월류여수로 설계

월류여수로란

월류여수로는 댐 안전의 마지막 방어선이다.

설계홍수량을 웨어 마루 너머로 안전하게 방류하는 구조물이다.

설계수두, 유효길이, 유량계수가 방류 능력을 정하는 핵심 키워드다.

웨어 마루에서 흐름이 자유 월류하여 방류한다.

구성요소

조절부는 방류량을 결정하는 부분이다.

접근수로는 흐름을 조절부에 안정적으로 공급하는 부분이다.

웨어 하류 수로와 말단부는 월류 흐름을 이송하고 에너지를 소산한다.

접근수로가 한쪽으로 치우치면 손실수두가 커지고 유량계수가 떨어진다.

그래서 접근수로 배치와 웨어 형상을 함께 검토해야 한다.

설계 절차

설계는 다섯 단계로 진행된다. 먼저 홍수추적으로 최고수위를 구한다.

다음으로 웨어 마루 표고를 정하는 설계수두를 결정한다.

유량계수와 유효길이를 산정해 방류량 곡선을 만든다.

웨어 종단형상을 정하고 하류 수로와 말단부를 설계한다.

마지막으로 수리모형실험으로 접근수로와 웨어 흐름을 검증한다.

계산 예제

계산 예제는 가상의 웨어로 설계수두 2.0m, 유효길이 40m, 유량계수 2.0을 가정한다.

방류량은 유량계수, 유효길이, 전수두의 3/2 제곱을 곱해 구한다.

2.0의 3/2 제곱은 약 2.828이므로 값을 그대로 대입한다.

그래서 2.0 x 40 x 2.828을 계산하면 약 226.3m³/s가 된다.

C의 단위 m^(1/2)/s와 곱하면 m³/s가 되어 단위가 맞는다.

헷갈리는 점

헷갈리는 점은 오지형과 광정 웨어의 유량계수 차이다.

오지형은 설계수두에서 정압을 유지해 유량계수가 크다.

오지형은 음압과 양압 변화에 따라 공동현상 우려가 있으므로 통기 설비도 설계한다.

유량계수는 형식과 수두비에 따라 다르므로 한 값으로 고정하면 감점이 된다.

시험에서는 교대·교각 수축을 빼지 않아 유량을 과대 산정하는 실수가 많다.

정리

앞 문제의 정답은 작아지는 쪽이다.

유효길이는 순폭에서 교각과 교대의 수축을 뺀 값이다.

설계수두, 접근수로, 웨어 종단형상, 유효길이, 유량계수가 핵심이다.

채점에서는 정의, 설계수두 순서, 유효길이 공식, 유량계수 요인을 빠짐없이 쓴 답안을 높게 본다.