다람쥐네의 도토리수집

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유출곡선지수

유출곡선지수

1. 정의

  1) 유역이 직접 유출하는 능력을 표시하는 지수로서 최대잠재보유수량 s값과 밀접한 관계가 있다.

  2) SCS방법 유출곡선지수와 총우량과 유효우량 관계를 이용하여 유효우량을 산정하는 방법이다.

2. SCS의 기본이론

  1) 총우량-유효우량 관계식

2) CN - S 의 관계식(유출곡선지수 CN -최대잠재보유수량 (mm))

3. 유출곡선지수 지배인자

  1) 수문학적 토양군(토양형)

  2) 식생피복 및 토지이용상태

  3) 피복처리상태

  4) 토양의 수문학적 조건

4. 유출곡선지수의 특성

  1) 수문학적토양-피복형의 성질을 나타낸다.

  2) CN값은 무차원 단위로서 0~100으로 표시한다.

  3) CN = 100은 불투수를 의미한다.

  4) CN값은 AMC-II 조건에서는 평균값을 가진다.

    - AMC-I < AMC-II < AMC-III

5. 유출곡선지수 결정 방법

  1) 대상 유역의 지형도상에 4개의 토양군별 분포도와 토지이용상태를 중첩시켜 분포면적별 CN값을 결정한다.

  2) 분포면적별 CN값에 분포면적의 가중인자를 이용하여 유역전체에 걸쳐 평균하면 AMC-Ⅱ조건에 대한 평균 CN값을 구할 수 있다.

  3) 대상호우 이전의 5일 선행강우량을 계산하여 AMC를 결정한다.

  4) AMC-Ⅱ조건하에 CN값을 해당 AMC조건에 맞게 CN값을 환산한다.

  5) 총 강수량 와 최대 잠재보유수량 를 구한 후 총우량-유효우량 관계식에 대입하여 직접유출량(유효우량) Q를 산정한다.(참고)

6. SCS 유효우량 산정방법의 문제점 및 대책

  1) 유역면적이 큰 경우에는 면적산정 작업이 많아 매우 번거롭다.

    - GIS 해석 소프트웨어를 사용하여 작업의 간소화

    - 국내 실무에서도 보편화되어 가고 있다.

  2) 대상강우가 확률강우량인 경우 CNⅡ, CNⅢ의 채택이 주관적이고 총우량이 크게 산정되는 CNⅢ를 많이 채택한다.

    - CN37(0.3AMCⅡ+0.7AMCⅢ), CN55 등을 적용하는 방법을 검토한다.

  3) 모든 유역에 대하여 초기손실을 0.2S로 사용한다.

    - 제주도 등 특수한 지형에는 유역특성을 고려하여 0.4S 등의 기준제시가 필요하다.

  4) 첨두가 2개인 복합호우사상 적용에 문제가 있고 농업지대 소유역을 대상으로 개발되어 적용상 한계가 있다.

    - 추가적인 검정이 필요하다.

7. 유출곡선지수에 영향을 주는 요소(참고)

  1) 선행토양함수조건

    - 토양의 수분함유상태, 침투율에 따라 AMC-I, AMC-II, AMC-III로 구분.

    - 침투능 크기는 I > II > III 순이며 유출율 크기는 I < II < III 순이다.

  2) 수문학적 토양군 분류

   (1) 토양군 분류

     - 토양의 침투능의 크기 기준으로 A, B, C, D로 구분하며 유출율의 크기는 A < B < C < D순이다

   (2)토양군의 토양성질

     (가) Type A : 유출율이 매우 낮음, 침투율이 대단히 크며, 모래질 및 자갈질 토양, 배수가 매우 양호

     (나) Type B : 침투율이 대체로 크고, 세사와 자갈이 섞인 모래질 토양질토, 배수는 대체로 양호

     (다) Type C : 침투율이 대체로 작고, 세사질 토양, 배수는 대체로 불량

     (라) Type D : 유출율이 매우 높음, 침투율이 대단히 작고, 점토질 종류의 토양, 배수가 매우 불량

3) 식생피복 및 토지이용상태

    - 농경지지역은 휴경지, 경작지, 목초지 등의 이용상태에 따라 구분한다.

    - 도시지역은 개발의 여부에 따라 구분한다.

4) 피복처리상태

    - 경사경작, 등고선경작, 테라스경작 에 따라 구분한다.

5) 토양의 수문학적 조건

    - 배수상태(양호, 불량)에 따라 구분한다.

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SCS의 유효우량(초과강우량) 산정방법

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SCS의 유효우량(초과강우량) 산정방법

1. 개요

  1) SCS방법은 미계측 유역의 유효우량을 산정하는 가장 대표적인 방법으로서 미국 자연자원보존국 NRCS(미국 토양보존국(US. SCS)에서 개발하였으며

  2) 이는 유출곡선지수(CN)와 총우량과 유효우량 관계를 이용하여 유효우량을 산정하는 방법이다.

2. 유효우량 산정방법 종류

  1) 일정비법 : 우량손실이 일정한 비로 발생한다고 가정하는 방법.

  2) 일정손실률법 : 우량손실이 일정한 손실률로 발생한다고 가정하는 방법.

  3) 초기손실-일정손실률법 : 초기손실이 발생한 이후에는 손실률이 일정하게 발생한다고 가정하는 방법.

  4) 침투곡선법 : 침투능 곡선으로 시간구간별 손실량을 계산하는 방법.

  5) 표준강우-유출관계 곡선법(SCS방법) : 미리 설정한 강우량과 유출관계를 이용하여 산정하는 방법.

3. SCS의 기본이론 *

4. SCS의 유효우량 산정방법

  1) 대상 유역의 지형도상에 4개의 토양군별 분포도와 토지이용상태를 중첩시켜 분포면적별 CN값을 결정한다.

  2) 분포면적별 CN값에 분포면적의 가중인자를 이용하여 유역전체에 걸쳐 평균하면 AMC-Ⅱ조건에 대한 평균 CN값을 구할 수 있다.

  3) 대상호우 이전의 5일 선행강우량을 계산하여 AMC를 결정한다.

  4) AMC-Ⅱ조건하에 CN값을 해당 AMC조건에 맞게 CN값을 환산한다.

  5) 총 강수량 P와 최대 잠재보유수량 S를 구한 후 총우량-유효우량 관계식에 대입하여 직접유출량(유효우량) Q를 산정한다.

5. 유출곡선지수(Runoff Curve Number)

  1) 유역이 직접 유출하는 능력을 표시하는 지수로서 최대잠재보유수량 s값을 결정하는데 사용한다.

  2) 수문학적토양-피복형의 성질을 나타낸다.

  3) CN값은 무차원 단위로서 0~100으로 표시한다.

  4) CN = 100은 불투수를 의미한다.

  5) CN값은 AMC-II 조건에서는 평균값을 가진다.

    - AMC-I < AMC-II < AMC-III

6. 지형도에 의한 산정방법(유효우량 산정방법)

  1) 대상유역의 수치지형도상에 토양도를 사용하여 4개의 토양군별 분포도와 토지이용상태를 중첩시킨다.

  2) 토지이용상태별, 토양군별의 면적을 구하여 각각의 토지이용상태별, 토양군별 CN을 결정한다.

  3) 토지이용상태별, 토양군별 CN에 해당면적의 가중인자를 이용하여(해당면적의 가중인자를 곱하여 합산한 후 토지이용상태의 면적으로 나누어) 토지이용상태별 평균CN을 결정한다.

  4) 토지이용상태별 평균 CN에 해당면적의 가중인자를 이용하여(해당면적의 가중인자를 곱하여 합산한 후 유역의 총 면적으로 나누어) AMC-Ⅱ조건에 대한 분포면적별 평균CN을 결정.

  5) 대상호우 이전의 5일 선행강우량을 계산하여 AMC를 결정한다.

  6) (CN 환산표나 관계식을 이용하여) AMC-Ⅱ조건에 대한 CN을 해당 AMC조건에 맞게 평균CN값을 환산한다.

  7) 총 강수량 P와 최대 잠재보유수량 S를 구한 후 총우량-유효우량 관계식에 대입하여 직접유출량(유효우량) Q를 산정한다.

7. GIS(지형정보시스템)에 의한 산정방법

  1) 대상유역을 GIS 소프트웨어(프로그램)나 수치지형도로 결정을 한다.

  2) 대상유역의 수치토지이용현황도와 수치토양도를 중첩시킨다.

  3) 토지이용상태별, 토양군별 적정 CN 값을 부여하여 GIS 소프트웨어로 유역의 평균 CN 값을 결정한다.

  4) 평균 CN 값이 산정되고 나면 유효우량 산정방법은 지형도에 의한 방 법과 동일하게 산정을 한다.

8. 문제점 및 대책

  1) 유역면적이 큰 경우에는 면적산정 작업이 많아 매우 번거롭다.

    - GIS 해석 소프트웨어를 사용하여 작업의 간소화

    - 국내 실무에서도 보편화되어 가고 있다.

  2) 대상강우가 확률강우량인 경우 CNⅡ, CNⅢ의 채택이 주관적이고 총우량이 크게 산정되는 CNⅢ를 많이 채택한다.

    - CN37(0.3AMCⅡ+0.7AMCⅢ), CN55 등을 적용하는 방법을 검토한다.

  3) 모든 유역에 대하여 초기손실을 0.2S로 사용한다.

    - 제주도 등 특수한 지형에는 유역특성을 고려하여 0.4S 등의 기준제시가 필요하다.

  4) 첨두가 2개인 복합호우사상 적용에 문제가 있고 농업지대 소유역을 대상으로 개발되어 적용상 한계가 있다.

    - 추가적인 검정이 필요하다.

9. 결론

  1) 유효우량 산정방법은 각각의 장단점을 가지고 있으므로 대상 유역의 여러 특성인자를 고려하여 검증을 하고 적절한 방법을 선택함이 원칙이나

  2) 그러하지 못할 경우에는 적용의 객관성이 높은 방법을 선택하는 것이 바람직하다.

  3) 국내 실무에서는 유출량의 실측자료가 부족하여 비교적 객관성이 높고 유역의 지상인자를 이용하여 계산하는 SCS 방법을 많이 사용되고 있다.

여러분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.

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유효우량 산정방법

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유효우량 산정방법

1. 개요

  1) 지상에 도달한 강우량 중에서 일부는 차단, 증발, 증산, 지면저류, 침투 등에 의해 손실량이 발생한다.

  2) 따라서 실용적인 수문해석을 위해서는 총강우량을 직접유출에 기여하는 유효우량과 기저유출에 해당하는 손실우량으로 구분한다.

2. 유효우량에 영향을 미치는 인자

  1) 지상학적인자(유역 침투특성인자)

    (1) 토양의 종류

    (2) 토양의 다짐정도

    (3) 토양의 수분함량

    (4) 지면보류수의 깊이와 포화토층의 두께

    (5) 식생피복상태

    (6) 토양의 동결

    (7) 흙속의 온도

  2) 기후학적인자

    (1) 강우 : 강우의 종류, 강우강도, 지속기간, 시공간적 분포 등

    (2) 차단 : 강우가 식생피복에 의해 보류되는 현상이 발생

    (3) 증발산 : 기온, 바람, 습도, 대기압

3. 유효우량 산정방법

  1) 일정비법

    (1) 강우기간 동안에 손실이 일정한 비로 발생한다고 가정하는 방법이다.

    (2) 합리식의 유출계수와 같은 개념으로 계산하는 방법.

    (3) 적용조건은 유역이 거의 포화상태인 경우, 도시유역과 같이 불투수성 면적이 넓은 경우에는 비교적 정확한 결과를 준다.

    (4) 단점으로는 손실량은 강우에 정비례하지는 않으므로 실제 설계홍수 량 산정 시 적용은 곤란하다. 

  2) 일정손실률법(일정손실량법)

    (1) 강우기간 동안에 손실이 일정한 손실률로 발생한다고 가정하는 방법.

    (2) Φ-지수법과 동일한 개념이다.

    (3) 적용조건은 대규모 유역에 유리하고 강우강도가 크고 지속기간이 긴 큰 호우, 선행강우에 의해 토양함수량이 많은 경우에 적절한 방법이다.

    (4) 단점으로는 건조한 지역에서 초기손실을 고려하지 못하므로 실제 설계홍수량 산정시 적용은 곤란하다.

  3) 초기손실-일정손실률법

    (1) 일정손실률법을 개선한 방법으로 강우의 초기에는 토양수분미흡량을 충족시키고 그 이후에는 손실이 일정한 손실률로 발생한다고 가정하는 방법이다.

    (2) 적용조건은 유역이 비교적 건조한 경우에 적절한 방법이다.

    (3) 일정손실률법을 개선한 방법으로 초기손실과 일정손실을 산정할 수 있는 경우에는 간편하게 적용할 수 있는 방법이다.

    (4) 단점은 실측자료가 부족하면 초기손실과 일정손실을 결정할 수 없다

  4) 침투 곡선법

    (1) 강우가 계속되면 토양의 침투율이 감소하는 특성을 표시하는 침투능 곡선으로 시간구간별 손실량을 계산하는 방법이다.

    (2) 침투능 곡선은 Horton, Holtan, Phillips, Green Ampt 등의 공식을 이용하여 산정한다.

    (3) 이론적으로는 가장 합리적인 방법이나 유역의 상태에 맞는 침투능 곡선 계산이 어렵다.

  5) 표준강우-유출관계 곡선법(SCS방법)

    (1) 유역의 특성조건에 따라 미리 설정한 강우량과 유출관계를 이용하여 유효우량(유출량)을 산정하는 방법

    (2) 미계측유역의 유효우량을 산정하는 가장 대표적인 방법으로서 미 국 자연자원보존국(NRCS, 토양보존국 SCS) 에서 개발하였으며

    (3) 미계측 유역의 토양형, 식생피복상태, 피복처리상태, 선행토양함수조 건 등을 이용하여 산정하는 방법이다.

4. 결론

  1) 유효우량 산정방법은 각각의 장단점을 가지고 있으므로 대상 유역의 여러 특성인자를 고려하여 검증을 하고 적절한 방법을 선택함이 원칙이나

  2) 그러하지 못할 경우에는 적용의 객관성이 높은 방법을 선택하는 것이 바람직하다.

  3) 국내 실무에서는 유출량의 실측자료가 부족하여 비교적 객관성이 높고 유역의 지상인자를 이용하여 계산하는 SCS 방법을 많이 사용되고 있다.

* 출제경향

  . 유효우량 산정방법을 기술하시오

  . 침투능 지배인자

  . 침투지수법

.   SCS 유효우량 산정법

여러분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.

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