분류하도 수리계산

분류하도란

분류하도는 하천이 중간에서 둘 이상의 수로로 나뉘었다가 하류에서 다시 합류하는 하도다.

각 수로의 유량과 수위를 함께 계산하여 설계한다.

핵심은 분류점과 합류점에서 수면 높이가 같아야 한다는 조건이다.

구성요소

분류점은 본류가 두 수로로 갈라지는 지점이다.

합류점은 분류수로가 다시 만나는 지점이다. 두 수로의 수위가 같아야 한다.

분류 전 수위와 합류 후 수위가 계산의 기준이 된다.

분류수로 유량의 합은 상류 본류 유량과 같아야 한다.

유량 계산식

각 분류수로의 유량은 Manning 식으로 구한다.

여기서 n은 조도계수, A는 단면적, R은 경심, S는 수면경사다.

부등류는 표준단계법으로 계산하며, 상류 조건에서는 하류에서 상류 방향으로 진행한다.

예제 계산

상류 설계유량 300 m³/s를 두 하도 A, B로 나눠 흐른다고 하자.

두 하도의 수위가 같다고 두고 Manning 식으로 유량을 배분한다.

계산하면 A 하도는 약 181, B 하도는 약 119 m³/s다.

단면이 큰 A 하도에 더 많이 흐르는 것이 맞다.

흔한 실수

첫째, 분류 전후의 유량 합을 맞추지 않고 가지를 독립으로 계산하는 실수가 많다.

둘째, 하폭이 급변하는 구간에서 확대·축소 손실을 빼먹는 것도 흔한 오류다.

셋째, 한계수심과 상류 조건을 확인하지 않고 수위를 바로 쓰는 것도 흔한 오류다.

손실계수는 근거 없이 정하면 감점이다. 단위와 흐름 조건도 빠지면 점수가 낮아진다.

정리

정리하면 분류수로 유량은 상류 총유량을 가지별로 배분해 구한다.

각 가지는 부등류 수면곡선으로 계산하고, 합류점에서 수위를 맞춘다.

하폭이 급변하는 구간은 손실을 반영하고, 한계수심을 확인한다.

결과는 유량 배분표와 수면곡선으로 정리한다.