• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1107-1112
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• 2009

수위-유량관계곡선이 있는 위어는 월류수심을 측정하여 개수로 유량을 산정할 수 있는 매우 유용한 유량 측정 도구이다. 본 연구는 폭 1m인 사다리꼴 단면 상업용 개수로에 설치된 높이 26cm인 삼각형 위어의 수위-유량관계곡선을 도출하기 위하여 수리모형실험을 실시한 것이다. 위어 수리모형은 크기를 1/5 축척으로 제작하고 유량과 수로경사를 변화시키면서 수리실험을 하였다. 기존 위어 유량산정 공식들을 이용하기 곤란하기 때문에 본 연구에서는 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어의 유량산정 공식을 정립하였다. 이 공식은 월류수심을 $h_1$과 $h_2$로 구분하였다. 월류수심이 $h_1$보다 작으면 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용하고, 이보다 크면 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용한다. 삼각형 위어에서는 유량이 증가함에 따라 유량계수 $C_1$이 작아지는 반면에 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어의 유량계수 $C_2$는 균일한 것으로 나타났다. 이는 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어에서는 삼각형 위어에서 유량계수 $C_1$이 사용되었기 때문으로 판단된다. 또한 본 연구에서는 위어가 설치된 수로의 접근유속을 구하여 위어에 미치는 영향을 조사하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1016-1020
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• 2005

횡월류위어(side weir 또는 lateral weir)는 인공수로 또는 자연하천에서 흐름방향에 평행하게 수로측면에 설치되어 에너지 소산, 수위의 안정, 일정 유량의 취수 및 분배, 초과 홍수량 전환 등의 목적으로 이용되는 수공구조물로서 댐의 여수로, off-line 저류지, 관개배수를 위한 수로. 하수도 설비 등에서 폭넓게 사용되고 있다. 지금까지의 국내외 연구는 대부분 직사각형 횡월류위어에 제한되어 수행되었으며, 삼각형 횡월류위어의 흐름특성 및 유량계수 산정에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 수리실험을 통하여 본류의 흐름조건과 삼각형 횡월류위어각 등을 변화시켜 유량계수를 산정$\cdot$분석하였다. 수리실험은 길이 20m, 폭 0.8m, 높이 0.9m이고 벽면이 아크릴로 된 직사각형 가변 경사 개수로 실험장치를 이용하였다. 삼각형 횡월류위어는 예연이고 위어각은 90, 120, $150^{\circ}$였으며, 본류 Froude 수는 0.45-0.56였다. 삼각형 횡월류위어의 월류량에 큰 영향을 미치는 변수인 Froude 수와 위어각 등을 고려한 유량계수 산정식을 제시하였으며, Kumar와 Pathak(1987)의 공식과 비교 분석하였다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.9 no.3
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• pp.107-115
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• 2009

The labyrinth weir can be applied to increase the overflow rate, maintain constant water depth and improve water quality. This weir can be defined that the plane shape of overflow part is not straight line and is a kind of weir having overflow length increased by changing its plane shape. There are relatively few studies related to effect of maintaining the water depth which has been used to consider for various functions as hydraulic facilities and design conditions of labyrinth weirs. Thus, it is needed to conduct studies related to the maintenance of water depth by the labyrinth weir. This study was to provide fundamental data which may become a facilitator for more accurate and proper design of hydraulic facilities related to the maintenance of water depth. The ranges of constant water depth ($H_t/P=0.08\sim0.27$) were provided for the triangle type labyrinth weir, and the effect of maintaining water depth was analyzed using hydraulic laboratory experiments and 3D-numerical simulations(Flow-3D).

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.9 no.2
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• pp.87-93
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• 2009

The labyrinth weir can be defined that the plane shape of overflow part is not straight line and is a kind of weir having overflow length increased by changing its plane shape. Recently, the labyrinth weir can be widely applied to various hydraulic facilities such as dam spillway, irrigation facilities, and canal structures by increasing precipitation. This study was performed to analyze the hydraulic characteristics according to triangle labyrinth weir using hydraulic model experiments and finally estimate the discharge coefficients for triangle labyrinth weirs. The formulae of discharge coefficient provided in this study, which make it feasible to calculate the overflow rate by a coefficient of correlation. sum of residuals, MAPE(Mean Absolute Percentage Error), are expected to be widely applied to design of hydraulic facilities such as dam spillway and irrigation system.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.1 s.174
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• pp.51-62
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• 2007

To estimate more accurately the outflow over a sharp crested side weir, it is necessary to analyze the flow characteristics over side weir and to estimate the discharge coefficient in the weir equation. The purpose of this study is to estimate the discharge coefficients of sharp crested rectangular and triangular side weirs by means of hydraulic model experiments with the variations of upstream Froude number in the main channel and length and apex angle. Experimental results show that the discharge coefficients depend on the shape and geometric conditions of side weir as well as the upstream Froude number in the main channel. Through the multiple regression analysis, formulas of discharge coefficient for rectangular and triangular types are proposed and its applicability is confirmed by comparing estimated and measured discharges over side weirs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.337-337
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• 2015

홍수 저감, 생태계 복원, 위락 등 다양한 목적의 충족을 위해 강변에 저류지, 즉 다목적 유수지(detention basin)를 조성하는 사례가 나타나고 있다. 하천에서 홍수의 발생으로 수위가 어떤 기준보다 높아지면, 흐름의 일부를 돌려 저류지로 보냄으로써 본류의 부담을 덜 수 있다. 이때, 흐름의 분기를 위해 설치되는 하천구조물 중 하나가 측면 위어(side weir) 또는 횡월류 위어(side discharge/overflow weir)이다. 하천의 계획과 설계에서 위어가 적용될 때, 위어에 대한 수위-유량 관계, 즉 그 형식과 제원에 적합한 유량계수(discharge coefficient)의 결정이 관건이 된다. 일반적인 위어와 달리 흐름 양상이 복잡한 측면 위어의 경우, 이론과 실제의 괴리가 아직까지 해소되지 않아 실물 또는 3차원 수치 모형을 이용한 시험으로 수위-유량 관계를 수립할 필요가 있다. 이렇게 결정된 수위-유량 관계는 1차원 또는 수심적분 2차원 모형의 내부 또는 외부 경계로 사용되며, 본류의 수위 증감에 따른 측면 위어의 횡월류량을 통해 저류지의 홍수 조절 능력을 평가할 수 있다. 이 연구에서는, 측면 위어의 수위-유량 관계가 알려지지 않더라도, 저류지에 의한 홍수 조절 효과를 평가할 수 있는 2차원 수치모의에 대해 검토하였다. 수치해법으로서 2차원 천수방정식에 대해 유한체적법을 적용하고, 흐름률(flux)의 정확한 계산을 위해 근사 Riemann 해법을 도입하였다. 먼저, 측면 위어가 없는 실험 조건에 대해 수로 내 한 측선에서 측정된 수위와 유량을 모의 결과와 비교하여 모형을 검증하였다. 이때, 경계조건으로 상류 끝에 측정 유량을, 하류 끝에 측정 수위를 부여하였으며, Manning의 조도계수를 0.014로 설정하였다. 또한, 측면 위어가 설치된 수로에 대해 계산 영역을 340개의 삼각형 격자로 분할하고 측면 위어가 없는 경우와 동일한 조건을 두어 모의하였다. 측면 위어의 하류에 위치한 측선에서 측정치에 대한 평균 제곱근(root mean square) 오차가 수위에 대해 1.9 mm, 유량에 대해 $2.2{\ell}/s$로서 그림과 같이 모의 결과는 실험의 그것과 잘 일치하였다. 이로써, 측면 위어에 대한 수위-유량 관계의 수립을 위한 실물 모형 시험 없이 수심적분 2차원 수치모의를 통해 저류지의 홍수 조절 효과를 평가할 수 있음이 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.503-503
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• 2023

Hwang(2022; J.KWRA, 55, 10)은 수심 적분 모형으로 불연속 지형을 경사로 완화하지 않고 직접 해석하는 Hwang(2015; J.KSCE, 35, 6)의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높이기 위해 지형 전면에 실제로 작용하는 정수압 분포와 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수(flux correction coefficient)를 도입하였다. 직각 광정 위어 실험 중에서 널리 알려진 다섯 가지 월류 실험으로부터 218회의 시행을 추려 실험과 모의에서 월류량 값이 서로 잘 일치하는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였는데, 이때 광정 위어를 지나는 흐름을 모의하기 위해 계산 영역을 평면 2차원으로 두고 삼각형 계산 격자로 분할하였다(Hwang, 2022). 실험에 사용된 실험 수로들이 수로의 길이 방향으로 그 폭이 일정하므로 옆벽의 영향이 크지 않다면 수로의 단위 폭에 모형을 적용함으로써 계산 영역의 차원을 한 수준 낮출 수 있다. 실질적으로 1차원 모의가 되어 모의 시간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 다양한 분석이 가능하겠으나, 2차원 모의로부터 결정된 흐름률 보정 계수를 수정없이 그대로 적용하는 것이 적절한지 검토할 필요가 있다. 이 연구에서는 Hwang(2022)이 검토한 218회의 직각 광정 위어 실험 시행에 수로의 단위 폭에 불연속 지형을 직접 해석할 수 있는 Hwang(2015)의 1차원 모형을 적용하고 모의와 실험에서 월류량의 차이가 최소가 되는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였다. 결정된 흐름률 보정 계수의 평균값을 별도로 선정된 두 가지 직각 광정 위어 실험에 적용하였으며, 보정에 따른 모형의 성능을 평가하기 위해 Willmott의 일치 지표(index of agreement)를 이용하였다. 흐름률 보정 계수를 적용하였을 때, 한 실험 경우에 대해 모형의 성능이 대폭 개선됨을 확인하였고 성능 개선이 미미한 나머지 실험 경우는 보정 전에 일치 지표가 이미 상당히 높은 편이었다. 2차원 문제에 이어 1차원 모형의 적용에서도 흐름률 보정 계수를 결정함으로써 계단이나 직립 보와 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름의 월류량을 더 쉽고 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2008.02a
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• pp.191-194
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• 2008

Labyrinth weir is a hydraulic structure that can maintain constant water depth and increase overflow rate by increasing overflow width of weir through complicated displacement of its cross section. The labyrinth weir can be widely applied to various hydraulic facilities such as dam spillway, irrigation facilities, and canal structures. To date, however, few labyrinth weirs were applied to hydraulic facilities in Korea. Hence, in-depth research on labyrinth weir is highly required to efficiently apply the labyrinth weir to hydraulic facilities. This study was performed to analyze the hydraulic characteristics according to triangle labyrinth weir using hydraulic model experiments. The hydraulic characteristics provided in this study, which make it feasible to increase the overflow rate, and are expected to be widely applied to design of hydraulic facilities such as dam spillway and irrigation system.