• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.709-709
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• 2012

보는 하천을 횡단하는 대표적인 수공구조물로써 수위를 유지하여 각종 용수의 취수 기능 및 주운 기능을 가지고 있다. 그러나 보를 설치할 경우 상류부의 유속이 점차 감소하여 유사 퇴적이 일어나며, 흐름 정체에 따른 수질 저하 및 수위 상승의 원인을 제공한다. 이러한 보의 단점을 개선하기 위해 래버린스 보에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. Hay 등(1970) 연구에 따르면 래버린스 보의 월류능력은 동일 수두 조건에서 선형 보보다 높은 특성을 가진다. 또한 Tsang(2000) 연구에 따르면 큰 유량 및 낮은 월류고 조건에서 폭기 효율이 뛰어난 것으로 나타났다. 박호상(2009) 연구에 따르면 경사형 마루 래버린스 보가 일반형 래버린스 보의 수심유지 범위보다 더 크며, 산소전달효율도 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 기존 보에서 발생되는 유사퇴적 및 흐름정체 등의 문제는 여전히 존재하였다. 이와 관련하여 본 연구에서는 유사의 연속성을 유지하고 흐름의 정체를 해소하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1, 2 참조). 본 연구에서는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보의 홍수안정성 및 유사연속성에 대한 효과를 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 통해 분석하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며, 상류의 수심변화에 따라 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 에너지 감세 효과와 상류의 수심을 유지하는 효과가 나타났다. 또한 이격된 벽체로 흐르는 유속에 의해 래버린스 보 내의 마찰속도가 증가하였다. 이러한 결과, 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보가 홍수 안정성 및 유사배제에 효과가 있는 기술로써 가능성이 있는 것으로 판단된다. 향후, 수리모형실험을 통한 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료를 통해 설계 인자가 도출될 수 있을 것이며 나아가 기술의 상용화에도 크게 기여할 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.5
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• pp.511-523
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• 2002

In order to develop the weir with high reaeration efficiency, the reaeration experiments at linear weir, ogee spillway type weir, and labyrinth weirs were conducted and the results were compared. The effect of roughened crest was also analyzed. It was found from the experiments that the oxygen transfer efficiency at the ogee spillway type weir was the lowest and that at the linear weir was second lowest among the weirs used in the experiments. It was also revealed that the reaeration efficiencies of the labyrinth weirs increase as the included angles become smaller. The roughened crest which causes the disintegration of overflow was found to increase the reaeration efficiency significantly. On the basis of the results of the experiments, the pilot construction of the labyrinth welt with included angle of 30 degree was made. The labyrinth weir was made up by assembling the frame and then filling the ripraps into the frame. The ripraps were exposed at the crest to split the overflow. The average value of oxygen transfer efficiency observed at the pilot weir was 0.18. It is expected that the results from the experimental study and the field data of the pilot weir would serve for the improvement of water quality by the weirs with high reaeration efficiency.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.6
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• pp.971-984
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• 2003

This paper presents the hydraulic analysis of the air entrainment by the weir types. For the weir types, the stepped weir, the labyrinth weir and the gate underflow weir were selected, and the oxygen transfer efficiency was estimated by the site investigation and the hydraulic model tests. The most effective type for the oxygen transfer was stepped weir The more steps the stepped weir had, the higher efficiency it revealed. Oxygen transfer was proportional to the flow velocity, the Froude number, and the flow discharge in order. Hydraulic model tests showed that a nappe flow occurred at small flow rates. The concurrent condition of a nappe flow and a skimming flow occurred as flow rate increases, nappe flow at the upper part and skimming flow at the lower part. In the region of nappe flow, air inception occurred from the step edges due to flow separation, and air entrainment was made through a free-falling nappe, an air pocket, a nappe impact and a subsequent hydraulic jump. In the region of skimming flow, air entrainment occurred by the variation of water surface over the steps, but it was relatively small compared with nappe flow.