다람쥐네의 도토리수집

수정합리식

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1. 개요

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

  2) 홍수량 산정방법이 간단하나 유출수문곡선의 작성이 불가하여 수정합리식을 이용하여 소규모저류지 설계에 필요한 수문곡선 작성한다.

2. 합리식의 기본가정

  1) 강우강도는 도달시간 내에는 변하지 않고 일정하다.

  2) 도달시간은 강우가 유역의 최원점에서 유역출구까지 유하하는데 소요되는 시간이다.

  3) 유역의 유출계수 C는 강우지속시간동안 일정하다.

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

3. 수정합리식

  1) 도시지역의 유출수문곡선을 계산할 수 있도록 합리식의 원리를 연장 사용하는 방법

  2) 유수지나 저류지 등의 홍수용적을 산정하기 위해 합리식의 첨두홍수량을 삼각형 또는 사다리꼴 수문곡선을 작성하는 방법이다.

  3) 삼각형 수문곡선 : 유역면적 1㎢ 이하 적용함

  4) 사다리꼴 수문곡선 : 유역면적 1㎢ 이상 적용함

2. 수문곡선의 형태

3. 저류지의 용량 산정 절차

  1) 대상유역의 관련자료 수집

    - 유역면적, 유출계수, 유역의 도달시간, 저류지의 허용방류량 등을 결정한다.

  2) 유출수문곡선 작성

    - 합리식으로 첨두 홍수량을 구한 후 저류지의 소요용량 결정을 위한 강우지속기간을 임의로 여러 개를 선택하여 수정 합리식 유출수문곡선을 작도한다.

  3) 유출용적 결정

    - 저류지의 허용 방류량을 고려하여 저류지의 설계 강우지속기간별 유출 용적을 산정한다.

  4) 저류지의 소요용량 결정

    - 3)항에서 산정한 소요용적 중 가장 큰 값을 택하여 저류지의 소요용량을 결정한다.

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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)

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임계지속기간(설계강우의 지속기간 설정)

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1. 정의

  임계지속기간은 수공구조물의 설계목적에 따라 홍수수문곡선의 첨두유량이 최대가 되거나 저수위 또는 저수용량이 최대가 되는 강우지속기간을 의미한다.

2. 필요성

  1) 종전 설계홍수량 산정은 홍수도달시간을 강우지속기간으로 적용함.

  2) 실제 유역에서 발생하는 첨두홍수량은 강우지속기간에 따라 큰 차이를 나타내고 있다.

  3) 따라서 설계홍수량 산정시 임계지속기간을 강우지속기간으로 적용하여수공구조물의 안정성을 확보해야 한다.

3. 임계지속기간 산정

  1) 홍수소통 구조물

    (1) 수문곡선에서 최대 첨두홍수량을 발생시키는 임계지속기간을 강우지속기간으로 적용한다.

    (2) 대상 구조물은 하천제방, 도로암거, 도시우수관망 등

  2) 홍수저류 구조물

    (1) 수문곡선에서 최대저류량 또는 저수위를 발생시키는 임계지속기간을 강우지속기간으로 적용한다.

    (2) 대상 구조물은 댐, 홍수조절지, 저류지, 배수펌프장 등

    (3) 유수지의 경우에는 방류공의 설치유무, 펌프장의 설치 유무, 펌프대수의 변화 등에 따라 달라진다.

4. 임계지속기간의 특성

  1) 임계지속기간은 유역의 특성, 강우의 시간분포, 적용모형의 특성에 따라 변하기 때문에 특정한 산출공식이 없다.

  2) 재해영향평가에서 치수가 목적이므로 임계지속기간을 강우지속기간으로하는 첨두홍수량을 채택하고 있다.

  3) 첨두홍수량은 소규모 유역에서는 첨두강우강도가 지배적이나 도달시간이 긴 대규모 유역에서는 첨두강우강도보다는 강우용적(총우량)에 의해 결정됨.

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