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수로 바닥이 점차적으로 \Delta z만큼 높아지는 직사각형 단면 개수… | [7급 국가직 수리수문학] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 수리수문학] 26년 1회차
수로 바닥이 점차적으로 Δz\Delta z만큼 높아지는 직사각형 단면 개수로에서 상류 수심은 4 m, 단위폭당유량은 454\sqrt{5} m3/s/m로 물이 흐르고 있다. 상류 수위에 영향을 주지 않는 Δz\Delta z의 최댓값[m]은? (단, 에너지손실은 무시하고, 에너지보정계수는 1.0, 중력가속도는 10 m/s2이다)

문제 이미지
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1.15
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1.25
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1.35
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1.45
해설

상류 수위에 영향이 없으려면 융기부에서 한계수심이 될 때까지만 바닥을 올릴 수 있으므로 최댓값은 1.25 m이다.

상류 비에너지: V1=454=5 m/sV_1 = \dfrac{4\sqrt{5}}{4} = \sqrt{5}\ \mathrm{m/s}, V122g=520=0.25 m\dfrac{V_1^2}{2g} = \dfrac{5}{20} = 0.25\ \mathrm{m}
E1=4+0.25=4.25 mE_1 = 4 + 0.25 = 4.25\ \mathrm{m}

한계수심·최소 비에너지: yc=(q2g)1/3=(8010)1/3=2 my_c = \left(\dfrac{q^2}{g}\right)^{1/3} = \left(\dfrac{80}{10}\right)^{1/3} = 2\ \mathrm{m}, Ec=1.5 yc=3 mE_c = 1.5\,y_c = 3\ \mathrm{m}
Δzmax=E1−Ec=4.25−3=1.25 m\Delta z_{max} = E_1 - E_c = 4.25 - 3 = 1.25\ \mathrm{m}

  • 1.15 m는 최대 허용 높이보다 작아 가능은 하지만 최댓값이 아니다.
  • 1.35 m와 1.45 m는 융기부 비에너지가 최소 비에너지보다 작아져 상류 수위가 상승(배수)하게 된다.

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