합성조도계수

정의

합성조도계수는 조도가 서로 다른 부분을 하나의 값으로 묶은 것이다.

복단면 수로 전체의 유량을 한 번에 계산하기 위한 대표 조도값이다.

홍수위 예측과 설계 유량 산정에서 반복적으로 쓰인다.

복단면 구조

복단면은 조도가 다른 주수로와 고수부지로 이루어진다.

가상의 예로 주수로 n은 0.030, 고수부지 n은 0.050이라 하자.

두 부분을 하나의 조도값으로 바꾸면 전체 유량을 한 번에 구할 수 있다.

계산 절차

먼저 단면을 조도가 같은 부분으로 나누고, 부분별 K를 구한다.

K는 (1/n)AR^(2/3)으로 구하며, 부분 K를 모두 더한 값이 전체 통수능이다.

전체 A와 R로 n을 역산하면 등가 조도계수가 나온다.

가상 예제

가상의 복단면에서 주수로와 홍수터의 A, P, R을 구한다.

각 부분의 K는 (1/n)AR^(2/3)으로 구하면 주수로 2116, 홍수터 677이다.

두 값을 더하면 전체 통수능 K는 약 2793 m³/s이다.

전체 A와 R로 역산하면 등가 조도계수 n은 약 0.0337이다.

흔한 실수

첫째, 합성조도계수를 단순 산술평균으로 구하면 안 된다.

둘째, Manning 식의 n과 Chézy 식의 C는 단위가 달라 환산 상수가 필요하다.

셋째, 얕은 고수부지에서 경계면 전단력을 무시하면 유량 오차가 커진다.

넷째, 결과 n_eq가 부분 조도 범위를 벗어나면 계산을 다시 확인한다.

정리

합성조도계수는 복단면의 부분 조도를 하나의 등가 Manning 계수로 나타낸 값이다.

계산은 부분별 통수능을 구해 더한 뒤 등가 조도로 역산하는 순서다.

정의의 핵심 한 줄과 계산 절차의 순서가 채점 포인트다.