Improvement of Sedimentation Rate in the Settling Basin by Labyrinth Weir

In this study, we proposed modified settling basins transformed by substituting the downstream sill for low head weirs such as generic labyrinth weir and inclined crest labyrinth weir worked as internal baffles. Laboratory experiments were carried out to understand hydraulic characteristics inside of the settling basin to improve the efficiency of sedimentation rate. For a quantitative analysis, we suggested the headwater ratio($H_t/P$), the magnification ratio(L/W) and the inflow rate per total crest length($q_L$) as primary analysis indexes for sedimentation efficiency. Six different types of settling basin were used for labscaled pilot tests by distinguishing with internal structures. Based on results, the variation of headwater ratio with the change of magnification ratio would highly affect the deposition efficiency(%) and it was improved under specific condition that repeating arrange number(N) of labyrinth weir was between 2 and 4. Also, the regression analysis showed that initial condition and shape for improving sedimentation efficiency were plotted on the graph for both $q_L{\geq}3.5cm^2/s$ and $L/W{\leq}3.5$. It would be expected that the geometrically optimized labyrinth settling basin could be designed with proper deposition efficiency for inflow rates of influent and required area of settling basin utilizing the proposed analysis index in this study.

래버린스 위어를 이용한 침사지 내 침전효율 개선

본 연구에서는 기존의 침사지 내부 수공구조물(격벽)로 사용되고 있는 둔턱을 대체하여 일반형 사다리꼴 래버린스 위어 (generic labyrinth weir)와 변형된 형태인 경사형 마루 래버린스 위어(inclined crest labyrinth weir)를 제시하였으며, 래버린스 위어 적용시 발생하는 수리학적 흐름특성을 이용하여 침사지에서 침전율을 개선하고자 하였다. 본 연구에서는 전수두비 (headwater ratio) $H_t/P$, 와 확폭비(magnification ratio) L/W, 그리고 총 마루길이 당 유입유량 $q_L$을 침전효율의 주요 분석지표로 제시하였으며, 기존의 침사지 형상과 래버린스 위어를 적용한 래버린스 침사지 형상을 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과 래버린스 위어를 적용한 침사지는 확폭비 변화에 따른 전수두비의 변동이 침전효율(%)에 크게 영향을 미치는 것으로 분석되었으며, 래버린스 위어 반복배열수(N)가 2~4개 일 때 침전효율이 개선되는 것으로 분석되었다. 또한 회기분석을 통해 침전효율이 개선되는 유입조건 및 형상은 총 마루길이 당 유입유량이 $q_L{\geq}3.5cm^2/s$인 조건과 확폭비가 $L/W{\leq}3.5$ 인 경우 로 나타났으며, 이러한 침전효율이 개선되는 구간을 도표상으로 표현 및 분석하였다. 본 연구에서 제시한 분석지표를 통해 오탁수 유입량 및 침사지 소요면적 등 설계조건에 따른 적합한 침전효율을 갖는 구조적으로 최적화된 래버린스 침사지의 기초 설계에 활용될 수 있을 것이다.