흙댐의 월류 붕괴 특징에 관한 실험적 연구 = Experimental study of over-topping failure characteristics of earth dam

국문 초록 (Abstract)

흙댐의 월류 붕괴 특징에 관한 실험적 연구 수자원 관리를 주목적으로 많은 물을 저수하고 있는 댐 의 붕괴는 치명적인 재산 피해와 인명피해를 동반한다. 댐의 붕괴 원인은 월류, 침투, 관리 부실 등 다양한 요인이 있다. 최근 급격한 기후변화로 인한 집중 강우의 영향으로 제방 댐과 실제 댐이 월류에 의해 붕괴되는 사례가 발생하고 있다. 지구 온난화에 의한 기후변화가 가속화됨에 따라 집중 강우로 인한 피해 사례는 더욱 증 가할 것으로 예상된다. 이에 따라 월류에 의한 댐의 붕괴 시 발생하는 붕괴 특징을 이해해야 할 필요성 이 있다. 본 연구에서는 흙댐의 월류 붕괴 특징을 분석하기 위해 실내 실험을 수행 하였다. 실내 실험에서 고려한 댐 특성은 저수 부피, 하류 사면경사, 댐을 구성하는 모래의 입경이며 댐 특성에 따라 분석한 붕괴 특징은 첨두유량, 첨두유량 발생 시 간, 총 붕괴 시간이다. 분석 결과 댐의 저수 부피, 하류 사면경사, 구성하는 모래 입 경은 붕괴 특징에 직접적인 영향을 끼치는 것을 확인하였다. 또한 차원 해석을 통한 무차원 결과 비교를 수행하였으며 그 결과 댐 특성인 저 수 부피가 증가할수록, 하류 사면경사가 급할수록, 구성하는 모래의 입경이 작을수 록 첨두유량이 증가한다. 또한 회귀분석을 통해 무차원 첨두유량 경험식을 제안하 였다. 적용성을 검증하기 위해 기존에 연구된 자료를 사용하여 비교 분석을 수행하 였다. 그 결과 관측값과 경험식으로 추정한 계산값의 상관성을 보이며 경험식의 적용 가능성을 입증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The heavy rainfall frequency is increasing due to climate change by indiscriminate development. These heavy rainfall increases the inflow into streams and rivers. Excessive inflow causes over-topping in hydraulic structures. The over-topping phenomenon is a main cause of the failure of hydraulic structures. When a hydraulic structure failure, flooding occurs in the downstream area from the hydraulic structure. As a results, casualties and property damage occur. For the above reasons, research on the characteristics of over-topping failure of dam need. Therefore, this study conducted an over-topping failure physical experiment with respect to the characteristics of the earth dam. To confirm the failure characteristics with respect to the dam characteristics, the upstream reservoir volume of dam, the particle size of the sand constituting the dam, and the downstream slope of dam were set as variables. This study analyzed peak flow, peak occurrence time, and total collapse time. As a result of the physical experiment, over-topping failure characteristics was affected by the characteristics of the dam. Peak discharge is increased when reservoir volume increase, constituting particle size decrease, and downstream slope of dam steep. Peak discharge, one of the failure characteristics, tended to increase under the three conditions. When the upstream reservoir volume of the dam increases, the particle size constitutes the dam decreases, and the downstream slope of dam is steep.
In addition, this study proposed a dimensionless peak flow empirical equation through dimension analysis. To verify the empirical formula proposed in this study, a comparative analysis was performed with previous studies. The analysis results showed the applicability of the dimensionless peak discharge empirical equation proposed in this study.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅰ
• 목 차 ⅱ
• 표 목 차 ⅳ
• 그림 목차 ·ⅴ
• 제 1 장 서 론 · 1
• 1.1 연구 배경 · 1
• 1.2 연구 목적 · 3
• 제 2 장 연구 동향 4
• 2.1 월류에 의한 붕괴 특징 분석 4
• 2.2 기존 첨두유량 경험식 · 11
• 제 3 장 배경 이론 14
• 3.1 차원 해석 14
• 3.2 첨두유량 (Qp)의 측정 16
• 제 4 장 수리 실험 17
• 4.1 실험 설정 17
• 4.1.1 댐의 기하학적 특성 · 17
• 4.1.2 댐을 구성하는 모래의 특성 19
• 4.2 실험 방법 21
• 제 5 장 결과 및 분석 25
• 5.1 실험 결과 및 분석 · 25
• 5.1.1 Sand 1 모래를 사용한 월류 붕괴 실험 결과 25
• 5.1.2 Sand 2 모래를 사용한 월류 붕괴 실험 결과 34
• 5.2 무차원화 분석 결과 45
• 5.2.1 무차원 첨두유량과 무차원 모래 입경 분석 결과 45
• 5.2.2 무차원 첨두유량과 하류 사면경사 분석 결과 46
• 5.2.3 무차원 첨두유량과 무차원 저수 부피 분석 결과 47
• 5.3 첨두유량 경험식 48
• 제 6 장 결론 · 53
• 참고문헌 55
• Abstract 61