
์๋ก์์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ ์ ๋๊ณ์์์ ์
๋ฅ์ ์ฌ๋ฅ๋ก ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ๊ธฐ
ํํ์ ํ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ณธ๋ฅ ๋ฐ ํก์๋ฅ์์ด์ ์๋ฅ๋์ด ํฐ ์ํฅ์
๋ฐ์ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ํ ๋ฐ ์๋ค.
๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ํ์ฒ๋ณธ๋ฅ์ ๋จ๋ฉด์ ์ง์ฌ๊ฐํ ๋๋ ์ฌ
๋ค๋ฆฌ๊ผด ๋ฑ์ผ๋ก ๊ณ ์ ์ํจ ๋จ์ผ ์๋ก์์ ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ
๊ฒํ ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์์ผ๋, ์ค์ ํ์ฒ์ ์ ์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ค
์ํ ๋ณธ๋ฅ์ ๋จ๋ฉด ํ์์ด๋ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด์ ๊ฒฝ์ฌ ๋ฑ์ด ๊ณ ๋ ค๋์ด์ผ
ํ๋ค. ์ฆ, ์์ด๊ฐ ์ค์น๋ ํ์๋ ํก์๋ฅ์์ด์์ ๋ฐ์ํ ์ ์
๋ ์์๋ณํ, ์ ์๋ณํ ๋ฐ ํ๋ฆ๋ฐฉํฅ ๋ณํ ๋ฑ์ ํ๋ฆ์์์ด ๋ณธ
๋ฅ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ธก๋์ง๋ง, ์ด์ ๋ํ
์ฐ๊ตฌ๋ ์งํ๋ ๋ฐ๊ฐ ์๋ค. ๊ตญ๋ด ํ์ฒ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์์๋ ํ์ฒ ์
๋ฐฉ๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ 1:3์ด์์ผ๋ก ์ ์ํ๊ณ ์์ผ๋ ์ค์ ๋์ฌ์ง์ ํ์ฒ
์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ง์ธ ์ ๋ฐฉ๋ถํฐ ๋ค์ํ๊ฒ ์ค๊ณ๋์ด ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์
์๋ ํก์๋ฅ์์ด๊ฐ ์ค์น๋๋ ๋ณธ๋ฅ์ ๋ค์ํ ์ ๋ฐฉ๊ฒฝ์ฌ์กฐ๊ฑด์
๋ํด์ ์ ํํ ํก์๋ฅ๋์ ์ฐ์ ํ ์ ์๋ ์ ๋๊ณ์์์ ์ ์
ํ์๋ค.
2. ํก์๋ฅ์์ด ๊ธฐ๋ณธ์ด๋ก
ํก์๋ฅ์์ด ํ๋ฆ์ ๋ํ ๊ธฐ๋ณธ์ด๋ก ์์ Fig. 1์ ๋ํ๋ธ ๋ฐ
์ ๊ฐ์ด ์ง์ฌ๊ฐํ ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ ํ์๊ฒฝ์ฌ์ ๋จ๋ฉด์ด ์ผ์
ํ ์๋ก์ ๋ํ ์ ๋๊ณต์์ธ ์ (1)๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(1)
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ํก์๋ฅ๋, , ๋ ํก์๋ฅ ์ โคํ ๋ณธ๋ฅ์ ๋,
์ ์ ๋๊ณ์, ๋ ํก์๋ฅ์์ด์์ ์ธก์ ํ ์์ฌ, ๋ ํก์๋ฅ์
์ด ๋์ด, ์ ์์ด ํญ, ๋ ํ๋ฆ๋ฐฉํฅ๊ฑฐ๋ฆฌ, ๋ ๋ณธ๋ฅํํญ, ๋
์ค๋ ฅ๊ฐ์๋์ด๋ค.
Lee and Holley (2002)๋ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ์๋ก์ ์ค์น๋ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949 943
Fig. 2. Definition sketch of a traperzoidal side weir flow
Fig. 3. Schematic description of experimental facility
Fig. 4. Observation points of flow of main channel
Fig. 5. Shape of side slope of main channel (
)
๊ด์ ์์ด์ ๋ํ ์๋ฅ๋ ์ฐ์ ์์ ์ (2)์ ๊ฐ์ด ์ ์ํ์๋ค.
(2)
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ์ ์ ๋๊ณ์์ด๊ณ , ๋ ์ ์๋ณด์ ๊ณ์์ด๋ค. ์
์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ํก์๋ฅ์์ด์ ์ ๋ฉดํญ์ด๊ณ , ๋ ์์ด์ ์ธก๋ฉด๊ฒฝ์ฌ
์ด๋ค. ๋ ํก์๋ฅ์์ด์ ํ๋ฅ๋ถ ๋ณธ๋ฅํ๋์ ์ค์ฌ์์์ด๊ณ ,
ํก์๋ฅ์์ด ๋ง๋ฃจ๊ฐ ๊ธฐ์ค์ด๋ค. Yoon and Cho (2011)๋ ์ค์
ํ์ฒ์ ์ ์ฉ์ฑ์ด ๋์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ์๋ก์ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ์
๋๊ณ์๋ฅผ ์ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด ์์ด ํ๋ฆ์ ์ฃผ์ ๋ณ์๋ค์ธ ์๋ฅ
์, ์์ด ๋์ด ๋ฐ ๊ธธ์ด, ๋ณธ๋ฅ ์๋ก ํญ ๋ฐ ๊ฒฝ์ฌ ๋ฑ์ ๊ณ ๋ ค
ํ์๊ณ , Fig. 2์ ๊ฐ์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํด ์ (1)๊ณผ ์
(2)๋ฅผ ๊ธฐ์ด๋ก ํ ์ (3)๊ณผ ์ (4)๋ฅผ ๊ธฐ๋ณธ์ด๋ก ์์ผ๋ก ์ ์ํ์๋ค.
(3)
(4)
์ฌ๊ธฐ์, ์ ์์ด๊ธธ์ด, ๋ ์์ด๋ถ ํ๊ท ์์ฌ, ๋ ์์ด๋์ด,
๋ ์์ด๋ถ ์ธก๋ฉด์ ๊ฒฝ์ฌ, ์ ์ ๋๊ณ์๋ก์ ํก์๋ฅ์์ด
์ ๊ธธ์ด๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋ผ ๋ณํ์ง ์๊ณ ์ผ์ ํ๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์
(3)๊ณผ ์(4)๋ฅผ ๊ธฐ๋ณธ์ด๋ก ์์ผ๋ก ํ์ฌ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ๊ธฐํ
ํ์ ํ์์ ๊ณ ๋ คํ ์ ๋๊ณ์๋ฅผ ์ฐ์ ํ์๋ค.
3. ์คํ์กฐ๊ฑด ๋ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ถ์
3.1 ์๋ฆฌ์คํ ์กฐ๊ฑด
๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ์๋ฆฌ์คํ ์ฅ์น๋ Fig. 3๊ณผ ๊ฐ๊ณ , ๊ธธ์ด 14.0 m, ํญ
0.6 m, ๋์ด 0.2 m, ๊ฐ๋ณ๊ฒฝ์ฌ์ ๊ฐ์๋ก ์คํ์ฅ์น๋ฅผ ์ด์ฉํ์
์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ 1:0.5, 1:1, 1:2๋ก ๋ณํ
์์ผ ์คํ์ ์งํํ์๋ค.
์ธก์ ์ ์์น๋ Fig. 4์ ๊ฐ์ด ์๋ก์ ์ด 35๊ฐ์ ํก๋จ๋ฉด์
์ค์ ํ์๊ณ , ํก์๋ฅ์์ด๊ฐ ์ค์น๋๋ ์๋ก ์ค์ฌ๋ถ 4.4 m ๊ตฌ๊ฐ
์์ ๋ณธ๋ฅ ํ๋ฆ๋ณํ๋ฅผ ์ธ๋ฐํ๊ฒ ๊ด์ฐฐํ๊ธฐ ์ํด 0.2 m์ ์กฐ๋ฐ
ํ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑํ์๋ค. ๋๋จธ์ง ๊ตฌ๊ฐ์ 0.5 m ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ
ํ์ฌ ์๋ก ์ค์ฌ์์ ์์ฌ๊ณผ ์ ์์ ์ธก์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ํฌ์ธํธ๊ฒ
์ด์ง์ 2์ฐจ์ ์ ์์์ ์๊ณ VM 801-H๋ฅผ ์ด์ฉํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ
๊ณ ํก์๋ฅ๋์ ์ ๋์๋ก๋ฅผ ํตํด ์ ์์กฐ๋ก ์ ์ ์ํจ ํ ์์ฐ์
์ด ๋ฐ ์์กฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ด์ ํก์๋ฅ์ ํญ(๋๊ป)
์ 2 cm์ด๊ณ ์์ด์ ์๋ฅ ํ๋ฆ๋ฐฉํฅ์ ๊ธธ์ด๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค.
Off-line ์ ์์ง์ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ ์น์ํจ๊ณผ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ
(2006, ๋ํ์ฃผํ๊ณต์ฌ)์์ off-line ์ ๋ฅ์ง์ ๊ตญ๋ด ์ฌํด์ํฅ
ํ๊ฐ์๋ฅผ ์กฐ์ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ๋ฅ์ง๊ฐ ์ค์น๋ ํ์ฒ์์ ํก์๋ฅ์
์ด ํน์ฑ์ ๊ฐ 0.3~16.25 (ํ๊ท 4.04), ๋ 0.44~0.97
(ํ๊ท 0.76), ๋ 0.37~58.27 (ํ๊ท 7.79)๋ก ์ค๊ณ๋์๊ณ ,
๋ 0.31~1.03์ ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์กฐ์ฌ๋์๋ค.
์ด๋ฅผ ์ฐธ๊ณ ํ์ฌ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์๋ฆฌ์คํ ์ฅ์น๋ฅผ ์ค๊ณํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ณธ
๋ฅ์๋ก ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ฅธ ํก์๋ฅ์์ด์ ํ๋ฆํน์ฑ์
๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ 1:0.5, 1:1, 1:2๋ก ๋ณํ์์ผ
ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ ์คํ์ ํ์๋ค. ์คํ์ ์ฌ์ฉ๋ ๋ณธ๋ฅ์๋ก
์ ํก๋จ๋ฉดํ์์ Fig. 5์ ๋ํ๋ด์๋ค.
์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ์ฌ์ฉ๋ ์คํ์กฐ๊ฑด ๋ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ Table 1
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949944
Table 1. Range of test variables
Channel Shape (m3/sec)
(%)
1:0.5 Trapezoidal
5.0, 3.0, 1.00.020โผ0.030
(at a 0.005 interval)
0.1โผ0.7
(at a 0.2 interval)0.41โผ1.59 7.4ร10
4 ~ 1.06ร10
61:1 Trapezoidal
1:2 Trapezoidal
(a) =1.0
(b) =3.0
(c) =5.0
Fig. 6. Variation of at the slope of 0.1%
(a) =1.0
(b) =3.0
(c) =5.0
Fig. 7. Variation of at the slope of 0.3%
๊ณผ ๊ฐ๋ค. ์ฆ, ๋ณธ๋ฅ์ ์ ๋ ์กฐ๊ฑด์ 0.020 m3/sec, 0.025 m
3/sec,
0.030 m3/sec์ด๊ณ , ํ๋ฃจ๋์ ์ ํก์๋ฅ์์ด ๋์ด(0.06 m)-
์๋ฅ์์ฌ๋น ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์ํด ํ์๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ 0.1~0.7%๊น
์ง 0.2% ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก 4๊ฐ์ง ๊ฒฝ์ฐ๋ก ํ์๋ค. ๋ํ ์์ด์ ๊ธธ์ด๋ฅผ
1.0 m, 0.6 m, 0.2 m๋ก ํ์ฌ L/B๊ฐ 5.0, 3.0, 1.0์ผ๋ก ๋ณํ์์ผฐ๊ณ
์์ดํญ์ 0.02 m๋ก ๊ณ ์ ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ค์ํ
์ด ์คํํ์๋ ๋ณธ๋ฅ ์๋ก์ ๊ฐ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ณ๋ก 36case, ์ฆ
๋ชจ๋ 108case์ ๋ํด ์คํํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์คํ์ Reynolds์
๊ฐ ๋๋ฌด ์๊ฒ ๋๋ฉด ์ธต๋ฅํ๋ฆ์์์ ์ ์ฑํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋ ์ ์
๋ค. ๋ณธ ์คํ์กฐ๊ฑด์์์ Reynolds์๊ฐ 7.4ร104 ~ 1.06ร10
6๋ก
์ ๋๋ฅํ๋ฆ์ ๋ํ๋ด๋ฏ๋ก ์ ์ฑํจ๊ณผ๋ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์์ผ๋ฉฐ,
๋ชจ๋ ํ๋ฆ์์ ์ ์ฉ์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
3.2 ํก์๋ฅ์์ด์ ํ๋ฆํน์ฑ ๋ถ์
๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ํก์๋ฅ์์ด๋ถ์ ํ๋ฆํน
์ฑ์ ํก์๋ฅ์์ด์ ํญ๊ณผ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ํ๋ฆ์กฐ๊ฑด ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ
๋ฌ๋ผ์ง๋ฏ๋ก, ํก์๋ฅ์์ด์ ํญ๊ณผ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋๋ณํ์ ๋ฐ
๋ฅธ ํก์๋ฅ์์ด๋ถ์ ํก์๋ฅ์์ด ์ยทํ๋ฅ๋ถ์ ์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ถ
์ํ์๋ค. ์ด๋ ์ฌ์ฉํ ์กฐ๊ฑด์ ์๋ก๊ฒฝ์ฌ 0.1~0.7% (0.2% ๊ฐ
๊ฒฉ), ์ ๋ 20~30 (5 ๊ฐ๊ฒฉ)์ด๋ฉฐ, ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ค์ฌ์์
์ธก์ ๋ ์๋ฃ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ถ์ํ์๋ค. ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด
๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ฅธ ํก์๋ฅ์์ด๋ถ ๋ณํ๋ฅผ Fig. 6~9์ ๋ํ๋ด์๋ค.
์๋ก๊ฒฝ์ฌ๊ฐ 0.1%์ผ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ณธ๋ฅ์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๊ธํ ์๋ก
ํก์๋ฅ์์ด ์๋ฅ๋ถ์์ ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ์์ํ์ฌ ์์ดํญ์
์ฝ 2/3์ง์ ๊น์ง ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ค๊ฐ, ํก์๋ฅ์์ด ํ๋ฅ๋ถ์์๋
๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ธ๋ค. ์๋ก๊ฒฝ์ฌ 0.3%์ ๊ฒฝ์ฐ๋ ๋ณธ๋ฅ
์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๊ธํ ์๋ก ํก์๋ฅ์์ด๋ถ์์ ์ ๋์ด ํด ๊ฒฝ
์ฐ ๊ณ์ํด์ ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ด๋ฉฐ, ์๋งํ ์๋ก์๋ก
๊ฒฝ์ฌ 0.1%์ ๋น์ทํ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ด๋ฉฐ ๊ฐ์ํ๋ค. ์๋ก๊ฒฝ์ฌ๊ฐ
0.5% ๋ฐ 0.7%๋ก ์ปค์ง๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์์ด์๋ฅ๋ถ์์ ๊ฐ 1.0
๋๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๊ณ , ์์ด์ค์ฌ๋ถ์์ ์์ดํ๋ฅ๋ถ๊น์ง๋
๊ณ์ํด์ ๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ธ๋ค. ๋ํ ์๋ก๊ฒฝ์ฌ
0.3%์์ ๋ถํฐ ํก์๋ฅ๋ถ์์ ๊ฐ 1์ด ๋๋ ์ง์ญ์ด ์กฐ๊ธ์ฉ
๋ํ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๊ณ , ์๋ก๊ฒฝ์ฌ๊ฐ 0.5% ์ด์์ด ๋๋ฉด
ํก์๋ฅ์์ด์ ์ ๋ฐ๋ถ๋ ๊ฐ ๊ฑฐ์ ๋๋ถ๋ถ 1์ด ๋๋ ๊ฒ์ผ๋ก
๋ํ๋ฌ๋ค.
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949 945
(a) =1.0
(b) =3.0
(c) =5.0
Fig. 8. Variation of at the slope of 0.5%
(a) =1.0
(b) =3.0
(c) =5.0
Fig. 9. Variation of at the slope of 0.7%
3.3 ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ฅธ ํก์๋ฅ์์ด ์ ๋
๊ณ์์
๊ธฐ์กด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ ์์ด์์ฒด์ ํ์์ด๋
ํฌ๊ธฐ ๋ฐ ๋์ด ๋ฑ์ ๋ฐ๋ฅธ ํ๋ฆํ์ ๊ตฌ๋ช ๊ณผ ์ ๋๊ณ์ ์ฐ์ ์ ์ง
์ค๋์ด ์์ผ๋, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์
๋ฐ๋ผ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ์๋ฅ๋ ๋ณํ๋ฅผ ์ถ์ ํ๋๋ฐ ์ฃผ์์ ์
๋์๋ค.
๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ํํ์ ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ๋์ด, ๊ธธ์ด, ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ
์ฌ, ์์ด ์๋ฅ๋ถ์ ๋ณด ์ค์น ์ ๋ฌด ๋ฑ ๋ค์ํ ์กฐ๊ฑด์ ๊ด์ ํก์๋ฅ
์์ด์ ์๋ฅ๋๊ณผ ์ ๋๊ณ์ ๋ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๊ฒ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์
๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์ฑ๊ณผ๋ฅผ ๋ฉด๋ฐํ ๋ถ์ํ์ฌ, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฃผ๋ ๊ณผ์ ์ธ
๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ฐ๋ฅธ ์๋ฅ๋๊ณผ ์ ๋๊ณ์ ๋ฑ์ ๋น
๊ต์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ ์ธ์๋ค์ ์ ์ ํ์ฌ ์
(5)์ ๋ํ๋ด์๋ค.
(5)
์ฌ๊ธฐ์, ์ ์ ๋๊ณ์, ๋ ์๋ฅ ํ๋ฃจ๋์, ์ ํก์๋ฅ์
์ด ๊ธธ์ด, ๋ ์๋ก ํญ, ๋ ์๋ฅ์์ฌ, ๋ ํก์๋ฅ์์ด ๋์ด,
๋ ํ์๊ฒฝ์ฌ, ๋ ๋ณธ๋ฅ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ด๋ค.
์ (5)์ ๋ํ๋ธ ์ฃผ์ ์ธ์๋ค์ ๋ํ ์ฐจ์ํด์์ ํตํด, ์ (6)
๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฌด์ฐจ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์์ ์กฐํฉ์ผ๋ก ์ฌ๊ตฌ์ฑํ์๋ค.
(6)
์ (6)์ ๊ฐ ์ธ์๋ค์ ๋ ๋ฆฝ๋ณ์๋ก ๊ฐ์ ํ๋ฉด, ์ (7)๊ณผ ๊ฐ์ด
๋ค์ค์ ํํ๊ท์์ผ๋ก ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค.
(7)
์ (7)์ ๋ํ๋ธ ๋ค์ค์ ํํ๊ท์์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋งค๊ฐ๋ณ์์
๋ํ ์ต์ ํ๋ก ์ ๋๊ณ์์์ ๊ฒฐ์ ํ์๋ค. ๊ธฐ์กด์ ์ฑ๊ณผ๋ค์
๋ฐ๋ฅด๋ฉด, ์ ๋๊ณ์ ์ฐ์ ์ ๋ชจ๋ ๋งค๊ฐ๋ณ์๊ฐ ํฌํจ๋ ๊ฒ๋ณด๋ค ์ค
์๋ ๋ฐ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ๋์ 3~4๊ฐ์ ๋ณ์๋ฅผ ํ์ฉํ๋ ๊ฒ์ด ํจ๊ณผ์
์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ์ ์๋์ด ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ฐ ๋งค๊ฐ๋ณ์์ ์ค์๋
๋ฅผ ๋ถ์ํ์ฌ , , , ๋ฑ 4๊ฐ ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ ํ์๋ค.
์ (7)๋ฅผ ๊ธฐ๋ณธ๋ฐฉ์ ์์ผ๋ก ํ์ฌ ๊ฐ ๋งค๊ฐ๋ณ์์ ์ค์๋๋ฅผ ํ
์ธํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๊ฐ๊ฐ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ค์ ์กฐํฉํ์ฌ ๋ค์คํ๊ท๋ถ์
์ ์ํํ์์ผ๋ฉฐ, ํ์๋ณ๋ก ์ผ๋ถ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ Table 2์ ์๋กํ์
๋ค(์ฌ๊ธฐ์, ๋ ๋ณ์์ ๊ฐ์, ์ ๊ฒฐ์ ๊ณ์). ๋ถ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ,
>>> ์ ์์๋ก ์ค์๋๊ฐ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ
๋ฌ๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ ๋๊ณ์์์
์ยท์ฌ๋ฅ๋ฅผ ํตํฉํ์ฌ ์ ์ฉํ ์ ์๋ ์ (8), (9)์ ์๋ฅ์ ์ ์ฉ
์ฑ์ด ๋ ๋์ ์ (10)์ผ๋ก ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ์ ์ํ์๋ค.
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949946
Table 2. Analysis of the importance of experimental parameters
No. of Variables CASE Residual
2
(
,
) 0.654 0.417
(
,
) 0.790 0.377
(
,
) 0.791 0.375
(,
) 0.689 0.421
(,
) 0.688 0.422
3
(
,
,
) 0.791 0.385
(
,
,
) 0.697 0.426
(,,
) 0.778 0.361
(
,
,
) 0.801 0.358
(,,
) 0.797 0.359
(,,
) 0.799 0.363
4
(
,,,
) 0.589 0.483
(,
,,
,
) 0.502 0.478
(
,
,,
) 0.655 0.466
(
,
,,
) 0.638 0.425
(
,
,,
) 0.802 0.358
(
,
,,
) 0.802 0.358
(
,
,,
) 0.804 0.355
(,
,
,
) 0.804 0.357
5
(
,
,
,,,) 0.585 0.659
(
,,
,,
) 0.804 0.353
(
,,
,
,
) 0.805 0.354
(
,
,,,
) 0.804 0.354
(
,
,,,
) 0.802 0.358
(
,
,,,
) 0.802 0.358
6 (,
,
,,
,
) 0.805 0.353
(8)
(9)
์ฌ๊ธฐ์, โผ, โผ,
โผ, โผ์ด๋ค.
(10)
์ฌ๊ธฐ์, โผ, โผ,
โผ์ด๋ค.
4. ๊ฒฐ๊ณผ๋ถ์ ๋ฐ ๋น๊ต๊ฒํ
์ ์๋ ์ ๋๊ณ์์์ ์ ์ฉ์ฑ์ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ค์ธก๋
์๋ฃ์ ๊ณ์ฐ๋ ์๋ฃ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค. Fig. 10์ , ,
์ 3๊ฐ์ ๋ณ์๋ก ์ ์๋ ์ ๋๊ณ์์ (8)์ ์ํด ๊ณ์ฐ๋
๊ณผ ์ค์ธก๋
์ ๋น๊ต์ด๋ฉฐ, Fig. 11์ ๊ณ์ฐ๋ ์ ์ค์ธก๋
๋ฅผ ๋น๊ตํ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. ์ค์ธก๋ ์ ๋๊ณผ ๊ณ์ฐ๋ ์ ๋์ด 9.7%
์ ์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์์ด ์ค์ธก๋ ํก์๋ฅ๋๊ณผ ๋น๊ต์
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949 947
Fig. 10. Comparison of calculated and computed
Fig. 11. Comparison of calculated and computed
Fig. 12. Comparison of calculated and computed
Fig. 13. Comparison of calculated and computed
Fig. 14. Comparison of calculated and computed
Fig. 15. Comparison of calculated and computed
์ ์ผ์นํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
Fig. 12๋ , , , ์ 4๊ฐ ๋ณ์๋ก ์ ์๋ ์ ๋
๊ณ์์ (9)์ ์ํด ๊ณ์ฐ๋ ๊ณผ ์ธก์ ๋
์ ๋น๊ตํ ๊ฒ์ด๋ฉฐ,
Fig. 13์ ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐ๋ ์๋ฅ๋๊ณผ ์ธก์ ๋ ์๋ฅ๋์
๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋ค. ์ค์ธก๋ ์๋ฅ๋๊ณผ ๊ณ์ฐ๋ ์๋ฅ๋์ด 7.46%
์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์์ด ๊ณ์ฐ๋ ๊ฐ์ ์ ์ฉ์ฑ์ด ๋์
๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
๊ทธ๋ฆฌ๊ณ , ์๋ฅ์กฐ๊ฑด์์ ์ ์๋ ์ ๋๊ณ์์ (10)์ ์ ์ฉ์ฑ
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949948
Fig. 16. Verification of present relations using the experimental
data of Yoon, Yeong & Cho(2011)
(Subcritical)
Fig. 17. Verification of present relations using the experimental data
of Yoon, Yeong & Cho(2011)
(Subcritical)
Fig. 18. Verification of present relations using the experimental
data of Yoon, Yeong & Cho(2011)
(All)
Fig. 19. Verification of present relations using the experimental data
of Yoon, Yeong & Cho(2011)
(All)
์ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ค์ธก๋ ์๋ฃ์ ๊ณ์ฐ๋ ์๋ฃ๋ฅผ ๋น๊ตํ์
๋ค. Fig. 14๋ ๊ณ์ฐ๋ ๊ณผ ์ธก์ ๋
์ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋ฉฐ,
Fig. 17์ ๊ณ์ฐ๋ ์๋ฅ๋๊ณผ ์ธก์ ๋ ์๋ฅ๋์ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด
๋ค. ์ค์ธก๋ ํก์๋ฅ๋๊ณผ ๊ณ์ฐ๋ ํก์๋ฅ๋์ด 8.56%์ ์ ๋ํ
๊ท ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์์ด ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ์ํ ๊ฐ์ ์ ์ฉ์ฑ์ด
๋น๊ต์ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. Fig. 16์์ ๊ณ์ฐ์น ๊ณผ ์ธก์
์น ์ ์๊ด์ฑ์ด ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋์ง๋ง, ํก์๋ฅ๋ ๋
๊ณ์ฐ์น์ ์ธก์ ์น๊ฐ ์ํธํ ์๊ด์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ ์ด์ ๋ ํก์๋ฅ
๋์ ์ง๋ฐฐํ๋ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ค์ ๊ธฐ์ธํ๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ (3)
๊ณผ ์ (4)์์ ์์ด์ ํก์๋ฅ๋ ๋ฅผ ์ค์ธกํ์ฌ ์ ๋๊ณ์
์ ์ฐ์ ํ๊ฒ ๋๋ค. ์ (3)๊ณผ ์ (4)์ ์ ๋ํ ์ฃผ์ ๋ณ์๋
์ ๋๊ณ์
, ํก์๋ฅ์์ด ๊ธธ์ด(), ์์ด ์๋ฅ์์ฌ()์ด
๋ค. ๊ทธ๊ฒฐ๊ณผ Fig. 16์ ๋ํ๋ธ ๊ณ์ฐ์น ์ ์ (10)์ ์ฌ์ฉํ
๊ฐ์ด๋ฉฐ, ์ (10)์ ํก์๋ฅ์์ด ๊ธธ์ด ์ ํฌํจํ์ง ์์ผ๋ฏ๋ก,
์ธก์ ์น ์ ๋ํด ์๊ด์ฑ์ด ๋ฎ์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ
๊ณ์ฐ์น ํก์๋ฅ๋์๋ ํก์๋ฅ์์ด ๊ธธ์ด๊ฐ ํฌํจ๋๋ฏ๋ก Fig.
15์ ๊ฐ์ด ๊ณ์ฐ์น์ ์ธก์ ์น์ ์๊ด๊ด๊ณ๊ฐ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ
๋ฌ๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์งํ๋ ์คํ์ ํตํด ์ธก์ ๋ ๋งค๊ฐ๋ณ์ ๋ฐ ํก์
๋ฅ๋์ ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ด ์ ์ํ ์ ๋๊ณ์์์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ณ
์ฐ๋ ํก์๋ฅ๋๊ณผ ๋น๊ต๋ฅผ ํตํด, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ฑ๊ณผ์ ์ ์ฉ์ฑ์ ๊ฒํ
ํ์๋ค. ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์ฑ๊ณผ ์ค ์ต๊ทผ์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ๊ด์ ํก์๋ฅ์
์ด์ ์ ๋๊ณ์๋ฅผ ์ฐ์ ํ Yoon and Cho (2011)์ Park and
Lee (2010)์ ์คํ์กฐ๊ฑด๊ณผ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์ ์ฌํ๋ฏ๋ก ์ด์ ๋ํด ๋น๊ต
๋ถ์ํ์๋ค.
Yoon and Cho (2011)์์ ์ ์๋ ์ ๋๊ณ์์ ์ค ์๋ฅ์กฐ๊ฑด
์์ ๊ณ์ฐ๋ ํก์๋ฅ๋๊ณผ ์ธก์ ๋ ํก์๋ฅ๋์ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ ์ ๋
ํ๊ท ์ค์ฐจ๊ฐ 23.9%์๊ณ , ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ Fig. 16~17์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Fig. 18 ๋ฐ Fig. 19๋ ์ ์ฒด์กฐ๊ฑด์ ๋ํ ๋น๊ต ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋ฉฐ, ์ ๋ํ
๊ท ์ค์ฐจ๋ 29.73%๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ๊ฐ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์
์ ์๋ ์๋ณด๋ค ๋๊ฒ ๋ํ๋, ์ ์๋ ์ ๋๊ณ์์์ด ๋ ์ ํํ
ํก์๋ฅ๋์ ์ฐ์ ํ ์ ์์์ ์๋ฏธํ๋ค.
H.-S. Kang and H.-J. Cho / Journal of Korea Water Resources Association 49(11) 941-949 949
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
์ด ๋ ผ๋ฌธ์ 2014๋ ์ธ์ฐ๋ํ๊ต ์ฐ๊ตฌ๋น์ ์ํ์ฌ ์ฐ๊ตฌ๋์์.
5. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ๊ด์
ํก์๋ฅ์์ด ์ค์น ์ ๋ณธ๋ฅ์ ํ๋ฆ์กฐ๊ฑด์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ๋๊ณ์
์์ ์ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํ ์๋ฆฌ์คํ์ ์ค์ํ์๋ค. ์ธก์ ๋ ์คํ์ฑ
๊ณผ๋ฅผ ์ ํ์ฐ๊ตฌ์ธ ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ ์ฑ๊ณผ์ ๋น๊ต๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ณธ
๋ฅ์๋ก ํ์์ ๋ฐ๋ฅธ ํ๋ฆํน์ฑ์ ๋ณํ์ ๋ํ ์ค์์ฑ์ ํ์ธํ
์ ์์๋ค. ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์ ๋๊ณ์
์์ ์ฐ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์์ฝํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
1) De Marchi ์ด๋ก ์์์ ์ผ์ ๋น์๋์ง ๊ฐ์ ์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ์
๋ก์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ๊ด์ ์์ด์์๋ ํ๋นํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ถ์๋์
๊ณ , ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ์๋งํด ์ง์๋ก ๋น์๋์ง
์ฐจ๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ฌ ์์ ์ ์ธ ํ๋ฆ์ ์ ์งํ ์ ์
๋ค๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
2) ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๊ธํ ์๋ก ํก์๋ฅ์์ด ์ค์น
์ ยทํ์ ๋ํ ๋น์๋์ง๋น๋ ์ปค์ง๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๊ณ , ์
๋ก ๊ฒฝ์ฌ๊ฐ 0.5% ์ด์์ผ ๋๋ ์ ์ฒด์ ํ๋ฆ์ด ์๋ฅ์์ ์ฌ๋ฅ
๋ก ๋ฐ๋๋ฉด์ ๋น์๋์ง๋น๊ฐ 1๋ณด๋ค ์ปค์ง๋ ์ง์ญ์ด ๋ํ๋ฌ๋ค.
3) ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ์ ๋ํ ๋ณ์ ๋ฅผ ๋์ ํ์ฌ
์๋ก์ด ๊ด์ ํก์๋ฅ์์ด์ ์ ๋๊ณ์ ์ฐ์ ์์ ์ ์ํ์
๋ค. ์๋ฅ์ ์ฌ๋ฅ๋ฅผ ๋ชจ๋ ํฌํจํ๋ ์กฐ๊ฑด์์ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์
๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๋ณํ๋ ๋ ์ ๋๊ณ์์์ > >
> ์ ์์๋ก ์ค์๋๊ฐ ๋์์ ํ์ธํ์๊ณ , ๋ค์ค
ํ๊ท๋ถ์์ ํตํ์ฌ ์ ๋๊ณ์์์ ์ ์ํ์๋ค. ์๋กญ๊ฒ ์
์๋ ์์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฐ์ ๋ ๊ณผ ํก์๋ฅ๋ ์ ์ค์ธก์น
๋ฑ๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์ ์ฉ์ฑ์ ํ์ธํ์๋ค.
4) ์๋ฅํ๋ฆ์์ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๋ณํ๋ ๋, ๊ด
์ ํก์๋ฅ์์ด์ ์ ๋๊ณ์์์ , , ๋ฑ ์ฃผ์ 3
๋ณ์๋ง์ผ๋ก ์ ์ํ์๋ค. ์ ๋๊ณ์์์์ ๊ฐ ์ธ์์ ์ค์
๋๋ > > ์์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ์๊ฐ ์์
์๋ก ์ ๋๊ณ์์ ๋ด์์ ์ ์๊ด์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ
์ธ๋์๋ค.
5) ๊ฐ์๋ก ํ๋ฆ์์ ๊ฐ์ฅ ์ค์ํ ์ธ์๋ ์ด์ง๋ง, ์ ๋๊ณ
์์์ ๋ฅผ ํฌํจํ์ง ์๋ ์์์ ๋ณํํด์ ์ ์ํ์
๋ค. ์ด๋ฅผ ์ด์ฉํด์ ์ฐ์ ํ ์ ๋๊ณ์์ ๊ณผ ์๋ฅ๋์ ์ค
์ธก์น์ ๋น๊ตํ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ ์ ์ฉ์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
6) ์๋ฅ์กฐ๊ฑด์์ ๋ณธ๋ฅ์๋ก์ ์ ๋ฐฉ์ฌ๋ฉด๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๋ณํ๋ ๋ ์
๋๊ณ์์์ > > ์ ์์๋ก ์ค์๋๊ฐ ๋๊ฒ
๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ์๋ฅํ๋ฆ์์ ์ ์๊ด์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก
ํ์ธ๋์๋ค.
References
Borghei, S. M., Jalili, M. R., and Ghodsian, M. (1999). โDischarge
coefficient for sharp-crested side weir in subcritical flow.โ
Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 125, No.
10, pp. 1051-1056.
Cheong, H. F. (1991). โDischarge coefficient of lateral diversion
from traperzoidal channel.โ Journal of Hydraulic Engineering,
ASCE, Vol. 117, No. 4, pp. 461-475.
De March, G. (1934). โEssay on the performance of lateral weirs.โ
L'Energia Elettrica, Vol. 11, No. 11, pp. 849-860.
Hager, W. H. (1987). โLateral outflow over side weirs.โ Journal
of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 113, No. 4, pp. 491-504.
Honar, T., and Keshavarzi, A. (2009). โEffect of rounded-edge
entrance on discharge coefficient of side weir in rectangular
channels.โ Journal of the International Commission on Irrigation
and Drainage, Vol. 58, No. 4, pp. 482-491.
Jalili, M. R., and Borghei, S. M. (1996) โDiscussion of Discharge
coefficient of rectangular side weir by Singh, D. Manivannan
and T. Satyanarayana.โ Journal of irrigation and drainage
engineering, ASCE, Vol. 122, No. 2, p. 132.
Lee, K. L., and Holley, E. R. (2002). Physical modeling for
side-Channel weirs. CRWR Online Report 02-2, Houston,
TX, USA.
Park, M. H., and Lee, D. S. (2010). โDevelopment of discharge
formula for broad crested side weir.โ Journal of Korea Water
Resources Association, KWRA, Vol. 43, No. 6, pp. 525-531.
Ranga Raju, K. G., Prasad, B., and Gupta, S. K. (1979). โSide
weir in rectangular channel.โ Journal of Hydraulics Division,
ASCE, Vol. 105, No. 5, pp. 547-554.
Subramaya, K., and Awasthy, S. C. (1972). โSpatially varied flow
over side-weirs.โ Journal of Hydraulics Division, ASCE,
Vol. 98, No. 1, pp. 1-10.
Yoon, Y. B., and Cho, H. J. (2011). โAn estimation of discharge
coefficient for broad crested side weir.โ Journal of Korean
Society of Civil Engineers, KSCE, Vol. 31, No. 1B, pp. 63-70.