하천유량 문서 원본 보기

상위 문서 : [[수문학]]

== 유량자료의 필요성 ==
* 수자원 계획, 관리를 위한 수자원 부존량 파악
* 홍수 예경보를 위한 기본자료
* 수문설계, 연구의 기초자료
* 유역관리 기초자료(수질, 수량, 오염총량제)

== 용어 정리 ==

* 하천유량 : 단위 시간동안 강, 하천, 계곡, 하도의 특정 단면을 통과하는 물의 양. [m<sup>3</sup>/s]
* 수위(stage) : 평균해수위(mean sea level)를 기준으로 관측한 하천 수표면 높이.<ref>이재수, <<수문학>>, 247쪽</ref>

== 유량산정방법 ==
* 수위 측정 : 보통수위계, 부표식, 압력센서식, 전자기식
* 유속 측정 : 유속계, 희석식, 부자식, 초음파식, 전자기식
* 유량 측정 : 직접측정, 위어사용, 오리피스, 수로

== 유속측정 ==

* 자연하천 하상근처 유속은 하상 마찰로 유속이 작아지고 하상에서 멀어질수록 유속 증가.
* 수심에 따라 유속이 다르므로 소단면의 평균유속값을 구해야 유량 산정에 쓸 수 있다.
* 유량측정하고자 하는 하천횡단면을 소단면으로 분할하여 유속을 측정한다.
*하천 흐름이 관측하는 동안 수심, 유량이 변하지 않는 정상상태(steady flow)여야 하므로 최대한 빨리 수위, 유속측정을 한다.
*소단면 유량을 구했으면 이걸 합쳐 하천단면 총 유량을 구할수있다

기계적 방법 - Price meter 이용 시 검정

:V = A + B N
::V : 유속
::N : 컵의 <u>초당 회전수</u>
::A, B : 검정 상수

{| class="wikitable"
|-
! 측점 수 !! 수심 범위(m) !! 수면으로부터 관측지점 (D : 수심) !! 평균유속 <math>\bar V</math>
|-
| 1 ||<u>0.3 - 0.6</u>|| 0.6D || <math>V_{0.6D}</math>
|-
| 2 ||<u>0.6 - 3.0</u>|| 0.2D, <u>0.8D</u>||<math>0.5(V_{0.2D} + V_{ {\color{red} 0.8D } })</math>
|-
| 3 ||<u>3.0 - 6.0</u>|| 0.2D, 0.6D, 0.8D || <math>0.25(V_{0.2D} + 2V_{0.6D} + V_{0.8D})</math>
|-
|<u>5</u>||<u>6.0 초과</u>|| 0.3m, 0.2D, 0.6D, 0.8D<br>하상으로부터 0.3m ||<math>0.1(V_S  + {\color{red} 3 } V_{0.2D} + {\color{red} 2 } V_{0.6D} + {\color{red} 3 } V_{0.8D} + V_B)</math>
|}
V<sub>S</sub> : 수면으로부터 0.3m 점유속, V<sub>B</sub> : 하상으로부터 0.3m 점유속

== 소구간 단면적 결정 ==

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=== 중간단면적법 ===
midsection method. 관측선이 소구간의 중앙에 있도록 하여 소구간을 분할하는 방법. 관측선에서의 평균 유속이 각 소단면에서의 평균유속이라고 가정. 소단면 폭을 B로 나타내면 i 소단면의 유량은
:<math>Q_i = A_i \overline{V_i} = \frac{B_{i - 1} + B_i}{2} D_i \overline{V_i}</math>

=== 평균단면적법 ===
mean section method. 두 관측선 사이 면적에 대한 평균유속을 두 관측선 유속의 산술평균으로 가정. i 소단면의 유량은
:<math>Q_i = A_i \overline{V_i} = B_i \frac{D_i + D_{i+1}}{2} \times \frac{V_i + V_{i+1}}{2}</math>

제일 가장자리 삼각형 부분은 계산 안 함.

== 부자에 의한 유량산정 ==
<u>시험!</u>

* 물에 뜨는 부자를 투하, 일정 구간을 떠내려가는 시간을 측정하여 구간의 평균유속을 구하여 유량을 산정하는 방법.
* 봉 부자, <u>표면 부자</u>, 야간용 부자가 있다.
* 교량에서 투하하거나, 케이블을 설치해 투하한다.
* 보조구간, 측정구간이 있다.

== 희석법에 의한 유량산정 ==
<u>시험!</u>
<br />

*<u>작은 수심 하천, 유속이 너무 큰 경우, 접근 어려운 지역</u>에 사용.
* 상류 지점에서 추적물질(tracer) 주입. 하류지점에서 물 채취, 농도 분석 또는 물의 전도도 측정. 유량계산.
*<u>순간주입법</u>, 일정량 주입법이 있다.
== Manning 공식을 이용한 평균유속 계산 ==
하천의 횡단면을 알고 있는 경우 Manning 공식을 이용하면 간편하게 평균유속과 유량을 구할 수 있다. n은 조도 계수, R은 동수반경, I는 에너지선 경사라 할 때,
:<math>\bar V=\frac{1}{n} {\color{red} R }^{\frac{2}{3}} {\color{red} I }^{\frac{1}{2}}</math>

* <u>기울기</u>를 나타낼 때 1:2라면 <u>앞에 있는 숫자가 높이</u>를 나타낸다!!
* <u>등류</u>일 때 <u>하상경사 = 에너지경사</u>로 볼 수 있음.
* 하상 : 수로의 바닥면

== 수위유량관계곡선 ==
rating curve or stage-discharge relation
* 매번 하천에 나가서 수위, 유속 측정 후 유량을 계산하기엔 <u>시간과 비용</u>이 소요됨.
* 특히 <u>홍수시</u>에 수심, 유속 관측 힘듦.
* 수위를 알면 유량을 알 수 있게 미리 곡선을 만듦.
* 곡선에 따른 식도 있다. <u>수위 유량관계식</u>.
* [http://www.wamis.go.kr/wkw/WKW_RTCUVIG_LST.aspx?sq=20090017 곡선 예시 - 원주시(원주교) 수위관측소 수위유량 관계곡선도] : <u>저수위, 중수위, 고수위</u>별로 따로 있고, 곡선이 여러 개 그려진 게 아니라 <u>하나만</u> 있음. <u>가로 유량, 세로 수위</u>

== 각주 ==