한 국 방 재 학 회 논 문 집 제9권 2호 2009년 4월
pp. 87 ~ 93
하천방재
삼각형 래버린스 위어의 유량계수 산정
Estimation of Discharge Coefficient for Triangle Shape Labyrinth Weir
송재우*·이진은**·임장혁***
Song, Jai Woo · Lee, Jin Eun · Im, Jang Hyuk
···
Abstract
The labyrinth weir can be defined that the plane shape of overflow part is not straight line and is a kind of weir having over- flow length increased by changing its plane shape. Recently, the labyrinth weir can be widely applied to various hydraulic facil- ities such as dam spillway, irrigation facilities, and canal structures by increasing precipitation. This study was performed to analyze the hydraulic characteristics according to triangle labyrinth weir using hydraulic model experiments and finally estimate the discharge coefficients for triangle labyrinth weirs. The formulae of discharge coefficient provided in this study, which make it feasible to calculate the overflow rate by a coefficient of correlation. sum of residuals, MAPE(Mean Absolute Percentage Error), are expected to be widely applied to design of hydraulic facilities such as dam spillway and irrigation system.
Key words : Labyrinth weir, Hydraulic model experiment, Non-linear multiple regressoin analysis, Discharge coefficieut
요 지
래버린스 위어는 마루부의 형상이 직선이 아닌 위어로 월류 폭을 증가시켜 월류량을 증대시키는 수공구조물이다. 최근 강우 량 증가에 의한 댐 여수로의 개선 및 관개시설 및 운하관련 수공구조물 등 래버린스 위어의 활용범위는 다양하고 이에 관한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구의 목적은 수리모형실험을 통해 삼각형 래버린스 위어 형상에 따른 수리특성 및 유량특성을 분석하여, 삼각형 래버린스 위어의 유량계수식을 제시하는데 있다. 본 연구에서 제시된 유량계수식은 상관계수, 잔차의 합, 평 균절대오차율을 분석한 결과 적용성이 있는 것으로 나타나 댐의 여수로 및 관개시설 등 수공구조물 설계에 적용이 가능할 것이다.
핵심용어 : 래버린스 위어, 수리모형실험, 비선형 다중회귀분석, 유량계수
···
1. 서 론
최근 들어 지구 온난화 및 이상기후 현상에 의해 전 세계 적으로 국지성 호우가 빈번히 발생되고 있으며, 그 강수량 또한 기존의 통계분석이나 기상관측으로 예측한 범위를 벗어 나고 있는 실정이다. 이와 같이, 급격히 증가되는 강수량에 의한 피해에 대비하기 위한 목적으로 2007년까지 대부분 댐 에 대한 치수능력 증대 사업이 수행되었다(건설교통 안전관 리 개선방안,2003). 우리나라의 경우 대부분의 기존 여수로의 추가 건설에 의한 댐의 안정성을 확보하고 있으며, 터널이나 개수로 형태의 여수로를 추가로 제작하고 있다. 한편, 댐의 안전성 확보를 위해 이미 국외에서는 다양한 래버린스 위어 를 여수로에 적용하고 있는 실정이다(Falvey, 2003). 래버린 스 위어는 월류부의 평면형상이 직선이 아닌 위어를 의미하 며, 일반적으로 삼각형 및 사각형이 주기적으로 설치된 형상
을 나타낸다. 동일한 설치 폭에서 평면상의 월류폭이 증가되 어 기존 선형 위어보다 수심이 일정하게 유지되고 월류량이 증가되어 여수로 등 수공구조물에 많이 이용되고 있다 (Taylor, 1968).
국내 월류량 특성 관련 연구로 최태훈(1987)은 수리모형 실험에 의해 래버린스 위어의 수리학적 특성과 기존 선형위 어와 비교하여 유량비와 효율을 분석하였다. 또한, 박세훈 등 (2007)은 중·소규모 댐에 대한 홍수배제능력 증대방안에 대 한 연구를 위해 래버린스 위어 일부를 실험조건에 포함시켜 연구 수행하였다.
국외 연구로는 월류량과 관련하여 래버린스 위어의 거동을 폭넓게 다룬 연구는 Taylor(1968)에 의해 수행되었으며, 동일 한 수로 폭을 가진 예연선형 위어의 흐름에 대한 래버린스 위어의 유량비에 관한 결과를 제시한 바 있다. Hay와 Taylor (1970)는 삼각형 혹은 사다리꼴 래버린스 위어의 월류량을
****정회원·홍익대학교 토목공학과 교수 공학박사(E-mail: [email protected])[email protected])
****정회원·홍익대학교 토목공학과 박사과정
****정회원·현대건설(주)기술개발원 과장 공학박사(교신저자)
평가하기 위한 기준을 포함한 래버린스 위어의 설계 과정을 제시하였다. 또한, 이들은 래버린스 위어의 월류능력은 동일 수두 조건에서 선형위어보다 마루 확폭비에 의해 증가하며, 이러한 능력은 상류수두가 작은 경우에 크게 나타난다고 제 시한 바 있다. 이후에도 다수의 연구자들이 수리모형 실험을 수행하여 래버린스 위어에 관한 연구를 수행하였다. 미 개척 국은 Richard Dam 래버린스 여수로의 수리모형실험을 수행 하였다. 이 연구의 결과는 Stanley Lake의 래버린스 위어 설 계에 사용되었다(Tullis, 1995). Tullis 등(2005)은 낮은 월류 높이를 갖는 래버린스 위어의 성능 개선에 대해 래버린스 위어 마루 형상을 변화시켜가며 실험을 수행하여 효율적인 마루 형상를 제시하였다. Tullis 등(2007)은 수중 래버린스 위어에 관한 연구를 수리모형실험을 이용하여 수행하였다.
수중 위어 조건에서는 래버린스 위어가 비효율적인 것으로 분석되었으며, 수두-유량관계식에 의해 이러한 결과를 정량 화하였다.
현재까지 국내연구 동향을 분석한 결과, 래버린스 위어의 수리학적 특성을 파악하기에 불충분할 뿐만 아니라 실제 현 장에서 적용 가능한 래버린스 위어 설계 및 월류량 분석에 사용되기에도 미흡한 실정이므로, 관련 수공구조물에 관한 기 초자료 확보 및 설계적용 측면에서 연구가 필요한 실정이다.
본 연구의 목적은 래버린스 위어의 대표적이고 일반적인 형상인 삼각형 래버린스 위어에 대해 월류량 증대효과를 정 량화하기 위해 유량계수 산정식을 제시하여 보다 정확한 수 공구조물 설계에 기여하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 복잡한 래버린스 위어의 흐름현상을 모의 하기 위해 수리모
형실험을 수행하였다. 또한, 수리모형실험 결과를 이용하여 유 량특성을 분석하였으며, 비선형 다중회귀 분석을 이용하여 삼 각형 래버린스 위어의 유량계수식을 제시하였다.
2. 차원해석 및 유량계수 산정식 2.1 차원해석
그림 1에 나타낸 바와 같이 래버린스위어의 설계를 위해 필요한 변수들로 래버린스 위어의 길이(L), 폭(W), 정부 (crest)높이(P), 벽면과의 사이 각(α ), 마루형상, 선단(apex) 형태 등과 같은 많은 중요한 변수들이 있다. 본 연구에서는 물리적 영향을 고려하기 위해 차원해석에 의해 식(1)과 같이, 수리학적 매개변수를 산정하였다. 본 연구에서는 수심유지 효 과에 대한 영향인자를 고려하기 위해 차원해석을 적용하였으 며, 차원해석은 Buckingham의 π정리에 의하여 수행하였다.
(1)
여기서, C = 래버린스 위어의 유량계수, Ht=전수두(= Hd+ V2/ 2g, V =접근유속, g = 중력가속도), Hd=월류높이, h = 수심이다.
일반적으로 래버린스 위어에 대해 W / P의 값이 2이상일 때 W / P의 영향은 거의 없으며(Taylor, 1968), Hd는 Ht에 포함 되므로, 유량계수에 영향을 미치는 인자를 식 (2)와 같이 요 약할 수 있다.
C f L W---W
---P Ht ---P Hd
---P α , , , ,
=
그림 1. 삼각형 래버린스 위어 관련 개요도
(2) 그러므로, 본 연구에서는 Ht/P, L/W와 α를 삼각형 래버 린스 위어의 유량계수식 산정에 영향을 미치는 인자로 고려 하였다.
2.2 유량계수 산정식
본 연구에서는 접근 유속 및 접근 각도 등을 고려할 수 있 는 전수두, Ht/P가 포함된 위어공식을 이용하고 기존 연구자들 이 최근 주로 이용하고 있는 일반적인 선형위어 식을 적용하여 산정하였으며, 사용된 위어공식은 다음 식(3), 식(4)와 같다.
(3)
(4)
여기서, QLtri는 유량(m3/sec), CLtri은 유량계수, L은 래버린스 위 어의 유효 마루 길이(m), g는 중력가속도(m / s2), Ht는 (여기서, Hd는 월류수심)로 속도수두가 포함된 전수두(m)이다.
3. 수리모형실험 및 수치모의 3.1 수리모형실험
본 수리모형실험에서는 Hay & Taylor(1970)의 연구결과를 이용하여 W / P는 2보다 크게 고정하고, 래버린스 위어의 주 요 수리학적 영향인자인 Ht/P를 0.05에서 0.75범위까지 실험 수행하였다. 또한, 일반적으로 위어관련 수리모형실험의 경우 에는 표면장력이 실험오차에 크게 작용하므로 이와 관련된 Weber 수를 고려하여 위어 높이인 P에 대한 값을 결정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 Weber 상사법칙을 이용하여 적용한 위어높이가 150 mm일 때, 실험범위에서 5% 내외의 오차가 발생하는 것으로 나타났다(Falvey, 2003). 또한, 무작 위성 오차(Random Error)를 본 유량계수 식으로 분석한 결 과, 약 5% 내외의 오차를 나타내어 실험조건이 타당한 것으 로 나타났다. 또한, Tullis(1995)의 연구결과에 의해 수위 증 가에 따라 유량흐름이 비교적 일정한 마루형상인 quarter- round를 이용하여 수리모형실험을 수행하였다.
본 연구에서 사용된 수리모형 실험장치의 제원은 그림 2에 나타난 바와 같이, 길이 20 m, 폭 0.6 m, 높이 0.9 m이며, 벽면이 아크릴로 된 직사각형 개수로 실험 장치를 사용하였 다. 또한, 흐름의 안정을 위하여 수조로부터 8.0 m지점에 래
버린스 위어를 설치하였다. 하류단 수조 및 상류단의 삼각위 어를 이용하여 월류량을 측정하였으며, 전수두의 변화에 따라 실험을 수행하기 위해 하류단의 영향을 받지 않는 상류부 1.5 m지점의 수위와 유속을 이용하여 전수두를 측정하였다.
또한, 일반 선형 위어의 수심유지 효과를 측정하기 위해 동 일한 실험조건에서 수로폭과 같은 0.6 m의 일반 선형 위어를 설치하여 실험하였다.
또한 실험의 정확성 및 신뢰성을 확보하기 위해 각 실험에 대해 측정치의 오차범위가 5% 이내로 측정될 때까지 3회이 상 반복하였다. 본 연구에서 수행된 수리모형실험 장치의 평 면도 및 삼각형 래버린스 위어 모형을 그림 2와 그림 3에 나타냈다. 또한, 본 연구에서 사용된 삼각형 래버린스 위어 모형의 제원은 표 1에 정리하였다.
4. 결과 및 분석 4.1 삼각형 래버린스 위어의 유량계수식 제시
본 연구에서는 삼각형 래버린스 위어의 유량계수를 분석하 기 위해 수리모형실험을 실시하였다. 또한, 그 결과를 이용하 여 유량특성은 일반 선형위어와의 비교 및 벽면과의 사이각, 에 따라 분석하였으며, 비선형 다중회귀 분석을 이용하여 유 량계수식을 제시하였다.
C=f L/W H[ , t/P,α]
QLtri 2
3---CLtriL 2gHt3/2
=
QLtri QLtri 2
3---L 2gHt3/2 ---
=
Hd V2 2g--- +
그림 2. 수리모형실험장치 평면도
그림 3. 삼각형 래버린스 위어 실험모형
표 1. 수리실험 모형의 제원
α (°) L (cm) L / W W / P
6 287.00 9.57 2.00
8 215.54 7.18 2.00
10 172.76 5.76 2.00
15 115.90 3.86 2.00
25 70.98 2.37 2.00
35 52.30 1.74 2.00
1) 유량특성 분석
본 연구에서는 래버린스 위어가 기존 선형위어 보다 월류 량이 증가하는 효과를 검증하기 위해 유량특성을 분석하였다.
본 연구에서 래버린스 위어의 유량계수 곡선을 이용하여 분 석하였다. 유량은 수리모형실험 결과를 이용하였으며, 유량비 는 단일 래버린스 위어와 동일한 수로 폭, 동일한 마루형상 (quarter-round)의 기존 선형위어 유량을 이용하였다. 유량비 산정식은 다음 식 (5)와 같다.
QLtri/ QN=유량비 (5)
여기서, QLtri는 삼각형 래버린스 위어의 유량, QN은 선형위 어의 유량이다.
그림 4에 나타난 바와 같이 삼각형 래버린스 위어의 유량 비는 α 가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, Ht/P가 증가할수록 작아지는 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 유량비 가 아무리 증가하여도, 래버린스 위어와 동일한 길이의 폭을 갖는 수로의 유량보다 클 수 없으므로, Ht/P가 0에 가까워 질수록 QLtir/ QN은 L / W값에 근접한다는 기존 Hay와 Taylor (1970)의 연구와 유사한 경향을 나타냈다. 또한, 유량비에 의 해 선형 위어보다 래버린스 위어의 월류량이 증대되는 것으 로 나타났다.
그림 5에서 나타낸 바와 같이, 삼각형 래버린스 위어의 유 량계수는 Ht/P따라 0.08에서 0.13범위까지, 즉 약 0.1까지 증가하는 경향을 나타내었으나, Ht/P가 약 0.1보다 증가하면 감소하는 곡선의 형태를 나타냈다. 이러한 결과에 의해서 벽 면사이의 각, α 가 증가할수록 Ht/P에 대해 증가하는 경향을 나타냈으며, 유효길이가 길수록 작은 유량계수를 갖는 것으로 유량계수의 영향이 감소하는 것으로 분석되었다. 또한, 유량 계수의 각 주요 인자에 대한 변화가 도시된 형상에 따라 비 선형을 갖는 것으로 나타났다.
2) 다중회귀식에 의한 유량계수식 산정
기존의 대부분 연구자들은 Ht/P와 L / W, 혹은 Ht/P와 벽 체와의 사이각 α에 대해 도시적 방법이나 단순회귀 분석에 의해 유량계수산정방법을 제안하였다. 단순 회귀분석을 통한 유량계수식은 각도별 유량계수를 산정하여 사용할 수 있으나, 각도의 변화에 따른 유량계수를 산정할 경우에는 각도 사이
에 값을 보간하여 사용해야 한다. 본 연구에서는 이러한 제 한성을 보완하고 다양한 현장여건 및 설계조건에 대해 정량 적인 유량계수를 산정하기 위해 다중 회귀분석에 의한 유량 계수식을 제시하였다. 즉, 각도 변화에 따른 유량계수를 직접 적으로 산정하여 이용할 수 있다.
식 (1)은 다중회귀 분석에 대해 적절한 회귀계수를 가져야 하므로 유량계수에 대한 각 인자의 표준화 계수와 상관계수 를 분석하여 표 2에 나타냈다. 여기서, 표준화 계수는 종속변 수와 예측변수들의 점수체계를 동등화 하기 위해 표준화된 변수들을 가지고 실시하는 회귀분석의 선형계수이다. 이 표준 화 계수가 1이나 −1에 가까울수록 선형을 나타낸다. 또한, 상관계수는 두 변량 사이의 상관관계 정도를 나타낸 계수로 1이나 −1에 근접할수록 선형관계를 나타낸다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 표준화 회귀계수는 Ht/P와 L / W에 대해 유사한 값을 나타내어 유량계수에 영향정도가 유사한 것으로 나타났 다. 또한, 상관계수는 Ht/P에 대한 상관도가 낮게 발생하여 비선형성을 고려해야 하는 것으로 나타났으며, L / W와 α에 대해 상관도가 크게 나타나 선형성을 고려해야하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 다중회귀 분석시 각 계수에 대한 선형성과 비선형성의 적용성을 판단하였다.
유량계수에 대해 다중 회귀분석이 통계적으로 안정적인 값 을 나타내기 위해서는 독립변수가 다중 공선성을 갖지 않아 야 한다. 다중 공선성의 판별은 일반적으로 VIF(Variance Inflation Factor)가 10보다 클 때, 다중 공선성이 심각하다고 판별한다(Helsel, 2002). 여기서, VIF는 식 (6)으로 표현된다.
즉, 결정계수(R2)가 클수록 다중공선성의 값은 커지게 되므로, 두 독립변수 사이에 선형관계가 크다는 것을 의미한다.
(6)
VIF 1
1 R– 2 --- 10.0<
=
그림 4. α와 Ht/ P에 따른 유량비 변화
그림 5. α와 Ht/p에 따른 유량비 변화
표 2. 비선형 다중회귀분석 가능 요소 분석
구분 Ht/P L / W α 비교
표준화 회귀 계수 −0.514 −0.502 0.246
상관계수 −0.580 −0.786 0.755
VIF 1.011 4.973 4.967 < 10.0
표 2에서 나타난 바와 같이, Ht/P, L / W, α 상호간의 VIF가 10보다 작게 나타나 다중공선성을 나타내지 않았다.
그러므로, 각 매개변수를 모두 독립변수로 비선형 다중회귀 분석을 이용하였다.
본 연구에서는 그림 5에 나타난 산점도를 이용하여 비선형 성을 분석한 결과, Ht/P는 산점도의 분포가 비선형성을 크게 나타내며 L / W와 α 의 경우에는 산점도의 분포가 일정하지 않으므로, Ht/P의 비선형성을 고려하여 식 (7)와 같은 비선 형 다중회귀식으로 분석을 수행하였다.
CL=
+ a7(α ) + a8(L / W) (7) 여기서, a1은 절편의 추정치이며, a2,....a8은 회귀계수이다. 본 연구에서 제시된 다중회귀식에 의한 유량계수 산정식은 단순 선형회귀식과 다르게 다양한 기하하적 조건 및 흐름특성에 대해서 유량계수를 제시하여 월류량을 산정이 가능하므로, 실 제 관련 수공구조물 설계시 활용이 가능하고 다양한 설계를 가능하게 할 것이다. 본 연구에서 제신된 유량계수 산정식과 수리모형실험에 의한 유량을 그림 6에 비교하여 도시하였다.
표 3에 정리된 다중회귀 계수는 비선형 다중회귀 분석에 의 해 산정된 값이며, 제시된 유량계수식의 적용성을 분석하기 위해 유량계수 및 월류량에 대한 실험값과 다중회귀식에 의 한 값을 절대평균오차(MAPE)를 이용하여 분석하였다.
그림 6에 나타난 바와 같이 삼각형 래버린스 위어의 유량 계수 및 월류량에 대한 전체 범위에서 절대평균오차가 6.50%
이며, 값에 따라 각각 9.44%, 11.04%, 4.54%, 3.00%, 5.20%, 6.95%로 나타났다. 또한 관련 통계 분석 결과, 결정계수가 0.9032, 잔차의 합이 0.0925로 나타나 본 연구에서 제시된 유량계수식으로 삼각형 래버린스 위어의 유량계수 산정이 가 능한 것으로 분석되었다.
4.2 기존 연구와의 비교분석
본 연구에서는 그림 7에 나타난 바와 같이 다중 회귀분석
에 의해 제시된 유량계수식에 의한 래버린스 위어의 월류량 과 기존 연구결과에 의한 월류량을 비교분석하였다. 각 연구 자들의 실험 범위는 Ht/P가 0.5에서 1.0까지이며, L / W는 1.5에서 9.5의 범위를 나타낸다. 또한 표 4에 기존 각 연구 자들의 실험범위를 정리하였다. 본 연구에서 제시한 유량계수 산정식을 이용하여 분석한 결과, 각 기존 유량계수 산정식과 유사한 경향을 나타냈으며, 형상별 래버린스 위어에 대한 계 산 유량의 절대평균오차(MAPE)는 삼각형 6.78%로 나타났다.
각 연구자들의 유량계수식을 본 실험 범위에 대해 적용한 결과는 다음과 같다. 그림 7에 나타난 바와 같이 Darvas (1971)에 의한 연구와 비교한 결과, 본 연구에서 제시한 값 이 작게 산정되는 경향을 나타냈으며, 본 연구에서 제시한 유량계수식에 의한 월류량과 Darvas(1971) 연구의 월류량에 대한 절대평균오차는 25.20%였다. Lux(1984)에 의한 연구와 비교한 결과, 본 연구에서 제시한 값이 약간 크게 산정되는 경향을 나타냈으며, 월류량에 대한 절대평균오차는 삼각형 래 버린스 위어인 경우 37.84%로 나타났다. 가장 최근 연구인 Tullis(1995)에 의한 연구와 비교한 결과, 본 연구에서 제시한 값이 약간 작게 산정되는 경향을 나타냈으며, 월류량에 대한 절대평균오차는 5.21%로 나타났다. 본 연구에서 제시한 유량 계수식에 의한 월류량은 증가 및 감소 현상이 유사한 경향을 a1 a2 H+ ( t /P) a3 H+ ( t/P)2+a4 H( t/P)3+a5 H( t/P)4
a6 H( t/P)4
---
표 3. 삼각형 래버린스 위어에 대한 다중 회귀 계수
구 분 다중회귀 계수
a1 −0.0038
a2 0.2535
a3 −5.5136
a4 45.6373
a5 108.2598
a6 401.2280
a7 0.0026
a8 −0.0225
결정계수 0.9032
잔차합 0.0925
그림 6. 실험치와 유량계수식에 의한 계산치 비교
나타냈으며, 대체적으로 약간 작게 산정되는 경향을 나타냈다.
이러한 결과는 실험 조건 및 범위가 본 연구와 동일하지 않 기 때문이며, Tullis(1995)의 연구와의 절대평균오차는 매우 작게 나타나 본 실험과 가장 유사한 월류량 값을 나타냈다.
5. 결 론
본 연구에서 수행된 삼각형 래버린스 위어의 유량계수 산
정에 대한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 유량비에 대한 특성 분석결과, Ht/P가 0에 가까워질수 록 QDtri/ QN은 값에 근접한다는 기존 Hay와 Taylor (1970)의 연구와 유사한 경향을 나타냈으며, 유량비에 의해 선형 위어보다 래버린스 위어의 월류량이 증대되 는 것으로 나타나 월류량 증대가 필요한 댐 여수로나 관개 시설에 유용한 것으로 분석되었다.
(2) 유량계수 변화에 대한 분석결과, 벽면사이의 각, α가 표 4. 기존 래버린스 위어 유량계수식 및 실험조건
연구자 유량계수식 Ht/ P L / W 비고
Darvas (1971) QL=래버린스 위어의 유량, W =수로 폭, Ho=위어상의 전수두, Cw의 단위는 ft0.5/ sec
0.2~0.6 1.5~8.0 삼각형 래버린스
Lux (1989)
k =형상계수, Ho=상류 전수두,
g =중력가속도
0.1~0.7 2.0~8.0 삼각형 래버린스
Tullis등 (1995) 0.5~1.0 1.7~9.5 삼각형, 사다리꼴 래버린스
Cw QL WHo1.5 ---
=
Qx Cw Wc/P Wc(P k+ ) ---
⎝ ⎠
⎛ ⎞WcHo gHo
=
QL CTL2 3--- 2gH1.5
=
그림 7. 기존 연구와 유량계수식에 의한 유량 비교
증가할수록 Ht/P에 대해 증가하는 경향을 나타냈다.
또한, 유효길이가 길수록 작은 유량계수를 갖는 것으로 유량계수의 영향이 감소하는 것으로 분석되었으며, 유 량계수의 각 주요 인자에 대한 변화가 도시된 형상에 따라 비선형을 갖는 것으로 나타났다.
(3) 본 연구에서 제시된 삼각형 래버린스 위어의 유량계수 산정식은 비선형 다중회귀분석을 이용하여 유도하였으 며, 관련 통계 관련 인자인 절대평균오차 6.50%, α에 따른 절대평균오차가 7% 이내로 나타났다. 또한 결정 계수의 값 0.9 이상으로 본 연구에서 수행된 수리모형 실험 결과를 유사하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
(4) 본 연구에서 제시된 삼각형 래버린스 위어에 대한 유 량계수 산정식은 기존의 단순 선형회귀식과 다르게 다 양한 기하하적 조건 및 흐름특성에 대해서 유량계수를 제시하여 월류량을 산정이 가능하므로, 실제 관련 수공 구조물 설계시 활용이 가능하고 다양한 설계에 보다 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.
또한, 본 연구에서 제시된 삼각형 래버린스 위어의 유량계 수식은 댐 여수로, 운하 및 관개 시스템과 같은 수공구조물 의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
감사의 글
이 논문은 2007학년도 홍익대학교 학술연구진흥비에 의하 여 지원되었음.
참고문헌
건설교통안전기획단 (2003) 건설교통 안전관리개선방안(수자원). 건 설교통부.
박세훈, 문영일 (2007) 측수로형 여수로의 홍수배제 능력증대를 위한 월류부 개축방안에 관한 연구. 한국방재학회 논문집, 한
국방재학회, 제7권, 제3호, pp. 9-18.
최태훈 (1987) 댐 월류량 증대를 위한 Labyrinth 웨어의 수리학 적 특성에 관한 실험적 연구, 석사학위논문, 연세대학교.
Darvas, L.A., (1971) Discussion of Performance and design of laby- rinth weirs, by Hay and Taylor. American Society of Civil Engi- neering, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 97, No. 80, pp.
1246-1251.
Falvey, H., T. (2003) Hydraulic Design of Labyrinth Weirs. ASCE PRESS.
Hay, N., and Taylor, G. (1970) Performance and design of labyrinth weirs. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 96, No.
11, pp. 2337-2357.
Helsel D.R. and Hirsch R.M. (2002) Statistical Methods in Water Resources. Book 4, Hydrologic Analysis and Interpretation, Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey, USGS, pp. 17-408.
Houston, K.L. (1983) Hydraulic model study of Hyrum Dam auxil- iary labyrinth spillway. Report No. GR-82-13, U.S. Bureau of Reclamations, Denver, Colo.
Lux, F., (1984) Discharge characteristics of labyrinth weirs. Pro- ceedings of Conference on Water for Resource Development, Coeur d'Alene, IK, American Society of Civil Engineering, Vol.
1, pp. 120-125.
Taylor, G., (1968) The performance of labyrinth weirs, Ph.D Disser- tation, University of Notingham, Notingham, England.
Tullis, B.P., Willmore, C.M., and Wolfhope, J.S. (2005) Improving Performance of Low-Head Labyrinth Weirs. World Water Con- gress 2005. Vol. 1, pp. 101-106.
Tullis, B.P., Young, J.C., and Chandler, M.A. (2007) Head-dis- charge relationships for submerged labyrinth weirs. Journal of hydraulic engineering, ASCE, Vol. 133, No. 3, pp. 248-254.
Tullis, J.P. and Amanian, N. and Waldron, D. (1995) Design of lab- yrinth spillways. Journal of hydraulic engineering, ASCE, Vol.
121, No. 3, pp. 247-255.
◎ 논문접수일 : 09년 2월 28일
◎ 심사의뢰일 : 09년 3월 03일
◎ 심사완료일 : 09년 4월 08일