최근 빈번하게 발생하는 이상홍수와 도시화로 인해 내수 배재 능력 부족으로 도시 침수 피해가 증가하고 있다. 대표적인 사례로는 2010년 서울 세종로와 2011년 서울 대치역 인근 지역 및 곤지암천 유역의 홍수 피해가 있다. 대부분의 피해지역은 토지이용 집약화, 지가 상승 등으로 평면 공간이 필요한 하천의 확장이 불가능한 도시 유역이다. 따라서 비교적 여유가 있는 지하 공간을 활용하는 지하방수로, 지하저류지 등의 홍수피해 방지시설 도입 필요성이 점차 증가하고 있다. 지하방수로는 접근 수로를 통해 유입된 유량이 유입구를 지나며 가속되어 와류 흐름을 형성하며 수직 갱도로 유입되는 구조를 가진다. 그러므로 지하방수로의 방류 효율을 높이기 위해서는 유입구에서 흐름 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 나선식 유입구의 바닥경사를 종방향과 횡방향으로 동시에 주었으며, 각 종횡경사에서 안내벽의 각도에 따른 방류 효율을 검토하고자 한다.

일반적으로 나선식 유입구의 유입부에서 흐름이 상류인 경우에는 나선부에서 흐름이 상류에서 사류로 변화하면서 대체로 안정적으로 점차 수위가 떨어지고, 유입부에서 흐름이 사류인 경우에는 나선부에서 충격파가 발생하여 수면이 상승할 수 있다. 이러한 현상은 유입구 내부에서 도수 현상을 발생시키며, 도수 현상이 발생하게 될 경우 유입부 유입 흐름이 불안정하게 된다. 이로 인해 수갱 입구의 질식 현상 또는 구조물이 파괴되는 현상이 발생 할 수 있다. 따라서 안정적인 흐름이 유지 될 수 있는 구조물 설계를 위해 유입부의 흐름 특성이 고려되어야 한다. 본 실험에서는 나선식 유입구의 바닥경사에 따른 유입부의 흐름 특성을 무차원 수위 y와 프루드수 Fr의 관계를 통해 검토하였다.