수제(水制)의 원리와 설계

수제의 정의

수제는 하천에서 흐름의 방향과 유속을 제어하는 구조물이다.

호안 또는 하안 전면부에 설치하여 하안 침식과 호안 파손을 막는다.

이 정의는 하천의 구조·시설 기준에 관한 규칙 제7조가 정한 내용이다.

흐름과 세굴 원리

수제가 흐름의 단면을 좁히면 평균유속과 단위폭당 유량이 커진다.

이때 선단에서 강한 와류가 생겨 국부세굴이 일어난다.

그래서 선단과 기초부에는 세굴 방지 공법을 함께 설계해야 한다.

투과형은 유속을 낮추고, 불투과형은 세굴 위험이 크다.

횡수제와 평행수제

수제는 배치 방향에 따라 횡수제와 평행수제로 나뉜다.

횡수제는 흐름을 굴절시켜 하안에서 떨어뜨리는 데 쓰인다.

평행수제는 제방 전면을 흐름에서 보호하는 데 쓰인다.

횡수제는 입사각에 따라 하향과 상향으로 나뉘고, 홍수 시 잠기면 수중수제가 된다.

투과성 수제와 설계 검증

수제는 흐름을 통과시키는지에 따라 불투과수제와 투과수제로 나뉜다.

불투과수제는 흐름을 강하게 굴절시켜 와류와 세굴 위험이 크다.

투과수제는 흐름 일부를 통과시켜 접근유속과 와류를 줄인다.

설치 전에는 수치해석이나 수리모형실험으로 영향을 검토한다.

설계 절차와 확인

앞 문제의 정답은 줄인다. 투과성 수제는 흐름 일부를 통과시켜 와류를 줄인다.

설계 순서는 목적과 설치 위치를 정하는 것에서 시작한다.

다음으로 형식, 간격, 입사각을 정하고 세굴과 퇴적을 검토한다.

마지막으로 수치해석이나 수리모형실험으로 검증한다.

시험 포인트와 정리

시험에서는 기능, 설치 위치와 방향, 설계 방법을 묶어서 묻는다.

수제의 기능은 하안 침식 방지, 저수로 유도, 생태계 보전이다.

설치 위치는 만곡부 외측이며, 입사각으로 하향과 상향을 구분한다.

설계는 세굴, 퇴적, 유속, 수위 변화를 수치·수리모형으로 검토한다.

세굴과 와류, 입사각 구분은 자주 나오는 실수다.

수제는 흐름을 제어하고 국부세굴을 함께 관리하는 구조물이다.