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수리모형실험을 통한 영산강하구둑 배수갑문 증설사업 수리현상분석
김하집 ( Hajip Kim ),김지성 ( Jisung Kim ),박병준 ( Byongjun Park ),김흥식 ( Heungsik Kim ),박영진 ( Youngjin Park ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
영산강하구둑은 총연장 4.35㎞로 목포시 옥암동과 영암군 삼호면 사이에 설치되었으며 1981년준공된 시설로 2억5천 만톤의 물을 담수할 수 있는 능력을 가지고 있다. 그러나 최근 상류유입토사의 퇴적과 지구온난화등 기상변화로 인해 영산강의 홍수량이 크게 증가함(48%)에 따라 영산호와 영암호 배수갑문을 확장하고, 영산호-영암호 연락수로를 확장하여 담수호간 홍수량을 분배하여 피해를 예방하기위하여 사업이 시행되어 영산호의 홍수관리능력 증대를 위한 계획이 수립되었다. 본 과업은 영산강 주변 홍수피해를 예방하기 위해 영산강하구둑 구조개선 사업으로 인하여 확장되는 영산호의 신설 배수갑문의 통수능력 검증과 유지관리에 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 배수갑문확장 전ㆍ후의 축소모형을 제작하여 수리모형실험을 실시하였다. 수리모형실험은 원형과 모형의 프루드(Froude)수를 같게 하는 프루드상사법칙을 적용하여 실험을 수행하였으며 모형축척은 1/80을 적용하였다. 수리모형실험 진행은 내ㆍ외 수위차에 따라3가지 조건에서 수행하였으며 주요 실험내용은 내ㆍ외수위 조건별 통수능력 검토, 수문조작에 따른 흐름 검토, 신설배수갑문 하류부에 대한 국부세굴실험 등을 수행하였다. 기존 및 신설배수갑문의 수리적 거동과 배수갑문 통합방류시의 수리현상을 측정하여 Tecplot을 이용하여 비교 해본 결과 기존배수갑문의 경우 배수갑문 통과 후 우편향적인 흐름과 우측에 와류가 형성되었으며 방류분담율은 기설 및 신설배수갑문이 49 : 50으로 비슷한 경향을 나타내었다. 신설배수갑문의 경우 중앙부를 통과하는 직선형의 유황을 나타내었고 배수갑문 통과 후 좌안에 위치한 돌출부의 영향으로 일부 도수현상이 발생하였으나 도수거리가 짧고 도수후의 수심이 낮아 큰 문제는 없을 것으로 판단된다. 신설배수갑문 단독 방류시 수위조건에 관계없이 좌안 및 우안 방향으로 대형 와류를 형성하였으나 유속이 작아 양안에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다. 기설 및 신설배수갑문 통합방류시 신설배수갑문의 방류영향으로 기설배수갑문의 유황이 변화하여 직선화된 흐름을 나타내었으며 기설갑문과 신설갑문의 방류수 교차지점에 와류가 관측되었으나 유속이 작아 미치는 영향은 미미할 것으로 판단되며 배수갑문 확장으로 인하여 수리현상이 안정화 되어 배수갑문 확장에 따른 이점이 기대된다.
오봉댐 재해대비 보강개발사업에 따른 여수로 수리모형실험
김하집 ( Kim Hajip ),박병준 ( Park Byongjun ),한상필 ( Han Sangpil ) 한국농공학회 2006 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2006 No.-
To estimate capacity of Obong dam spillway based on reinforcement and development plan, hydraulic physical scale model test was executed. In result, the plan was stable and safe but some problem was found. So it could present the solution and contribute for economic dam design and construction works.
김지성 ( Jisung Kim ),김동주 ( Dongju Kim ),박영진 ( Youngjin Park ),김하집 ( Hajip Kim ),조권상 ( Kwonsang Cho ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
1994년에 설치된 새만금 전구역수리모형은 방조제 끝막이 공사를 수행하기 위해서 조석에 따른 조위ㆍ유속 실험을 수행하였다. 2006년 새만금방조제 끝막이 완료 후에는 내부개발 계획 및 시공계획 수립에 필요한 기술지원을 수행하기 위해 모형의 경계와 축척을 변경하고 노후화된 시설을 교체하여 조석모형을 재구축하였다. 또한 2010년에는 2008년 지형 측량 자료를 기초로 지형을 수정하였다. 본 모형의 대상영역은 새만금간척사업지구를 포함하고 외해쪽으로는 선유도 말단, 내륙으로는 만경대교와 동진대교 상류하천구간을 포함한다. 새만금 호내 수위는 상류하천의 유입유량과 배수갑문의 유출입량에 의해 지배적으로 변동한다. 배수갑문의 운영은 해측의 조석현상이 지배적인 인자로 작용한다. 이러한 수위 변화 현상을 재현하기 위하여 Froude의 상사법칙을 적용하였으며, 실험시설의 규모 및 수위와 유속 재현성을 고려하여 수평축척을 1/450, 수직축척을 1/70으로 결정하였다. 사방 100m 규모의 새만금수리종합시험연구동에 새만금사업지구를 중심으로 동서방향 36km, 남북방향 40km의 영역에 대해 수리모형을 제작하였다. 새만금방조제 해측의 조석에 의한 조위는 외해측 개방경계에 위치한 6개의 조석발생위어를 이용하여 각 위어 지점에서 조위를 발생하여 재현한다. 시계열 조위 자료는 10개 분조를 이용한 합성조위로 산출한다. 하천 유입량은 만경강, 동진강 등 6개 유입하천의 유량을 시간에 따라 제어할 수 있는 공급시스템을 통해 재현하였다. 배수갑문은 전동수문을 설치하여 배수갑문 조작조건에 따른 자동제어가 가능하도록 구현하였다. 모형 검ㆍ보정은 새만금방조제 주변 해역에서의 조위와 호내 수위 및 유속 측정 결과 및 Delft3d 모델 수치해석 결과를 이용하여 수행하고 있다. 본 모형은 왜곡(왜곡도 6.43)되어 있어 수직거리가 수평거리에 비해 적게 줄어들어 모형표면이 매끄러워 모형의 조도를 증가시켜 표면마찰을 크게 하여 올바른 수면경사를 유도해야한다. 요구되는 보정조도의 크기는 Chezy 계수의 형태로 표현하면 C<sub>R</sub>=[L<sub>H</sub>/L<sub>V</sub>]<sup>1/2</sup>=[6.43]<sup>1/2</sup>=2.5이고 Chezy 계수 C는 White-Colebrook 공식으로 표현, C=18ㆍlog(12h/k), 여기서, h=수심(또는 동수반경), k=바닥의 조도이다. 수심별로 추가로 설치해야 될 조도 재료는 다음 <표 1>과 같으나 실제로 배치되는 조도재료의 양은 검정실험 결과를 통해 부분조정이 필요하다. <표 1> 추가 조도재료 계산량
새만금호 농업용지 방수제 주요지점의 수위 및 유속 수치모의
김동주 ( Dongjoo Kim ),박영진 ( Youngjin Park ),김지성 ( Jisung Kim ),김하집 ( Hajip Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
본 연구는 정부의 새만금 내부개발 기본구상의 변경취지에 부합되고 선도사업으로 추진되는 농업용지구간(54.2km)에 대해 시나리오별 수치모델을 구축하였다. 방수제 시공 현장 여건을 반영한 수치모델을 재현하여 각 공구별로 방수제시공시 세굴이 예측되는 곳에 대한 수치해석을 수행하여 공구별 방수제에 대한 수리학적 검토를 통해 장래 발생 가능한 변화를 예측하고자 하였다. 세굴이 예측되는 곳에 대한 수치해석 결과 100년 빈도 홍수위 조건에서 0.02㎧∼1.27㎧로 모의되어 세굴에 큰 영향을 주는 인자인 유속에 대해 안정적인 것으로 판단된다. 각각 방수제 공구별 시ㆍ종점 부분의 수위와 유속을 검토한 결과 100년 빈도의 홍수량이 유입시 유속분포가 0.02∼1.68㎧로 큰 유속이 발생되지 않는 것으로 분석되어 방수제 시공시 특별한 문제점은 발생되지 않는 것으로 판단되며, 시공 방법과 순서에 따른 방수제 안정성 검토가 앞으로 이루어져야 할 과제이다. 본 연구결과의 결과는 내부 개발 공사에 필요한 수리적인 기초자료를 제공함은 물론 새만금 종합간척사업과 관련하여 수자원 및 환경 등의 각종 정책 결정시 기초 자료로 활용될 것으로 판단된다. This study, the internal development of the Saemangeum basic concept of the changes being promoted as a lead construction and agricultural land works(54.2km) has established a numerical model for the scenario. Inner dikes to the construction site to reflect the following conditions to reproduce the numerical model by each areas during construction inner dikes where scour expected to perform a numerical analysis for the hydraulic review by areas with possible future changes were to predict. Numerical simulation results for scour expected frequency of 100 years in flood conditions is simulated with 0.02㎧∼1.27 ㎧ scour velocity for high-impact factor is considered to be stable. Each start point and end point work area of water proof agent reviewed and flow rate of 100 years flood, the velocity distribution in the influx of a large flow rate of 0.02 ∼1.68 ㎧ occur during construction inner dikes agent are not being evaluated as a special issue does not occur will be considered according to the method and order of construction inner dikes agent stability review suggests that the future need to be made.
박병준 ( Park Byongjun ),김하집 ( Kim Hajip ),하재율 ( Ha Jaeyul ),박창규 ( Park Changkyu ) 한국농공학회 2006 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2006 No.-
To estimate capacity of plan for Ochang dam spillway, hydraulic physical scale model test was executed. In result, the plan was very stable and safe. Even if the length of weir is smaller than 25.0m, capacity was enough. So it could contribute for economic dam design and construction works.
박병준 ( Park Byongjun ),김하집 ( Kim Hajip ),하재율 ( Ha Jaeyul ),조세일 ( Cho Seil ) 한국농공학회 2006 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2006 No.-
To find the reason of difference between computation discharge and measured discharge at the siphon spillway in Hadong dam, many experiment was executed. Because theoretical methods for making an estimate of discharge at siphon spillway are approached from water head value at inlet and outlet, cannot consider effects of vortex and aeration. But it could find a way out about these problem by hydraulic physical scale model test.