Analysis of the Characteristics of the River Bed Variation by Flow Direction Changes at a Channel Junction

합류부내에서 유로 흐름방향 변경에 따른 하상변화 특성 분석

  • 최계운 (인천대학교 도시과학대학 도시환경공학부) ;
  • 안경훈 (인천대학교 공과대학 토목환경공학과) ;
  • 정재광 (인천대학교 공과대학 토목환경공학과)
  • Received : 2010.02.19
  • Accepted : 2010.08.26
  • Published : 2010.10.31

Abstract

Most of the rivers which exist in nature are not a single river but the network that is composed of several branches and mainstreams. The river network are more complicated than other sigle rivers and streams. Therefore the hydraulic characteristics are sensitively changed by reduction and expansion of the width in the confluence or the variation of the flux. In this paper, the hydraulic characteristics were calculated by the change of the width and length in the confluence and the hydraulic model test. The deposit of confluence emerged at the left bank, right bank and the stagnation sector. As the total flow in the branch have increased, stagnation of the left bank and right bank have decreased. When the width of the downstream have been get smaller from 3 m to 2 m, the deposit of the left bank and right bank and stagnation sector have decreased. But as the eddy flow in the center of the confluence is occurred, the erosion has been increased. The result of this paper can be used as a basic data of water management around the junction and for maintenance on the ground of development of the river.

자연 상태에 존재하는 하천의 대부분은 단일하천이 아닌 몇 개의 지류가 본류와 만나는 복잡한 하천망으로 구성되어 있다. 이와 같은 하천망 내 합류부는 다른 단면에 비하여 수위, 유속 등의 수리학적 특성이 복잡한 현상을 보이게 되며, 상류부 지류 하천들의 유입유량의 변화, 합류부 내에서의 유로폭의 확대 축소 및 유로연장 등에 따라 수리학적 특성이 민감하게 변화된다. 본 연구에서는 지류와 본류의 합류부 유로폭 변화 및 제방 설치, 상류부 유량 및 본류와 지류의 유량비 변화에 따른 수리 모형실험을 실시하여 합류부의 수리학적 특성을 파악하였다. 합류부의 퇴적은 합류부 하류의 좌안, 우안 그리고 합류점 정체구간에 나타났으며, 지류부의 유량이 커질수록 합류부 하류의 좌안과 우안의 퇴적은 적게 나타났다. 합류부에 하류연결 제방(동일폭) 설치 시 본류부 하류의 좌안과 우안의 퇴적 구간이 감소되고 정체구간 역시 감소하였다. 직각연결제방 설치 시에는 정체구간의 퇴적이 감소하고 직각연결제방 꼭짓점에서 침식라인이 나타났다. 본 연구결과는 합류점 주변의 유지관리와 하천 개발에 따른 유로 정비 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

Keywords

References

  1. 김영규 (2004) $90^\circ$ 합류부를 지닌 수로 내 교각설치에 따른 하상 변화, 석사학위논문, 인천대학교.
  2. 박종석 (1993) 합류수로부 흐름의 수치해석, 석사학위 논문, 한양대학교.
  3. 박용섭 (2003) 합류부에서 유량 및 접근각도 변화에 따른 수리학적 특성분석, 박사학위논문, 인천대학교.
  4. 심기오 (1996) 도시 소하천의 합류 및 장애물로 인한 흐름특성의 변화, 박사학위논문, 단국대학교.
  5. 정의택 (1992) 합류 수로부에서의 흐름 해석, 석사학위논문, 한양 대학교.
  6. 최계운 등(2002) 합류점 수리특성에 관한 연구, 대한토목학회 학술발표회 논문집, 대한토목학회, pp. 494-496.
  7. Behlke, C.E. and Pritchett, H.D. (1966) The Design of Supercritical Flow at Channel Junctions, Highway Research Record No. 123, Publication 1365, Highway Research Board, National Research Council, Washington D. C. pp. 17-35.
  8. Best, J.L. and Reid, I., (1984) Separation Zone at Open Channel Junctions, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 110, No. 11, ASCE, pp. 1588-1593. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1984)110:11(1588)
  9. Hager, W.H., (1987) Discussion of Seperation Zone at Open-Channel Junctions, Journal of Hydraulic Engineering, American Society of Civil Engineers, Vol. 113, No. 4, pp. 539-543. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1987)113:4(539)
  10. Shulte, A., M. and Chaudhry, M.H., (1987) Gradually-Varied Flows in Open-Channel Networks, Journal of Hydraulic Research, Vol. 25, No. 3, pp. 357-371. https://doi.org/10.1080/00221688709499276
  11. Taylor, E.H. (1944) Flow Characteristics at Rectangular Open-Channel Junctions, Proceeding of the American Society of Civil Engineerings, American Society of Civil Engineers, Transaction No. 109, pp. 893-912.