*진* 스토어

*진*

개인

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

5개
전체 판매량

6개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균A
자료문의 응답률

-

전체자료 5개

하천 공법에 대해 논하라. 평가B괜찮아요

하천 공법에 대해 논하라.■ 하천 제방계획하천계획을 대별하면 치수계획과 이수계획으로 나눌 수 있다. 치수계획은 홍수방어를 위한 여러 가지 계획을 말하고, 이수계획은 하천수 이용의 제반계획을 말한다.● 하천계획치수계획의 목적은 각종 치수시설로 홍수를 안전하게 처리하는 데 있다. 또 홍수의 처리계획과 함께 사방계획도 겸하여 고려해야한다. 따라서 수계를 일관하여 관련된 모든 지역의 상황을 충분히 배려하여 계획을 세워야 한다.◎ 치수의 방법하천에 있어서 홍수재해를 방지하고 제내외지의 불량 배수로를 정비하여 홍수 피해를 적게 하자는 데 치수의 목적이 있고 이것을 치수(治水)라 하며, 이의 실시를 고수공사라 한다. 그리고 치수방법 즉, 홍수처리방법을 대별하면 다음과 같다.○ 홍수조절하천수가 도중에서 호소나 저수지에 유입하고 또 유출할 때는 홍수의 일부가 여기에 저류되므로 하류에의 유출수량은 적어진다. 지금 호소, 저수지의 수표면적을 F, 상류에서 여기에 유입하는 유량을 Q1, 또 저수지의 하류 말단에서 유출하는 유량을 Q2라 하고, 이에 인하여 상승하는 수위를 h, 이것이 Δt[sec]시간에 Δh만큼 상승하면 1초간에 Δh/Δt, 즉 dh/dt만큼 상승하는 것이 된다. 여기서 저류당하는 수량을 ΔQ라 하면 유출유량 Q2=Q1-ΔQ가 될 것이다. 그러므로,Q_2 =Q_1 -F dh overdt ,~~~~~단,~DELTAQ=F dh overdt이 된다.(그림. 1 참조)유출량 Q2는 수면의 높이에 의하여 정해진다. 즉, 수면의 높이 h가 최고일 때 Q2는 최대가 되고 다시 말하면 dh/dt=0일 때 Q2는 최대이다. 따라서 위의 식에서 Q2가 최대일 때는 Q1=Q2일 것이고 그림. 1에서 t=t0일 때 Q2는 최대가 된다. 즉, Q2의 최대치는 Q1의 최대치보다 다소 적고 그 정도는 수면적 밑이 클수록 현저하다. 이 성질을 홍수조절에 이용한다.< 그림. 1 시간별 유출량 >1) 삼림의 홍수조절삼림에 강우가 있으면 우수 유출의 차단능력이 커져 소위 수원함양림이 되어 자연함양이. 우선 홍수조절계획을 고려하지 않고 유출하는 홍수량을 전부 결속방식에 의하여 하도로 유하시킬 때의 곡선 A를 plot한다.< 그림. 4 하도와 댐의 조합적 검토(경제곡선) >4) 하도 조절하도에 있어서 특히 그 하폭이 넓은 구역은 조절기능은 낮으나 다소의 유수작용에 의하여 홍수조절의 역할을 하게 된다. 따라서 하천 폭을 인공적으로 좌우안을 등간격으로 넓히는 것은 재고할 필요가 있고 자연 그대로 두는 것이 오히려 유수의 역할이 커지는 경우도 있다.그림. 1에 있어서{Q_1 -Q_2}OVER Q_1 =phi여기서, : 홍수조절율이라 한다.또 단면 A 및 B의 시간 t에 있어서 수위 변화를 dhA/dt, dhB/dt라 하고, 하천 폭을 B, 하도 유수부의 길이를 L이라고 하면 수면적 F=LB이므로Q_1 -Q_2 =1over2 left(dh_A over dt + dh_B over dt right)L·B= 1over2 dh over dt ·F예로L=5km· 1over2 dh over dt = 0.1 × 5000 × 400 = 20,000 m^3 /hQ_1 -Q_2 =0.1×F=0.1×5000×400=20,000m^3 /h∴Q_1 -Q_2 = 200,000over3600 =55.55m^3 /sec이만큼 하도에 저류하게 된다.하천은 대개 복단면으로 되어 있다. 이 이유는 1년에 몇 번 있는 홍수가 어느 유량 이상으로 도달할 경우 급격히 상·하류 두 단면간의 수면적은 급증해서 유량을 저류하고 또는 홍수를 체감시키는 데 이바지하는 까닭이다.즉 하도 내의 저류수량에 큰 관계가 있다.위의 예에서 조절율 는phi=55.55/Q_1이라 할 때 =0.03에 대한유입유량Q_1 = 55.55over0.03 =1851.6m^3 /sec이다.5) 유수지에 의한 홍수조절하천 중류의 평지 유역에 있어서 하천폭을 크게 넓히고 여기에 유하 홍수의 일부를 저류하여 담수지로 하고 하류의 peak유량을 저감시키는 시설을 유수지라고 한다.유수지 중에 하도하고 완전히 분리되어 있지 않고 하도의 저류기능을 내수유역의 수로나 하천의 단면적을 크게 하여 조도를 감소시키고 수 문, 통문, 통관을 설치한다. 내수위가 본천 수위보다 높을 동안에는 자 연 배수가 되지만 내수위가 본천 수위가 상승하여 내수위와 동일할 때 의 시각t_1에서 문비를 폐쇄하여 본천 유량이 내수유역에 역류하는 것을 방지한다. 다음에 본천 수위가 peak를 지나서 다시 내수위와 동일할 때 의 시각t_2에 문비를 열어 놓으면t_1에서t_2사이에서 내수유역에 강하한 우량은 제내지에 저류된다.⑤ ④와 같은 자연배수방식에서는 내수위가 너무 높을 경우 내수로의 하 류단에 양수기를 설치하여 제내지의 유수를 본천에 배출한다. 즉 기계배 수방식을 채용한다.⑥ 내수유역에 성토하여 지반을 높게 한다. 본천 하상의 준설, 굴착공사 등은 본천의 개수공사가 필요할 때 그 토사를 제내지에 사토하면 커진 다.⑦ 배수갑문 부근을 될 수 있으면 유수지화하면 내수 피해를 경감할 수가 있다. 내수처리에 대한 경제효과는 건설공사비를C_t, 시설의 내용연수 n 년, 이자율 를 고려하여 연정액상각방식에 의하여 상각할 때 연지출액C_a는 다음 식으로 구한다.C_a =건설사업비의~연이자+시설의~연상각비=C_t~left[gamma+ gamma over {(1+gamma)}^n-1 right]시설의 유지수선비는 대개 건설사업비C_t의 5%정도로 본다. 그리고 이자율 는 이 때까지의 예로서는 =0.045(홍수조절)∼0.055(관개배수)로 본다. n는(펌프 20년, 기타 시설 모두 50년) 연편익, b는 내수처리 대책의 실시에 의하여 생기는 자산 및 토지 이용에 대한 연평균 피해경감 기대액(경제효과) B에서 시설의 연유지관리비(운전비) M(건설공사비의 0.5%)을 차인하여 주어진다. 즉, b=B-M이들 연편익 b와 연공사비 C를 산정한 후 처리방식이나 시설규모별로 각각 b-c를 계산하고 연초과편익(b-c)이 최대가 되는 것을 최적으로 하나 하천사업의 목표든지 지역계획과의 관련도 고려하여 최종적인 것으로 결정한다. 이 계산은 세계 각국이 공통적이다.31902년 부산시에 처음으로 시설하였고 광무 8월에 영국인에 의하여 서울시에 처음으로 시설을 갖추었다. 우리 나라의 기본계획을 보면 1976년까지 인구 50%에 생활용수 혜택을 주게 되어 있다. 그러나 현재는 급수도시를 489개소(1987년도)로 늘려 1인 1일에 311ℓ급수를 계획하고 있다.우리 나라의 1987년도 생활용수 개발현황은 시설용량 1일 1,200만톤, 급수량 920만톤, 급수인구 2,960만명, 1일 1인당 급수량 311ℓ로서 1989년도에 비하여 적으나 역시 해가 경과함에 따라 우리 나라 상수도의 수요량은 증대되어 간단느 것을 알 수가 있다.상수도 수원은 그 대부분이 하천수의 이용이고 산지 저수지의 수원은 극히 적다. 1인 1일당의 평균 급수량은 인구 100만인에 337ℓ, 50∼99만인에 353ℓ, 13∼25만인에 대하여 310ℓ, 5∼10만인에 280ℓ, 3∼5만인에 대하여 284ℓ, 2∼3만인에 247ℓ가 표준이 되어 있다. 상수도용수 수요 용량의 추정은 급수인구와 1인 1일 평균 급수량을 기본으로 추정한다.○ 발전용수발전용수는 물의 위치 에너지를 이용하는 것이고 물을 소비하는 것이 아니라 본질적으로 농업, 공업, 상수도 등의 각종 용수와는 성질을 달리한다. 따라서 수자원 개발이라는 점에 대해서는 구분하여 고려해야 한다. 물론 국지적인 경합이든지 한정된 시간내의 이수계획상의 경합이 있을 수 있으나 수력발전은 비교적 기계적인 수급이 가능하다는 점, 또 화력발전이나 원자력발전이라는 대체수단을 가지고 있는 것으로서 그 조정방안은 타 이수문제와는 다르다.수력발전은 물의 위치 에너지를 수차와 발전기를 사용하여 전기 에너지로 변환시키는 것이고 그 이론은 다음과 같다.&P_0 =9.8QH##&P~=9.8QH eta_t ·eta_g##여기서,&P_0 `:`이론수력[kW],~P`:`발전력[kW]##&Q`:`사용수량[m^3 /sec],~H`:`유효낙차[m]##&eta_t`:`수차`효율,~eta_g`:`발전기`효율로서 표시한다. 유효낙차는 (총 낙차-손살낙차속하는 하천은 영산강, 안성천, 용흥강, 성천강, 두만강 유역 등이 있다.4. 평행상 유역지천의 유역이 장대하고 서로 평행을 이루다가 하구 부근에서 합류한다. 따라서 홍수방어에 유리한 형상이다. 그 예로는 청천강, 대동강, 삽교천 유역 등을 들 수 있다.5. 복합상 유역앞 네 종류의 대표적인 형상들이 적당히 조합되어 이루어진 유역이다. 실제로 하천은 이러한 4종이 혼합된 것이 많으며, 특히 방사상과 우상의 병합으로 형성 된 것이 가장 많다. 예를 들면 금강과 낙동강 유역은 방사상과 우상의 혼합 형상이고, 한강 유역은 네 종류가 혼합된 형상이다.일반적으로 유역의 형상을 정량적으로 표시하기 위하여 유역의 평균폭(B)과 함께 무차원인 유역형상계수(F)와 유역밀집도(C)가 사용되고, 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다.B = 유역면적/본류의 유로연장 = A / LF = 유역평균폭/본류의 유로연장 = B / L = A / L2C =2 SQRT { pi A}/ 유역 주변장 =2 SQRT { pi A}/P보통 대하천 유역일수록 그 평균 폭은 크며, 유역 형상계수가 크면 길이에 비하여 넓은 유역이고, 작은 것은 긴 유역을 의미한다.그리고 유역 형상계수 값은 정사각형 유역에서 1.0정도이고, 원형 유역에서는 0.8정도이며 방사상 유역에서는 0.1 정도가 된다. 유역형상은 지형도나 항공사진을 이용하여 판독할 수 있으며 필요시 현지답사를 통하여 확인한다.● 하천형태조사○ 하천특성인자하천의 특성을 나타내는 인자인 유로연장, 하폭, 유량, 하상경사, 하천밀도, 하상계수 등을 조사 분석한다.1. 조사대상유역의 유역도에 주요 하천도를 축척에 따라 작성한다.2. 유로연장 : 유역출구로부터 본류 하천을 따라 지도상에 표시된 하천 시작점까지의 거리이다. 유로연장의 크기는 도달시간가 첨두유량 발생 시간에 크게 영향을 미치며 통상 1:50000지형도상에서 거리측정기, 실, 디바이더 등을 이용하여 측정한다. 때로는 유로연장을 유역출구에서 본 류 수로를 따라 유역분수계까지의 거리, 유역출구에서 거리

공학/기술| 2000.11.23| 33페이지| 1,000원| 조회(601)

하천, 공법

미리보기

닫기
수로의 설계 방법을 논하라. 평가A좋아요

수로의 설계 방법을 논하라.1. 일반사항하천, 용수로, 배수로 등의 흐름은 유수의 표면이 대기에 접하고 있는 수로로서 개수로라고 한다. 또 하수도관이나, 지하배수관거, 터널 등과 같이 암거라도 물이 일부만 차서 흐르면 모두 개수로로 취급한다.개수로의 흐름은 수면경사에 따라서 중력 작용에 의하여 흐르며 관수로는 정수압 또는 다른 압력의 작용에 의해서 물이 흐르게 된다. 인공개수로의 단면형으로는 직사각형, 사다리꼴 등이 가장 많이 사용되며 하수도관의 경우는 원형, 난형, 마제형 등이 많이 사용된다. 개수하천의 단면형은 복단면이 많고 자연하천의 단면형은 일반적으로 불규칙하지만 포물선으로 취급하게 된다. 자연하천의 흐름은 인공수로의 흐름에 비하면 단면의 불규칙 등으로 흐름의 운동이 매우 복잡하게 된다.개수로의 흐름에서 어느 단면의 유속, 수심, 유량 등의 수리적 특성이 시간에 따라 변화하지 않는 흐름을 정류라 부르고 유속, 수심, 유량 등이 시간에 따라 변화하면 부정류라 부른다.정류는 다시 등류와 부등류로 구별된다. 등류에서는 하상구배 i와 수면구배가 같지만 부등류에서는 같지 않다. 즉 배수가 생길 때 부등류로 볼 수 있다. 그 외 층류와 난류 및 상류와 사류로 구별되어 관수로에서는 볼 수 없는 흐름이 있다.1. 1 윤변 (Wetted Perimeter)윤변이란 횡단면과 물이 접촉하 고 있는 수로벽면 및 바닥의 길이 그림 7-1 즉, 마찰이 작용하는 주변의 길이 를 말한다. 그림에서 윤변을 P라 하면 P = 2 H + B 로 표시된다.1. 2 경심유수단면적 A와 윤변 P의 비로서 경심을 R이라 하면, 위의 그림에서 A=BH, P=2H+B가 되고R = A OVER P = BH OVER {2H+B}만약 수심에 비해서 폭이 극히 넓은 직사각형 단면의 경심은R = A OVER P = BH OVER {2H+B} = H OVER {2(H/B)+1} ≒ H제형단면의 경우는 다음과 같다.P=b+2l=b+2h over sinΘ = b+2sqrt1+m sup 2 H( ∵ sin θ = 때 생긴다.(2) 일정한 구배 하에서 일정한 유량을 얻기위해 윤변이 최소이면 단면적을 최소로 해야한다.(3) 일정한 단면에서 일정한 유량을 얻으위해 윤변이 최소이면 가장 완만한 구배로 해야 한다.Manning공식에 의하면 다음과 같이 쓸 수 있다.(1) A, I를 일정하게 할 때 R을 최대로 하면 Q가 최대가 된다.(2) A, Q를 일정하게 하고 R을 최대로 하면 I가 최소가 된다.(3) I, Q를 일정하게 하고 R을 최대로 하면 A가 최소가 된다.이상에서 일정한 단면적에 대하여 경심이 최대일 때 최대유량을 흐르게 한다. 즉 경심이 최대, 윤변이 최소인 단면의 수로를 가장 유리한 경제적 단면이라고 한다.그런데 수로의 같은 평면형 중에서 윤변이 최소인 것은 암거에 대해서는 원형이며 개거에 대해서는 반원형이다. 그러나 반원형의 수로는 시공이 곤란하므로 그다지 많이 사용되지는 않는다. 따라서 제형 또는 구형단면이 많이 사용된다. 이 경우에는 위의 조건에 가장 가까운 형상 즉, 반원형에 외접하는 형상을 쓸 필요가 있다.5. 2 구형단면의 일반단면과 수리상 유리한 단면일반단면의 경우 A=BH, P=B+2H,R = A OVER P에서수리상 유리한 단면은 주어진 단면적과 수리경사에 대하여 최대유량이 흐르게 하는 조건은 R이 최대가 되든지 P가 최소가 되어야 한다.P가 최소인 조건은P=B+2H= A OVER H +2H그림 7-6미분하면,P OVER H = OVER H ( A OVER H + 2H ) = 0,OVER H ( AH OVER -1 + 2H ) = - AH SUP -2 + 2 = - A OVER H SUP 2 + 2 = 0∴- A OVER H SUP2 +2=0→H SUP2 = A OVER 2∴H=SQRT{A OVER2} = SQRT {BH OVER 2}→H SUP2 = A OVER 2 = BH OVER 2∴H = B OVER 2,A = B SUP2 OVER 2,P = 2B = 4H,R = A OVER P = B OVER 4 = H OVER 2즉 수심이 수로폭의 반UP 2 OVER gm sup2})} sup {1 over 5}위의 식들은 유량이 주어졌을 때 한계수심을 구하는 식으로h sub c와h의 대소에 의하여 흐름의 상태가 구별된다. 즉h sub c 〈 h이면 상류이고,h sub c = h이면 한계류,h sub c 〉 h이면 사류가 된다.한계수심h SUB C와 비에너지 He 와의 관계는H SUB e = h + α{Q SUP2} OVER {2ga SUP2 · h sup 2n}에서 Q 를 구하면,Q = SQRT {2g over α (He-h) a sup 2 h sup 2n}이므로, 이때 유량을 최대로 하는 조건Q OVER h = 0을 이용하면2nHeh SUB c sup 2n-1 - (2n+1)h sub c sup 2n =0이 된다.이 식은 비에너지가 주어졌을 때 한계수심h sub c를 구하는 일반식이며 각 단면형에 대한 한계수심과 비에너지와의 관계는 다음과 같다.즉 구형단면의 경우h sub c = 2 over 3 He, 포물선 단면의 경우는h sub c = 3 over 4 He, 삼각형 단면의 경우는h sub c = 4 over 5 He7. 4 한계유속한계수심으로 흐를 때의 유속을 한계유속이라 하고 Vc로 표시한다. 한계수심은 상류수심 h2보다 작고 사류 수심 h1보다 크다.한계유속 Vc는 구형수로에서Q = V SUB C b h sub c이므로h SUB C = {({αQ SUP 2 OVER gb sup2})} sup {1 over 3}에 대입하면V SUB c = sqrt {gh sub c over α}가 되고 α=1 이라 하면V sub c = sqrt gh sub c이 된다.이것은 수심 hc의 수로에서 장파가 전파하는 속도를 말한다. 그러므로 한계수심으로 흐르는 수로에 있어서는 근사적으로 수류의 속도와 장파의 전파속도가 같다.상류수심으로 흐르는 흐름에서 장파는sqrt gh - V의 속도로 상류로 전파하고 사류수심으로 흐르는 흐름에서는 장파는V-SQRT gh의 속도로 하류로 전파한다.이상과 같이 수로속의 유속 V와 장파의h sub 2 )} sup 2 ]에서ΔH = h sub 1 - h sub 2 + 1 OVER 4 h sub 1 over h sub 2 (h sub 2 + h sub 1) [1-({h sub 1 over h sub 2 )} sup 2 ]이 되고,이를 전개하면 다음의 식이 성립한다. 즉ΔH = {(h sub 2 - h sub 1 )} sup 3 over {4h sub1 h sub 2}이 식에서 알 수 있는 바와 같이 도수로 인한 에너지 손실은 도수전후의 수면차가 클수록 커진다.(4) 도수의 길이도수현상에서 표면 멤돌이의 길이를 도수의 길이라고 한다.도수가 생기는 한계는F sub r1 = sqrt 3이며 완전도수의 길이l을 구하는 공식으로서 다음과 같은 공식들이 있다.. Safranez 공식 :l = 4.5h sub 2. Smetana 공식 :l = 6(h sub 2 - h sub 1 ). Woycicki 공식 :l = (8-0.05 h sub 2 over h sub 1 ) (h sub 2 - h sub 1 ). 미국 개척국 공식 :l = 6.1h sub 2. Bakhmeteff-Matzke :l = 4.8h sub 2. Ivanchenko 공식 :l=10.6 {( V SUB 1 SUP 2 OVER gh sub 1 )} sup -0.185 (h sub 2 - h sub 1 )8. 개수로의 부등류8. 1 부등류의 기본식그림 7-22그림과 같이 경사각 θ의 수로를 물이 흐르는 경우의 부등류의 수면곡선을 생각해 보자. 두 단면 Ⅰ, Ⅱ를 잡았을 때 기울어진 거리를dl, 수평거리를dx, 한 유선상에 있는 각 점의 유속을 V1 및 V2, 압력을 P1, P2, 수심을 h1, h2, 기준면 상의 높이를z sub 1,z sub 2, 수로바닥의 높이를z sub 1 sup ´,z sub 2 sup ´라고 하면 다음과 같이 된다.P SUB 1 = w sub 0 (h sub 1 + z sub 1 ´-z sub 1 )P SUB 2 = w sub 0 (h sub 2 + z sub 2 ´-z곡선식dH OVER dx 〉 0이면H →H SUB c이면dH OVER dx →∞이므로 하류로 갈수 그림 7-24 록 수심이 커지고H = H SUB c에서 곡 선은 H축과 나란하다.그림에서 이 경우이 수면 곡선 은 S1 곡선이 된다.2H SUB c 〉 H 〉 H SUB 0일 경우수면 곡선식dH OVER dx 〈 0이며H →H SUB c이면dH OVER dx →∞이고H →H SUB 0일 때dH OVER dx →0이므로 수심은 하류로 갈수록 얕고,H = H SUB c에서 곡선은 H축과 나란하며 H0 에 접근하는 S2 곡선이 된다.3H SUB c 〉 H SUB 0 〉 H일 경우수면 곡선식dH OVER dx 〉 0이면dH OVER dx →0이므로 수심은 하류로 갈수록 깊어 지고 H0 에 접근하는 S3 곡선이 된다.(다) 한계경사 (H sub c = H sub 0,I = g over {αC SUP 2 }: 한계류) 일 경우1H 〉 H SUB c일 경우dH OVER dx 〉0이고 하류로 갈수록 수심 은 깊어진다.상류에서는H = H SUB 0 = H SUB c이므로 그림에서 C1 곡선과 같다.그림 7-252H 〈 Hc일 경우dH OVER dx 〉 0이며 그림에서 C3 곡선 과 같다.이상과 같이 설명한 수면형을 종합정리 하면 표와 같다.표 7-99. 배수곡선과 저하곡선상류로 흐르는 장소에 댐이나 웨어 등을 설치하여 수면을 상승시키면 그 영향이 상류에 미쳐 상류의 수면은 상승한다. 이러한 현상을 배수라 부르고 배수현상으로 생기게 되는 곡선을 배수곡선이라 한다. 그리고 수로경사가 갑자기 급하게 되면 경사변화 단면으로부터 상류의 수면은 저하한다. 이와같은 현상을 저하배수라 부르고 그 수면곡선을 저하 곡선이라 한다.9. 1 Bresse의 배수곡선식수심에 비하여 수로폭이 충분히 넓은 구형단면의 수면곡선식을 적분하여 구할 수 있다.즉,dH OVER dx = i {H SUP 3 - H SUB 0 SUP 3 } over {H SUP 3 - H SUB c sup 3 }을 이용하면idx = d 한다.

공학/기술| 2000.11.23| 50페이지| 1,000원| 조회(1,119)

설계, 수로, 개수로

미리보기

닫기
storm sewer design에 대해서 논하라.

storm sewer design에 대해서 논하라.우수 배제 계획1. 계획우수량(1)우수 유출량의 산정최대계획유출량의 산정은 원칙적으로 합리식에 의하는 것으로 한다. 단, 충분한 실적에 의한 검토를 한 경우에는 실험식에 의해도 좋다.가. 합리식Q={ 1} over { 360}CIAQ:최대계획우수유출량(m3/s)C:유출계수I:유달시간(t)내의 평균강우강도(mm/h)I=a/(tm+b)nA:배제면적(ha)단,a,b,m,n은 정수합리식은 계획대상지역에 도시계획이나 강우특성 등을 정확히 계산과정에 포함시켜서 절대적은 아니나 최대 계획 우수유출량의 산정에 많이 사용되고 있다.나. 실험식Q'=C'CDOTRCDOTACDOT({ S over {A}{S}over {A})1/nQ' : 최대계획우수유출량(m3/s)C' : 유출계수R : 강우강도(m3/sCDOTha)A : 배제면적(ha)S : 지표평균경사(%)n : 정수(4 또는 6)실험식은 외국 특정지역의 우수유출관측에 의해 얻어진 것으로 강우강도 및 관측지역의 지세가 유사하다는 점과 풍부한 경험을 활용하여 많은 지방자치단체에서 사용되어왔다. 그러나 실험식의 사용시에는 성격상 상세한 관측 또는 실적을 기초로 충분한 검토를 추가하여 계획구역의 조건에 적합한가 아닌가를 확인할 필요가 있다.다. 강우강도공식합리식에서 사용하고 있는 강우강도공식의 형태는 다음과 같은 것이 있다.가)Talbot형 : I={ a}over {t+b}나)Sherman형 : I={ a} over { { t}^{m } }다)구아(히사노), 석흑(이시구로)형 : I={a } over {(t +- b)1/2 }I:강우강도(mm/h)t:강우지속시간(min)a,b,m:정수(2) 유출계수유출계수는 공종별 기초유출계수 및 공종 구성으로부터 총괄유출계수를 구하는 것을 원칙으로 한다.C={ SUM from { {i }=1} to m Ci CDOT Ai } over { SUM from { { i}=1} to m Ai}C:총괄유출계수Ci: i공종의 기초유출계수Ai: I공종의 단면도m하여 계획관거를 결정한다. 그리고 관거내의 유수를 등류로서 계획유량에 대응한 유속에 의해 산정하는 것을 원칙으로 하나, 관거내의 유수(유량 및 수위 등)는 시간에 따라 변동하므로 계획유량에 대응한 유속보다 첨두유량의 이동유속을 사용하는 경우도 있다. 즉, 유하시간의 산정식은 다음과 같다.t2={ L} over {60 CDOT a CDOT V }t2 : 유하시간(min)L : 관거연장(m)V : Manning공식에 의한 평균유속(m/s)a : 홍수의 이동에 대한 보정계수보정계수단면형상수심보정계수비고정사각형6할1.25Manning공식을 이용하여 Kleits, Seddon의 이론식에서 횡유입이 없는 것으로 하여 수치계산을 할 것,(n=일정)5할1.332할1.48원형8할1.035할1.332할1.42(5)배수면적배수면적은 비교적 경사가 있는 지역은 정확하게 지형도에 의해 구한다. 그러나 평탄한 지역에서 배수한계를 지형도만으로는 구하기가 곤란하며, 이 경우 도로배치나 경사, 기존도로나 하천의 위치 및 흐름방향 등을 답사에 의해 충분히 조사하여 배수한계를 확정할 필요가 있다. 배수한계에 걸쳐있는 특정용도의 토지이용 즉, 공장이나 공원등에 대해서는 그 부지내의 배수로계통 등에 의해 배수구역에 유입할 필요가 있는 경우와 없는 경우가 있으므로 충분히 조사해 둘 필요가 있다. 또 장래의 개발계획에 의해 유역변경이 생기는 경우가 있으므로 이에 대해서도 검토해 두어야 한다.2. 관로 및 펌프장 계획관거는 수두손실이 최소가 되는 계통 및 구조로 배치한다. 암거의 경우에는 개거와는 달리 처음부터 매설 깊이 만큼 수두가 손실되는 단점이 있으므로 더욱 그러하다. 따라서 우수를 수직으로 떨어뜨리는 계통이나 구조는 가능한 한 피해야 한다. 그리고 관거 배치에 대한 제약이 많고 바람직한 계통이나 구조를 선택할 수 없는 경우라도 동수경사선이 지표면 위에 오지 않도록 한다. 따라서 지표면 위에 오는 경우에는 관거의 단면을 크게 하는 등 필요한 방법을 강구해야 한다. 이와 같은 방법으로 처리할 수 없 유량계산식하수는 청수와 비교하여 부유물을 다량으로 포함한 것으로, 수리적으로는 상이(相異)가 없으므로 청수로 생각하여 수리계산을 한다.하수도관거의 유량계산에 쓰이고 있는 평균유속 공식은 다음에 제시하는 맨닝의 식과 쿠터의 식이 있다. 보통 맨닝의 식이 이용되고 있다. 양 식의 유속을 동일 지름, 동일 구배(원형관.만류.n=0.013)로 비교하면 관거 내경 250∼500㎜는 맨님의 식이, 600∼3900㎜는 쿠터의 식이 빠르고 4000㎜로 거의 같은 유속이 된다. 어느 것이든 별 차이가 없다.(a) 맨닝의 식Q = A CDOT VV = {1 } over { n} CDOT { R}^{ { 2} over { 3} } CDOT { I}^{ { 1} over {2 } }(b) 쿠터의 식Q = A CDOT VV = { 23+ { 1} over {n } + { 0.00155} over {I } } over {1+(23+ { 0.00155} over { I} ) { n} over { SQRT { R} } } CDOT SQRT { R CDOT I}여기서, Q : 유량(㎥/s)A : 유수의 단면적(㎡)V : 유속(m/s)n : 조도계수R : 지름깊이(m)(R= { A} over { P})P : 유수의 윤변길이(m)I : 구배(분수 또는 소수)유수의 단면적은 원형관관에 있어서는 만류, 직사각형관거에 있어서는 수심을 안치수 높이의 9할, 마제형거에 있어서는 수심을 안치수 높이의 8할의 단면으로 한다. 이 조건은 각각의 관거가 가진 최대유량은 아니지만, 설계에 있어서는 안전을 위해 그와같이 생각하여 유우의 단면적을 결정한다.조도계수는 맨닝의 식과 쿠터의 식 모두 같기 때문에 같은 n치로 한다. 도관, 철근콘크리트관 등의 공장제품 및 현장치기 콘크리트관거의 경우는 0.013을, 하수도용 경질염화비닐관 및 하수도 강화플라시틱, 복합관의 경우는 0.010을 채용하는 것이 보통이다.개 거 의 상 황맨닝의 n의 범위인공수로,개수하천콘크리트 인공수로스파이럴 반관수로양안돌부침 소수로(이토바닥)단면형상의 선택에 있어서의 유의점을 들면 다음과 같다.1 시공이 용이하고 저렴하며 자재의 조달이 원활하다.2 공사장소의 상황에 적응하여 하중에 대해 경제적이다.3 수리학상 유리하다.4 유지관리가 용이하다.관거의 최소관경은 유지관리작업의 경험이나 설치관 접속 등에서 제한을 받고 있다. 보통 오수관거에 있어서는 200mm, 우수관거 및 합류관거에 있어서는 250mm로 한다. 그러나 특히 배제량이 적은 소규모 시설에 대해서는 말단관의 관경은 100mm, 기타 관거에서는 150mm를 오수관의 최소관경으로 하는 견해가 있다.2.1.5 하수도 유량계산표의 작성작성에 있어서 다음 사항에 유의한다.1 관기호는 배수시설 평면도의 기호와 부호로 할 것(기호는 배수계통중 최장의 루트에서 순차로 算用數字로 표시한다.)2 계산은 그 계통의 최상 유단에서 시작하여 다른 계통과의 합류점까지 진행되면 다음행으로 유하처의 기호를 기입하고 1행을 비워서 그 합류 점에 유입하는 다른 계통중 최장루트에서 시작하여 합류점에 도달한후, 같은 순서로 순차 계산을 진행한다.3 배수구역에 유출계수가 다른 공원 등이 있는 경우, 환산면적의 난에 유 량계산에 이용하는 면적을 기입한다.4 유달시간은 각 계통 최장루트의 시간으로 한다.2.2 관거의 포설2.2.1 매설위치와 흙피복(1)매설위치관거의 매설은 공도내를 주로 하여 필요에 따라 하천부지, 궤도부지, 사유지 등에 포설하나 각 관리자, 소유자와 충분히 협의하여 승인, 기타 필요한 절차를 취한다.(2)최소 흙피복관거의 최소 흙피복, 즉 지표에서 관거의 관 정상 외면까지의 수직깊이의 최소는 도로의 유지관리상의 이유에서 도로법에 의해 제한을 받고 있다. 한편, 관거의 기능에서 관거와 설치관의 접속, 관거에 작용하는 노면하중, 다른 지하매설물과의 관계 등에 따라 최소 흙피복을 정하지 않으면 안된다. 일반적으로는 1.0-1.2m정도의 수치이지만 도로폭원이 넓은 장소나 차량교통이 많은 간선도로에서는 관방호를 시공하지 않은 경우 1.5-2.0m정도가 좋다. 어느 것이든시에도 충분한 自己掃流力을 유지하도록 배려해야 한다.2.2.4 평면의 접합형태2계통의 관거에 합류하는 경우, 합류 장소에서의 유수를 원활히 하기 위해 합류하는 관거의 중심교차각은 30-45°를 이상으로 한다. 그러나 도로의 폭원 및 교차각도, 기설 지하매설물 등을 제약으로 중심교각이 커지는 경우도 있으며 그때도 60°이하가 바람직하다. 합류하는 관거의 한쪽이 다른 쪽 관경의 1/2이하로 또는 수면접합이나 관정상접합에 의한 관저 차이 이상으로 낙차를 붙이는 경우나 소구경관거에 소구경관거가 합류하는 개소를 관정상 접합으로 한 경우는 중심교각은 90°까지를 한도로 할 수가 있다. 곡선으로 접합하는 현장치기 철근콘크리트관거 등의 경우는 안치수폭의 5배 이상의 곡선반경을 가지고 접합시키는 것이 바람직하다.대구경관거와 대구경관거의 합류점에서는 유속, 유량도 크고 적절한 교차각이 아닌 경우 유수와 유수가 맞물리는 난류현상이 생기는 수가 있다. 이때 상류측의 수위가 급격히 상승하고 하류측의 관거에는 소정량의 유하가 보이지 않으며 상류측의 맨홀에는 하수가 유출하여 부근 지역에 침수 등 생각지 않은 피해를 가져오게 된다.이와 같은 합류점은 가급적 작은 중심교각으로서 합류시키지 않으면 안된다.2.2.5 관거의 이음관거의 이음으로서 보통 쓰이고 있는 방식은 소켓이음, 납땜이음 및 칼라이음 등이 있다.이들의 이음에는 각각 장점과 단점이 있으나 요는 수밀성, 내구성이 우수하며 시공이 용이한 이음을 이용할 수가 있다. 이음이 불완전하면 지하수가 침입하여 계획하수량의 유하를 방해할 뿐 아니라 처리경비가 증가되는 등 시설관리에 중대한 지장이 생긴다. 또, 2차적인 현상으로서 되메우기 흙이나 주위의 지질이 細沙系의 경우는 지하수의 침입과 함께 주위의 토사가 흘러들어 관내에 퇴적된다. 또, 노면의 함몰을 일으켜 주변기설 지하매설물에 영향을 주며 또한 지상 공작물, 일반교통에 생각지 않은 피해를 가져온다.상수도관에서는 일정한 거리마다 반드시 신축이음을 마련하지만 하수도관거에서는 특별한 경우를 제곡선반경

공학/기술| 2000.11.23| 32페이지| 1,000원| 조회(901)

Design, storm, sewer

미리보기

닫기
Water Control 및 Water Use의 Hydrologic Design

Water Control 및 Water Use의 Hydrologic Design을 논하라.치수( Water Control )1. 치수의 역사적 고찰1.1 치수공법의 역사적 변천고대 Jyomong 시대(우리나라의 신석기시대에 해당함)는 수렵생활이 주체가 되어 정주하는 일이 없었기 때문에 수해를 입는 일은 없었다. Yayoi시다(우리나라의 청동기시대에 해당함)에 들어와 농경주체, 특히 벼농사의 생산형태로 이행하자 생활용수, 관개용수를 구해 물가에 거처를 정하게 되어 처음으로 수해피해의 가능상이 나타나게 된다.원시 수해방어기술은 각 호, 적어도 소부락의 개별 방어로부터 시작된 것으로 생각된다. 그 중에서 가장 단순한 것은 고무제(하늘둑)이다. 제방이라고는 해도 반드시 토제일 필요가 없이, 유세를 감쇄시키거나, 유목을 저지할 수 있다면 수책(급류의 흐름을 막기 위해 말뚝을 줄지어 박고 대쪽으로 얽어 놓은 구저물)이라도 무방할 것이다. 그리고 후방으로부터 물이 흘러들어오지 않기 위해서는 어느 정도의 경사지가 아니면 안된다.좀더 완전한 것에 가까워지면, 각 호.부락을 둘러싸는 윤중제로 발달한다. 이 공법은 고대 뿐만 아니라 근대에 이르러까지 널리 보급되어, 일본의 Kanto지방에서는 곡륜, 관서지방에서는 승수등으로 일컬어지는 경우도 있다.특히 일본의 Nobi평야의 윤중은 세계적으로도 유명하므로, 이 윤중에 대하여 간단히 언급해 두자. 에도 막부시대의 통치기본인 shinpan, hudai, tozama daimyo로 구분되는 명확한 계층제 지배구조의 유지는 당대의 치수정책에도 관철되어, shinpan인 Owari과 Mino에 대한 치수수준에는 확연한 격차가 지어졌다. 이 지방을 흐르는 Kisomigawa, 즉 Kisogawa, Nagaragawa, Ibigawa 중에서도 특히 Kisogawa은 중부 산악지대를 수원으로 하는 급류이기 때문에 유송토사가 특히 많고, 세 하천 중에서 가장 하상고가 높기 때문에 범람하면 당연히 Owari 보다도 Mino 쪽으로 범람수는 유하하는 가 뽐냈던 이 공법은, 이른바 비연속제 공법으로 그림과 같이 인공적으로 제방선에 틈새, 즉 개구부를 설치하여 출수시에 하천 수위가 어느 정도 높이에 달하면 하천수는 이 틈새로부터 제내지에 월류.범람하여, 그만큼 하류유량은 감소하므로 이러한 유량제어에 의해 하류 홍수피해를 경감하려고 한 것이다.이 하제공법은 단순히 홍수의 유량제어 뿐만 아니라 유수객토라고 한는 중요한 효용을 초래하는 점으로 미루어 봐도 훌륭한 공법이다. 토지를 이용하여 오랫동안 농경을 하면 점차 지력을 소모하여 때로는 객토로서 신선양질의 토양을 도입할 필요가 있으나, 토양의 수송에 많은 노력이 따르므로 보통은 상당히 곤란하다. 그러나 하제를 설치하면 유세가 완만하고 파괴력을 갖지 않는 범람수는 동시에 상류로부터 수송되어온토사를 동반하여 제내로 넘치고, 하천 수위의 저하에 따라 범람내수가 하도로 회귀한 후도 침적되어 제내지표에 머무르기 때문에 힘들이지 않고 객토가 이루어지게 된다. 범람재해 때문에 종종 침수피해가 강조되고, 복구에 많은 노력을 필요로 하는 퇴적토사의 문제가 간과되기 쉬우나, 이러한 종류의 범람토사는 해로운 점만 있는 것이 아니라 위에서 기술한 효용도 있음에 유의하지 않으면 안된다.또한, 현대의 유수지에 의한 홍수조절도 이 하제공법과 본질적으로는 같으나 하제의 틈새 대신에 월류제를 설치한다는 점과, 하제공법은 하제범람수가 자력으로 하도로 회귀하는 것에 반해 폄프 배수에 의해 지수 배제를 실시하는 것이 다른 점이다.유역에서 생산활동이 점점 활발해져서 인구밀도도 높아지고, 자산 축적이 진행되면, 하제공법과 같은 일시적, 단시간의 범람,침수도 허락되지 않게 되는 것은 기존의 하제가 차례로 개폐되고, 개구부가 닫히느 사례가 증가하는 추세로도 충분히 통찰할 수 있을 것이다. 이렇게 비연속제의 시대로부터 차차 연속제의 시대로 이행해가는 것이다.연속제는 그 기능면에서 하류로부터 상류의 비범람지점까지 접속됨으로서 비로소 기능을 발휘하는 것이기 때문에, 일단 착공하면 완성할 때까지 부분적으로 기능연적으로 홍수는 집중,격화하는 것이었다. 이렇게 하여 연속제에 의한 치수의 하도대응에는 한계가 보이게 된 것이다.제 1차 세계개전후, 1929년 세계를 덮친 대공황의 폭풍속에서 1933년에 선출된 미국의 대통령 루즈벨트는 뉴딜정책을 취하여 국내시책에 전념하였는데, 그 일환으로서 TVA를 설립하여 테네시강의 치수, 발전, 관개 등의 종합개발을 강력하게 추진했다. 이때 치수대책으로서는 새로운 댐저수지에 의한 홍수제어가 실시되어 눈부신 성과를 올렸던 것이 연속제 방시의 모순에 골머리를 앓는 일본의 하천기술자를 강하게 자극하여씁며, 특히 제 2차 세계대전후 건설기계의 대규모 도입에 의해 대규모 댐의 건설이 전국적으로 전개된 것과도 서로 맞물려, 이러한 저수지에 의한 홍수조절이 급속히 도입되게 되었다.이 방식의 기본은 매우 단순명쾌하다. 즉, 하천을 횡단하는 댐을 건설하여 저수지를 만들고, 홍수기에는 이를 비워 이른바 빈 용량을 마련하여 홍수에 대비한다. 도달한 홍수 전부를 이 빈 용량 속에 저장할 수 있다면, 홍수는 댐으로부터 하류로 유하하는 일이 없기 때문에 근원적으로 홍수를 저지할 수 있다.그러나 우리 나라와 일본의 하천은 하상경사가 급하며, 접속되는 저수용 유역의 경사도 급하므로, 높은 댐을 축주해도 배출되는 저수지 용량은 세계의 대하천의 경우에 비해 매우 작고, 저류효율은 매우 낮다. 따라서, 홍수량의 전부를 저수지에 저장하는 것은 불가능하다.그래서 생각된 것이 저수지로부터의 방류방식이다. 현재 저수지로의 유입유량을 I(t),댐으로부터의 방류유량을 O(t),저수지 저류량을 S(t)라고 하면, 연속조건으로부터 다음 식이 성립한다.{ dS} over {dt } = I(t) -O(t)즉, -O(t)에 의해 저류량의 증가율을 억제시켜, 잘하면 저수지를 만수시키지 않고 수습할 수 있다.(가득 차게 되면 그 이후는 I(t)가 그대로 배출되므로 댐의 효용은 전혀 없다) 여기에서 댐에서 하류로 방류하는 O(t)는 하류에서 재해를 일으키지 않는 뮤해유량으로 하면 좋다. 즉, 에 대해서는 자세히 뒤에서 기술하겠지만, 공중저류라는 것은 불가능하기 때문에 크게 나누어 유역에서의 지표면저류와 지하저류가 될 것이다.지표면 저류에는 가능한한 모든 방식이 앞으로도 고안되어 실시될 것이지만, 이를 통해 하천과 유역과의 관계가 앞으로 점점 밀접하게 되어 갈 것이다.1.2 치수계획 대상 수문량의 역사적 변천어떠한 계획이라도 적합한 계획책정을 위한 기본량이 필요하다. 치수계획에 있어서는 시대에 따라 사회적 요청이 변화한 일도 있으며, 기술적인 발전과정과도 맞물려 계획대상 수문량도 역사적, 단계적으로 변천하여 왔다.물리학으로서의 수리학이 개화하지 않아, 예를 들면 유량이라고 하는 개념이 전혀 없었던 고대에도 길이의 계측은 용이했으므로, 원초의 치수에 관여한 수문량은 수위였다는 것은 확실하다. 현재도 침수피해의 일차적인 요소는 홍수흔적이라고 하는 최고수위이다.그러나 수위라고 하는 것은 상류에서의 범람의 유무, 수로줄기의 약간의 이동, 하상의 변동, 인간이 하도에 손을 대는 것 등등의 많은 요인이 실로 민감하게 반응하는 양으로, 그러한 의미에서 불안정하고 항상성이 부족한 수문량이기 때문에 근대적인 계획의 기본량으로서는 적당하지 않다.근대 토목기술이 도입됨과 동시에 하천공사의 계획은 유량을 이용하여 이루어지게 되었다. 제방의 설계에 필요한 홍수의 첨두유량에 관한 한, 분류. 합류에 의한 유량의 증감, 분류,합류가 없는 하도구간에서의 그 유량의 보존성 등 유량이 아니면 표현할 수 없는 특성을 갖추고 있기 때문이다.그러나 현재에도 홍수시의 하상과 유속의 실측이 매우 곤란하므로 유량은 가장 실측하기 어려운 수문량의 하나라고 하는 사실에는 변함은 없으며, 일반 사람들에게는 이해하기 어렵고 전혀 짐작하기 어려운 양임에는 틀림없다.수위에 비하면 훨씬 항상성과 보존성이 뛰어나며, 분류.합류가 있는 하도계에서는 필수적인 계획치인 유량도 점차로 그 특징이 희박해지기 시작하였다. 그 가장 큰 요인이 유역의 도시화에 따른 유출의 변화이다.입력은 유역으로의 강수이며 출력은 하천의 강우조사는 산간벽지의 초등학교와 중학교에 위탁할 수 있기 때문이다. 그 때문에 자료도 풍부하다. 마지막으로 강우는 유역주민에 매우 친숙하기 쉽고 이해하기 쉬운 수문량이다. 약한 비, 강한 비, 무서운 비라고 하는 정도는 아이들이라도 알 수 있으며, 강우장치 등으로 약간의 경험만 쌓으며 10mm/h, 30mm/h, 50mm/h 정도의 구별은 시각이나 비소리로 식별할 수 있게 될 것이다. 단, 강우는 어떠한 변화도 받지 않는 직접적인 수문량이기 때문에 시간적으로도 지역적으로도 매우 민감하게 변동하는 것이 최대의 결점이다.이와 같이 보면, 계획대상 수문량은 사회적 요인의 영향도 물론이지만 역사적인 큰 줄기를 토해서 본다면 유출과정의 발전단계에 따라 보다 근원적으로 거슬러오고 있다는 사실을 알 수 있을 것이다. 즉, 수위는 유량으로부터 바로 산출할 수 있으며, 유량은 강우자료가 주어지면 유출분석에 의해 구할 수 있다.그렇다면, 역사적 필연으로서 다음 단계로 와야만 할 계획대상량은 최종단계의 근원이라는 점에서 기상교란일 것이다. 이론적으로는 그렇다 하더라도 실제적인 요청이 없으면 그 방향으로 이동한다고는 할 수 없지만, 예를 들어 Yodogawa과 같이 9000km2 에 가까운 대유역에서 태풍성 강우의 지역분포를 논의할 필요가 있는 경우는 적당한 계획 태풍을 확률적 경로상으로 이동시켜 그에 의해 광역강우의 시뮬레이션을 실시하는 연구도 이미 진행되고 있기 때문에 이 방향으로의 진전도 그리 먼 훗날의 일은 아닐지도 모른다.1.3 치수계획 책정방법의 역사적 변천계획의 책정에 있어서 채택되는 수법은 사회적 요청에 적합하게 대응하고, 받아 들여지기 위운 순수함과 보편성이 있으며, 가능하다면 이론에 근거하는 객관성, 타당성이 있는 것이 바람직하다.일본 근대토목기술의 여명기인 명치초기에, 계획의 기본이 되는 수문자료가 전혀 없고 도구로서의 이론도 전무했던 시대는 전문가가 하천규모를 보고, 계획유량을 결정하는 것으로부터 시작할 수 밖에 없었을 것이다.당시는 척관법의 시대이기 때문, n

공학/기술| 2000.11.23| 46페이지| 1,000원| 조회(503)

Water, 치수, control, Use, 이수

미리보기

닫기
Design Level의 선택 방법, 불확정성 및 위험도 해석법

A. Design Level의 선택 방법, 불확정성 및 위험도 해석법수문 설계는 수자원 시스템에서 발생하는 수문학적 사상의 충돌을 유추하는 과정이며 시스템에 존재하는 다양한 변수를 찾기 위해 값을 선택하여 적절한 방법으로 그것을 실행하는 것이다.수문 설계는 홍수조절을 위한 제방과 같이 새로운 구조물을 계획하거나, 예를 들어 하천주변의 건설한계를 표시하는 홍수터 지도 제작과 같은 더 향상된 유출시스템을 관리하기 위한 프로그램을 제작, 발전시키기 위한 수단으로 이용될 수 있다. 또한 수자원 시스템을 설계하기 위해서는 많은 요소들이 존재한다. 이 요소는 공공복지와 안전, 경제성, 미술성, 법률적 문제나 지질 공학이나 구조 설계와 같은 공학적 요소들도 포괄하고 있다. 수문 기술자들의 주된 관심사항은 수자원 시스템을 통과하는 물의 흐름이기 때문에 수문 기술자는 위의 여러 요인과 수문학적 시스템의 흐름이 이들 요소에 얼마만큼 영향을 끼치는 지도 고려하는 일이다.1. 수문학적 설계의 규모수자원 계획과 경영의 목적은 크게 두 갈래로 구분할 수가 있다. 하나는 치수 (治水)로서 배수, 홍수조절, 오염경감, 곤충문제, 침전물 조절과 염분농도의 조절 등이 그것이고, 다른 하나는 이수(利水)로서 가정용, 공업용 물의 공급, 관개시설, 수력발전, 여가, 낚시, 야생동물 보호, 수질관리를 위한 하천유지용수의 확보와 하천 유역관리가 그것이다.위의 사항에 직면했을 때 수공설계자가 할 일은 수문 시스템 내부로 유량이 흘러 들어가도록 유입 유량을 결정하고, 유입에 따른 유출값들이 만족스러운지, 그렇지 못한지를 검사하는 일이다. 위의 두 가지 분류를 함에 있어서 설계상의 차이점은 치수 설계는 대개 홍수기간 동안의 순간의 최대 유출량이나 혹은 건기시의 가뭄 지속기간 동안의 최소 유량등 단기간에 존재하는 극치사상에 중점을 두고 설계하는 반면에, 이수 설계는 설계 기간동안의 완전한 수문곡선에 중점을 두고 설계가 이루어진다.수문 설계의 규모는 그림 13-1-1과 같은 시스템에서 유입량(설계 유출량)을의 정확성에 좌우된다. 위의 수문 자료와 지식, 분석법을 개선하면 좀 더 나은 개략적이고 실제적인 상한계의 추정이 가능하고, 따라서 불확실성의 범위를 감소시킬 수 있다. 이 장에서는 전술한 산정한계치 ELV를 초과하는 수문학적인 사상을 관찰하는 경우를 중심으로 설명하고 있다.ELV의 개념에서는 일반적으로 최대가능강수량(PMP)과 최대가능홍수량(PMF)를 사용한다.여기서 최대가능강수량의 개념은 WMO에서 정의한 "전세계 계측 자료를 바탕으로 특정 유역에서 일정기간 동안의 물리적인 상한계"로 정의되는 것과 같이 5억년 동안의 재현기간을 사용하고 있다. 이는 빈도계수가 15정도에 해당하는 수치이나 재현기간동안의 변수들은 지리적, 지형적으로 변한다. 어떤 수문학자들은 최대 가능강수량과 최대 가능홍수량에 있어서 재현기간을 임의로 1만년으로 산정하고 있으나 그 제안에 대한 물리적 근거는 없다.(2) 확률기준 한계치최대가능강수량(PMP)과 최대가능홍수량(PMF)은 그 자체가 가지고 있는 미지의 확률때문에 산정한계치(ELV)는 정해진 것을 사용한다. 설계규모에 있어서 하한계는 일반적으로 확률 혹은 빈도개념에서 접근한다. 이 수준에서의 수문 사상의 크기는 수시로 관측한 결과의 범위 근처나 그 한계 내에 존재하며 그 크기는 훨씬 작다.결과적으로 발생확률은 적당한 범위 내에서 측정이 가능하며 충분한 범위의 수문학적인 자료는 빈도해석을 위한 유용한 자료로서 활용이 되어진다.확률적인 방법은 결정적임 방법보다 좀 더 객관적이고 더 이론적이다. 확률적인 방법은 13 - 2장에서 논의될 수리경제 및 위험도 분석과 같은 것을 설명할 때 적합한 설계 수준을 결정하는데 논리적인 방법을 도출 가능하게 한다.인구가 밀집된 지역은 치수가 실패 할 경우 막대한 인명과 재산의 손실을 초래 할 수가 있어서, ELV개념을 사용하는 설계는 타당하다고 볼 수가 있다. 또한 인구가 희박한 지역은 치수가 실패 할 경우 그 피해는 재산상의 손실이 중심이 되므로 좀더 낮은 수준의 값으로 설계하는 것이 합리적이다. 수수설계와 거의 비슷한 개념이다. 이수 설계에서는 초과수량에 대한 고려보다는 부족수량에 대해 더 큰 비중을 두고 있다. 왜냐하면 오랜 기간동안 가뭄이 지속되면 과거 초과 홍수시의 수문학적 사상에 대한 자료에 비해서 빈약하기 때문이다. 따라서 가뭄시 설계 수준을 결정하기 위해서 빈도해석, 특히 수문설계 사상들이 수십 년간에 걸쳐 지속되어야 하는 물 공급 설계에서는 빈도 설계를 통해서 가뭄시의 설계수준을 결정하기가 훨씬 어렵다. 도시의 물 공급 설계에 있어서 일반적인 기초는 임계 가뭄의 기록, 즉 과거 가장 심한 가뭄의 관찰 자료를 토대로 계획된다. 이 설계는 전체적인 균형 임계기간 동안에 필요한 물을 충분히 공급할 수 있는지를 검토하는데서 시작된다.극한 기준 설계법은 하나의 역사적인 사상을 알지 못하는 경우를 기초로 위험한 수준, 즉 가장 최악의 경우를 대상으로 한다. 이 한계를 극복하기 위해서는 종합적인 하천흐름을 컴퓨터와 난수를 이용하여 역사적인 기록과 통계자료와의 상호관계를 검토하여 종합적으로 하천 흐름기록을 개선해 나가는 것뿐이다.역사적으로 관찰된 기록과 더불어 합성에 의한 기록값들은 가뭄 발생시 설계를 위한 확률적인 기초를 제공해 준다. 이수의 수문학적 설계법은 수리권이라는 법적 테두리 안에서 확정되고 그런 현상은 물이 없는 불모지역에서는 더욱 심하다. 이 말은 물 부족시 물 사용자의 물 배당량을 줄이게 하고 최근에 특히 관심이 높아지고 있는 환경보호 문제에 있어서 하천의 물고기나 야생동물을 보호하기 위한 연구가 Milhous와 Grenney에 의해 하천유지용수라는 개념으로 연구되고 있다.홍수조절과 물 공급에 있어서 충분한 수문학적 정보는 흐르는 하천 유량과 수질 등급에 의해 결정되고, 하천유입 유량은 탁도, 온도, 그리고 다른 복잡한 수질 변수에 의해 결정된다. 수자원 시스템은 사용자의 수요, 하천유지 용수, 홍수조절 기능과 같은 요건을 충족시켜야 한다. 수공설계는 이런 각 각의 요소에 대한 적절한 설계 기준을 선택하는 것이라고 말 할 수가 있다.2. 최대 극치사상 확률이 미래 n년 동안에 발생한 확률과 같거나 크다는 개념의 도입이다.P(N,n)= { n} over {N+n }-------(13. 2. 1)따라서 예제와 같이 과거 N년간에 걸쳐 관찰 조사된 최대 홍수량의 확률은 n년 후의 미래에 발생 할 확률과 같거나 초과할 확률이 50%이다. 만일 한발 지속시간 m년이 과거 N년간에 기록된 임계 사상이라면 극심한 한발이 미래 n년 내에 적어도 한번 이상 발생할 확률 P(N, m, n) 은 얼마일까? 과거 N년간의 기록 속에 m이라는 연속된 사상은 N - m + 1이고 미래 n년간의 m이라는 연속된 사상은 n - m + 1 이다. 따라서 과거와 미래 기간 N, n 의 조합에서 최악의 사상은 미래 n년에 포함 될 것이며, 그것은 아래 식 13.2.2 와 같다.P(N,m,n)= { (n-m+1)} over {(N-m+1)+(n-m+1) }= { n-m+1} over {N+n-2m+2 } (n >= m)------(13. 2. 2)여기서 m=1이면 식 13.2.1과 같다.예제) 만약 임계 가뭄의 기록이 과거 40년간의 수문 자료에서 5년간 지속되었다면 미래의 20년 동안에 가장 극심한 가뭄이 발생할 확률은 얼마인가 ?→답) P(40 . 5. 20 ) ={ 20-5+1} over {40+20-2*5+2}= 0.308=30.8%이다(2) 위험도 분석치수 설계는 위험을 고려한 설계이다. 치수 구조물을 설계할 때 설계 재현기간 ( T )이 구조물의 기대 수명의 범위를 초과하면 구조물의 파괴가 발생한다. 이런 형태의 자연적, 혹은 고유의 수문학적인 파괴의 위험(RISK)은 아래의 식 13. 2. 3에 의해 구해진다.{ -} atop { R}= 1 - {1 - P( x>={ x}_{T })}{ }^{n }------(13. 2. 3)여기서 P(X>={ x}_{T }) ={ 1} over { T}, 그리고 n 은 구조물의 기대 수명이다.{ -} atop { R}는 한 개의 사상 x>={ x}_{T }가 n년 후에 적어도 한임을 알 수가 있고 T = n일 때 위험도는 1-{ e}^{ -1}= 0.632 이다.예를 들어 과거 100년간의 수문 사상에서 미래의 100년 동안 적어도 63 % 의 확률을 한 번 이상 초과할 확률이 적어도 한 번은 발생한다는 뜻이다. 비록 자연적으로 발생하는 수문학적 불확실성은 위의 경우처럼 고려되어 설계가 가능하지만 다른 대부분의 불확실성은 계산하기가 아주 난해하다. 그래서 도입된 것이 안전수(SF)와 안전여유(SM)이다. 여기서 L은 수문 설계치이고 C는 계획에 적합한 실제 용량이다. 따라서 안전수와 안전여유는 아래의 식 13. 2. 4와 13. 2. 5로 표현 가능하다.SF ={ C} over {L }-------(13. 2. 4)SM = C -L --------(13. 2. 4)여기서 실제 용량 C는 수문 설계치 L보다 훨씬 크다. 왜냐하면 안전수 SF에서는 다른 여러 가지 종류의 불확실성을 포함하고 있기 때문이다. 그 불확실성에는 기술적인 요인(수문학적, 구조적, 시공적, 작동 원리등), 사회.경제적 요인, 정치적, 환경적 요인을 포함한다.특정한 수문학적 위험도{ -} atop { R}와 설계 수명 n의 구조물 설계에서 식 13. 2. 3은 상대적인 재현기간 T를 계산하는데 이용된다. 초과 확률과 관련 있는 수문학적 사상의 크기 L은 수문 자료의 빈도 해석을 통해서 찾을 수가 있다. 설계치 C는 주어진 안전수 SF 에 L을 곱해서 구하거나 혹은 안전여유 SM에 L을 더해서 구 할 수가 있다. 예를 들어 제방설계에 있어서는 통례적으로 안전여유 SM을 1 - 3 사이의 것을 사용한다. 즉 1 - 3 ft란 최대 수위표면높이보다 1 - 3ft높게 계산된다. 다시 말하면 여유고가 1 - 3ft라는 뜻이다.(3) 수자원 경제학적합한 설계 재현기간은 만일 수문학적인 사상확률과 그 피해정도, 그리고 수문 사상의 범위 내에서 수공 구조물의 파괴 가능성을 알고 있으면 수리 경제적 분석 방법을 통해서도 설계가 가능하다. 다시 말해, 실재 재현기간 T가 증가하면 구(x

공학/기술| 2000.11.23| 23페이지| 1,000원| 조회(635)

수문학, Design, 불확정성, 위험도, Level

미리보기

닫기