KR102584468B1

KR102584468B1 - 횡방향 파동 감쇄형 관수로식 여수로

Info

Publication number: KR102584468B1
Application number: KR1020230026385A
Authority: KR
Inventors: 윤성범
Original assignee: 주식회사 하이써그
Priority date: 2023-02-27
Filing date: 2023-02-27
Publication date: 2023-10-04

Abstract

본 발명은 관수로식(管水路式) 여수로(10)에 관한 것으로, 여수로(10)의 관벽(20) 내주면에는 수직 벽체로서 내부에 다수의 통공(40)이 천공된 유공격벽(30)이 형성되되, 횡단면상 유공격벽(30)의 중심선상에 여수로(10)의 중심이 위치하는 것이다.
본 발명을 통하여, 관수로식 여수로(10) 내부 횡방향 파동의 전파를 획기적으로 억제할 수 있으며, 이로써 여수로(10)의 수류 및 구조물 안정성을 확보할 수 있다.

Description

횡방향 파동 감쇄형 관수로식 여수로{CROSS WAVE REDUCING TYPE PIPE SPILLWAY}

본 발명은 관수로식(管水路式) 여수로(10)에 관한 것으로, 여수로(10)의 관벽(20) 내주면에는 수직 벽체로서 내부에 다수의 통공(40)이 천공된 유공격벽(30)이 형성되되, 횡단면상 유공격벽(30)의 중심선상에 여수로(10)의 중심이 위치하는 것이다.

여수로(餘水路)는 저수지의 안전을 위하여 소정 수위 이상의 물을 대량으로 방류하기 위한 수로로서, 주로 홍수 등의 상황에서 저수지 유입수를 댐 구조나 부대시설의 손상없이 하류로 방류할 수 있도록 설치되며, 관련 종래기술로는 특허 제653611호 등을 들 수 있다.

이러한 여수로는 수문을 통한 제어의 가능 여부에 따라 문비식 여수로와 무문식 여수로로 분류될 수 있으며, 수로내 수류의 수리학적 특성에 따라 자유수면을 가지는 개수로식 또는 압력흐름인 관수로식으로 분류될 수 있는데, 이들 형식을 막론하고, 여수로를 통과하는 수류에는 극단적인 유속 및 유량이 발생될 수 밖에 없으며, 따라서 수로 본체는 물론 관련 부속 시설 등에 미치는 영향 또한 일반적인 수로 구조물과는 판이한 양상을 가지게 된다.

특히, 수로내 수류의 고유속 이송으로 인한 다양한 외력의 수로 구조물에 대한 직접 작용은 물론, 저수지 저류수의 여수로내 유입 과정에서 수반되는 다양한 충격, 파동 및 진동으로 인한 부담 역시 여타의 수로 구조물을 월등하게 상회한다 할 수 있다.

자유수면이 형성되어 수로 구조물에 대한 수류 영향이 비교적 적은 개수로식 여수로에 비하여, 관수로식 여수로(10)의 경우 수로 단면이 완전 폐합되고 압력 흐름이 발생되는 바, 전술한 유입 수류에 의한 충격 및 파동의 영향이 상대적으로 크다 할 수 있다.

또한, 도 1에서와 같이, 상당수의 관수로식 여수로(10)는 지중에 위치하는 바, 시공상 수로 단면적은 물론 관벽(20) 확대에 제한이 있을 수 밖에 없으며, 이로 인하여 설계 유속이 고속으로 설정될 뿐 아니라, 수류 충격에도 취약할 수 밖에 없다.

특히, 관수로식 여수로(10)의 수로 단면적 제한으로 인하여, 저수지 저류수의 접근 수역 및 유입부(11)에 대한 상당한 수준의 단면 축소가 필요하며, 접근 수역 및 유입부(11) 부지로 충분한 면적을 확보하기 곤란한 경우에는 수로 단면적의 급격한 축소가 불가피한 바, 도 2에서와 같이 유입부(11) 구조물로 인하여 파생되는 다양한 문제점이 야기될 수 있다.

우선, 도 2의 상부 도면은 전형적인 관수로형 여수로(10)의 유입부(11) 평단면을 예시한 것으로서, 수로폭의 축소에서 직접 야기되는 횡방향 파동은 물론, 수로폭 점축형 유입부(11)에 구축되는 양측 안벽에 유입 수류가 충돌하면서 발생되는 반사파 역시 횡방향 파동을 야기하는 바, 이들 횡방향 파동이 여수로(10)의 관벽(20)을 따라 전파 내지 반사를 반복하면서, 수류에 불필요한 요동을 야기할 뿐 아니라 관벽(20) 등 여수로(10) 구조물에 대한 반복 충격 및 불안정을 유발하게 된다.

이에, 도 2의 하부 도면에서와 같이, 여수로(10) 유입부(11)의 내부에 분할벽체(12)를 설치하여 유입 수류를 분할하고 충격을 경감을 모색하고 있으나, 유입 수류가 분할벽체(12)를 통과하는 과정에서 소위 루스터테일(rooster tail)로 불리는 충격파가 발생되며, 이 충격파 역시 횡방향 파동을 형성하면서 반사 및 전파되는 바, 여수로(10) 수류 및 구조물의 안정성 확보에 제한이 있을 수 밖에 없었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 관수로식 여수로에 있어서, 여수로(10)의 관벽(20) 내주면에는 수직 벽체로서 내부에 다수의 통공(40)이 천공된 유공격벽(30)이 형성되되, 횡단면상 유공격벽(30)의 중심선상에 여수로(10)의 중심이 위치함을 특징으로 하는 횡방향 파동 감쇄형 관수로식 여수로이다.

또한, 본 발명은 상기 유공격벽(30)의 상단은 관벽(20) 내주면에서 이격되어, 유공격벽(30)의 상단과 관벽(20) 내주면간 이격부(33)가 형성됨을 특징으로 하는 횡방향 파동 감쇄형 관수로식 여수로이다.

본 발명을 통하여, 관수로식 여수로(10) 내부 횡방향 파동의 전파를 획기적으로 억제할 수 있으며, 이로써 여수로(10)의 수류 및 구조물 안정성을 확보할 수 있다.

특히, 여수로(10)의 통수능을 유지함은 물론 여수로(10)내 수류의 편중을 억제한 상태에서 횡방향 파동의 에너지를 효과적으로 감쇄할 수 있으며, 이로써 여수로(10) 구조물에 작용하는 충격을 경감하고, 여수로(10)의 성능 및 내구성을 제고할 수 있다.

도 1은 관수로식 여수로 설명도
도 2는 종래의 관수로식 여수로 평단면도
도 3은 본 발명의 평단면도
도 4는 본 발명의 대표 단면도
도 5는 본 발명의 부분절단 사시도
도 6은 이격부가 형성된 본 발명의 일 실시예 대표 단면도
도 7은 도 6 실시예의 부분절단 사시도
도 8은 말단첨부가 형성된 본 발명의 일 실시예 부분절단 사시도

본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3은 본 발명 여수로(10)의 평단면을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 관벽(20)으로 횡단면이 완전 폐합되는 관수로식 여수로(10)에 관한 것이며, 평단면상 여수로(10)의 중심선상에 유공격벽(30)이 형성되어, 여수로(10)의 내부 공간이 분할된다.

즉, 도 4 및 도 5에서와 같이, 여수로(10)의 관벽(20) 내주면에는 수직 벽체로서 내부에 다수의 통공(40)이 천공된 유공격벽(30)이 기립 형성되되, 횡단면상 유공격벽(30)의 중심선상에 여수로(10)의 중심이 위치하는 것으로, 도 4의 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 유공격벽(30)에 의하여 여수로(10)의 내부 공간이 좌우로 등분(等分)되는 것이다.

또한, 이러한 유공격벽(30)에 다수 형성되는 통공(40)은 유공격벽(30) 표면상 균일하게 분포되며, 도 3에서와 같이, 유공격벽(30) 양측의 수류에 형성된 횡방향 파동은 통공(40)을 통과하면서 감쇄된다.

통공(40) 형성 유공격벽(30)을 통한 횡방향 파동의 감쇄 작용은 여수로(10)내 횡방향 파동이 유공격벽(30)으로 입사함에 따라 반복 형성되는 반사파 및 회절파가 상호 간섭됨과 동시에, 입사파, 반사파 및 회절파가 유공격벽(30)의 통공(40)을 반복 통과하거나 통공(40)이 형성되지 않은 유공격벽(30)의 벽체 부위에 반복 반사되면서, 그 에너지가 소멸되는 방식으로 진행된다.

따라서, 도 3에서와 같이, 여수로(10)의 유입부(11) 측면 안벽 또는 분할벽체(12) 등으로 인하여 형성된 횡방향 파동이 여수로(10) 관벽(20) 내부로 진입하여도, 전술한 감쇄 작용을 통하여, 유공격벽(30)의 하류측 말단부 이후 구간에서는 횡방향 파동의 영향이 미약해지는 것이다.

이러한 본 발명의 유공격벽(30)은 도 4 및 도 5에서와 같이 유공격벽(30) 상단이 관벽(20)에 접합되는 완전 분할형 외에도, 도 6 및 도 7에와 같이 유공격벽(30)의 상단이 관벽(20)에서 이격되도록 구성될 수도 있다.

즉, 도 6 및 도 7에서와 같이, 유공격벽(30)의 상단이 관벽(20) 내주면에서 이격되어, 유공격벽(30)의 상단과 관벽(20) 내주면간 이격부(33)가 형성되는 것으로, 이격부(33)를 통하여 여수로(10)내 수면 상측의 공기층이 상호 유동됨에 따라, 양측 공기층의 유동 작용이 댐퍼(damper) 역할을 수행하여, 수류 표면에 발생되는 표면파도 억제할 수 있다.

또한, 유공격벽(30) 상단 이격부(33)를 통한 양측 분할 수로간 상층 공기의 원활한 유동을 보장함으로써, 통공(40)을 통한 양측 수류간 유동성 역시 확보하여, 상술한 파동 감쇄효과를 배가할 수 있다.

한편, 도 8은 유공격벽(30)의 하류측 말단에 말단첨부(末端尖部)(37)를 형성한 실시예로서, 말단첨부(37)에서는 유공격벽(30)의 평면상 폭이 점차 감소하여 예리한 말단부가 조성되며, 이로써, 유공격벽(30) 통과 직후 수류에서 발생될 수 있는 루스터테일(rooster tail) 현상을 억제할 수 있다.

10 : 여수로
11 : 유입부
12 : 분할벽체
20 : 관벽
30 : 유공격벽
33 : 이격부
37 : 말단첨부
40 : 통공

Claims

관벽(20)으로 횡단면이 완전 폐합되는 관수로식 여수로에 있어서,
여수로(10)의 관벽(20) 내주면에는 수직 벽체로서 내부에 다수의 통공(40)이 천공된 유공격벽(30)이 형성되되;
횡단면상 유공격벽(30)의 중심선상에 여수로(10)의 중심이 위치하며, 유공격벽(30) 양측의 수류에 형성된 횡방향 파동이 통공(40)을 통과하면서 감쇄됨을 특징으로 하는 횡방향 파동 감쇄형 관수로식 여수로.
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