Study on Discharge Characteristics of Trapezoidal Shape Labyrinth Weir

사다리꼴 labyrinth 위어의 유량 특성에 관한 연구

최근 들어 지구 온난화 및 이상기후 현상에 의해 전 세계적으로 국지성 호우가 빈번히 발생되어 댐과 같은 수공구조물의 월류량 증대를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 외국에서는 이러한 월류량 증대를 위해 Labyrinth 위어를 이용하고 있다. 또한 labyrinth 위어는 이외에 수질개선 및 수심유지 효과가 있다. Labyrinth 위어는 평면상의 단면 형상이 직선이 아닌 위어로 정의된다. 본 연구에서는 실무에서 가장 많이 이용되고 있는 사다리꼴 labyrinth 위어의 유량특성을 분석하여 월류량 증대효과를 분석하고자 한다. labyrinth 위어의 복잡한 흐름현상을 구현하기 위해 수리모형실험을 수행하였다. 수리모형실험은 사다리꼴 labyrinth 위어의 다양한 형상을 고려하기 위해 벽체와의 사이 각($\alpha$)을 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$, $25^{\circ}$, $35^{\circ}$로 적용하였다. 또한, 수리모형실험에서 수심 변화는 전수두와 위어 높이의 비를 0.05에서 0.75범위로 수행하였다. 본 연구에서는 수리모형실험 결과를 유량비와 유량계수 곡선을 이용하여 월류량 증대효과를 분석하였다. 그 결과, 사다리꼴 labyrinth 위어의 유량비는 $\alpha$가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 전수두 비($H_t/P$)가 증가할수록 작아지는 경향을 나타냈다. 즉, 일반 선형 위어보다 월류량 증대하는 효과가 낮은 전수두 비에서 발생하는 것으로 분석되었으며, 월류량 증대를 위한 수공구조물 설계의 기초자료로 활용이 가능할 것이다. 향후, 유량계수를 예측하는 관련 식이나 기법을 개발하여 효과적으로 labyirnth 위어의 유량을 산정할 수 있을 것이다.