개념 한 쪽
하천에서 흐르는 물의 양을 알기 위해서는 유속과 단면적을 알아야 하며, 이를 위한 관측 방법에는 1점법·2점법·3점법과 둑을 이용한 월류법 등이 있다는 사실을 이해한다.
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출제기준 단원 「유속측정 및 계산」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 관측법 구분 | 1 | 현장 관측과 합리식 추정을 구분하도록 요구한다 |
| 두 점법 측점 판별 | 1 | 두 점법에서 측정해야 하는 수심 비율을 가리게 한다 |
| 3점법 계산 | 1 | 3점법 가중치와 분모를 적용한 평균유속 계산을 요구한다 |
유량관측은 '지금 이 하천에 흐르는 물의 양을 알아내는' 작업으로, 직접 측정하거나 현장 자료로 환산·추정하는 방법을 구분한다. 직접 관측 방법으로는 유속계로 유속을 재어 단면적과 곱하는 Q=AV법, 둑을 설치해 넘치는 물의 양을 월류 공식으로 계산하는 둑법, 과거 관측으로 만든 수위-유량 곡선에서 수위만 계측해 유량을 읽는 수위유량곡선법이 있다는 사실을 설명한다.
강우에서 산정하는 유량은 합리식(Q = C i A 등)에 의한 '추정'으로서 설계용 계산에 해당하며, 현장의 직접 관측과는 구분한다는 사실을 강조한다. 문제에서는 강우·유출계수를 이용한 계산을 유량 '관측'이라고 보아서는 안 된다는 점을 기억한다.
연직 방향에서 평균유속을 구하는 방법은 측정 지점 수에 따라 명명된다. 1점법은 수면에서 수심의 0.6H 지점 한 곳의 유속을 평균유속으로 간주하고, 2점법은 수면에서 0.2H와 0.8H 두 지점의 유속을 산술평균하며, 3점법은 0.2H·0.6H·0.8H 세 지점의 유속을 이용해 v̄=(v0.2+2v0.6+v0.8)/4 공식을 적용한다는 사실을 정리한다.
3점법에서 0.6H 지점 값에 가중치 2를 두는 이유는 중간 지점의 유속이 전체 수직 평균에 가장 근접하는 관측 결과에 기인한다는 사실을 설명한다. 따라서 계산 문제는 측정 지점과 가중치·분모를 정확히 적용하는지를 확인하는 형태로 출제된다는 점을 이해한다.
예제1 — 3점법 대표 계산을 보여준다. 수심의 0.2H·0.6H·0.8H 위치에서 측정된 유속이 0.88, 0.62, 0.43 m/s인 경우 3점법 평균유속은 v̄=(0.88+2×0.62+0.43)/4=(0.88+1.24+0.43)/4=2.55/4=0.6375≈0.638m/s라 계산한다.
예제2 — 2점법 대표 계산을 보여준다. 수심의 0.2h와 0.8h 지점에서 유속이 각각 0.562m/s와 0.364m/s라면 2점법 평균유속은 (0.562+0.364)/2=0.463m/s로 계산한다.
하천의 평균유속을 구하기 위하여 두 점을 사요할 경우 수면으로부터 수심(h) 어느 지점의 유속을 측정하여 평균하여야 하는가?
정답 ③ · 하천측량에서 수심 h인 지점의 유속을 측정하여 평균유속을 산출할 때 두 점법을 사용합니다. 일반적으로 수심의 0.2h 지점과 0.8h 지점에서 각각 유속을 측정한 후 그 값을 산술 평균하면, 수직 방향에 대한 평균유속과 매우 근사한 값을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있습니다.
두 점법은 0.2h·0.8h 지점 유속의 산술평균이고, 한 점법은 0.6h 단독 측정이다.
다음 중에서 하천의 유량관측방법이 아닌 것은?
정답 ④ · 하천의 유량관측방법에 해당하지 않는 것을 고르는 문제이다. 유량관측의 대표적 방법은 둑을 설치하고 월류 공식을 이용하는 방법, 수위유량곡선을 미리 작성하여 수위로 유량을 구하는 방법, 유속계로 평균유속과 단면적을 측정해 Q=AV로 구하는 방법의 세 가지이다.
유량관측은 둑(월류)·수위유량곡선·유속계법뿐, 유출계수×강우강도는 합리식 추정일 뿐이다.
평균유속을 구하는 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ① · 하천의 평균 유속을 구하는 방법 중 1점법은 수면으로부터 수심의 60% 깊이의 지점에서 측정한 유속을 해당 수직선의 평균 유속으로 간주합니다. 수심 50% 지점의 유속을 평균 유속으로 사용한다는 설명은 틀린 내용입니다.
1점법은 수심 60% 지점의 유속이 곧 평균유속이다. 2점법 20·80%, 3점법 20·60·80%가 기준.
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