개념 한 쪽
하천의 유량관측은 현장에서 흐르고 있는 물의 양을 직접 파악하는 작업이다. 대표적인 관측법은 둑의 월류, 수위-유량곡선의 판독, 유속계 측정이며, 강우와 유출계수를 이용하는 합리식은 관측이 아닌 추정이라는 점을 구별해야 한다.
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출제기준 단원 「유량곡선」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 관측 vs 추정 판단 | 1 | 유량을 현장에서 관측하는 방법인지 추정하는 합리식인지 가름 |
| 2점법 평균유속 계산 | 1 | 0.2H와 0.8H 유속으로 2점법 평균유속 계산 |
| 2지점 선택(이점법) 설명 | 1 | 이점법에서 측정해야 할 표준 깊이와 이유를 밝힘 |
유량관측은 실제 하천에서 흐르는 물의 양을 알아내는 작업이다. 대표적인 관측방법은 세 가지로, 둑을 설치하여 넘치는 물을 월류 공식으로 계산하는 월류부 방법, 과거 관측으로 작성된 수위-유량 관계곡선에서 현재 수위만 재어 유량을 읽어내는 수위유량곡선 방법, 그리고 유속계를 사용해 여러 지점의 유속을 재어 단면적과 곱하여 유량을 구하는 유속계법(Q=AV)이다.
반면 유출계수와 강우강도를 이용하는 합리식(Q = CiA)은 내린 비에서 흘러나올 유출량을 추정하는 설계용 계산법이다. 이는 하천에서 직접 흐름을 재는 관측이 아니므로 관측방법과 구별해야 한다. 합리식은 모형적·설계적 추정에 해당한다.
하천 단면 내 유속은 위치와 수심에 따라 달라진다. 일반적으로 수면 바로 아래 약 0.2H에서 최대 유속이 나타나고, 약 0.6H 부근이 평균에 가까운 유속이 된다. 따라서 평균유속을 구할 때는 몇 곳의 대표 지점을 선택하여 평균하는 점법을 사용한다.
유속의 대표 점법은 다음과 같이 정해진다. 일점법은 수심의 0.6H에서의 유속을 평균유속으로 본다. 이점법은 0.2H와 0.8H 두 지점 유속의 산술평균을 평균유속으로 본다. 삼점법은 0.2H, 0.6H, 0.8H의 유속을 측정하여 가운데 값에 가중치 2를 주는 가중평균 v̄ = (v0.2H + 2·v0.6H + v0.8H) / 4로 평균유속을 구한다.
관측 문제는 '현장 관측 vs 설계 추정'의 구분과 점법별 깊이·공식 암기가 핵심이다. 수치 계산은 주어진 점법의 정의에 따른 산술평균 또는 가중평균 수준의 연산으로 해결한다.
예1 — 2점법 계산 예시: 수심의 0.2H와 0.8H 지점에서의 유속이 각각 0.541m/s와 0.355m/s라면 2점법 평균유속은 (0.541 + 0.355) / 2 = 0.448m/s이다. 0.6H의 유속값을 포함하면 틀리므로 2점법의 기준 깊이만 사용해야 한다.
예2 — 3점법 가중평균 계산 예시: 수심의 0.2H, 0.6H, 0.8H에서의 유속이 각각 0.240m/s, 0.624m/s, 0.584m/s라면 3점법 평균유속은 (0.240 + 2·0.624 + 0.584) / 4 = 0.518m/s이다. 단순 산술평균으로 3으로 나누면 오답이 되므로 1:2:1 비중과 4로 나누는 공식을 기억해야 한다.
하천측량에서 다음의 유량(流量)관측에 관한 설명에서 적당하지 않은 것은?
정답 ② · 하천 유량관측에 관한 설명 중 적당하지 않은 것을 고르는 문제이다. 하천 단면 내 유속은 수심과 위치에 따라 달라지는데, 수면 근처에서 최대가 되고 하상이나 측벽에 가까울수록 마찰로 인해 느려지며 하상에서는 거의 0에 가깝다.
하천 단면 내 유속은 수면 근처가 최대이고 바닥·측벽 근처는 느려 분포가 결코 일정하지 않다.
하천의 유속측정에 있어서 수면깊이가 0.2, 0.6, 0.8인 지점의 유속이 0.541m/sec, 0.417m/sec, 0.355m/sec일 때 2점법으로 평균유속은 얼마인가?
정답 ② · 유속 측정의 2점법은 수심 0.2와 0.8 지점에서 측정한 유속 값의 단순 산술 평균을 취하여 해당 수직선상의 평균 유속으로 간주하는 방법입니다. 따라서 주어진 0.2 지점의 유속 0.541m/sec와 0.8 지점의 유속 0.355m/sec를 더하여 2로 나누게 되면 (0.541 + 0.355) / 2 = 0.448m/sec가 계산됩니다.
2점법 평균유속은 수심 0.2와 0.8 지점 유속의 산술평균 (v₀.₂+v₀.₈)/2이다.
하천측량에서 이점법으로 평균유속을 구할 때 선택해야 할 지점으로 알맞은 것은?
정답 ① · 하천측량에서 이점법으로 평균유속을 구할 때 측정 지점을 고르는 문제이다. 이점법은 수면 아래 수심의 0.2H 지점과 0.8H 지점에서 유속을 측정하여 두 값의 산술평균을 평균유속으로 하는 방법이다.
이점법 평균유속은 수면 아래 0.2H와 0.8H 두 지점 유속의 산술평균으로 구한다.
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