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SUMMARY
목차
CONTENTS 17
제1장 서론 28
제1절 연구목표 28
1. 연구의 필요성 28
2. 연차별 연구목표 29
제2절 주요 연구내용 30
제2장 국내·외 기술개발 현황 32
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 36
제1절 국내외 월류대응제방 설계기법 조사 36
1. 일본 36
2. 유럽 83
제2절 국내외 실험사례 조사 및 분석 107
1. 월류에 의한 제방붕괴 양상 연구 107
2. 제방 월류에 의한 하도흐름 양상 연구 122
3. 제체재료 및 다짐관련 실험 127
4. 내월류제방 관련 실험 130
5. 일본의 제방관련 연구 132
제3절 제방 월류시 흐름 특성실험 및 결과분석 135
1. 제방실험모형 제작 135
2. 제방월류 예비실험 140
3. 뒷비탈 식생상태 변화에 따른 실험 및 결과 143
4. 뒷비탈 식생상태에 따른 흐름 결과 분석 156
제4절 월류보호공 설계 및 제시 169
1. 월류보호공 설계기법 검토 169
2. 월류 보호공 설계를 위한 실험 조건 177
제5절 월류대응제방 설계를 위한 수리실험 187
1. 제방월류 수로 제작 및 준비 실험 187
2. 월류보호공 실험 및 결과 196
제6절 월류대응제방 구조별 설계기법 개발 240
1. 설계유량에 따른 등류유속 계산 및 수면형 예측 240
2. 월류 보호공 설계식 제안 242
제4장 연구개발 기여도 248
1. 연구목표의 달성도 248
2. 관련분야 기여도 248
제5장 연구개발 결과의 활용계획 250
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 252
제7장 참고문헌 254
부록 258
1. 월류대응제방 수리실험 흐름 양상 (1V:2H 경사) 260
2. 조도계수 산정을 위한 수리실험 (1V:200H 경사) 268
3. 월류대응제방 수리실험 사진 및 결과 (1V:3H 경사) 275
판권기 321
〈표 1.1-1〉 연차별 연구목표 29
〈표 1.1-2〉 3차년도 연구목표 29
〈표 1.2-1〉 연차별 주요 연구내용 31
〈표 3.1-1〉 사석호안의 특성 94
〈표 3.2-1〉 실험에 사용된 매개변수 114
〈표 3.2-2〉 붕괴부 홍수유입량 산정식 120
〈표 3.2-3〉 제체 구성재료 혼합비에 따른 최종 붕괴폭 128
〈표 3.2-4〉 제체 다짐횟수 변화에 따른 붕괴 유출수문곡선 특성치 128
〈표 3.2-5〉 제체 다짐도에 따른 붕괴형상 129
〈표 3.3-1〉 실험 조건 135
〈표 3.3-2〉 뒷비탈 식생의 길이에 따른 분류 161
〈표 3.4-1〉 한계유속에 따른 콘크리트 블록의 두께 170
〈표 3.4-2〉 한계유속에 따른 콘크리트 블록의 두께 171
〈표 3.4-3〉 한계유속에 따른 콘크리트 블록의 두께 174
〈표 3.4-4〉 콘크리트 블록의 종류에 따른 한계유속 175
〈표 3.4-5〉 블록 두께에 따른 개선 2안 종류 181
〈표 3.4-6〉 블록 두께에 따른 개선 3안 종류 184
〈표 3.4-7〉 각 월류보호공 설계안 정리 186
〈표 3.5-1〉 한계상태 정의 196
〈표 3.5-2〉 실험 종료 후 보호공 이탈 높이 206
〈표 3.5-3/3.5-2〉 실험 중 관찰된 보호공 들림 높이 214
〈표 3.5-4/3.5-3〉 실험 종료 후 관찰된 보호공 이탈 높이 214
〈표 3.5-5/3.5-4〉 월류보호공 원안의 한계상태 215
〈표 3.5-6/3.5-5〉 실험 중 보호공 들림높이 221
〈표 3.5-7/3.5-6〉 실험 종료 후 보호공 이탈 높이 222
〈표 3.6-1〉 뒷비탈에서 각 유량에 따른 등류유속 계산 241
〈표 3.6-2〉 설계 방법 243
〈표 3.6-3〉 설계식에 사용된 변수 정의 244
〈표 3.6-4〉 들림 및 이탈에 관한 한계유속 실험결과 245
〈그림 1.2-1〉 연차별 연구 흐름도 30
〈그림 3.1-1〉 월류에 대한 제방 설계 순서 36
〈그림 3.1-2〉 내 월수 구조의 안전성 조사의 항목 37
〈그림 3.1-3〉 차수시트에 작용하는 외력 (한장의 시트를 사용하는 경우) 38
〈그림 3.1-4〉 차수시트를 여러 장 겹쳐서 설치한 경우의 힘의 균형 41
〈그림 3.1-5〉 이법 보호공의 기본 구조예 42
〈그림 3.1-6〉 흙 쐐기법에 의한 안정계산 43
〈그림 3.1-7〉 원호 슬라이드법에 의한 안정계산 44
〈그림 3.1-8〉 둑마루 보호공의 기본구조 45
〈그림 3.1-9〉 월수시의 천단상의 수심 변화 46
〈그림 3.1-10〉 월류수심 h와 Tα/T의(이미지참조) 관계(아스팔트 포장) 48
〈그림 3.1-11〉 둑마루 보호공에 있어서 차수판의 인발 50
〈그림 3.1-12〉 제외측 법견 보호공의 예 50
〈그림 3.1-13〉 배기공의 구조 51
〈그림 3.1-14〉 비탈끝 보호공의 기본구조 52
〈그림 3.1-15〉 비탈끝 보호공의 제원과 외력 53
〈그림 3.1-16〉 설계수심 및 식생높이에 따른 조도계수 60
〈그림 3.1-17〉 힘의 균형 모델도 65
〈그림 3.1-18〉 투영면적의 설명 66
〈그림 3.1-19〉 단체 블록의 항력계수 CD와 양력계수 CL(이미지 참조) 69
〈그림 3.1-20〉 파괴형태가 활동이고 군체로서 취급 할 수 있는 비탈 덮기공의 모델도 70
〈그림 3.1-21〉 블록 군내부의 항력계수 CD와 양력계수 CL(이미지 참조) 72
〈그림 3.1-22〉 파괴형태 박리이고 단체 월류보호공 모델도 73
〈그림 3.1-23〉 박리 모델의 균형 73
〈그림 3.1-24〉 블록군 최상류단 블록의 항력계수 CD와 양력계수 CL(이미지 참조) 75
〈그림 3.1-25〉 소류 파괴이고 일체성이 약한 월류보호공 모델도 75
〈그림 3.1-26〉 파괴형태가 소류이고 일체성이 강한 월류보호공 모델도 77
〈그림 3.1-27〉 유체력이 주요인이고 망태채움 상태의 비탈덮기공 모델도 79
〈그림 3.1-28〉 망태채움 상태에서의 한계소류력 80
〈그림 3.1-29〉 토압 및 수압에 의한 쌓기 호안 모델도 81
〈그림 3.1-30〉 토압 수압에 의한 옹벽호안 모델도 81
〈그림 3.1-31〉 널말뚝 호안의 모델도 82
〈그림 3.1-32〉 둑마루 설계방법 84
〈그림 3.1-33〉 영국 Jackhouse 저수지에서의 실험수로 85
〈그림 3.1-34〉 3차원 토목섬유 매트에서의 파괴 모습 85
〈그림 3.1-35〉 Non-tied 블록에서의 파괴 모습 86
〈그림 3.1-36〉 Cable-tied 블록에서의 파괴 모습 87
〈그림 3.1-37〉 비탈끝 보강 방법 90
〈그림 3.1-38〉 제내지 보강 방법 91
〈그림 3.1-39〉 도수 흐름 안정화 방법 92
〈그림 3.1-40〉 사석호안 93
〈그림 3.1-41〉 석재블록 호안 97
〈그림 3.1-42〉 돌망태 호안공의 종류 100
〈그림 3.1-43〉 단체형 블록호안공 104
〈그림 3.1-44〉 군체형 블록호안의 시공 모습 105
〈그림 3.2-1〉 실험장치 108
〈그림 3.2-2〉 실험 단면 및 변수 정의 108
〈그림 3.2-3〉 제방붕괴의 발달 모습 109
〈그림 3.2-4〉 제방 중심에서의 붕괴 진행 모습(x-y 평면) 109
〈그림 3.2-5〉 포물형 계수 k*(이미지 참조) 110
〈그림 3.2-6〉 제방 길이 방향의 붕괴된 모습(y-z 평면) 111
〈그림 3.2-7〉 붕괴유량 112
〈그림 3.2-8〉 실험 장치 113
〈그림 3.2-9〉 제방 벽면의 격자망을 이용한 붕괴 모습 관찰 114
〈그림 3.2-10〉 제방 붕괴 현상의 단계별 양상 115
〈그림 3.2-11〉 제방 뒷비탈 경사에 따른 평탄화 비율 116
〈그림 3.2-12〉 유선과 속도벡터 117
〈그림 3.2-13〉 수평방향 전단응력 분포 118
〈그림 3.2-14〉 제방 월류시 흐름 모식도 122
〈그림 3.2-15〉 자유월류시 월류수위별 흐름특성도 123
〈그림 3.2-16〉 둑마루 길이에 따른 유량계수 124
〈그림 3.2-17〉 ξ=0.25시 잠수비에 따른 흐름형태 변화 125
〈그림 3.2-18〉 둑마루길이 상대계수와 잠수비를 통한 흐름형태 구분 126
〈그림 3.2-19〉 실험에 이용한 대형특수수로 131
〈그림 3.3-1〉 실험수조 개략도 136
〈그림 3.3-2〉 실험수조 및 장치 136
〈그림 3.3-3〉 실험제방 개략도 137
〈그림 3.3-4〉 바닥 매입형 2차원 유속계 138
〈그림 3.3-5〉 바닥매입형 2차원 유속계 설치부 138
〈그림 3.3-6〉 월류실험용 제방 모형 및 유속계 설치부 139
〈그림 3.3-7〉 측점 번호 140
〈그림 3.3-8〉 예비실험 장면 140
〈그림 3.3-9〉 유량별 수심 분포 곡선 141
〈그림 3.3-10〉 유량별 수위 분포 곡선 142
〈그림 3.3-11〉 유량별 유속 분포 곡선 142
〈그림 3.3-12〉 수리모형 실험에 사용한 인조잔디 (25mm) 143
〈그림 3.3-13〉 수심 및 유속 측정 모습 144
〈그림 3.3-14〉 유량별 수심 분포 곡선 (좌측) 145
〈그림 3.3-15〉 유량별 수위 분포 곡선 (좌측) 145
〈그림 3.3-16〉 유량별 유속 분포 곡선 (좌측) 146
〈그림 3.3-17〉 유량별 수심 분포 곡선 (중앙) 146
〈그림 3.3-18〉 유량별 수위 분포 곡선 (중앙) 147
〈그림 3.3-19〉 유량별 유속 분포 곡선 (중앙) 147
〈그림 3.3-20〉 유량별 수심 분포 곡선 (우측) 148
〈그림 3.3-21〉 유량별 수위 분포 곡선 (우측) 148
〈그림 3.3-22〉 유량별 유속 분포 곡선 (우측) 149
〈그림 3.3-23〉 수리모형 실험에 사용한 인조잔디 (50mm) 150
〈그림 3.3-24〉 유량별 수심 분포 곡선 (좌측) 151
〈그림 3.3-25〉 유량별 수위 분포 곡선 (좌측) 152
〈그림 3.3-26〉 유량별 유속 분포 곡선 (좌측) 152
〈그림 3.3-27〉 유량별 수심 분포 곡선 (중앙) 153
〈그림 3.3-28〉 유량별 수위 분포 곡선 (중앙) 153
〈그림 3.3-29〉 유량별 유속 분포 곡선 (중앙) 154
〈그림 3.3-30〉 유량별 수심 분포 곡선 (우측) 154
〈그림 3.3-31〉 유량별 수위 분포 곡선 (우측) 155
〈그림 3.3-32〉 유량별 유속 분포 곡선 (우측) 155
〈그림 3.3-33〉 제방 뒷비탈 조건에 따른 수심 양상 156
〈그림 3.3-34〉 제방 뒷비탈 조건에 따른 수위 양상 157
〈그림 3.3-35〉 제방 뒷비탈 조건에 따른 유속 분포 양상 157
〈그림 3.3-36〉 제방 뒷비탈에서의 전단응력 158
〈그림 3.3-37〉 경사(1V:200H) 수로 모습 160
〈그림 3.3-39〉 인조잔디 설치 및 실험장면 162
〈그림 3.3-40〉 측정구간 및 측정위치 163
〈그림 3.3-41〉 VR 변수를 이용한 조도계수 산정 163
〈그림 3.3-42〉 단위폭당 유량 변수를 이용한 조도계수 산정 164
〈그림 3.3-43〉 수심 변수를 이용한 조도계수 산정 164
〈그림 3.3-44〉 실험수조와 제방모형 165
〈그림 3.3-45〉 급경사에서의 수로경사에 따른 조도계수 166
〈그림 3.3-46〉 인조잔디 설치 및 실험모습 167
〈그림 3.3-47〉 측정 위치 167
〈그림 3.3-48〉 완경사 및 급경사에서의 조도계수 산정 168
〈그림 3.4-1〉 박리 모델의 균형 172
〈그림 3.4-2〉 투영면적의 설명 173
〈그림 3.4-3〉 블록의 양력계수 항력계수 173
〈그림 3.4-4〉 단위면적당 중량에 따른 한계유속 176
〈그림 3.4-5〉 월류보호공 원안 177
〈그림 3.4-6〉 콘크리트 블록의 배열방법 178
〈그림 3.4-7〉 월류보호공-개선 1안 179
〈그림 3.4-8〉 콘크리트 블록 배열방법 180
〈그림 3.4-9〉 월류보호공-개선 2안 182
〈그림 3.4-10〉 콘크리트 블록의 배열방법 183
〈그림 3.4-11〉 월류보호공-개선 3안 185
〈그림 3.4-12〉 콘크리트 블록의 배열방법 185
〈그림 3.5-1〉 급경사 수로 측면도 및 평면도 188
〈그림 3.5-2〉 급경사 수로 189
〈그림 3.5-3〉 수위유량관계곡선 190
〈그림 3.5-4〉 1차원 유속계 및 초음파수위계 190
〈그림 3.5-5〉 측정지점 192
〈그림 3.5-6〉 LSPIV 측정장면 193
〈그림 3.5-7〉 예비실험장면 194
〈그림 3.5-8〉 유량에 따른 유속 분포곡선 195
〈그림 3.5-9〉 유량에 따른 전단응력 분포곡선 195
〈그림 3.5-10〉 뒷비탈 경사 흙다짐작업 197
〈그림 3.5-11〉 제내지에 설치된 보호공 197
〈그림 3.5-12〉 전체적인 보호공 붕괴 양상 198
〈그림 3.5-13〉 보호공 붕괴 양상 199
〈그림 3.5-14〉 보호공 실험장면 (원안물림배열) 200
〈그림 3.5-15〉 1차원 유속과 PIV 유속 비교 201
〈그림 3.5-16〉 비탈경사구간 평균유속 (1차원유속계) 202
〈그림 3.5-17〉 유량에 따른 수심분포 곡선 202
〈그림 3.5-18〉 유량에 따른 수위분포 곡선 203
〈그림 3.5-19〉 유량에 따른 유속분포 곡선 203
〈그림 3.5-20〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 204
〈그림 3.5-21〉 유량에 따른 유속분포 곡선 (PIV) 204
〈그림 3.5-22〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 205
〈그림 3.5-23〉 실험 종료 후 보호공 이탈도 206
〈그림 3.5-24〉 보호공 원안 실험장면 (단순배열) 207
〈그림 3.5-25〉 보호공 원안 단순배열 모습 208
〈그림 3.5-26〉 비탈경사 평균유속 (1차원유속계) 209
〈그림 3.5-27〉 유량에 따른 유속분포 곡선 (PIV) 209
〈그림 3.5-28〉 1차원 유속과 PIV 유속 210
〈그림 3.5-29〉 유량에 따른 수심분포 곡선 210
〈그림 3.5-30〉 유량에 따른 수위분포 곡선 211
〈그림 3.5-31〉 유량에 따른 유속분포 곡선 212
〈그림 3.5-32〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 212
〈그림 3.5-33〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 213
〈그림 3.5-34〉 실험 종료 후 보호공 이탈도 215
〈그림 3.5-35〉 보호공 개선 1안 설치 216
〈그림 3.5-36〉 1차원유속과 PIV 유속비교 217
〈그림 3.5-37〉 유량에 따른 유속분포 곡선 (PIV) 218
〈그림 3.5-38〉 유량에 따른 수심분포 곡선 218
〈그림 3.5-39〉 유량에 따른 수위분포 곡선 219
〈그림 3.5-40〉 유량에 따른 유속분포 곡선 219
〈그림 3.5-41〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 220
〈그림 3.5-42〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 221
〈그림 3.5-43〉 실험 종료 후 보호공 이탈도 222
〈그림 3.5-44〉 개선1안 보호공 붕괴 실험 장면 223
〈그림 3.5-45〉 개선2안 보호공 설치 모습 224
〈그림 3.5-46〉 비탈경사 평균유속(1차원유속계) 225
〈그림 3.5-47〉 유량에 따른 수심분포 곡선 225
〈그림 3.5-48〉 유량에 따른 수위분포 곡선 226
〈그림 3.5-49〉 유량에 따른 유속분포 곡선 226
〈그림 3.5-50〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 227
〈그림 3.5-51〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 227
〈그림 3.5-52〉 1차원유속과 PIV 유속비교 229
〈그림 3.5-53〉 유량에 따른 유속분포 곡선 (PIV) 229
〈그림 3.5-54〉 유량에 따른 수심분포 곡선 230
〈그림 3.5-55〉 유량에 따른 수위분포 곡선 230
〈그림 3.5-56〉 유량에 따른 유속분포 곡선 231
〈그림 3.5-57〉 유량에 따른 전단응력분포 곡선 231
〈그림 3.5-58〉 시간경과에 따른 유량 변화 곡선 232
〈그림 3.5-59〉 개선 3안 보호공 붕괴 모습 233
〈그림 3.5-60〉 실험 제방 개략도 234
〈그림 3.5-61〉 실험 제방 사진 235
〈그림 3.5-62〉 구조별 보호공 설치 235
〈그림 3.5-63〉 실험 장면 236
〈그림 3.5-64〉 시간경과에 따른 유량 곡선 237
〈그림 3.5-65〉 유량에 따른 수심변화 곡선 238
〈그림 3.5-66〉 유량에 따른 수위변화 곡선 238
〈그림 3.5-67〉 유량 0.5 ㎡/s에서 측정한 유속분포 곡선 239
〈그림 3.5-68〉 각 지점에서의 간극수압 239
〈그림 3.6-1〉 뒷비탈에서 유량에 따른 수면형 241
〈그림 3.6-2〉 유량에 따른 등류유속 변화 242
〈그림 3.6-3〉 단위면적당 중량에 따른 한계유속 246
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