수위 측정 실험 보고서

소개글

수위 측정 실험 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 목표
실험 관련 기초 지식 이론
실험 진행
실험 결과
결과분석 및 토의

본문내용

185
184.5
107.5mm
180cm
292
191
193
192
100mm
190cm
292
214
217
215.5
76.5mm
200cm
292
255
256
255.5
36.5mm
240cm
292
253
255
254
38mm
280cm
292
256
257
256.5
35.5mm
340cm
292
113
116
114.5
177.5mm
370cm
292
115
117
116
176mm
430cm
292
114
117
115.5
176.5mm
490cm
292
114
115
114.5
177.5mm
550cm
292
113
116
114.5
177.5mm
610cm
292
112
114
113
179mm
650cm
292
114
115
114.5
177.5mm
※ 거리의 기준점은 하류 수문이다.
※ 수표면이 일정하지 않으므로 한 지점에서 두 번 측정하여 평균값을 내었다.
실험1)
에서는 그래프의 모양으로만 볼 때는, ‘약도수’로 보여진다.
-도수 유도공식
-프루드수
에 대입,
,
-도수 전 유속
-도수 전 유량
(※도수 전 수위는 평균값 약 0.037m로 설정하였다. 수로 가로 폭은 0.25m)
-도수 후 유속
-도수 후 유량 로 같음.
(※도수 후 수위는 평균값 약 0.1095m로 설정하였다. 수로 가로 폭은 0.25m)
-도수 전 프루드수
-도수 후 프루드수
도수 전 프루드수 이므로 약도수 가 성립되었다.
-손실E
m
실험 2) 수문 완전개방 시 수위
※ 측정은 훅 게이지 로 하였다.
※ 거리의 기준점은 하류 수문이다.
※ 수표면이 대체로 일정하였으므로 수위 측정은 한번만 하였다.
기준점으로
부터의 거리(cm)
수로
바닥까지의
깊이(mm)
수표면
까지의
깊이(mm)
수위(mm)
20cm
292
183
109mm
80cm
292
183
109mm
140cm
292
181
111mm
200cm
292
180
112mm
260cm
292
181
111mm
320cm
292
183
109mm
390cm
292
188
104mm
450cm
292
183
109mm
510cm
292
183
109mm
570cm
292
180
112mm
630cm
292
180
112mm
690cm
292
178
114mm
실험 2)
에서는 도수가 발생하지 않는다.
수문이 완전 개방 상태이기 때문에 수위 변화도 적다.
⑥ 실험 결과 분석 및 토의
수위측정 실험을 통해 개수로의 흐름을 관찰할 수 있었고, 실험의 목적인
수문의 높이에 따라 달라지는 유속과 수위에 대하여 분석해보았다. 처음에는 유량을 측정하지도 않았는데 유속을 어떻게 구할까 생각하다가, 빠삭 수리수문학 교재 228p 도수 파트 에서 도수를 구하는 공식을 확인하였다. 도수 공식 에서 대입하여 식을 완성한 후 수위의 값을 대입하면 도수 전 속도 을 구할 수 있다는 사실을 확인하였다.
을 구하면 도수 후 속도 를 1차원 비압축성 유체의 연속방정식 을 통하여 구할 수 있었다. 실험을 할 때, 수심을 측정하는 게이지는 훅 게이지, 포인트 게이지 두 가지가 있었다. 처음에 개수로 에서 중간수문 중심으로 물이 유입되는 부분에 훅 게이지가 있었고, 물이 방출되는 부분에는 포인트 게이지가 있었다. 그래서 처음에는 있는 대로 그냥 측정을 하였다. 게이지 종류는 다르지만 당연히 수심을 측정하였을 때 측정값은 똑같을 줄 알았다. 그래서 있던 대로 물이 유입되어 중간수문까지의 수심은 훅 게이지로 측정하였고 중간수문을 통과한 부분부터는 포인트 게이지로 측정하였다. 근데 개수로 완전 개방 상태에서는 값이 똑같진 않더라도 대략적으로는 수심이 비슷해야 한다. 근데 훅 게이지로 측정한 부분과 포인트 게이지로 측정한 부분의 수심이 약 1cm 정도 차이가 났던 것이다. 그게 이상해서 수문 완전 개방 시에는 훅 게이지로 측정을 하고, 수문 부분 개방 (포인트 게이지로 대략 측정했을 때 약4.8cm 정도 개방함)에서 측정할 때에는 포인트 게이지로 측정하였다. 이부분에 대해서 실험을 끝내고 왜 차이가 난지 토의해본 결과 첫 번째로는 개수로의 수평이 안 맞았을 수 있다는 생각을 하였다. 우리는 개수로가 수평이라는 가정 하에 실험을 진행하였다. 우리는 개수로의 수평을 재지 않았기 때문에 모르는 사실이다. 두 번째는 훅 게이지와 포인트 게이지의 길이 차이가 약 1cm 정도 날 수 있겠다는 생각도 하였다. 우리는 수문 부분개방 실험 에서의 수위 측정은 포인트 게이지로 했고, 수문 완전 개방 실험에서는 훅 게이지로 측정하였기에 사실상 상관이 없었다. 부분 개방은 미세한 측정이 필요하기 때문에 20cm 간격으로 측정을 하다가 도수 부분에서만 조금 더 촘촘하게 10cm로 나눠서 측정하였다. 그리고 수면이 흔들리니깐 최대한 정확한 값을 계산하기 위해 같은 자리에서 한번은 수심이 높을 때 기준, 한번은 수심이 낮을 때 기준으로 총 두 번씩 측정을 하여서 평균값을 내었다.
우리가 실험에서 측정한 것은 수표면까지의 깊이 였다.
그래서 측정값을 개수로 바닥까지의 깊이 292mm에서 빼서 수위를 구한 뒤 도수 식에 대입하여 프루드 수를 구하였다. 값을 표로 정리하여 그래프를 만들어 보았을때는 약도수 모양으로 나왔고, 육안으로 봐도 약도수이다.
그리고 도수 전 프루드 수가 로 약도수 범위 였다. 다만 조금 애매한 부분이 그래프 모양이 생각보다 너무 반듯한 모습으로 나왔다. 수표면이 계속 흔들리는데, 이 흔들리는 찰나에 사람 손으로 게이지를 사용하여 측정하기 때문에 정확한 값이 측정되지 않았을 것이다. 근데 사실상 계산한 결과값과 도수 등 수치가 정확히 나왔기 때문에 문제는 없다고 생각한다. 그리고 중간수문 완전 개방 실험에서는 당연히 도수가 생기지 않는다. 수면도 크게 흔들리진 않아서 처음에는 그래도 똑같이 두 번씩 측정을 하였지만, 두 번씩 측정하다 보니 그 차이가 별로 나지 않아서 한 번씩만 측정을 하기로 결정하고 그대로 이어나갔다. 완전 개방 시 그래프 모양은 당연히 상식적으로 생각했을 때의 모양으로 나왔다. 지금까지 했던 모든 수리학 관련 실험이 사람 손으로 하는 정확하지 않고, 오차가 생기는 실험들이었는데 이번 실험은 잘 된 것 같아서 만족한다.

키워드

수리학,   수리실험,   개수로,   수위,   수위 측정,   개수로 수위 측정