유선망과 침윤선

정의

유선망은 흙 속 물의 흐름을 그림으로 나타낸 도해법이다.

유선은 물입자가 지나가는 경로이고, 등수두선은 전수두가 같은 점을 이은 선이다.

침윤선은 포화된 흙의 가장 위쪽 유선이며, 등수두선이 아니다.

구성요소

유선망은 유선과 등수두선이 만든 격자이며, 네 가지 구성요소로 이루어진다.

유로는 인접한 두 유선 사이의 띠이고, 등수두면은 인접한 두 등수두선 사이의 구간이다.

유선과 등수두선은 직교하고, 요소는 가능한 한 정사각형에 가깝게 그린다.

작도 절차

유선망은 다섯 단계로 그린다. 먼저 침윤선 위치를 정하고 상·하류 경계를 설정한다.

다음으로 유선과 등수두선을 직교하도록 대략 그린 뒤, 정사각형에 가깝게 반복 수정한다.

유로 수 Nf와 등수두면 수 Nd를 세고, 두 수로 침투유량과 동수경사를 구한다.

침투유량 계산

유량은 q = k·h·Nf/Nd로 구한다. Nf는 유로 수, Nd는 등수두면 수다.

예로 투수계수 k = 1.0×10⁻⁵ m/s, 전손실수두 6 m, Nf = 4, Nd = 12인 제방을 본다.

대입하면 단위폭당 침투유량은 2.0×10⁻⁵ m³/s·m가 된다.

헷갈리는 점

앞 문제의 정답은 1/3이다. 4를 12로 나누면 된다.

가장 흔한 실수는 침윤선을 등수두선으로 그리는 것이다. 침윤선은 가장 위쪽 유선이다.

출구 부근은 유선망이 가장 촘촘해 동수경사가 가장 크고, 파이핑 위험은 이곳에서 판단한다.

정리

유선망은 침투유량, 간극수압, 출구 동수경사를 구하는 도구다.

정리하면 유선과 등수두선은 직교하고, 유량은 q = k·h·Nf/Nd로 구한다.

침윤선은 등수두선이 아니며, 출구 부근 동수경사가 파이핑을 결정한다.