개수로 식생에 의한 에너지 손실의 실험적 연구

Abstract

하천주위에 분포한 식생지역은 홍수시 수위를 증가시키는 주요한 원인으로 이에 관한 연구가 필요하다. 따라서 이런 제방내 식생에 의한 하천흐름의 영향을 수리모형실험을 통해 분석하고 식생으로 인한 에너지 손실의 새로운 이론을 제시한다. 수리실험은 물에 잠기지 않고 휘지 않는 강성식생을 모형으로 정사각형 다열기둥을 개수로에 배치한 후 식생의 배치가 흐름의 에너지 손실에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 식생의 간격과 면적공극률을 변화시켜 등류상태에서 수위를 관측하였으며 관측된 수위자료를 Manning의 조도계수(Manning's Roughness Coefficient)로 환산하여 식생에 의한 에너지 손실정도를 표현하였다. 수리실험의 결과 식생의 간격과 면적공극률에 따라 에너지 손실은 변화하였고 또, 수위가 증가할수록 식생에 의한 에너지 소모는 비선형적으로 증가함이 관측되었다. 이러한 실험결과를 바탕으로 식생에 의해 흐름의 에너지가 소모되는 원리를 규명하였다.; In this study, the influence of vegetation on a river flow in a bank has been investigated by using a hydraulic experiment. The vegetation in the surrounding area of river is a primary factor to increase water level during flood. For a hydraulic experiment square-shaped piers are used as a model of unsubmerged rigid vegetation in a open channel. It is found that the arrangement of piers gives a significant influence to tendency of the energy losses of flow. The Manning's roughness are, which implicates energy losses due to the vegetation, coefficient obtained by using the experimental data of a water elevation. When uniform flows are developed, the water elevation of the experiment was measured as varying the interval of piers and the porosity which presents the fraction of water flowing area in the cross-sectional area. As a result, the energy losses were varied when the distance of piers and the porosity of area were changed, and the Manning's coefficient increased nonlinearly when a water elevation increased. On the basis of the experimental results, a mechanism of energy losses due to the unsubmerged rigid vegetation of a open channel has been understood.