KR101155687B1

KR101155687B1 - 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보

Info

Publication number: KR101155687B1
Application number: KR1020110116229A
Authority: KR
Inventors: 임장혁; 이승오; 김수영
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-06-12

Abstract

본 발명은 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 퇴적방지용 가속유로가 형성되는 하상구조는 하천의 폭방향을 따라 가로지르며 설치되는 보(weir)에 있어서, 적어도 일부의 영역은 서로 이격 배치되되 상기 하천의 하류측으로 갈수록 이격간격이 감소하는 한 쌍의 사선벽체를 포함하며, 상기 한 쌍의 사선벽체의 이격공간 내로 유수가 유입되도록 하천의 상류측은 개방되는 월류부; 상기 한 쌍의 사선벽체의 이격공간 내에서 유수방향을 따라서 높이가 높아지는 경사를 형성하되, 종단부가 상기 사선벽체의 높이보다 낮게 형성됨으로써 유입되는 유수를 가속시키는 가속면;을 포함하며, 상기 가속면에 의하여 가속되는 유수에 의하여 토사가 하천의 하류측으로 운반되도록 상기 사선벽체에는 높이별로 복수개의 관통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 경사면을 형성함으로써 보의 상류측에 토사가 퇴적되는 것이 자연적으로 방지될 수 있는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보가 제공된다.

Description

퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보{LABYRINTH WEIR HAVING PREVENTING ACCUMULATION STRUCTURE}

본 발명은 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토사가 퇴적되는 것을 방지할 수 있는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보에 관한 것이다.

하천 또는 수로를 횡단하는 수공(水工)구조물인 보는 취수나 주운(舟運) 등의 목적으로 수위를 일정수준 이상으로 유지하기 위하여 설치되며, 수중보 상류의 수위를 조절할 수 없는 고정보와, 수문을 설치하거나 수중보 본체를 변형시켜 상류의 수위를 조절할 수 있는 가동보로 분류된다.

고정보의 일종으로 제한된 하폭 또는 수로폭 하에서 유효월류폭(effective overflow length, effective spillway length)을 최대한 확보하기 위하여 지그재그 형태의 벽체를 세운 구조물을 래버린스(labyrinth) 보라고 한다.

도 1은 종래의 래버린스 보의 일례를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 종래의 래버린스 보의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 래버린스 보(10)는 사선벽체(11)가 하천의 폭방향을 따라 반복적으로 세워지고, 이웃하는 사선벽체(11)를 연결벽체(12)와 고정벽체(13)를 이용하여 연결하는 구조로 구성된다.

다만, 이러한 종래의 래버린스 보(10)는 상류측 방향으로 개방되는 사선벽체 (11)간의 이격공간 내에 토사가 지속적으로 퇴적되어, 수위유지라는 보의 기능을 쉽게 상실하게 되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보 내부에 유입되는 유수가 자연적으로 가속되도록 하여 토사가 퇴적되는 것을 방지할 수 있는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 하천의 폭방향을 따라 가로지르며 설치되는 보(weir)에 있어서, 적어도 일부의 영역은 서로 이격 배치되되 상기 하천의 하류측으로 갈수록 이격간격이 감소하는 한 쌍의 사선벽체를 포함하며, 상기 한 쌍의 사선벽체의 이격공간 내로 유수가 유입되도록 하천의 상류측은 개방되는 월류부; 상기 한 쌍의 사선벽체의 이격공간 내에서 유수방향을 따라서 높이가 높아지는 경사를 형성하되, 종단부가 상기 사선벽체의 높이보다 낮게 형성됨으로써 유입되는 유수를 가속시키는 가속면;을 포함하며, 상기 가속면에 의하여 가속되는 유수에 의하여 토사가 하천의 하류측으로 운반되도록 상기 사선벽체에는 높이별로 복수개의 관통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보에 의해 달성된다.

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또한, 상기 월류부는 하천의 폭방향을 따라서 복수개가 마련되며, 상기 월류부를 구성하는 상기 사선벽체 중 적어도 일부는 유수방향을 따라서 높이가 감소할 수 있다.

또한, 상기 월류부는 높이가 일정한 사선벽체를 포함하는 제1월류부; 상기 유수방향을 따라서 높이가 감소하는 사선벽체를 포함하는 제2월류부;를 포함하되, 상기 제1월류부와 상기 제2월류부가 하천의 폭방향을 따라서 교대로 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 경사면을 형성하여 보의 상류측에 토사가 퇴적되는 것이 자연적으로 방지될 수 있는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보가 제공된다.

또한, 월류부를 구성하는 벽체에 관통로를 형성하여 상하류 간의 유사의 연속성은 유지시는 동시에 보의 수위유지효과는 그대로 유지할 수 있다.

또한, 월류부를 구성하는 벽체 중 일부는 경사를 형성하도록 함으로써 월류부를 넘는 유수간의 간섭(interference)현상을 감소시키고 더욱 우수한 상류수심 유지기능이 구현될 수 있다.

도 1은 종래의 래버린스 보의 일례를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 도 1의 종래의 래버린스 보의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 래버린스 보의 개략적인 사시도이고,
도 4는 도 3의 래버린스 보의 평면도이고,
도 5는 도 3의 래버린스 보에 의한 유수의 흐름을 설명하는 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 래버린스 보의 개략적인 사시도이고,
도 7은 도 6의 래버린스 보의 평면도이고,
도 8은 도 6의 래버린스 보에 의한 유수의 흐름을 설명하는 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 래버린스 보의 개략적인 사시도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 래버린스 보의 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 래버린스 보의 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(100)는 하천의 폭방향을 따라서 배치되는 복수개의 월류부(110)와 연결벽체(120)와 가속면(130)을 포함한다.

상기 월류부(110)는 하천의 수위 유지기능을 수행하는 부재로서, 한 쌍의 사선벽체(111)와 고정벽체(113)를 포함한다.

상기 사선벽체(111)는 하천의 상류로부터 하천의 하류 쪽으로 유동하는 유수의 운동에너지를 감쇄시키는 역할을 하는 것으로서, 한 쌍이 마련된다.

상기 한 쌍의 사선벽체(111) 중 어느 하나의 하천 상류측 단부는 다른 하나의 사천 상류측 단부와 서로 이격되되, 하천의 하류측 방향을 따라서, 즉, 유수의 유동방향을 따라서 이격간격이 감소하도록 배치된다.

상기 고정벽체(113)는 상술한 한 쌍의 사선벽체(111)의 하류측 단부를 상호 연결하여 마감하기 위한 벽체로서, 사선벽체(111)와 동일하게 유수의 에너지를 감쇄하는 역할을 수행한다.

즉, 상술한 구조에 의하면 월류부(110)는 한 쌍의 사선벽체(111)의 하천 상류측이 서로 이격됨으로써 상류측을 향하여 개방되되, 하천 하류측은 고정벽체(113)에 의하여 마감된다.

다시 말해, 월류부(110)의 상류측 단부는 개방됨으로써 사선벽체(111) 간의 이격공간의 내부로 하천 상류로부터 흘러온 유수가 유입될 수 있다.

한편, 월류부(110)를 구성하는 사선벽체(111)에는 월류부(110)에 의하여 구획되는 하천의 상류측 영역과 하류측 영역을 서로 연통시키기 위한 관통로(112)가 형성된다.

관통로(112)는 사선벽체(111)를 두께 방향으로 완전히 관통하며, 길이방향을 따라 복수개가 상호 이격되게 형성된다. 즉, 관통로(112)에 의하면 상류에서부터 흘러온 유수가 월류부(110)를 완전히 넘어가지 않고도 하류측으로 유동할 수 있으므로, 관통로(112)가 형성되는 월류부(110)는 유수 에너지 감쇄기능 뿐만 아니라 상하류의 유수 연속성 유지 기능을 동시에 수행할 수 있다.

상기 연결벽체(121)는 다수개의 월류부(110)를 서로 연결하기 위한 벽체로서, 이웃하게 배치되어 서로 다른 월류부(110)를 구성하는 사선벽체(111) 들의 상류측 단부를 서로 연결한다.

상기 가속면(130)은 월류부(110)의 사선벽체(111)의 이격공간 내로 유입되는 유수를 가속시키기 위한 것으로서, 월류부(110)의 사선벽체(111) 간의 이격공간 내의 바닥면으로 구성되며, 하천의 하류측으로 갈수록 높이가 높아지는 경사를 형성한다.

지금부터는 상술한 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(100)의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도 5는 도 3의 래버린스 보에 의한 유수의 흐름을 설명하는 단면도이다.

하천의 상류로부터 유수가 유동하여 본 실시예의 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(100)에 도달하면, 유수는 월류부(110)를 구성하는 한 쌍의 사선벽체(111) 사이의 이격공간 내로 유입된다.

월류부(110)의 이격공간 내에 유입되는 유수는 월류부(110)를 구성하는 한 쌍의 사선벽체(111) 및 고정벽체(113)를 넘어 하류측으로 이동하며, 월류부(110)를 넘어가는 과정에서 유수의 운동에너지는 감쇄되고, 하천 상류의 수위는 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 월류부(110)를 구성하는 한 쌍의 사선벽체(111)의 이격공간 내에 유입되는 유수 중 일부는 가속면(130)을 따라 유동하며, 유수 유동방향을 따라 높이가 높아지는 형태의 경사를 가지는 가속면(130)에 의하여 유수의 높이도 점점 높아진다.

즉, 유수가 가속면(130)을 따라 유동하면서 가속면(130)과 수면 사이의 거리가 줄어듬에 따라, 유수는 베르누이의 정리(Bernoulli's theorem)에 의하여 가속된다. 따라서, 가속면(130)을 따라 유동하며 점점 가속되는 유수는 월류부(110)를 구성하는 사선벽체(111)의 관통로(112)를 통하여 하천의 하류측으로 유동하게 된다.

이때, 가속된 상태에서 관통로(112)를 통하여 배출되는 유수는 사선벽체(111) 간의 이격공간 내에 퇴적되는 토사를 하천의 하류측으로 운반하고, 사선벽체(111) 간의 이격공간의 내부 및 월류부(110)의 근방에 토사가 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(200)에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 래버린스 보의 개략적인 사시도이고, 도 7은 도 6의 래버린스 보의 평면도이고, 도 8은 도 6의 래버린스 보에 의한 유수의 흐름을 설명하는 단면도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(200)는 하천의 폭방향으로 복수개가 배치되는 월류부(110)와 연결벽체(120)와 가속면(230)을 포함하며, 상기 월류부(110)와 연결벽체(120)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.

제1실시예에서의 가속면(130)이 사선벽체(111)의 상류측 단부에서부터 시작되는 것과는 달리, 본 실시예의 상기 가속면(230)은 사선벽체(111)의 상류측 단부로부터 유수의 유동방향으로 소정 간격 이격된 지점에서부터 시작된다. 따라서, 본 실시예의 가속면(230)의 구조에 의하면, 가속면에 의한 유수의 가속구간이 짧아지게 되며, 가속면(230)의 길이를 조절함으로써 가속되는 유수의 유속을 제어할 수 있다.

즉, 사선벽체(111)의 이격공간 내에 존재하는 것이라면 가속면이 시작되는 지점, 가속면의 경사도, 종료되는 지점 등은 제한되지 않고, 하천의 종류, 유수의 속도 및 유량, 가속정도, 토사의 퇴적정도 등을 고려하여 함몰부의 외부에서부터 시작될 수도 있으며, 함몰부 내 벽체의 중간영역에서부터 시작될 수도 있으며, 고정벽체에 도달하지 않고 종료될 수도 있다.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보에 대하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 래버린스 보의 개략적인 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(300)는 월류부(310)와 연결벽체(120)와 가속면(130)을 포함하며, 연결벽체(120)와 가속면(130)은 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.

상기 월류부(310)는 하천의 폭방향을 따라 교대로 배열되는 제1월류부(310a)와 제2월류부(310b)를 포함한다.

상기 제1월류부(310a)는 후술하는 제2월류부(310b)와 이웃하게 배치되며 연결벽체(120)에 의하여 연결되는 것으로서 한 쌍의 사선벽체(311a)와 고정벽체(313a)를 포함한다.

상기 사선벽체(311a)에는 제1실시예의 사선벽체와 마찬가지로 관통로(312a)가 형성된다. 다만 제1월류부(310a)를 구성하는 사선벽체(311a)는 유수의 유동방향, 즉, 하천의 상류에서 하류 측 방향을 따라 높이가 점점 낮아지는 형태로 구성된다.

다시 설명하면, 제1월류부(310a)를 구성하는 사선벽체(311a)의 상류측 단부의 높이와 하류측 단부의 높이는 서로 높이차(Δh)를 가지게 된다.

상기 제2월류부(310b)는 관통로(312b)를 형성하는 한 쌍의 사선벽체(311b) 및 고정벽체(313b)로 구성되며, 이는 제1실시예에서 설명한 월류부(110)와 동일한 구조를 갖는 것이므로 중복설명은 생략한다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 서로 다른 형태의 제1월류부(310a)와 제2월류부(310b)를 포함하는 월류부(310)에 의하면 제1월류부(310a)를 넘어가는 유수와 제2월류부(310b)를 넘어가는 유수 간의 상호 간섭(interference) 현상이 감소됨으로써 상류 측의 수심 유지기능이 향상될 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 래버린스 보
110 : 월류부 111 : 사선벽체
112 : 관통로 113 : 고정벽체
120 : 연결벽체 130 : 가속면

Claims

하천의 폭방향을 따라 가로지르며 설치되는 보(weir)에 있어서,
적어도 일부의 영역은 서로 이격 배치되되 상기 하천의 하류측으로 갈수록 이격간격이 감소하는 한 쌍의 사선벽체를 포함하며, 상기 한 쌍의 사선벽체의 이격공간 내로 유수가 유입되도록 하천의 상류측은 개방되는 월류부;
상기 한 쌍의 사선벽체의 이격공간 내에서 유수방향을 따라서 높이가 높아지는 경사를 형성하되, 종단부가 상기 사선벽체의 높이보다 낮게 형성됨으로써 유입되는 유수를 가속시키는 가속면;을 포함하며,
상기 가속면에 의하여 가속되는 유수에 의하여 토사가 하천의 하류측으로 운반되도록 상기 사선벽체에는 높이별로 복수개의 관통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보.
제1항에 있어서,
상기 월류부는 하천의 폭방향을 따라서 복수개가 마련되며,
상기 월류부를 구성하는 상기 사선벽체 중 적어도 일부는 유수방향을 따라서 높이가 감소하는 것을 특징으로 하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보.
제2항에 있어서,
상기 월류부는 높이가 일정한 사선벽체를 포함하는 제1월류부; 상기 유수방향을 따라서 높이가 감소하는 사선벽체를 포함하는 제2월류부;를 포함하되,
상기 제1월류부와 상기 제2월류부가 하천의 폭방향을 따라서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 퇴적방지용 구조를 구비한 래버린스 보.
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