• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.1143-1147
• /
• 2005

인간생활을 하면서 하천을 건너다니기 위해 많은 교량을 설치하여 이용하고 있으며, 현재도 어느 지역 언 하천에선가 교량을 건설 중에 있다. 이러한 교량을 설치할 때 교량의 교각을 설치하는 위치는 경제성이나 구조의 설계 안전성에 의해 노선을 결정하고 설치하고 있다. 물론 하천설계기준이나 도로설계요령에 의하면 설치기준이나 세굴 등에 대한 고려사항을 제시하고 있고 이를 맞추기 위해 노력하고 있다. 그러나 이러한 설계기준에서의 제안은 대부분 일반 직선하천에서 구해진 공식이나 경험에 의해 나타내어진 값이다. 따라서 수리현상이 불규칙적이고 복잡한 합류부에 적용하기에는 다소 역부족이다. 본 실험 연구에서는 합류부를 지닌 하천에서의 교각 설치 위치에 따른 세굴의 영향 및 합류각도에 따른 영향을 분석하기 위해 수리실험을 통해 결과를 도출하고자 하였으며, 그 결과 합류되는 각도에 따라 교각의 최대세굴심이 큰 차이를 나타내고 있으나, 합류부를 지닌 수로에서의 세굴심은 유속이 가장 빠른 곳에서 최대세굴심이 나타나지 않으며 유속보다 접근각도 및 흐름에 의한 하향류에 의해 영향을 받기 때문에 기존의 공식에 의해 계산할 수 없으며 실험을 통한 계산을 하거나 가급적 하천의 중앙부에 설치하는 것을 피해야 할 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.14 no.6
• /
• pp.1349-1356
• /
• 1994

The results of laboratory experiments on the clear-water scour of cohesionless bed sediment for three types of pier shape were presented. According to the experimental data, the local scouring around the pier was initiated at $V/V_c=0.4{\sim}0.5$ and $Fr_p{\fallingdotseq}0.2$, and the relative local scour depths linearly increased with respect to the velocity ratio and the pier Froude number. The relative scour depth had the linear relationship with ${\tau}_r$ for ${\tau}_r$ < $10^{-4}$, but it tends to become constant for ${\tau}_r$ > $10^{-4}$, irrespective of ${\tau}_r$. And also the relative scour depths showed the close relationship with both the geometric standard deviation and the pier shape.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.20 no.8
• /
• pp.89-96
• /
• 2004

Many researches have been devoted to developing a model fur bridge scour analysis which can consider both of the erosive potential of flowing water and the relative ability of the soil to resist erosion. The scour rate apparatus that can quantify the erosion rate of the soil has been developed by virtue of the extensive efforts. The scour rate tests were performed on 3 types of the remolding clay samples using the scour rate apparatus. The erosion characteristics of the fine-grained soil samples according to the variation of the remolding loads are examined and the correlation between the soil properties and erosion rates is also analyzed. The results of the tests and analyses show that the soil properties, especially the dry unit weight and the shear strength of the soil have great influence on the erosion characteristics.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.15 no.3
• /
• pp.176-185
• /
• 2003

In order to ensure that submarine pipelines are stable and functional during their project lives, attention must be paid to possibility of their local scouring. When a pipeline is placed on an erodible bed, scour will develop and cause the spanning of the pipeline. U they were destroyed partially or fully, it might cause enormous restoration expenses and contamination of sea water. This paper aims at examining the characteristics of the scour End the prediction of the local scour depths around the submarine pipelines. The pipelines on the model beach with the uniform slope are placed, and the local scour depths around the pipelines are obtained according to the various wave steepnesses. Using the experimental results, some parameters needed for analyses are calculated. Finally, empirical equations of the scour depth around the pipelines are suggested through the correlation analyses between the rotative scour depth. the KC number and Modified Ursell number.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.22 no.6
• /
• pp.405-414
• /
• 2010

In the study, experiments are performed in the mixing region combined wave and current to investigate the characteristics of local scour around a slender pile. Wave generator and current generator are used for the experiments and currents are co-directions with the waves. The local scour depths around the pipeline are obtained according to the various pipe diameters, wave periods, wave heights, and current velocities. The experiments show that the maximum equilibrium local scour depth increases with pipe diameter, wave period, wave height, and current velocity. Using the experimental results, the correlations of scour depth and parameters such as Shields parameter ($\theta$), Froude number (Fr), Keulegan-Carpenter number (KC), Ursell number ($U_R$), modified Ursell number ($U_{RP}$) and ratio of velocities ($U_c/U_c+U_m$) are analyzed. In the mixing region combined with waves and currents, The Froude number of single parameters is the main parameter to cause the local scour around a slender pile due to waves and current and this means that current governs the scour within any limits of the currents.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.644-648
• /
• 2012

하천 내 설치하는 수제는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 수제는 대개 하나 이상의 일련의 군집형태로 수로 자체의 특성을 고려하여 설치가 되고 있다. 그러나 이러한 수제의 무분별한 설치는 주변 경관을 저해하거나 시공에 따른 비용 부담을 가중시키기 충분하다. 치수적 목적 이외에 경제적인 문제점을 해결하기 위해서는 실험을 통해 수제의 적절한 간격을 제시하는 것이 필요하다. 수제간격을 제시하기 위한 기초자료를 얻기 위해 본 연구에서는 기존 연직 및 하향군수제 하상변동실험과 동일한 조건으로 상향수제($\theta=45^{\circ}$)를 대상으로 수제간격에 대한 이동상 실험을 수행 하여 수제주변 및 수제역 내에서 발생하는 하상변동특성을 검토하였으며, 기존자료와 비교하였다. 실험결과 흐름집중 증가로 인해 국부세굴이 크게 발생하고 있으며 세굴폭은 수제길이의 3배 지점까지 영향을 미치고 있었으며, 퇴적고는 설치간격이 증가할수록 높게 형성되고 있었다. 연직 및 하향수제자료와 비교한 결과 상향수제는 수제끝단부에서 발생하는 국부적인 세굴에는 불리하나 수제역내 퇴적에는 유리한 것으로 나타났다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.41 no.4
• /
• pp.445-454
• /
• 2008

Many countermeasures for local scour at bridge piers constructed on the river and sea have been developed and researched to protect piers against local scour. The most commonly employed method is riprap protection, which is sometimes required the filter installation between riprap and base layers. However, the construction of stone filters are really hard to perform in the field, require the high cost, or sometimes are impossible. The experimental modeling is conducted to analyze the riprap failure modes and the stability of riprap protection without filters based on the different approach velocity and riprap layer thickness conditions. Also, the stability index to evaluate the performance of riprap protection is developed using the experimental results. The cover and thickness of the riprap layer play a very important role in the stability and thicker riprap layers can prevent a total disintegration of the riprap layer effectively, especially due to winnowing failure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1706-1710
• /
• 2007

하천의 교각주위에는 국부세굴현상과 이에 따른 퇴적현상이 나타난다. 특히 교각주위에서의 국부세굴특성은 교량의 안전성과 관련하여 중요한 문제가 되므로 세굴의 크기를 감소하기 위한 대책이 필요하다. 교각주위에서의 국부세굴현상은 교각부 인근에 형성되는 말발굽형 와류가 중요한 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 교각주위에서의 수류변화를 적절히 제어함으로서 세굴특성을 감소하고자 하는 연구가 행해져 오고 있으며, 교각에 원환(collars)을 설치하거나 조도를 증가시킴으로 세굴감소 대책을 제안하고 있다(Zarrati et al, 2006). 본 연구에서는 교각주위에서의 세굴을 감소하기 위해 원주교각의 표면을 파상형(riblet type)으로 하였으며, 파상형교각의 기본개념은 원주교각 전면에 나타나는 하강류를 파상형 원주내로 흡수하여 세굴작용을 감소시키고자 하는 것이다. 이같은 형식은 원주형 교각에 원환을 설치하는 방법이 대표적이며 하상과 교각사이 경계부에 수평방향의 단일 파형(single riblet type)을 설치한 Sato et al(1993)의 연구가 있다. 이들의 결과에 의하면 원형교각과 비교하여 초기 세굴감소 효과가 있음을 확인하였으나 시간경과에 따라 세굴이 점차 증가하고 있는 바 그 원인으로서 세굴이 진행되면서 하상면과 단일 파형과의 간격이 확대하여 단일파형내로의 흐름흡수 효과가 감소하기 때문으로 보고되었다. 따라서 여기서는 이같은 문제를 해결하기 위해 다단의 오목 및 볼록 파상형(concave/convex riblet type) 원주교각에 대한 국부세굴 특성을 검토하였다. 또한 원주형의 교각에서는 단일원주보다는 원주군으로 설치되는 경우가 대부분이며 이때 교각의 직경(D)에 대한 교각 사이 간격$(L_d)$의 비$(L_d/D)$에 따른 전면교각에서의 수류변화의 영향이 후면교각에 작용하여 상호 복합적인 흐름 및 세굴특성을 나타내므로 이와 같은 복렬형 원주군의 세굴특성을 파상형 원주교각에 적용하여 국부세굴의 크기 변화를 해석하였다. 따라서, 교각주위에서의 수류특성 및 세굴의 변동은 원주군 및 교각파상의 크기와 간격 등과 같은 구조물의 배열조건과 Froude 수, 수심 등의 수리학적 조건에 따라 달라지므로 이의 조건을 체계적으로 변화시켜 가면서 교각주위에서의 국부세굴 및 세굴 감소특성을 검토하였다. 실험결과 오목 및 볼록 파상형 원주 주위에서의 세굴크기는 원형원주와 비교하여 전체적으로 감소하는 것으로 확인되었으며 특히 오목형 $B/\acute{h}=3$에서는 세굴경감효과가 탁월하여 70%이상 감소하는 것으로 확인되었으나 볼록형 $B/\acute{h}=5$에서는 세굴촉진특성이 나타나고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 파상형 원주에서는 하강류나 와류를 파상형의 내부로 유도하여 세굴의 크기를 조절할 수 있는 최적의 파상이 존재하고 있는 것으로 예측되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.37-37
• /
• 2011

태풍 루사나 매미에 의한 피해사례를 보면 하천 횡단 구조물 본체가 파괴되는 피해 뿐 만 아니라, 구조물과 제방과의 연결부가 세굴되어 붕괴되는 사례가 많이 발생하였다. 하천설계기준(2009)에는 이러한 보와 제방의 연결부 부분을 연결호안이라 하여 관련 기준을 제시하고 있으나, 설치구간의 길이를 정할 때 하천의 규모나 하도의 특성을 고려하지 못하고 일률적으로 결정하도록 하고 있다. 이에 건설기술연구원에서는 상류 Froude 수와 보 높이를 변수로 하는 연결호안 설치 길이에 대한 실험식(2006)을 제시하였다. 하지만 보 접속부 세굴에 영향을 주는 인자는 상류의 Froude 수와 보의 높이 뿐만 아니라, 상 하류 수위차, 보의 형상, 제방의 재료적 특성 등 많은 요인들이 존재한다. 이 중 본 연구에서는 상 하류 수위차와 보 접속부 세굴 범위의 관계를 파악하고자 한다. 보 접속부 세굴에 대한 수치모의에 앞서 Gill(1972)와 Dongol(1990)이 수행하였던 교대세굴 자료를 바탕으로 Flow-3D의 세굴에의 적합성 및 적용성을 검토하였다(그림 2참고). 검토 결과 수치모의의 입력 변수를 조정함으로써 실험값과 가깝게 나타나는 것을 확인하였다. 이렇게 조정된 변수를 이용하여, 보 접속부 세굴에 대한 수치모의는 상 하류의 수위차에 대해 다양한 검토를 하기 위해 상류의 수위를 1.0m로 고정한 채하류부의 수위를 0.2~0.8m까지 0.1m간격으로 변화시켰으며, 유사의 대표 입경은 0.63mm로 주문진 표준사를 가정하였다. 모의 시간은 평형세굴심이 발생할 때까지 수행하였고, 난류모델로는 LES(Large Eddy Simulation)를 채택하였다. 모의 결과 상 하류 수위차가 증가할수록 보 하류부 세굴 길이($L_d$)가 증가 하였으며, 세굴의 폭($B_d$) 역시 증가하였다. 그림 3은 수치모의 결과로 세굴이 발생된 제방의 모습을 도시한 것이다.

• Water for future
• /
• v.27 no.1
• /
• pp.123-131
• /
• 1994

A plunge pool is often employed as an energy-dissipating device at the end of a spillway or a pipe culvert. A jet from spillways or pipes frequently generates a scour hole which threatens the stability of the hydraulic structure. Existing scour prediction formulas of plunge pool of spillways or pipe culverts give a wide range of scour depths, and it is, therefore, difficult to accurately predict those scour depths. In this study, a new experimental method and new scour prediction formulas under submerged circular jet for large bed materials with shallow tailwater depths were developed. A major variale, which was not used in previous scour prediction equations, was the ratio of jet size to bed material size. In this study, jet momentum acting on a bed particle and jet diffustion theory were employed to derive scour prediction formulas. Four theoretical formulas were suggested for the two regions of jet diffusion, i.e., the region of flow establishment and the region of established flow. The semi-theoretically developed scour prediction formulas showed close agreement with laboratory experiments performed on a movable bed made of large spherical particles.