The results of an experimental investigation of the time variation of scour width, upstream scour length and scour depth and the flow characteristics of the quasi-equilibrium state of scour a non-cohesive bed upstream of gate openings due to hydraulic differences and gate opening sizes are presented. Experiments were carried out with non-cohesive sediments for various gate openings, sediment diameter, and hydraulic differences including upstream
depth. Attempts have been made to explain the main parameters affecting upstream sediment transport. The scour profiles at different times follow a particular geometrical similarity and can be expressed by a polynomial using relevant parameters. The characteristic parameters affecting the time variation of scour width, upstream scour length and scour depth are identified based on physical reasoning and a dimensional analysis. Equations for time variation of maximum scour width, upstream scour length, and scour depth are obtained empirically. A regression analysis between the measured value in a hydraulic laboratory and the predicted value in a prediction model of upstream sediment transport matched well with the determinant coefficients (r2) which were 0.84 for scour width, 0.89 for upstream scour length, and 0.70 for scour depth.
Keywords: Non-cohesive sediment; Scour (width, upstream scour length, and scour depth); Upstream sediment transport; Open channel flow; Regression analysis
본 논문에서는 상하류 수심차와 게이트 형상에 따른 게이트 상류에서의 비점성퇴적물(베드)의 거동에 있어 준평형상태에서의 특성과 시간에 따른 퇴적폭, 상류방향으로의 퇴적길이, 퇴적깊이에 대한 실험 및 그 결과를 제시하였다.
실험은 다양한 게이트 형상, 퇴적물(베드)의 중앙입경, 상류수심과 상하류 수심차에 대한 비점성퇴적물을 대상으로 수행하였다.
실험의 목적은 개수로 상에서 게이트 상류에서의 퇴적물 거동에 영향을 미치는 인자들을 규명하기 위하여 시도하였다. 각각의 시간대의 퇴적물 거동패턴은 기하학적 유사성과 일치하는 경향이 있었고, 다양한 인자들과 연계한 다항식으로 제시가 가능함을 보였다.
퇴적폭, 상류방향으로의 퇴적길이, 퇴적깊이에 영향을 미치는 주요 인자들은 물리적인 추론과 차원해석을 토대로 해서 규명되었다.
시간변화에 따른 최대 퇴적물 폭, 상류방향으로의 최대 퇴적길이, 최대 퇴적깊이에 대한 각각의 방정식(예측모델)은 실험에 의해 제시되었다.
개수로상 수리실험실에서의 측정값과 퇴적물 거동 예측모델에서의 회귀분석결과 결정계수(r2)는 각각 퇴적폭의 경우 0.84, 상류방향으로의 퇴적길이의 경우 0.89, 퇴적 깊이의 경우 0.70으로 잘 일치하는 결과를 보였다.
키워드 : 비점성퇴적물(베드), 퇴적 폭, 상류방향으로의 퇴적 길이, 퇴적 깊이, 게이트 상류의 퇴적물 거동, 개수로, 회귀분석
