개념 한 쪽
하천의 유속은 깊이에 따라 달라 한 수직선에서 몇 지점의 유속을 측정해 대표유속을 정한다. 점법은 사용하는 지점이 정해져 있어 어떤 점법인지 파악한 뒤 그 점법의 공식을 적용해야 정답을 얻는다.
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출제기준 단원 「유량계산」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 3점법 평균유속 계산(가중식) | 1 | 0.2H·0.6H·0.8H 관측값을 1:2:1 가중평균으로 계산하기 |
| 옳지 않은 설명 고르기(평면측량·범위 관련) | 1 | 하천 평면측량 범위나 관련 수치가 올바른지 판단하기 |
| 표면부자법 환산계수 판단 | 1 | 표면유속을 평균유속으로 환산하는 계수의 올바름 판단하기 |
하천 유속은 수심 방향으로 변화하므로 한 지점 측정으로는 단면 대표유속을 얻을 수 없다. 따라서 규정된 깊이에서 유속을 관측해 평균값으로 대표유속을 산출한다. 대표적으로 1점법·2점법·3점법이 사용되며 각 점법마다 관측 깊이가 정해져 있다.
1점법은 수면으로부터 수심의 60% 지점(0.6H)의 유속을 그 수직선의 평균유속으로 본다. 2점법은 수면 아래 0.2H와 0.8H 두 지점을 측정해 이들의 산술평균을 평균유속으로 본다. 3점법은 수면 아래 0.2H·0.6H·0.8H 세 지점을 사용한다.
3점법의 처리 방식은 자료 간 차이가 있으므로 주의해야 한다. 한 자료군은 세 지점의 단순산술평균을 사용해 평균유속을 구한 예를 보이지만, 다른 자료군은 가운데 지점(0.6H)에 더 큰 비중을 주는 가중평균식, 즉 1:2:1의 비율로 합을 내어 4로 나누는 공식을 제시한다. 문제에서는 어떤 공식을 요구하는지 지문이나 조건을 확인해야 한다.
표면유속을 관측하는 표면부자법은 표면유속을 거리÷시간으로 얻은 뒤 전체 평균유속으로 환산해야 한다. 표면유속을 평균유속으로 환산할 때는 환산계수 약 0.85를 곱해 전체 평균유속을 얻는 것이 기준으로 제시된다.
예 1 (3점법, 단순평균형): 수면에서 0.2H·0.6H·0.8H 지점의 유속이 각각 0.84m/s, 0.65m/s, 0.50m/s일 때, 단순 3점법 공식을 사용하면 평균유속은 (0.84 + 0.65 + 0.50) / 3 = 1.99 / 3 ≈ 0.663 m/s이다. 이 예는 3점법을 단순평균으로 처리하는 형태를 보여주므로 문제에서 이 공식을 요구하는지 먼저 확인해야 한다.
예 2 (3점법, 가중평균형): 수면에서 0.2H·0.6H·0.8H 지점의 유속이 각각 0.88m/s, 0.62m/s, 0.43m/s일 때, 가중치 1:2:1 공식을 쓰면 평균유속는 (0.88 + 2×0.62 + 0.43) / 4 = 2.55 / 4 = 0.6375 ≈ 0.638 m/s이다. 이 계산은 0.6H 지점에 더 큰 비중을 주는 전형적 처리 방법을 보여준다.
표면부자법 예: 표면에서 측정한 표면유속을 전체 평균으로 바꾸려면 표면유속에 0.85를 곱한다는 환산계수를 기억해 표면유속 → 평균유속 변환을 수행한다.
수심이 h인 하천의 유속을 측정하기 위해 수면에서 0.2h, 0.6h, 0.8h 깊이 지점의 유속이 0.88m/sec, 0.62m/sec, 0.43m/sec일 때 평균 유속은?
정답 ② · 수심 h의 하천에서 0.2h, 0.6h, 0.8h 깊이의 유속 측정값으로 수직 평균 유속을 구하는 문제이다. 3점법의 평균 유속 공식은 v = (v0.2 + 2v0.6 + v0.8)/4로서 0.6h 지점에 가중치를 2배로 둔다.
3점법 평균 유속은 (v0.2+2v0.6+v0.8)/4이며, 2.55/4=0.638m/s이다.
다음의 하천측량에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ① · 하천측량 시 평면측량의 범위는 홍수가 영향을 미치는 영역을 파악하기 위해 하천 제방 바깥쪽의 제내지 일대를 포함해야 합니다. 일반적으로 제내지 '300m 이내'까지를 기본적인 평면측량의 범위로 규정하고 있으며, 홍수가 영향을 미치는 구역보다 100m 정도 넓게 측량을 실시하는 것이 원칙입니다.
하천 평면측량 범위는 제내지 약 300m와 홍수 영향 구역보다 100m 정도 넓게 잡는다.
표면부지에 의한 유속관측 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 표면부자에 의한 유속 관측 방법은 하천의 흐름에 부자를 띄워 그것이 시점부터 종점까지 이동하는 데 걸리는 시간과 거리를 측정하여 유속을 구하는 방법입니다. 유속은 기본적으로 (이동 거리 / 소요 시간)으로 계산되며, 관측의 정확도를 높이기 위해 시점과 종점 사이의 거리는 하천 폭의 약 2~3배 이상으로 충분히 길게 설정하는 것이 일반적입니다.
표면부자법의 평균유속은 표면유속의 약 85%이므로 60%라는 설명은 옳지 않다.
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