해당 내용은 Leibniz Universität Hannover의 Bauingenieurwesen(건축-토목공학) 과정에 참여하였을 당시 수업 내용을 개인적으로 정리한 것입니다.
저 스스로 복습의 의미도 가짐과 동시에, 독일에서 건축공학을 전공하시거나 특히 Leibniz Uni에서 건축공학을 공부하시는 분들께 조금이라도 도움이 되지 않을까 하는 마음으로 포스팅을 시작합니다.
- 작업 및 절차
1) 수로계획의 기본 작업은 하철 구간의 수위를 결정한 다음 요구되는 수심과 홍수 상황을 비교하는 것
2) 침식과 그에 따른 영역과 관련하여 물의 흐름을 계획할 수 있음. 이는 수치 계산에서 추정 및 추세 분석을 위해 사용됨
3) 개발된 하천은 약한 구조를 가지고 있음. 때문에 횡단면의 변화에 따른 수위를 결정할 때 1, 2차원 흐름 분석으로 충분한 결과 제공 가능
4) 3차원 이상의 복잡한 계산 프로세스에 필요한 단순화 및 측정의 정확성에 정당화 됨
- 라인강 유류 흐름 특성
1) 알프스의 빙하로인해 일년 내내 흐름 왕성.
2) 1995년 1월 홍수로 인해 Koblenz에서 Emmerich까지 구간이 11일간 차단 됨.
3) 2003년 1월 홍수로 인해 Pegel Maxau 근방이 17일간 차단 - 3,500만 유로의 적자 발생
4) 2004년 유럽 전역에 가뭄으로 인해 수위 저하로 인해 하역 깊이가 보장되지 않아 수개월간 운송에 장애 발생, 화물 운송이 5%이상 크게 감소(1,200만 Ton), 총 9,000만 유로 이상의 경제적 피해 발생
- 2006년 호수로 인해 운하가 통제 된 구역과 일수 (독일 전역 평균 14일간 운하 제한)
- 1989년 이후 수위 저하 심각, 운하 수위가 기준에 미달됨,
- 이처럼 라인강 및 엘베강 수위 저하 및 홍수로 인한 운하 폐쇄는 경제적인 큰 손실 발생.
- 강의 운하 및 댐 건설의 원인(근거)
1) 장기간에 걸쳐 확장 깊이(낮은 수위 규제)를 미달
2) 더 크고 긴 선박을 위한 새로운 수로 등급
3) 하천 바닥의 안정화 또는 침식 관련 심화 방지
4) 에너지 생성을 위한 기울기
5) 저수지(댐)의 생성 및 통제를 통한 홍수 방지
6) EU WFD 시행 과정에서 조경 및 수질 구조의 질, 유출수 및 지하수 조건
- 정체계단(댐?) 배치 및 간격의 기준
1) 강 계곡 경사면
2) 토양 조건 (구조물의 기초, 투과성)
3) 사격 및 사이드 댐을위한 기존 지역
- 방파제 (물의 흐름을 막는)
1) 강 횡단면 좁히기 → 저항 증가
2) 페어웨이 입금 → 방파제 연장, 준설
3) 침식 위험 → 방파제 단축
-방파제의 작동모드 및 제어시스템
1) 초기 상태 : 선적을 위한 수심이 부족한 구간 발생
2) 방파제 설치 : 단면이 좁아지면 수위가 상승하고 흐름이 묶임
3) 결과적으로 단독 전단 응력이 증가하여 제한된 바닥 심화로 이어짐
4) 바닥이 깊어지면 수위가 떨어지고 바닥 전단 응력이 감소
5) 결과 : 물이 더 깊을 때 수위와 바닥 사이에 새로운 평형이 설정
- 배수 횡단면의 건물은 유동장의 변화 및 국부적 인 속도 증가와 결합하여 국부적 댐을 유발.
- 기둥으로 인한 정체는 Bernoulli의 에너지 방정식을 적용하여 결정할 수 있음. 수위 계산에서 수위 차이를 전달.
- 증가된 속도와 말굽형태의 소용돌이는 침식이 일어나기 쉬운 바닥(모래, 자갈)의 경우 기둥 바닥에 구덩이 형성 가능성 높음.
-> Verlustbeiwert ε=D/B*Cw
mit D=Durchmesser der Pfeile, B=Abstand, Cw=Beiwert
- 따라서 기둥과 구조물의 안정성은 덮개와 바닥 고정 (예 : 필터 매트의 갑옷 돌, 수세미 백필)을 통한 소용돌이 보호가 필요.
-강가 지역 보호
1) 수로의 강둑 확보
a) 경계를 정의하기 위해, 즉 홍수 및 곡률 중 침사 방지
b) 해류, 강수 및 바람과 선박의 파도 (흡입, 침몰, 서지)로 인한 침식으로부터 보호
c) 지하수 유출로 인한 침식으로부터 보호 (대부분 더 높은 지하수 수준);
d) 선박 충격, 가축 발 차기, 레크리에이션 사용, 동물 굴착으로 인한 손상으로부터 보호
2) 개별 하중 및 하중 케이스 조합은 일반적으로 뱅크를 고정 필요. 자연적이거나 지원되는 초목으로 보호하는 것으로는 불충분.
3) 고정 자재 및 설계(경사)는 기존 또는 선택한 건축 자재의 유형과 하중 유형에 따라 차이. 토양의 기계적 원리에 따라 설계 및 치수 지정.
-홍수 방지
1) 사전 홍수예방 : 토지 예방, 건물 예방, 행동(처리) 예방
2) 기술적인 홍수예방 : 제방 및 댐, 홍수 저류 유역, 수처리시설 개발
3) 토지의 자연수 보유 강화 : 광활한 지역 및 농업 지역, 도시 지역, 범람원
- 강이 수로로 확장되는 것은 불가피, 때문에 강을 곧게 펴고 곡률을 줄이는데 집중
- 또한, 범람원의 사용 가능한 영역을 확보하기 위해 제방에 의한 자연 범람 횡단면을 좁힘으로써 유동 거동의 변화를 가져옴.
- 사용가능 영역을 보호하기 위한 댐 건설 : Zum Schutz von Ortslagen und Nutzflächen Bau von Schutzdämmen
1) 가이드 댐으로서의 중간 물 제방 / Mittelwasserdeiche als Leitdämme
2) 홍수 방지 제방 (주 보호 제방) / Hochwasserschutzdeiche (Landesschutzdeiche)
3) 벽 / Mauern und Wände
-고정식 홍수 방지 시스템 - 홍수간척지
1) 수로, 침몰 된 저지대 및 저류 지역의 목표 범람에 의해 분류 됨
2) 물 근처 (소위 포켓 폴더) 또는 범람원 지역 앞의 기존 주 제방 뒤에 건설
3) 건물과 중요한 인프라가 없는 범람원
4) 고정 또는 이동식 형태의 입구 및 출구
5) 드물고 극심한 홍수 발생시 주로 홍수 발생-> 홍수의 유출 부분 임시 유지
6) 홍수 파 차단의 일부-> 최고 수위를 낮추고 하류 보호 시스템 및 지역의 완화
-지주로 인한 분류
1) 통제불가능 간척지 -> 중간 HW(수위)에서 통제되지 않는 넘침
2) 통제가능 간척지 -> HW(수위)의 정점에서 통제되는 넘침
- 범람원 설계의 예
1) 독일 Elbe
2) 벨기에 Scheldt estaury
3) 베트남 HCMC
- 모바일 홍수 시스템
1) 인구 밀집 지역에서 임시 사용
2) 구분 : 계획된 HWS / 응급 HWS
a) 예정된 HWS -> 로컬, 승인, 영구 예방 조치 및 설치 필요
b) 응급 경추 -> 영구적 인 예방 조치가 필요하지 않음, 요구 사항에 따라 유연하고 위치에 구애 받지 않는 사용, 특히 BHW 초과 및 재난 제어에 사용
수업자료 원본(독일어 Ver.)은 아래 첨부파일로 다운로드하실 수 있습니다.
읽어주셔서 감사합니다.