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목차
제1편 수공구조물 보호기법개발 15
제1장 자연형 횡단구조물 설계기술개발 16
1. 서론 16
2. 연구동향 18
3. 이론적 배경 23
3.1 낙차공 세굴심의 평가 23
3.2 사석보호공 설계 및 시공 사례 24
4. 수리실험의 개요 27
4.1 수리모형실험 27
4.2 실험조건 31
5. 실험결과 및 분석 33
5.1 시간에 따른 세굴심 변화 33
5.2 포설두께에 따른 세굴심의 변화 45
5.3 세굴평가식과의 비교 48
5.4 폭기 효과 49
6. 결론 56
제2장 보 하류부 하상보호공법 58
1. 계단형 낙차공 수리모형실험 58
2. 실험장치 및 실험장비 60
3. 실험조건 및 방법 61
4. 실험분석 64
참고문헌 70
제2편 서식처 구조물 설계기술개발 74
제1장 서식처 구조물 수리모형실험 75
1. 연구내용 75
2. 서식처 구조물 수리모형실험 77
2.1 실험장치 및 실험장비 77
2.2 실험조건 및 실험방법 78
2.3 실험분석 89
3. 결론 107
제2장 변형수제 하상변동 수리모형실험 109
1. 굴절수제 세굴 수리실험 109
1.1 실험장치 및 실험장비 110
1.2 실험조건 및 방법 110
1.3 실험분석 113
2. ㄱ형수제 세굴 수리실험 121
2.1 실험장치 및 실험장비 121
2.2 실험조건 및 방법 121
2.3 실험분석 124
3. 경사수제 세굴 수리실험 129
3.1 실험장치 및 실험장비 129
3.2 실험조건 및 방법 129
3.3 실험분석 132
4. 투영길이에 따른 수제 세굴 수리실험 136
4.1 실험장치 및 실험장비 136
4.2 실험조건 및 방법 136
4.3 실험분석 139
5. 군수제 세굴 수리실험 148
5.1 실험장치 및 실험장비 148
5.2 실험조건 및 방법 148
5.3 실험분석 151
6. 결론 157
참고문헌 159
부록 161
1. 변형수제 하상변동 - 굴절수제 162
2. 변형수제 하상변동 - ㄱ형수제 173
3. 변형수제 하상변동 - 경사수제 183
4. 변형수제 하상변동 - 직각수제 188
5. 변형수제 하상변동 - 군수제 193
판권기 202
제1편 수공구조물 보호기법개발 31
표 1.1 실험조건 31
표 1.2 사석입경 결정공식 32
표 1.3 사석보호공이 없는 경우 DO 측정결과 49
표 1.4 사석보호공을 1단 포설한 경우 DO 측정결과 49
표 1.5 사석보호공을 2단 포설한 경우 DO 측정결과 49
표 1.6 사석보호공을 3단 포설한 경우 DO 측정결과 50
표 1.7 사석보호공을 4단 포설한 경우 DO 측정결과 50
표 2.1 실험조건 63
제2편 서식처 구조물 설계기술개발 80
표 1.1 실험조건 80
표 1.2 수제실험결과 92
표 2.1 굴절수제 실험조건 111
표 2.2 굴절수제 하상변동실험결과 114
표 2.3 ㄱ형수제 실험조건 122
표 2.4 ㄱ형수제 하상변동실험결과 124
표 2.5 경사수제 실험조건 130
표 2.6 경사수제 하상변동실험결과 132
표 2.7 투영길이에 따른 직각수제 실험조건 137
표 2.8 투영길이에 따른 직각수제 하상변동실험결과 139
표 2.9 군수제 실험조건 149
제1편 수공구조물 보호기법개발 19
그림 1.1 하상특성과 낙차고 등을 고려한 낙차공의 선택 (UDFDC, 2008) 19
그림 1.2 여러 형태의 자연형 재료를 이용한 낙차공 20
그림 1.3 다공성 위어의 예(Vane 형태) 20
그림 1.4 자연형 다단 낙차공의 설계(환경부, 2002) 22
그림 1.5 굴포천에 시범 설치된 레버런스 보(환경부, 2002) 22
그림 1.6 수리조건에 따른 세굴특성 파악을 위한 실험 27
그림 1.7 사석보호공 설치전 실험 28
그림 1.8 사석보호공 포설부 상단 28
그림 1.9 사석보호공 1단 포설 실험 29
그림 1.10 사석보호공 2단 포설 실험 29
그림 1.11 사석보호공 3단 포설 실험 30
그림 1.12 사석보호공 4단 포설 실험 30
그림 1.13 시간에 따른 세굴심의 변화유량(Q=0.012 m3/s, 하류수심(ht)=5 cm) 33
그림 1.14 시간에 따른 세굴심의 변화유량(Q=0.015 m3/s, 하류수심(ht)=5 cm) 34
그림 1.15 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=5 cm, R=0) 34
그림 1.16 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=5 cm, R=1) 35
그림 1.17 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=5 cm, R=2) 35
그림 1.18 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=5 cm, R=3) 36
그림 1.19 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=5 cm, R=4) 36
그림 1.20 시간에 따른 세굴심의 변화유량(Q=0.012 m3/s, 하류수심(ht)=10 cm) 37
그림 1.21 시간에 따른 세굴심의 변화유량(Q=0.015 m3/s, 하류수심(ht)=10 cm) 38
그림 1.22 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=10 cm, R=0) 38
그림 1.23 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=10 cm, R=1) 39
그림 1.24 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=10 cm, R=2) 39
그림 1.25 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=10 cm, R=3) 40
그림 1.26 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=10 cm, R=4) 40
그림 1.27 시간에 따른 세굴심의 변화유량(Q=0.012 m3/s, 하류수심(ht)=15 cm) 41
그림 1.28 시간에 따른 세굴심의 변화유량(Q=0.015 m3/s, 하류수심(ht)=15 cm) 42
그림 1.29 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=15 cm, R=0) 42
그림 1.30 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=15 cm, R=1) 43
그림 1.31 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=15 cm, R=2) 43
그림 1.32 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=15 cm, R=3) 44
그림 1.33 최대 세굴심(Q=0.012 m3/s, ht=15 cm, R=4) 44
그림 1.34 사석보호공 포설두께(tP)에 따른 최대 세굴심의 변화 45
그림 1.35 사석설치에 따른 세굴심의 변화에 대한 무차원 그래프(Q=0.012 m3/s) 46
그림 1.36 사석설치에 따른 세굴심의 변화에 대한 무차원 그래프(Q=0.015 m3/s) 46
그림 1.37 사석설치에 따른 세굴심의 변화에 대한 무차원 그래프(Q=0.012 m3/s, Q=0.015 m3/s일 경우) 47
그림 1.38 세굴평가식의 비교 48
그림 1.39 기포발생 범위 51
그림 1.40 사석보호공을 포설하지 않았을 때 세굴심과 폭기범위(ht=5 cm) 51
그림 1.41 사석보호공을 1단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=5 cm) 52
그림 1.42 사석보호공을 2단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=5 cm) 52
그림 1.43 사석보호공을 3단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=5 cm) 52
그림 1.44 사석보호공을 4단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=5 cm 53
그림 1.45 사석보호공을 포설하지 않았을 때 세굴심과 폭기범위(ht=10 cm) 53
그림 1.46 사석보호공을 1단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=10 cm) 53
그림 1.47 사석보호공을 2단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=10 cm 54
그림 1.48 사석보호공을 3단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=10 cm) 54
그림 1.49 사석보호공을 4단 포설했을 때 세굴심과 폭기범위(ht=10 cm) 54
그림 2.1 계단형 낙차공의 수면형 변화 59
그림 2.2 실험수로 및 계단형낙차공 제원 60
그림 2.3 계단형 낙차공 세굴 개요도 61
그림 2.4 계단형 낙차공 수리모형실험 61
그림 2.5 계단형 낙차공 수리모형실험(측면도) 62
그림 2.6 계단형 낙차공 수리모형실험(실험후) 62
그림 2.7 시간에 따른 세굴양상(case no. 4) 65
그림 2.8 시간에 따른 세굴분포(no. 1) 65
그림 2.9 시간에 따른 세굴분포(no. 2) 66
그림 2.10 시간에 따른 세굴분포(no. 5) 66
그림 2.11 시간에 따른 세굴분포(no. 7) 66
그림 2.12 시간에 따른 세굴분포(no. 9) 67
그림 2.13 시간에 따른 세굴분포(no. 11) 67
그림 2.14 상/하류조건에 대한 최대세굴심 68
그림 2.15 상/하류조건에 대한 최대세굴심 발생위치 68
그림 2.16 최대세굴심과 발생위치비교 69
그림 2.17 최대세굴심과 하상경사비교 69
제2편 서식처 구조물 설계기술개발 75
그림 1.1 자연형하천공법 적용 과정(환경부, 2002) 75
그림 1.2 자연형하천의 수제조성공법(삼성에버랜드 특허, 2001) 76
그림 1.3 나무말뚝 수제(환경부, 2002) 76
그림 1.4 실험수로 및 굴절수제와 직각수제 제원 77
그림 1.5 실험수로 전경 78
그림 1.6 LSPIV 기법을 이용한 유속측정(시계방향으로: 측정→변환→전처리→후처리) 79
그림 1.7 굴절 수제주변 흐름특성개요도 79
그림 1.8 투영길이에 따른 수제 모형실험(L'=0.47 m) 81
그림 1.9 수제 주변 흐름도(L'=0.36 m, Uapp=0.25 m/s) 82
그림 1.10 수제 주변 흐름도(L'=0.39 m, Uapp=0.25 m/s) 82
그림 1.11 수제 주변 흐름도(L'=0.43 m, Uapp=0.25 m/s) 83
그림 1.12 수제 주변 흐름도(L'=0.47 m, Uapp=0.25 m/s) 83
그림 1.13 수제 주변 흐름도(L'=0.51 m, Uapp=0.25 m/s) 84
그림 1.14 수제 주변 흐름도(L'=0.36 m, Uapp=0.30 m/s) 84
그림 1.15 수제 주변 흐름도(L'=0.39 m, Uapp=0.30 m/s) 85
그림 1.16 수제 주변 흐름도(L'=0.43 m, Uapp=0.30 m/s) 85
그림 1.17 수제 주변 흐름도(L'=0.47 m, Uapp=0.30 m/s) 86
그림 1.18 수제 주변 흐름도(L'=0.51 m, Uapp=0.30 m/s) 86
그림 1.19 수제 주변 흐름도(L'=0.36 m, Uapp=0.40 m/s) 87
그림 1.20 수제 주변 흐름도(L'=0.39 m, Uapp=0.40 m/s) 87
그림 1.21 수제 주변 흐름도(L'=0.43 m, Uapp=0.40 m/s) 88
그림 1.22 수제 주변 흐름도(L'=0.47 m, Uapp=0.40 m/s) 88
그림 1.23 수제 주변 흐름도(L'=0.51 m, Uapp=0.40 m/s) 89
그림 1.24 수제주변유속분포(L'=0.36, θ=90°, 45°, 135°, Uapp=0.3 m/s) 90
그림 1.25 수제주변유속분포(L'=0.39, θ=90°, 45°, 135°, Uapp=0.3 m/s) 90
그림 1.26 수제주변유속분포(L'=0.43, θ=90°, 45°, 135°, Uapp=0.3 m/s) 91
그림 1.27 수제주변유속분포(L'=0.47, θ=90°, 45°, 135°, Uapp=0.3 m/s) 91
그림 1.28 수제주변유속분포(L'=0.51, θ=90°, 45°, 135°, Uapp=0.3 m/s) 92
그림 1.29 투영길이에 따른 TCL 95
그림 1.30 투영길이에 따른 수제별 SL 95
그림 1.31 투영길이에 따른 SL 96
그림 1.32 투영길이에 따른 Sh 96
그림 1.33 재순환영역 발생거리에 따른 횡단유속분포(L'=0.36, Uapp=0.3 m/s) 98
그림 1.34 재순환영역 발생거리에 따른 횡단유속분포(L'=0.39, Uapp=0.3 m/s) 100
그림 1.35 재순환영역 발생거리에 따른 횡단유속분포(L'=0.43, Uapp=0.3 m/s) 101
그림 1.36 재순환영역 발생거리에 따른 횡단유속분포(L'=0.47, Uapp=0.3 m/s) 103
그림 1.37 재순환영역 발생거리에 따른 횡단유속분포(L'=0.51, Uapp=0.3 m/s) 104
그림 1.38 투영길이에 대한 최대 유속 비교 106
그림 1.39 투영길이에 대한 최대 제방부 유속 비교 106
그림 2.1 실험수로 및 수제제원 110
그림 2.2 수제주변 세굴개요도(Kwan, 1984) 111
그림 2.3 수제주변세굴영역 측정인자 111
그림 2.4 굴절수제 하상변동실험 준비 112
그림 2.5 상향굴절수제 하상변동실험 112
그림 2.6 하향굴절수제 하상변동실험 113
그림 2.7 굴절각에 따른 팔길이비와 최대세굴심비교 115
그림 2.8 굴절각에 따른 팔길이비와 최대퇴적고비교 116
그림 2.9 굴절각에 따른 세굴영역비교(SL-a, b, c, d) 119
그림 2.10 굴절각에 따른 팔길이비와 세굴량비교 119
그림 2.11 굴절각에 따른 팔길이비와 퇴적량비교 120
그림 2.12 실험수로 및 수제제원 121
그림 2.13 ㄱ형수제 하상변동실험 준비 122
그림 2.14 ㄱ형수제 하상변동실험 123
그림 2.15 역ㄱ형수제 하상변동실험 123
그림 2.16 굴절각에 따른 팔길이비와 최대세굴심비교 125
그림 2.17 굴절각에 따른 팔길이비와 최대퇴적고 비교 126
그림 2.18 팔길이비와 굴절각에 따른 세굴영역비교(SL-a, c, d) 128
그림 2.19 실험수로 및 수제제원 129
그림 2.20 경사수제 하상변동실험 준비 130
그림 2.21/그림 2.20 경사수제 하상변동실험(θ=15°) 131
그림 2.22/그림 2.21 경사수제 하상변동실험(θ=25°) 131
그림 2.23/그림 2.22 경사각에 따른 최대세굴심 133
그림 2.24/그림 2.23 경사각에 따른 최대퇴적고 133
그림 2.25/그림 2.24 경사각에 따른 세굴영역비교(SL-a, c, d) 135
그림 2.26/그림 2.25 실험수로 및 수제제원 136
그림 2.27/그림 2.26 투영길이에 따른 직각수제 하상변동실험 준비 137
그림 2.28/그림 2.27 투영길이에 따른 직각수제 하상변동실험(수제길이 0.21m) 138
그림 2.29/그림 2.28 투영길이에 따른 직각수제 하상변동실험(수제길이 0.31m) 138
그림 2.30/그림 2.29 투영길이에 따른 최대세굴심 140
그림 2.31/그림 2.30 투영길이에 따른 최대퇴적고 140
그림 2.32/그림 2.31 투영길이에 따른 세굴영역(SL-a, c, d) 142
그림 2.33/그림 2.32 투영길이에 따른 최대세굴심비교 143
그림 2.34/그림 2.33 투영길이에 따른 최대퇴적고비교 144
그림 2.35/그림 2.34 투영길이에 따른 세굴부피비교 144
그림 2.36/그림 2.35 투영길이에 따른 퇴적부피비교 145
그림 2.37/그림 2.36 투영길이에 따른 굴절수제 세굴영역과의 비교(SL-a, c, d) 147
그림 2.38/그림 2.37 실험수로 및 수제제원 148
그림 2.39/그림 2.38 군수제 하상변동실험 준비 149
그림 2.40/그림 2.39 군수제 하상변동실험 준비(수제간격 4배) 150
그림 2.41/그림 2.40 군수제 하상변동실험 준비(수제간격 6배) 150
그림 2.42/그림 2.41 수제설치간격에 따른 최대세굴심 151
그림 2.43/그림 2.42 수제설치간격에 따른 최대퇴적고 152
그림 2.44/그림 2.43 시간에 따른 하상변동(수제간격 2배) 153
그림 2.45/그림 2.44 시간에 따른 하상변동(수제간격 3배) 153
그림 2.46/그림 2.45 시간에 따른 하상변동(수제간격 4배) 154
그림 2.47/그림 2.46 시간에 따른 하상변동(수제간격 5배) 154
그림 2.48/그림 2.47 시간에 따른 하상변동(수제간격 6배) 155
그림 2.49/그림 2.48 시간에 따른 하상변동(수제간격 7배) 155
그림 2.50/그림 2.49 시간에 따른 하상변동(수제간격 8배) 156
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