개념 한 쪽
토목기사 수문조사 및 설계 — 도달시간과 설계홍수량
설계홍수량을 정할 때는 합리식에 값을 넣기 전에 적용 조건부터 확인한다. 강우 지속시간이 유수 도달시간보다 길거나 같아야 평형 유량이 서고, 강우강도는 그 도달시간에 대응하는 값으로 잡는다.
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뜻
적용 조건이 먼저다. 합리식은 유역의 유수 도달시간 Tc가 강우 지속시간 t보다 짧거나 같을 때(Tc ≤ t) 평형 유량이 형성된다는 전제를 가진다. Tc > t이면 유역 전체가 동시에 유출에 기여하지 못해 평형 유량이 서지 않는다. Tc > t에서도 평형 유량이 선다고 적은 선지가 오답이다. 균일한 강우, 소유역, 일정한 유출계수도 함께 갖춰져야 한다.
강우강도는 도달시간에 맞춰 넣는다. 강우강도식 I = 6500/(t+45)[mm/hr]이고 유수 도달시간이 5분이면 t = 5를 넣어 I = 130mm/hr를 구한 뒤 설계홍수량 계산에 반영한다. 도달시간 대신 다른 시간을 넣은 값이 오답이다.
합리식 계산은 단위를 맞추는 일이 절반이다. Q = (1/3.6)·C·I·A에 유출계수 C, 강우강도 I(mm/hr), 유역면적 A(km²)를 넣으면 유량이 m³/s로 나온다. 강우강도를 mm/hr로 두고 면적을 m²로 바꾸지 않은 값이 오답이다. 유출계수는 불투수율이 높을수록 커지므로 도심 상업지가 가장 크고, 산지나 녹지가 작다.
유출률은 내린 비 가운데 실제로 흘러나간 몫이다. 총강우량을 유역면적으로 나눈 단위 면적당 강우량과 유출량을 견주어 구한다.
평균우량은 관측소 값을 면적에 맞춰 평균한다. 산술평균법, 티센 가중법, 등우선법이 대표적이고, 티센법은 관측소 사이의 우량이 선형으로 변한다고 보고 면적 가중치를 준다. DAD 해석은 강우깊이·유역면적·지속기간을 묶어 유출을 분석하는 방법이며, 평균우량 산정법과 구분한다.
유출곡선지수와 침투도 함께 나온다. SCS 방법에서 투수성 지역은 유출곡선지수 CN이 낮아진다. 모래여과지처럼 흙을 통과하는 흐름은 Darcy 법칙 Q = k·i·A로 계산하고, 유량과 투수계수, 동수경사를 단위에 맞춰 넣어 면적을 구한다.
대하천의 첨두홍수량은 직접 유속 측정이 어려워 간접법으로 추정한다. 경사-면적법이 수리학적 원리를 바탕으로 널리 쓰인다.
예제
출제 패턴은 여섯 가지다. ① 조건 — Tc와 t의 대소 관계를 뒤집어 평형 유량이 선다고 적은 선지가 오답이다. ② 강우강도 — 도달시간이 아니라 다른 시간을 강우강도식에 넣은 값이 오답이다. ③ 전제 — 소유역·균일 강우라는 전제를 무시하고 대유역에도 그대로 적용한 선지가 오답이다. ④ 합리식 계산 — 1/3.6을 빠뜨리거나 면적 단위를 km²로 맞추지 않은 값, 유출계수가 가장 큰 지역을 산지로 고른 선지가 오답이다. ⑤ 평균우량·유출곡선 — 티센법과 등우선법의 원리를 뒤집거나, 투수성 지역의 CN이 높아진다고 적은 선지가 오답이다. ⑥ 침투·간접법 — Darcy 법칙에서 동수경사나 면적을 빠뜨린 값, 대하천 첨두홍수량의 간접법을 경사-면적법이 아닌 것으로 고른 선지가 오답이다.
자주 묻는 물음
- 합리식이 성립하려면 도달시간과 강우 지속시간의 관계가 어떻게 되어야 하나요?
- 유수 도달시간이 강우 지속시간보다 짧거나 같아야(Tc ≤ t) 평형 유량이 형성됩니다. 도달시간이 더 길면 평형 유량이 서지 않습니다.
- 도달시간이 5분이고 I = 6500/(t+45)이면 강우강도는 얼마인가요?
- t = 5를 넣어 6500/50 = 130mm/hr입니다.
- 합리식은 어떤 유역에 쓸 수 있나요?
- 소유역에 균일한 강우가 내려 평형 유량이 형성되는 유역입니다. 대유역이나 강우 분포가 고르지 않은 곳에는 단위유량도 같은 다른 모형을 씁니다.
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