수문학 토목기사 요약

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  • 물 순환: 증발-강수-차단-증산-침투-침루-저류-유출
  • 대한민국에 편서풍과 열대지방 무역풍이 부는 것은 대기권 내 열순환에 의한 것임
  • 증발량: 증발접시에 의해 24시간 증발된 물깊이로 측정
  • 유효유량(Re) = 강우 (R) - 손실우량(Rl)
  • 가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation; PMP): 어떤 유역에 태풍이나 호우 등의 최악의 기상 현상이 일어날 경우 가상의 최대 강수량을 의미. 대규모 수공구조물 설계홍수량 산정에 사용됨(가능 최대 홍수량 결정 기준). 과거 자료를 분석하여 결정함.
  • 일강우량이 0.1mm 이하이면 무강우 취급
평수위 1년 중 185일 동안은 이 수위 이하로 내려가지 않는 경우의 수위
저수위 275일
갈수위 355일
  • 수위-유량 관계곡선 연장방법 Stevens법은 Chezy 유속공식 사용
  • 자연하천에서 대부분 동일수위에 대해 수위 상승 시, 하강 시 유량이 다름
  • 합리식은 배수영역에 발생한 호우강도와 첨두유량의 관계식
  • Rating Curve는 수위-유량 관계곡선임
  • 하상계수 = 대하천 주요지점의 (최대유량/최소유량)
강우 초기우량
표면 유출 직접유출
2차 유출
기저유출
주요 값들 차원
  • 강우강도, 증발율, 침투능: [LT-1]
  • 유출율: [무차원]

상대습도, 증기압[편집]

상대습도

강수 결측치 보완[편집]

주변 관측소 A, B, C가 있고 X 관측소에 결측이 발생했다고 할 때, N을 정상연평균강수량(normal annual precipitation)이라 하면

산술평균법
인 경우 적용(각각 관측소 A, B, C와 X의 N 차이를 비교해서)
정상연강수량 비율법(normal-ratio method)
인 경우 적용(각각 관측소 A, B, C와 X의 N 차이를 비교해서)
이중누가곡선법(double mass analysis)
  • 강수 자료 일관성 검증에 씀
  • 우량계 위치, 노출상태, 유형, 관측 방법, 주위환경에 변화가 있을 때 실시
  • 문제 관측점 연 또는 계절 강우량 누적 총량을, 근방 관측점 강우량 누적 총량과 비교하여 일관성 검증함.

그 외 단순비례법이 있음

강우강도[편집]

  • 강우강도(intensity): 단위 시간 당 강우량(mm/hr)
  • 지속시간(duration): 강우가 지속되는 시간. (min)
최대 강우강도 구하기 1
시간 (분) 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30
우량(mm) 2 4 6 4 8 6

20분 지속시간에 대한 최대강우강도?

우량을 연속으로 더해서 20분간 제일 합이 많은 구간을 선택한다. 표에 칠한 부분. 6+4+8+6 = 24mm 강우강도 단위 mm/hr로 단위변환.

최대 강우강도 구하기 2
시간 (분) 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30
우량(mm) 3 4.5 7 6 4 6

5분 지속 최대 강우강도?

그냥 7이 아님!! 5분간 최대 강우는 7mm지만, 1시간으로 바꾸면 7*12 = 84mm/hr가 답

최대 강우강도 구하기 3
시간 (분) 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30
누가 우량(mm) 6 20 30 35 43 45

15분 지속 최대 강우강도?

그냥 우량이 아니라 누가우량이라는 것에 주의.

15분간 최대 우량인 구간은 0~15분일 때이므로 강우량은 30mm/15min

시간단위로 바꿔주면


강우강도-지속시간 관계식
  • Talbot: (t a b +으로 외우기)
  • Sherman:
  • Japanese:
a, b, c, d, e, n은 지역에 따른 상수. 자기우량계 자료로부터 결정
기출문제) 20분간 강우강도식 사용했을 때 강우강도(mm/hr)는?

t에 20분 고대로 대입해서 구하면 답은 80mm/hr. 분을 넣어도 시간이 나와서 이상하지만 알게 뭐야

모노노베(물부) 강우강도
R24: 일 강우량(mm)
t: 지속시간(hr)

유역 평균 강우량[편집]

  • 유역 내 관측소 수가 많을수록 좋음
  • 산술평균법
    • 평야, 500km2미만 유역면적
    • 강우분포 고른 경우 사용
  • 티센(Thiessen) 가중법
    • 산악 지형 비교적 적은 500-5000km2 유역면적에 사용
    • 티센 가중법은 관측소간 우량변화를 선형으로 단순화한 것임. 지형 영향 고려 불가 단점
  1. 관측소끼리 삼각형으로 잇기
  2. 이은 선분들에 수직이등분선 그어서 면적 분할
  3. 분할된 면적이 관측소 지배면적. 계산하면 끝
예제) 유역 내에 다섯 개의 관측소가 있다고 할 때
유역(다각형) 내 다섯 개 관측소(원)
관측소끼리 삼각형으로 잇기
이은 선분 수직이등분선 긋기
관측소별 지배면적이 나옴

관측소별 관측값을 P, 지배면적을 A라고 하면 평균강우량은

만약 면적을 안 주고 면적비를 줘도 그냥 A 대신 면적비 넣어서 계산하면 됨

  • 등우선법
    • 유역면적 5000km2 이상, 산악 영향 고려 시에 사용
    • 유역 내 관측점 수 적으면 등우선 작성 시 오차 발생
    • 식은 티센가중법이랑 비슷함

IDF 해석[편집]

  • 강우강도(Intensity)-재현 기간(생기빈도, Duration, T)-지속 기간(발생빈도, Frequency, t) 관계식:
우량깊이 계산

IDF 곡선으로부터 20년빈도, 지속시간 2시간 강우강도 100mm/hr일 때 우량깊이?

2시간이므로 2*100mm/hr = 200mm/hr (의외로 간단하네)

DAD 해석[편집]

  • DAD해석: 최대우량깊이(Depth)-유역면적(Area)-지속기간(Duration)
  • 반대수지
DAD 곡선.png
  • 필요자료: 관측점별, 지속기간별 최대강우량(누가우량곡선), 관측점 지배면적, 지형도
  • DAD값은 유역따라 다름
  • 최대평균우량은 유역면적에 반비례. 지속시간에 비례

증발[편집]

  • 증발비: 수면 증발량에 대한 토양면에서의 증발량 비
  • 증발산: 증발, 증산, 차단 포함.
  • 증발접시 계수 = 저수지 증발량 / 접시 증발량
  • 증발량은 동일 온도에서 포화증기압과 실제증기압 차에 비례함.
  • 증발산 산정법: 증발접시 방법, 경험공식 이용(Dalton 공기 동역학적 법칙 이용), 물수지 방정식 이용, 에너지수지 원리법, Penman 이론이 있음

참고 자료[편집]

  • 임진근; 김지호; 박영진. (2015) «토목 과년도 시리즈 03 수리수문학». 성안당 출판사. ISBN 9788931568097
  • 이재수. (2018) «수문학» 2판. 구미서관. ISBN 9788982252914