토목공학과 학부생의 수공학 분야 교재 및
대학원생ㆍ수공 실무자를 위한 참고서
제4판은 제3판의 11개장을 7개장으로 줄이고 내용을 추가 ㆍ 보완하여 주 4시간 강의는 이론(6개장 11주)과 실험(1개장 3주)을 내용으로 하는 15주 한 학기 강의용으로 편성하였다. 제1, 2장은 수리학의 기초적인 내용으로 구성된 개수로 흐름의 기본개념과 기본 방정식에 대해 다뤘다. 제3장에서는 개수로 흐름의 주 대상인 하천 흐름에서의 마찰 ㆍ 조도계수를 중심으로 하여 유사의 기본개념과 이송특성 등에 관해 기술하였다. 또한 지하에서의 정상 ㆍ 등류 흐름과 관련된 중요한 개념적 내용과 부정류 지배방정식의 이해 ㆍ 실용적 해석방법 등을 내용으로 하여 간단하게 서술하였다. 제4장은 점변류 기본 방정식에 의한 수면곡선의 분류 ㆍ 계산, 응용 프로그램을 이용한 수리 안정성 검토 등에 대해 간단하게 기초적인 문제를 예로 설명하였다. 제5장은수리실험실에서 3종목(Reynolds ㆍ Losses in piping systems ㆍ Rectangular weir)의 실험장비를 활용하여 몇 명의 인원으로 편성된 실험조별로 유량의 크기를 변화시키면서 종목별로 12회 이상 반복하여 실험을 수행한다. 이들 실험은 매회 실측 내용을 실험 양식(data sheet)에 기록하고 실험이 종료된 후에 실측자료를 이용해 계산 ㆍ 정리함으로써 기존 이론 ㆍ 정리와 비교할 수 있도록 그래프를 작성 ㆍ 분석하고, 작성된 실험보고서는 간단한 토론 ㆍ 평가 과정을 갖는다. 제6장에서는 개수로 응용에 관련된 내용으로 수로 폭이 점변 ㆍ 급변하는 비균일 수로와 만곡수로 등 비선형 수로 내 흐름의 비교적 어렵게 다루어지고 있는 부분을 소개하고, 부정류 개수로를 통해 수리학적 홍수추적의 간단한 예를 다룬다. 제7장은 실무적으로 응용 ㆍ 활용되고 있는 소ㆍ 중ㆍ 대규모의 이수(利水, irrigation) ㆍ 치수(治水, flood control) 관련 수리시설(水理施設, hydraulic structures)을 다룬다. 각 규모별 수리시설의 대표적 수공 구조물로 소규모 시설은 암거(暗渠, culvert), 중규모 시설은 수문(水門, sluice gate) ㆍ 보(洑, weir), 대규모 시설은 댐(dam)과 여수로(餘水路, spillway) ㆍ 감세지(減勢池, stilling basin)를 다룬다. 그중 소규모 시설의 암거에 경우, 최적 단면결정 등에 관한 설계는 응용 프로그램인 CulvertMaster(v3.3)를 이용하고, 수리시설물의 설치에 따른 배수영향(背水影響, backwater effect) 등의 수리 안정성 검토는 HEC-RAS(v5.0)를 이용해 수행하는 분석과정을 예로 다루었다.
이 책은 수리학뿐만 아니라 수리실험에 관한 내용도 포함하여 수리학 분야의 이론을 상세히 정리하였다. 따라서 이 책은 수리학을 공부하는 학생을 포함하여 현장에서 근무하는 실무자들에게도 많은 도움이 될 것이다.
Chapter 01 개수로 기본
1.1 총 론
1.1.1 좌표계
1.1.2 속도 ㆍ 가속도
1.2 흐름 구분
1.2.1 유체 흐름
1.2.2 흐름구분
1.3 압력 ㆍ 유속
1.3.1 압력분포
1.3.2 유속분포 ㆍ 측정
연습문제
Chapter 02 기본 방정식
2.1 총론
2.1.1 Euler 방정식
2.1.2 에너지 경사선
2.2 연속 방정식
2.2.1 미분형 연속 방정식
2.2.2 적분형 연속 방정식
2.3 운동량 방정식
2.3.1 Navier-Stokes 방정식 등
2.3.2 난류 실용해석
연습문제
Chapter 03 유사 ㆍ 지하수
3.1 마찰 ㆍ 조도
3.1.1 마찰계수 ㆍ 조도계수
3.1.2 계수산정 ㆍ 실무활용
3.2 유사 이송
3.2.1 유사 ㆍ 이송특성
3.2.2 유사량 산정 ㆍ 응용
3.3 지하수
3.3.1 기본이론 ㆍ 흐름변수
3.3.2 지하흐름 해석
연습문제
Chapter 04 점변류
4.1 총 론
4.1.1 기본 방정식
4.1.2 기본 방정식 변형
4.2 수면곡선
4.2.1 수면곡선 분포
4.2.2 수면곡선 계산
4.2.3 수면곡선 계산 예
4.3 수면곡선 검토
4.3.1 수치해
4.3.2 수치 모형
4.3.3 HEC-RAS 활용
연습문제
Chapter 05 실험 ㆍ 응용
5.1 Reynolds 실험
5.1.1 총론
5.1.2 Reynolds 이론 ㆍ 응용
5.2 관망 실험
5.2.1 총론
5.2.2 관수로 이론 ㆍ 응용
5....3 웨어 실험
5.3.1 총론
5.3.2 웨어이론 ㆍ 응용
연습문제
Chapter 06 개수로 응용
6.1 비균일 수로
6.1.1 수로 폭 변화
6.1.2 하상고 변화
6.2 비선형 수로
6.2.1 만곡수로 상류
6.2.2 만곡수로 사류
6.3 부정류 개수로
6.3.1 기본식 ㆍ 수면곡선
6.3.2 홍수추적
연습문제
Chapter 07 수리시설
7.1 총 론
7.1.1 소형 ㆍ 중형 수리시설
7.1.2 대형 수리시설
7.2 소형 ㆍ 중형 수리시설
7.2.1 암거
7.2.2 수문 ㆍ 보
7.3 대형 수리시설
7.3.1 댐
7.3.2 여수로 ㆍ 감세공
연습문제
부 록
1. 수리실험 양식
2. 물과 공기의 물리적 특성
3. 단위환산
4. 참고사항
이종석 [저]
단국대학교 대학원 토목공학 공학박사(수공학), 한밭대학교 건설환경공학과 교수. 저서로는 「수문학(제3판)」 도서출판 씨아이알, 2018, 「수공설계(제2판)」 도서출판 씨아이알, 2019, 「하천공학(제4판)」 도서출판 씨아이알, 2022, 「수리학 및 실험(제4판)」 도서출판 씨아이알, 2022 등이 있다.
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