• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.773-784
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• 2008

본 연구는 노면배수시설에 이용될 수로 양단에 유출구를 가지며 유량이 연속적으로 증가하는 선형 배수로의 부등류 흐름의 해석 방법을 정립하기 위하여 수행되었다. 지배 방정식으로서 유한 차분 형태의 대수방정식을 사용하여 지배단면에서의 수심 값을 경계조건으로 Newton-Raphson 방법에 의하여 수면곡선을 계산하였다. 하류단에 유출구를 갖는 수로와 수로 양단에 유출구를 갖는 수로를 고려하고, 다양한 종단경사에 대하여 흐름 해석을 수행하였다. 단, 양단에 유출구를 갖는 수로의 경우 양단을 지배단면으로 만드는 임계 종단경사를 조사하여 이보다 작은 종단경사에 대한 흐름 해석을 수행하였으며, 임계경사는 지배단면의 위치와 종단경사의 관계로부터 결정하였다. 하류단에 하나의 유출구를 갖는 수로의 경우 수로 상에 존재하는 지배단면의 위치를 조사하여 그 지점을 기준으로 상류 및 하류 방향으로 수심을 계산한다. 반면 양단에 유출구를 갖는 수로의 경우 지배단면이 수로 양단이라면 분수계를 가정하여 분수계를 기점으로 구분되어지는 상류측 및 하류측 수로에 대한 흐름 해석을 수행하고, 상류단에서 분수계 방향으로 그리고 하류단에서 분수계 방향으로 계산된 분수계 지점의 두 수심이 동일할 때까지 흐름 계산을 반복한다. 흐름 계산 결과 양단에 유출구를 갖는 수로가 임계경사보다 큰 경사로 설치된 경우에는 하류단에 유출구를 갖는 수로의 흐름 거동과 유사지는 것으로 판단되었다. 노면배수시설 설계의 중요한 요소인 최대수심은 종단경사가 작을 때 등류 해석으로 계산된 값이 부등류 해석보다 크게 산정되었으며, 이는 종단경사가 작을 때 등류 해석을 기반으로 한설계가 과대설계가 되기 쉽다는 것을 의미한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1173-1185
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• 2008

노면배수시설의 설계방법을 임계지속시간의 고려 여부와 등류 및 부등류의 해석 방법에 따라 4가지로 구분하고, 각 방법에 따른 설계결과를 비교·검토하였다. 임계지속시간을 고려하지 않는 방법에서 설계강우는 10분 지속시간의 강우강도로 정하나, 임계지속시간을 고려할 경우 설계강우는 강우의 지속시간과 유출의 도달시간이 유사해지는 경우를 시산적으로 찾아 결정한다. 4가지 설계방법으로 수립된 설계모형을 다양한 수로의 종단경사 및 길어깨 횡단경사를 가지는 노면배수시설에 적용하고, 그 설계결과를 비교 검토하였다. 10분 지속시간의 강우강도를 이용하는 경우, 부등류 해석을 기반으로 설계한 유출구 간격은 종단경사와 길어깨 횡단경사가 작은 경우에만 등류 해석보다 크게 산정되었다. 반면 도달시간을 산정하여 임계지속시간을 결정하는 경우에는 본 연구에서 고려된 모든 조건에서 부등류 해석을 기반으로 설계한 유출구 간격이 등류 해석보다 크게 산정되었다. 그러나 도달시간을 산정하여 임계지속시간을 결정하고 부등류 해석을 기반으로 설계한 유출구 간격은 10분 지속시간의 강우강도를 적용하고 등류 해석을 기반으로 설계한 값보다 항상 작은 것으로 조사되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2255-2265
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• 2013

본 연구에서는 유역의 배수구조를 설명할 수 있는 폭 함수 기반의 Clark 모형을 제안하였다. 시간-면적곡선으로는 지표면과 하천에 대하여 개별적인 동수역학적 특성을 적용한 재조정된 폭 함수를 이용하였다. 선형저수지 추적의 경우 기존의 Clark 모형과 같이 차분화된 형태가 아니라 해석식을 적용하여 수행하였다. 본 연구에서 고려한 주요한 매개변수들로는 지표면평균이송속도 및 하천평균이송속도와 저류상수를 들 수 있다. 실제 매개변수의 추정 과정에는 전역최적화 기법 중의 하나인 SCE-UA 기법을 적용하였다. 또한 Clark 모형으로부터 유도된 순간단위도의 형상은 원점에 대한 1차모멘트와 면적중심에 대한 2, 3차 모멘트로 구분하여 평가하였다. 관측 수문사상의 통계모멘트들과 본 연구에서 추정된 통계모멘트들의 상관계수는 1차모멘트의 경우 0.995, 2차모멘트는 0.993, 3차모멘트는 0.983로 산정되었다. 평균과 분산에 대해서는 추정값과 관측값이 대체로 일치하는 경향을 보여주었다. 그러나 추정된 3차모멘트에 대한 결과는 다소 과대 평가되는 경향을 나타내었다. 제안된 Clark 모형은 순간단위도의 형상을 평균과 분산만을 고려하여 적용한 방법보다 수문곡선의 왜곡 및 첨두좌표의 모의와 관련된 한계점을 개선하였다. 이러한 결과로부터 본 연구에서 제시한 방법론은 배수경로의 이질성과 동적매개변수들의 영향을 적절하게 반영할 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 고려한 모멘트들의 변동성은 주로 저류상수의 영향이 크게 나타나고 있으며, 지표면평균이송속도보다는 하천평균이송속도가 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 저류상수와 하천평균이송속도가 Clark 모형으로부터 유도되는 순간단위도의 형상을 결정하는데 지배적인 역할을 하는 것으로 확인되었다. 따라서 두 매개변수는 모형의 적용 과정에서 중요하게 고려되어야 할 것으로 판단된다.