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[수자원개발 기술사] 수위-유량관계곡선(Rating Curve)

수위-유량관계곡선(Rating Curve)

1. 개요

  1) 하천의 유량관측은 강수량이나 수위관측과 같이 장기간에 걸쳐 연속적으로 관측을 한다는 것은 현실적으로 매우 어렵다.

  2) 따라서 관측한 수위와 그에 상응하는 유량을 동시에 관측하여 수립된 수위-유량곡선을 이용하여 해당하는 수위의 유량으로 환산하는 방법을 많이 사용하고 있다.

  3) 관측지점은 수위의 크기에 따라 일반적으로 저수 시에는 하천의 흐름이 단면통제를 받으나 고수 시에는 하도통제를 받게 된다.

2. 수위-유량관계곡선

  1) 불규칙한 단면특성 때문에 저수 유량, 중간규모 유량, 고수유량에 대한 관계곡선을 작성한다.

  2) 대부분 곡선은 단순한 관계로 나타나는 것이 보통이며 선형방안지 상에서 포물선형 또는 멱함수형으로 나타난다.

  3) 곡선은 유량의 측정오차나 흐름의 지배단면이 유량의 크기에 따라 이동하기 때문에 자료점들은 상당한 분산을 보인다.

    - 분산도는 2%이내가 되어야 함.

  4) 동일지점에서 곡선은 유량측정 시기, 하상의 세굴과 퇴적, 수초의 성장 정도에 따라 차이가 발생한다.

  5) 배수영향, 수면저하영향, 홍수 시 수위의 급변 등에 의해 곡선의 경사는 Loop형이발생한다.

3. 수위-유량 관계식의 유도

  1) 관측소에서 수위와 유량을 동시에 관측을 한다.

  2) 저수유량, 중규모 유량, 고수유량으로 구분을 하

여 수위-유량곡선을 작성한다.

  3) 각각의 수위-유량곡선을 선형 방안지 상에 도시하고 회귀분석법으로 수위-유량곡선식을 유도한다.

4. 수위-유량관계 곡선의 문제점

  1) 하상의 단면은 홍수 등에 의해 수시로 변동하므로 자료의 측정년도에만 정확성을 가진다.

  2) 대부분 유량 측정자료는 홍수 시에 국한되어 저수위 부분에서는 많은 오차가 발생한다

  3) 홍수 시와 저수 시의 곡선기울기가 다르므로 하나의 수식에 적용시킬 경우에는 큰 오차가 발생한다.

  4) 곡선 작성 시 상, 하류의 수위표지점에서 일관된 유량측정 성과가 적어 상류의 유량이 하류의 유량보다 큰 경우 그 원인을 파악하기 힘들다.

  5) 다항식으로 택할 경우 변곡점을 경계로 수위는 감소하는데 유량이 증 가하는 경우가 발생할 수 있다.

  6) Q = a(H-b) 형태의 식은 저수 부분에서 H<b인 경우가 발생할 수 있다.

  7) 유량측정성과와 영점표고성과 관리의 정확성이 결여된 경우가 있다.

5. 대책

  1) 가능한 측정연도의 자료를 이용하여 유도된 곡선식을 사용한다.

  2) 하상변동이 심한 경우에는 수위-유량관계식을 보정하여 사용한다.

  3) Loop형의 곡선은 일정수면하강고, 정상수면하강고에 의한 방법으로 조정하여 사용한다.

6. 수위-유량곡선이 Loop형인 이유

  1) 배수효과가 발생하는 경우(backwater effect)

    (1) 배수현상은 관측지점의 하류부근에 댐이 있거나 지류와의 합류점에서 발생된다.

    (2) 배수현상으로 상류의 수위가 상승하여 수면곡선경사 또는 에너지선경사가 평균곡선경사보다 완만해지기 때문에 발생한다.

  2) 수면저하효과가 발생하는 경우(drawdown effect)

    (1) 수면저하현상은 관측지점에 분류점이 있어서 본류의 유량 일부가 지류로 방류될 경우에 발생된다.

    (2) 수면저하로 수위가 낮아져 수면곡선경사가 평균곡선경사보다 급해지기 때문에 발생한다.

  3) 홍수 시 수위의 급상승 및 급강하가 발생하는 경우

    (1) 홍수파가 전파됨에 따라 수위가 급변하여 수면경사가 변하기 때문에 발생한다.

    (2) 수면경사는 수위가 하강할 때보다 상승할 때가 급하다.

    (3) 하천유량은 동일 수위에서 수위가 하강할 때보다 상승할 때가 더 많다

  4) 하도의 준설, 세굴, 퇴적 등에 의한 하도가 변화하는 경우

  5) 하도 내 초목 및 얼음 등의 영향을 받는 경우

여러분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.

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