수력 반경 계산기
직사각형 수로, 사다리꼴 수로 또는 만관 원형 관의 유수 단면적, 윤변, 수력 반경을 계산하세요.
수로 단면 형상
단면 형상을 선택하고 물에 잠긴 부분의 치수를 미터로 입력하세요.
수력 반경이란
수력 반경은 수로 단면이 유체를 얼마나 효율적으로 전달하는지 나타내는 기하학적 척도이며, 유수 단면적을 윤변으로 나눈 값입니다. 윤변에는 유체와 접하는 경계만 포함하고 자유 수면은 제외합니다. 같은 유수 단면적에서 수력 반경이 클수록 일반적으로 경계 접촉이 적어 저항이 낮습니다. 이름과 달리 수력 반경은 보통 실제 반지름과 같지 않습니다.
직사각형 개수로의 단면적은 바닥 폭과 수심의 곱이고, 윤변은 바닥 폭에 수심의 두 배를 더한 값입니다. 측면 경사를 단위 수직 높이당 수평 거리로 나타내는 사다리꼴 수로에서는 면적이 수심×(바닥 폭+측면 경사비×수심)입니다. 윤변은 바닥과 양쪽 경사면을 포함합니다. 완전히 찬 원형 관은 면적이 원주율×지름의 제곱÷넷, 윤변이 원주율×지름이므로 수력 반경은 관 지름의 사분의 일로 단순화됩니다.
수력 반경은 개수로 등류의 매닝 및 셰지 공식과 수력 직경 관련 관계식에 사용됩니다. 수력 직경은 수력 반경의 네 배입니다. 따라서 만관 원형 관의 수력 직경은 실제 지름과 같습니다. 부분적으로 찬 원형 관과 비원형 관로에서는 실제 수심에 맞는 접수 형상을 평가해야 합니다. 이 계산기의 원형 옵션은 완전히 찬 관을 나타내며 부분적으로 찬 원형 수로가 아닙니다.
수심이 단면적과 윤변을 모두 바꾸고 예측 유량에 큰 영향을 줄 수 있으므로 정확한 치수가 중요합니다. 흐름 방향에 수직인 단면 치수를 사용하고 모든 입력의 길이 단위를 통일하세요. 여기서는 미터로 표시하지만 수력 반경은 입력과 같은 단위로 계산됩니다. 자연 하천이나 불규칙 수로는 소단면으로 나누거나 측량 좌표로 평가할 수 있으나, 단순한 이상 형상은 소단, 식생, 복단면 홍수터, 퇴적물, 국소 장애물을 반영하지 못할 수 있습니다.
이 계산기는 후속 흐름 분석에 필요한 기하 값을 제공하며 유속이나 유량 자체를 계산하지 않습니다. 이를 추정하려면 수력 반경과 유수 단면적에 수로 경사 및 적절한 조도 계수를 결합하세요. 선택한 공식과 조도가 실제 흐름 상태와 라이닝에 적합한지 확인하세요. 설계에서는 여유고, 침식에 대한 허용 유속, 전이 구간, 부등류, 측량 수위의 불확도도 검토해야 합니다.
수력 반경 예제
| 수로 치수 | 기하 계산 결과 | 해석 |
|---|---|---|
| 직사각형: 폭 2 m, 수심 1 m | 면적 2 m²; 윤변 4 m; 수력 반경 0.5 m | 조밀한 직사각형 단면입니다. |
| 사다리꼴: 바닥 폭 3 m, 수심 1 m, 측면 경사비 1 | 면적 4 m²; 윤변 5.828 m; 수력 반경 0.686 m | 양쪽 경사면이 모두 물에 접합니다. |
| 만관 원형 관: 지름 1.2 m | 면적 1.131 m²; 윤변 3.77 m; 수력 반경 0.3 m | 만관의 수력 반경은 지름을 넷으로 나눈 값입니다. |
수력 반경 계산 방법
- 물에 접하는 단면과 일치하는 수로 형상을 선택하세요.
- 바닥 폭과 수심을 입력하거나, 만관 원형 관의 지름을 입력하세요.
- 사다리꼴은 양쪽 제방의 수평 대 수직 경사비를 입력하세요.
- 수력 반경 계산을 누르고 단면적과 반경을 적절한 흐름 공식에 사용하세요.
자주 묻는 질문
윤변이란 무엇인가요?
흐르는 유체와 직접 접하는 수로 경계의 길이입니다. 개수로에서 공기에 노출된 자유 수면은 윤변에 포함하지 않습니다.
수력 반경은 관 반지름과 같은가요?
아니요. 만관 원형 관의 수력 반경은 지름의 사분의 일, 즉 실제 반지름의 절반입니다. 원의 형상 자체가 아니라 면적과 윤변의 비를 나타냅니다.
수력 반경은 왜 중요한가요?
유수 단면적과 관련된 경계 저항의 정도를 나타냅니다. 매닝 및 셰지 공식은 이를 사용해 등류 유속과 유량을 추정합니다.
측면 경사비 2는 무슨 뜻인가요?
수직으로 한 단위 올라갈 때 제방이 수평으로 두 단위 뻗는다는 뜻입니다. 계산기는 양쪽 측면의 경사가 같다고 가정합니다.
부분적으로 찬 원형 관도 계산할 수 있나요?
아니요. 원형 옵션은 전체 둘레가 물에 접한다고 가정합니다. 부분 만관은 수심에 따른 원활꼴 면적과 접수 호 길이 계산이 필요합니다.