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직경 10cm인 연직관 속에 높이 1m만큼 모래가 들어있다. 모래면 위의 수위를 10cm로 상세 페이지

1[토목기사 필기] 16년 3회차
직경 10cm인 연직관 속에 높이 1m만큼 모래가 들어있다. 모래면 위의 수위를 10cm로 일정하게 유지시켰더니 투수량 Q=4L/hr 이었다. 이 때 모래의 투수계수 k는?
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0.4m/hr
2
0.5m/hr
3
3.8m/hr
4
5.1m/hr
해설

Darcy의 법칙 Q=kAiQ = kAi를 적용한다. 여기서 QQ는 투수량, kk는 투수계수, AA는 단면적, ii는 동수경사다. 주어진 값: 직경 10cm이므로 A=π(0.05)2=0.00785 m2A = \pi(0.05)^2 = 0.00785 \text{ m}^2, 투수량 Q=4 L/hr=0.004 m3/hrQ = 4 \text{ L/hr} = 0.004 \text{ m}^3\text{/hr}, 모래층 높이 L=1 mL = 1 \text{ m}, 모래면 위 수위(수두) h=10 cm=0.1 mh = 10 \text{ cm} = 0.1 \text{ m}. 동수경사는 i=hL=0.11=0.1i = \frac{h}{L} = \frac{0.1}{1} = 0.1이다. Darcy의 법칙에서 투수계수를 구하면: k=QAi=0.0040.00785×0.1=0.0040.000785=5.1 m/hrk = \frac{Q}{Ai} = \frac{0.004}{0.00785 \times 0.1} = \frac{0.004}{0.000785} = 5.1 \text{ m/hr}.

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