3차원 수치모의를 이용한 유사배제형 래버린스 보의동수역학적 특성 검토

초록

래버린스 보는 기존 선형보의 개선된 형태로 월류량을 증가시키기 위해 삼각형, 사각형, 사다리꼴 등을 반복적으로 배열하여 만들어진구조물이다. 래버린스 보는 월류량 증가 뿐만 아니라 에너지소산과 폭기 효과가 뛰어나다. 그러나 보 직상류에 유사가 퇴적되는 단점은 여전히 존재하였다. 이러한 유사이송의 단절은 보 하류부 생태계에 영향을 미쳐 생태계교란을 야기할 수 있다. 본 연구에서는 일반형 사다리꼴 래비린스 보(Normal type)의 형태를 바닥의 경사(Slope type)와 역쐐기형 천공(Reverse-wedge hole type)으로 변화시켜유속분포의 변화와 난류특성의 변화를 분석하여 유사배제효율 향상의 원인을 파악하였다. 수치모의는 상류에는 일정 수위를 설정하고하류단은 자유배제가 가능하도록 하였다. 흐름이 안정된 후 상류에 유사입자를 유입시켜 보 하류로 배제되지 않는 잔류량을 파악하여유사배제효율을 산정하였다. 그 결과 유사배제효율은 일반형에 비해 경사형은 10.1배, 역쐐기 천공형은 5.6배 증가하였다. 보 내부의동수역학적 특성을 분석한 결과 경사형은 경사부의 유속증가가 유사배제효율증가의 원인이었으며 역쐐기 천공형은 월류벽 부근의 회전강도(Swirling strength)의 증가가 원인으로 파악되었다. 제안된 유사배제 래버린스 보는 간단한 형상변화만으로 유사연속성을 증진시킬 수 있으며 생태계 건강성 증진에 긍정적인 역할을 할 수 있어 활용성이 크다고 판단된다.

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