토석류 유도둑의 도류각에 따른 퇴적형태 및 충격파 위치의 변화에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on Changes in Sediment Storage Pattern and Peak Water Wave Regulated by the Deflecting Angle of Debris-flow Guide Bank
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초록
이 논문은 상류로부터 유입되는 토석을 도시생활권의 목표공간까지 유도하기 위한 유도둑의 도류각 변화에 따른 토석류 퇴적형태 및 최대 충격파고의 변화를 파악할 목적으로 실시한 실내 모형실험결과를 정리한 것이다. 실험결과, 유도둑이 상류에서 발생한 토석류를 목표로 하는 방향으로 유도하는 데 매우 효과적인 것으로 파악되었다. 또한 유도둑의 도류각이 30° 이상일 경우 토석류의 유심이유도둑과 충돌하여 에너지가 손실됨으로써 토석의 퇴적이 발생하였다. 특히, 유도둑의 도류각이 0°에서 30°까지 증가할수록 퇴적토석의 폭이 점차 좁아지고 두꺼워지는 것으로 나타났으나, 유도둑의도류각이 45°인 경우에는 지나친 통수단면의 감소를 초래하여 상류구간에서 토석퇴적의 집중도가 높아 토석류가 유도둑을 월류하여 범람할 가능성이 높은 것으로 판단되었다. 한편, 유도둑의 도류각이30° 이하일 경우 토석류의 최대 충격파고는 유심선과 유도둑이 만나는 지점에서 형성되고, 이 지점을 기준으로 실험 중에 상류구간에서 최대의 토석퇴적이 형성되며, 실험 종료 후 하류구간에서 토석퇴적의 피크가 낮게 형성되었다. 다만, 유도둑의 도류각이 45°인 경우에는 최대 충격파고가 실험 중최대 토석퇴적이 발생한 지점에서 매우 높게 형성되는 것으로 나타나 토석이 집중적으로 퇴적되어후속류 등에 의한 토석의 유도에 효과적이지 못할 것으로 판단된다. 비록 이번 연구를 통하여 유도둑이 토석류 처리에 유효하다는 점은 확인되었지만, 토석류의 충격파고에 따른 유도둑의 적정 유효고 설정에 관한 수리학적 연구가 추후 필요하며, 나아가 이러한 설계기준을 근거로 현지적용에 대한시공기준을 정립하여야 할 것이다.
Abstract
This paper summarized the results of flume experiment conducted to determine the sedimentstorage pattern and the peak water wave of debris flows in accordance with the changes in thedeflecting angle of debris-flow guide bank, that guides debris flows to target space in urbanareas. The result showed that the guide bank was very effective in guiding debris flows totarget direction. In case of the deflecting angle was more than 30°, an energy loss, caused bycollision between the thalweg of debris flows and the guide bank, occurred, thereby causingsedimentation. In particular, the sedimentation was gradually narrower and thicker as the deflecting angle increases from 0° to 30°. However, when the deflecting angle reached 45°, thedebris flows were likely to run over the guide bank due to excessive reduction ofcross-sectional flow area. When the deflecting angle was less than 30°, the peak water wave ofdebris flows was formed where the thalweg of debris flows and the guide bank met; themaximum sediment storage was formed in the upstream section of this point during theexperiment; and the peak of sediment storage was observed at low level in the downstreamsection of this point after the experiment. However, in case of the deflecting angle was 45°, themaximum peak water wave was highest at the point with the maximum sediment storageformed during experiment, and thus it was not likely to be effective in guiding sediment bysubsequent flow due to the intensive sedimentation. Although this study showed that the guidebank was effective for guiding debris flows to target direction, the future study with hydraulicinterpretations should be necessary to optimize the designed height of the guide bank and tomake standards for on-site field construction.
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