수리학/개수로

비에너지

18-2

• ♣♣♣ 비에너지는 수로 바닥을 기준으로 한 단위무게의 물 에너지. 등류에선 일정.
• 저하곡선은 수로가 계단처럼 떨어지는(단락되는) 곳에 생기는 수면곡선임.

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$H_{e}=h+\alpha {\frac {V^{2}}{2g}}=h+\alpha {\frac {Q^{2}}{2gA^{2}}}=h+\alpha {\frac {Q^{2}}{2ga^{2}h^{2n}}}$

$\therefore H_{e}=h+\alpha {\frac {Q^{2}}{2ga^{2}h^{2n}}}$

따라서 비에너지는 유량이 일정한 경우 수심만의 함수가 된다.

점변류

• 개수로 흐름은 상류, 사류로 구분하는 것이 중요. 따라서 등류수심 h₀, 한계수심 h_c 비교해야함.
• 한계수심 h_c : 유량, 단면형상으로 결정됨.
• 등류수심 h₀ : 유량, 수로경사, 조도로 결정됨.
  • 수로경사 증가 → 등류수심 h₀ 감소
• 한계경사(critical slope) : 등류수심 h₀ = 한계수심 h_c인 경사

수면형 분류

광폭 직사각형 단면 개수로의 점변류 기본식으로부터 유도됨.

${\frac {dh}{dx}}=S_{0}{\frac {1-\left({\frac {h_{n}}{h}}\right)^{\frac {10}{3}}}{1-\left({\frac {h_{c}}{h}}\right)^{3}}}$

• S₀ : 수로경사

여기서 S₀, h_n, h_c, h에 따라 ${\frac {dh}{dx}}>0,<0$이 결정되고, h를 h_n, h_c 등에 수렴시킬 때 수면이 어디에 붙는지 결정됨.

참고자료

• 김경호 (2010). 〈개수로 점변류와 급변류〉. 《수리학》. 한티미디어.