다람쥐네의 도토리수집

합리식의 개념, 문제점 개선방안 등에 대하여 설명하라.

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1. 정의(개요)

  1) 1850년 아일랜드 Mulvaney이 제안함

  2) 합리식의 홍수량산정은 소유역의 비행장 활주로, 도시유역 우수거, 암거, 주차장 등의 우수배제시설 설계에 주로 활용되고 있다.

  3) 홍수량 산정 결과에 대한 정확성은 의문시 되나 산정방법이 간단하여 많이 사용하는 방법이다.

2. 합리식의 기본가정

  1) 강우강도는 도달시간 내에는 변하지 않고 일정하다.

  2) 도달시간은 유역의 최원점에 내린 강우가 유역출구까지 유하하는데 소요되는 시간이다.

  3) 유역의 유출계수 C는 강우지속시간동안 일정하다.

  4) 첨두유량의 발생빈도(재현기간)는 일정한 강우강도의 발생빈도와 같다.

3. 적용범위

  1) 유역면적 4㎢ 이하의 소유역에 사용한다.(윤용남, 공업수문학)

  2) 25㎢ 이상의 유역에는 사용을 지향한다.

  3) 일본의 경우 유출계수 조정으로 100㎢ 까지 사용한다.

  4) 유역의 표층조건과 강우조건이 동일한 경우에는 넓은 면적에도 적용이가능하다.

4. 합리식의 매개변수

  1) 유역면적(A)

    (1) 지형도, 수치지형도를 이용하여 구적기. CAD. GIS로 면적을 산정한다.

    (2) 토지이용상태, 피복형태에 따라 구분을 하여 면적을 산정한다.

  2) 유출계수(C)

    (1) 주로 토지이용상태에 따라 결정한다.

      - 도시유역 : 주거, 상업, 산업, 도로 기타지역 등

      - 자연유역 : 산지, 잔디, 농경지 등

    (2) 기 제시된 유출계수는 5~10년 빈도 이하의 기준값이므로 고빈도에 따라 빈도조정계수를 적용함(확률론적 합리식)

      ⇒ 25년 : 1.1, 50년 : 1.2, 100년 : 1.25

         단 C값은 1이하이여야 한다.

    (3) 토지이용이 복합적인 유역은 면적가중치를 적용하여 산정함.

3) 도달시간

  (1) 도달시간 = 유입시간 + 유하시간

    - 유입시간 : 강우가 유역의 최원점에서 하도시점까지 흐르는 시간

    - 유하시간 : 강우가 하도시점에서 유역 출구점까지 흐르는 시간

  (2) 개발된 경험공식은 여러 가지 있으나 개발 당시에 전제된 가정이나 여건에 맞는 공식을 적용한다.

4) 강우강도(I)

  (1) IDF관계 곡선(강우강도-지속기간-재현기간)이나 강우강도식으로 결정한다.

    - 한국확률강우량도(2000, 건교부) 이용방법

    ⇒ 통합형 강우강도식을 이용하여 작성

(2) 강우강도식 유도방법

5. 합리식의 문제점 및 개선

  1) 유출계수 추정의 객관성 미확보

    (1) 우리나라 유역실정에 맞는 유출계수의 연구 개발이 필요함

    (2) 유출계수 사용이 주관적이 되지 않도록 세심한 주의가 필요하다

    (3) 10년빈도 이하의 유출계수는 빈도에 따라 빈도조정계수를 적용함.

    (4) C와 CN의 관계를 연계시키는 검토가 필요하다.

    (5) 선행토양함수조건, 저류량, 침투, 면적 관계를 고려한다.

  2) 유출수문곡선 작성 불가

    (1) 소규모저류지 설계에 필요한 수문곡선 작성을 위해 수정합리식을 사용한다.

    - 삼각형 : 유역면적 1㎢ 이하 적용

    - 사다리꼴 : 유역면적 1㎢ 이상 적용

  3) 강우의 시간적, 공간적 분포특성 미 반영

    (1) 강우의 침투 및 저류가 작은 도시유역에 적용.

    (2) 가급적 강우의 시간적, 공간적 영향이 작은 유역에 적용.

6. 기타 첨두홍수량식

7. 결론

  합리식은 소유역의 첨두홍수량을 산출하는 대표적인 공식으로서 실제와는 다른 몇 가지 가정을 전제로 하는 단점이 있으나 산정방법의 간편성 때문 에 소규모 도시하천유역의 설계홍수량 산정에 아직 많이 사용되고 있다.

합리식의 첨두홍수량 결정 절차

  1) 유역의 면적(A)과 유역 도달시간을 결정한다.

  2) 유역 평균 유출계수(C)를 산정한다.

  3) IDF 관계곡선 또는 강우강도식으로 T년 빈도의 설계강우강도를 결정한다.

  4) 합리식 Q = 1 / 3.6 CIA = 0.2778CIA으로 첨두홍수량을 산정한다.

     여기서 Q : 첨두홍수량(㎥/sec ) C : 감소계수인 유출계수

     I : 홍수도달시간을 강우지속시간으로 하는 특정 발생빈도의 강우강도(㎜/hr)

여러분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.

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