KR20060095923A - 댐 여수로의 매입관식 공기혼입장치 - Google Patents

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본 발명은 개수로(開水路)식 여수로의 수로 저면에 설치되는 공기혼입장치에 관한 것으로, 다수의 방기관이 소정의 간격으로 설치된 횡관을 여수로 저면에 매입하여 노출된 에어슬롯(air slot)없이도 효과적인 공기혼입이 가능하도록 한 것이다.
본 발명을 통하여 종래 노출식 에어슬롯(air slot) 방식의 여수로 공기혼입장치의 가장 큰 문제점이었던 에어슬롯의 파괴와 여수로의 통수능 및 안정성 저하 문제를 해결할 수 있게 되었으며, 이로써 여수로의 내구성을 제고하고 댐 운용의 효율성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
댐(dam), 여수로, 공기혼입

Description

댐 여수로의 매입관식 공기혼입장치{Covered type aeration apparatus for dam spillway}
도 1은 종래의 여수로 대표단면도
도 2는 종래의 여수로 부분절단 사시도
도 3은 본 발명이 적용된 여수로의 대표단면도
도 4는 본 발명이 적용된 여수로의 부분절단 사시도
도 5는 하향 방기관이 적용된 본 발명의 일 실시예 요부발췌 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 : 여수로
11 : 측벽
19 : 에어슬롯(air slot)
21 : 횡관
22 : 흡기관
23 : 방기관(放氣管)
본 발명은 개수로(開水路)식 여수로의 수로 저면에 설치되는 공기혼입장치에 관한 것으로, 다수의 방기관이 소정의 간격으로 설치된 횡관을 여수로 저면에 매입하여 노출된 에어슬롯(air slot)없이도 효과적인 공기혼입이 가능하도록 한 것이다.
여수로(餘水路)란 저수지의 안전을 위하여 소정 수위 이상의 물을 대량으로 방류하기 위한 시설로서, 유입되는 홍수를 댐 구조나 부대시설의 손상없이 하류로 방류하여야 하며, 수문을 통한 제어의 가능 여부에 따라 문비식과 무문식으로, 수리학적 특성에 따라 자유수면을 가지는 개수로식 및 압력흐름인 관수로식으로 구분된다.
이러한 여수로, 특히 개수로식 여수로는 대량의 물을 단시간에 배출하게 되므로 매우 높은 유속 및 유량이 발생하게 되며, 따라서 관련 수공구조물에 미치는 영향 또한 일반적인 수로구조물과는 판이한 양상을 가지게 된다.
특히, 고유속으로 인하여 물의 압력이 증기압 이하가 되면 내재된 기체가 분리되어 기포를 형성하고 이 기포가 수압이 높은 곳으로 이동하면 주변 수압으로 압괴(壓壞)되면서 주변 구조물을 훼손하는 공동현상(cavitation)이 발생하며, 여수로와 같이 고유속과 함께 대유량의 흐름이 발생하는 곳에서는 대기압보다 낮은 압력의 흐름이 발생할 시 구조물과 수류의 계면에 일종의 진공상태가 형성되여 콘크리 트 등이 떨어져 나가는 박리현상(separation)이 발생하게 된다.
따라서, 대형 여수로에서는 전술한 현상에 의한 여수로의 훼손을 방지하기 위하여 몇몇 위험지점에 홈(slot)을 형성하여 외부의 공기가 수류 하부로 공급될 수 있도록 한 공기혼입장치가 설치되며, 이러한 종래의 공기혼입장치가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 종래의 공기혼입장치는 측벽(11)을 포함하는 여수로(10)를 횡단하는 홈형태의 에어슬롯(air slot)(19)으로 구성되며, 상부가 완전히 노출된 구조를 가진다.
그러나 이러한 종래의 에어슬롯(19)은 고속의 수류와 수로간 계면(界面)에 있어서 일종의 불연속점으로 작용하므로 통수능(通水能)을 저해함은 물론 구조적 취약부로 작용할 수 있는 문제점이 있었다.
즉, 노출된 에어슬롯(19)에 수류가 충돌하면서 수류가 교란됨과 동시에 여수로(10) 구조물에는 충격이 가해지게 되는데, 이론상 고속의 여수로(10) 흐름이 발생할 경우 공기혼입을 위한 에어슬롯(19) 주변에서는 수류가 수로로부터 이격되어 부양된 상태로 형성되는 것으로 간주되나, 실상 부유물 또는 표류물은 물론 다양한 요소에 의하여 불규칙한 흐름이 빈발하고 있으며, 따라서 에어슬롯(19)이 여수로(10)의 구조적 취약부로 작용할 가능성이 매우 큰 문제점이 있었다.
특히, 최근 이상기후로 인한 홍수량의 상승으로 여수로(10)의 사용빈도 및 사용기간이 길어지고 있는 바, 여수로(10)의 장기사용으로 인하여 에어슬롯(19) 주변에 반복적인 충격이 가해지고 이것이 피로하중으로 작용할 경우 여수로(10) 전체 에 심각한 구조적 문제를 야기할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 여수로에 공기혼입장치를 구성함에 있어서 여수로를 횡단하는 횡관을 여수로 저면에 매입하고, 이 횡관에 흡기관 및 다수의 방기관을 설치하여 흡기관을 통하여 흡입된 공기가 횡관 및 방기관을 통하여 수류와 여수로의 계면에 공급될 수 있도록 한 것이다.
또한, 방기관을 구성함에 있어서 방기관과 횡관의 연결부를 방기관의 공기 방출단보다 높게 구성함으로써 횡관으로 물이 유입되지 않도록 함은 물론 월류수의 흐름방향과 공기의 방출방향이 이루는 각도를 최소화 함으로써 공기의 방출효율을 극대화하고 수류의 교란을 최소화할 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 3 및 도 4를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 여수로(10) 저면 및 측벽(11)에 외부로 노출된 홈이 전혀 없으며, 도 4의 원내 확대부를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 여수로(10) 저면과 측벽(11)에 각각 매입된 횡관(21)과 흡기관(22)이 서로 연결되고 횡관(21)에는 다수의 방기관(23)이 설치되어 흡기관(22)을 통하여 흡입된 공기가 방기관(23)을 통하여 여수로(10)와 월류수의 계면에 방출되게 된다.
따라서 높은 유속으로 압력이 낮아진 월류수로 인하여 여수로(10)와 월류수간 계면과 흡기관(22) 개방부 간의 압력차가 발생함에 따라 공기가 흡입되어 방기관(23)으로 방출되되, 여수로(10) 전체를 횡단하는 에어슬롯(air slot)(19) 등의 구조물로 인한 수류의 교란 및 충격은 발생하지 않게 되는 것이다.
이러한 본 발명의 매입관(埋入管)식 공기혼입장치는 여수로(10)의 시공시 기조립된 관체를 거치한 후 콘크리트를 타설함으로써 설치될 수 있으며, 방기관(23)의 말단부 즉 공기의 배출구 형상을 여수로(10) 저면과 일치되도록 사선으로 형성하여 월류수의 교란을 최소화할 수 있도록 한다.
한편 도 5는 방기관(23)이 하향의 경사를 가지고 횡관(21)과 방기관(23)의 연결부가 방기관(23)의 배출구보다 높게 위치하도록 한 실시예로서, 이와 같은 하향 방기관(23)을 통하여 방출되는 공기와 월류수가 이루는 각도를 최소화하여 공기의 혼입효율을 높이고 월류수의 교란을 최소화하는 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 여수로(10) 방류가 중단되는 평상시에 횡관(21) 및 방기관(23)에 물이 고여있는 것을 방지하여 횡관(21) 및 방기관(23)의 부식을 방지할 수 있게 된다.
결국 본 발명의 기술요지는 댐에 설치되는 개수로(開水路)식 여수로(10)에 있어서, 다수의 방기관(23)이 소정의 간격으로 설치된 횡관(21)이 여수로(10) 저면에 매입되되, 상기 횡관(21)의 양단 중 적어도 일단에는 상단의 개구부가 월류수면 상측에 위치하는 흡기관(22)이 연결되어, 흡기관(22)을 통하여 흡입된 공기가 횡관(21) 및 방기관(23)을 거쳐 여수로(10)를 월류하는 수류로 방출됨을 특징으로 하는 댐 여수로의 매입관식 공기혼입장치로서, 상기 방기관(23)의 공기 방출단이 횡 관(21)과 방기관(23)의 연결부 이하의 표고에 위치함을 특징으로 하는 댐 여수로의 매입관식 공기혼입장치이다.
본 발명을 통하여 종래 노출식 에어슬롯(air slot) 방식의 여수로 공기혼입장치의 가장 큰 문제점이었던 에어슬롯의 파괴와 여수로의 통수능 및 안정성 저하 문제를 해결할 수 있게 되었으며, 이로써 여수로의 내구성을 제고하고 댐 운용의 효율성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 댐에 설치되는 개수로(開水路)식 여수로(10)에 있어서,
    다수의 방기관(23)이 소정의 간격으로 설치된 횡관(21)이 여수로(10) 저면에 매입되되;
    상기 횡관(21)의 양단 중 적어도 일단에는 상단의 개구부가 월류수면 상측에 위치하는 흡기관(22)이 연결되어;
    흡기관(22)을 통하여 흡입된 공기가 횡관(21) 및 방기관(23)을 거쳐 여수로(10)를 월류하는 수류로 방출됨을 특징으로 하는 댐 여수로의 매입관식 공기혼입장치.
  2. 제1항에 있어서 방기관(23)의 공기 방출단이 횡관(21)과 방기관(23)의 연결부 이하의 표고에 위치함을 특징으로 하는 댐 여수로의 매입관식 공기혼입장치.
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