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프레스톤튜브를 이용한 복단면 하도의 하상전단응력 측정 및 분석
이두한(Du Han Lee),김명환(Myounghwan Kim),김원(Won Kim),서일원(Il Won Seo) 응용생태공학회 2017 Ecology and resilient infrastructure Vol.4 No.4
하도의 흐름 저항, 측벽 보정, 유사량, 하도 침식과 퇴적, 하도 설계 등의 수리학적 문제는 하상전단응력의 분포와 밀접한 관계가 있으나 하상전단응력 분포를 측정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 간편하게 하상전단응력을 측정할 수 있는 프레스톤튜브를 이용하여 복단면의 하도의 하상전단응력 분포를 측정하고 수심비에 따른 전단응력분포 특성을 고찰하였다. 이를 위해 프레스톤튜브를 제작하여 검정실험을 통해 검정식을 개발하였다. 실험은 5가지 수심비 조건에 대해서 수행하여 전단응력분포를 측정하였다. 복단면 하도의 전단응력분포 특성은 기존 실험연구와 대체로 일치하였으며, 레이놀즈수 증가로 발생하는 전단응력의 변동성, 주수로 전단응력의 변곡점 형성, 홍수터 접합부 부근 전단응력 분포 특성 등에서 차이점을 확인하였다. 본 연구를 통해 프레스톤튜브를 이용한 하상전단응력측정 적용성을 확인하였으며 레이놀즈수와 수심비에 따른 복단면 하도의 전단응력분포 특성을 제시하였다. Hydraulic issues such as flow resistance, side wall correction, sediment, erosion and deposition, and channel design have close relation with distribution of bed shear stresses but the measurement of the distribution of bed shear stresses is not easy. In this study the Preston tube which makes possible relatively simple measurement of bed shear stresses is used to analyze the characteristics of bed shear distribution in compound open channels with different depth ratio. The Preston tubes are made and calibrated to develop the calibration formula and then they are applied to measure bed shear stress distribution in 5 cases depth ratio condition of compound channels. The results are compared with former experiment data, and characteristics of bed shear stress distributions are studied with different channel scales and Reynolds numbers. Although bed shear distributions with depth ratio show overall agreement with former studies, some differences are verified in bed shear variation, formation of inflection point in main channel, and distribution near floodplain junction which are due to high Reynolds number. Through the study applicability of the Preston tubes are also verified and characteristics of bed shear distribution in compound channels are suggested with Reynolds number and depth ratio.
식생매트의 토양손실 측정을 위한 지상 LiDAR의 적용성 검토
이두한(Du Han Lee),김명환(Myounghwan Kim) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-
식생매트는 제방, 둑의 토양손실을 방지하기 위해 사용되는 재료중 하나로 일반적으로 천연재료 또는 합성섬유를 이용하여 매트구조를 형성하고 식생의 활착이 유도되도록 제작된다. 하지만 식생이 활착되기 이전까지의 식생매트는 일반적으로 사용되는 호안블록 등에 비해 유수에 매우 취약하며, 따라서 식생이 활착되기 이전까지 식생매트의 사면 보호능력은 식생매트의 성능을 결정하는 매우 중요한 기준이 된다. 그러나 국내에서는 식생매트 자체 재료의 인장력에 관한 기준은 있으나 실제 토양손실 등의 관한 기준이나 평가는 아직까지 전무하다. 본 연구에서는 식생매트의 성능을 평가할 수 있는 미국 재료시험협회(ASTM) 기준에 의한 토양손실 측정을 위해 현장 지형 계측에 사용되는 지상 LiDAR(Light Detection And Ranging)를 식생매트 실험전후의 하상 측량에 사용하여 적용성을 검토하였다.
국내하천 하상재료 대표입경 조사 및 소류력과의 관계 분석
이두한 ( Du Han Lee ),손민우 ( Min Woo Son ) 한국지형학회 2011 한국지형학회지 Vol.18 No.1
본 연구의 목적은 국내 자연하천에서 하상재료의 입경과 흐름에 의한 소류력의 상관관계를 살펴보는 것이다. 하상재료의 크기를 분석하기 위해 현장에서 하상재료를 채취하고 대표입경을 산정하였다. 하천이 가지는 흐름특성은 마찰속도와 소류력으로 분석하였고, 이를 이용하여 대표입경과의 관계를 살펴보았다. 대상하천은 국내 4대 유역의 특성을 대표할 수 있는 18개 하천이며, 총 94개 지점에서 연구가 수행되었다. 소류력과 마찰속도의 산정을 위해 국내 하천의 강턱유량에 적합한 홍수빈도를 결정하였으며, 평균 연최대유량의 개념으로 생각할 수 있는 1.01년 빈도 홍수량이 가장 강턱유량에 적합하다는 결론을 얻었다. 분석 결과를 통해 국내 하천의 소류력 및 마찰속도와 하상재료 대표입경 간의 상호특성을 제시하였다. This study aims to investigate the relationship between the mean diameter of bed material and the tractive force due to flow in domestic natural rivers. To investigate the size of bed material, sampling in the field and estimation of mean diameter have been conducted. The relationship between the mean diameters and tractive force is figured out by calculating tractive force and frictional velocity. The field works have been carried out at 94 location of 18 rivers including 4 large watersheds. In order to determine the quantities of discharge used to calculate the tractive force, the various values of frequency have been estimated and tested. As a result, it is found that the 1.01 year frequency discharge is most appropriate for the bankfull discharge. From results, the relatioship between the mean diameter of bed material the tractive force is presented in this study.