초록
최근의 이상기후로 인하여 수공구조물의 안전성이 재고되고 있으며, 이에 따라 수공구조물의 붕괴에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히 제방 등 수공구조물의 월류로 인한 붕괴로 발생하는 홍수파 선단의 초기 이동속도는 제내지의 위험성을 예측하고, EAP(Emergency Action Plan) 등을 수립하는 기초자료가 된다. 이러한 선단홍수파의 정확한 예측을 위해 수리실험이 다수 수행되고 있으나, 많은 연구에서 초기의 홍수파 선단에서 발생하는 표면장력에 의한 축척효과(Scale effect)를 고려하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 계면활성제(surfactant)와 영상 분석 장비를 이용한 표면장력 도출 수리실험 및 급 개폐가 가능한 수조를 이용한 홍수파 전파 실험을 통하여, 계면활성제 농도와 표면장력 관계, 표면장력과 홍수파 전파속도 관계, 표면장력과 Weber Number 관계를 도출하여, 초기 홍수파 선단에서 발생하는 표면장력에 의한 축척효과 보정계수 및 축척효과를 받지 않는 한계조건(critical condition)을 제시하였다. 연구결과 Weber Number가 약 12.2 이하일 경우 보정 계수가 필요한 것으로 나타났으며, 그 이상인 경우 축척효과를 무시할 수 있는 것으로 나타났다.
Recently, there has been increasing concern regarding the collapse of hydraulic structures due to abnormal climate conditions. Therefore, numerous studies of the collapse of hydraulic structures have been carried out. In particular, the velocity of the propagation of a flood wave-front is important for predicting the inundation safety and establishing an EAP (Emergency Action Plan). Although many hydraulic tests have been conducted for precise predictions of a flood wave-front, the scale effect from downsizing has not considered. In this study, the relationships between surface tension and the concentration of surfactant, between surface tension and the velocity of flood wave propagation, and between surface tension and the Weber Number were derived through hydraulic tests using a surfactant and image analysis equipment. Based on these relations, the modification factor for the scale effect of the front of flood wave propagation was suggested. The results highlight the necessity of a modification factor when the Weber Number is lower than 12.2, but the scale effect can be ignored when the Weber Number over 12.2.
