Chapter 3. 중 , 대규모 유역의 설계 홍수량 : 확률강우량의 유효우량 산정 – SCS 방법

1. 수 공 설 계 Chapter 3. 중, 대규모 유역의 설계 홍수량 : 확률강우량의 유효우량 산정 – SCS 방법 안 원 식 교수 SUWON Univ. Hydrauliuc Resourses Lab

2. 3.1 유출곡선지수(CN) 산정 - SCS 방법 사용 • 3.1.1 토양형별 면적 구분 • A, B, C, D 4개의 형태로 분류되며 토양형별 침투능의 크기는 A > B > C > D,유출률은 D > C > B > A순으로 나타난다. • 토양도상에 토양형을 4가지로 구분한 후, 지형도에 분포시켜서 면적으로 표시 [ 표 3.1 수문학적 토양형의 분류 ] 1

3. 3.1 유출곡선지수(CN) 산정 • 3.1.2 토양형-피복형별 면적 구분 및 평균 유출곡선지수 산정 • 전장과 같이 토양도상의 토양형별 면적으로 구분되면, 자연지역은 표 3.2와 같은 기준에 따라 피복형별 면적을 구분하고, 도시지역은 표 3.3과 같이 구분하여 동일 토양형-피복형별 면적으로 구분 • CN 값을 부여한 다음, 동일 토양형-피복형별 면적과 CN 값으로 면적 가중평균하여 유역의 평균 유출곡선지수(CN)를 산정 • 이와 같이 산정된 평균 유출곡선지수(CN)는 후술되는 AMC-Ⅱ조건의 CNⅡ이며 필요시 조정하여 사용 2

4. 3.2 선행 토양함수조건에 따른 유출곡선지수의 조정 • 총강우량과 유효우량간의 관계 분석에 있어서 5일 혹은 30일 선행강수량은 유역의 초기토양수분량을 대변하는 지표로 사용 • SCS에서는 이러한 지표로 선행토양함수조건(Antecdent soil MoistureCondition, AMC)을 채택하였으며, 1년을 성수기(growing season)와 비성수기(dormant season)로 나누어 AMC-Ⅰ ~AMC-Ⅲ 등의 3가지 조건을 부여 • AMC-Ⅰ은 유출률이 대단히 낮은 상태, AMC-Ⅱ는 유출률이 보통인 상태, AMC-Ⅲ는 유출률이 대단히 높은 상태 3

5. 3.2 선행 토양함수조건에 따른 유출곡선지수의 조정(계속) • AMC-Ⅱ 조건으로 산정된 CNⅡ 값은 AMC 조건에 따라 조정이 필요하며 AMC-Ⅰ 조건의 CNⅠ 이나 AMC-Ⅲ 조건의 CNⅢ로의 변환은 다음 식을 이용한다. (식 3.1) • 일반적으로 위의 식으로 유출곡선지수를 조정하지만 표 3.4와 같은 형태를 이용하는 것도 가능 4

6. 3.3 총강우량-유효우량 관계 모형 • SCS 방법에서는 총우량-유효우량간의 관계를 다음과 같은 식으로 표현 (식 3.2) • 여기서 P는 호우별 총우량(mm), Ia는 강우 초기의 손실우량(mm), S는 유역의 최대잠재보유수량(potential maximum retention) (mm), Q는 직접유출량에 해당하는 유효우량 • 초기 손실은 유출이 시작되기전에 생기는 차단, 침투, 지면저류 등을 포함하며 S와는 다음과 같은 관계를 가진다고 가정 (식 3.3) 5

7. 3.3 총강우량-유효우량 관계 모형(계속) • 앞 장의 관계식을 정리하여 SCS 방법에서 사용하고 있는 총우량-유효우량 관계를 표현하면 다음과 같은 식으로 나타난다. (식 3.4) • 유역의 잠재보유수량의 크기를 표시하는 S는 유역의 토양이나 토지이용 및 식생피복 처리상태등의 이른바 수문학적 토양 피복형(hydrologic soil-cover complexes)의 성질을 대변하는 것으로 CN 지수와의 관계를 S의 함수로 정의함으로써 유출에 미치는 S의 효과를 간접적으로 고려하게 된다. (식 3.5) 6

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9. 3.4 SCS 방법의 적용절차 • 대상 유역의 토양도를 사용하여 지형도(1:25000 혹은 1:50000)상에 4개 토양군별 분포도를 작성한다. • 유역의 토지이용상태를 표 3-2, 3-3의 분류에 따라 지형도상에 분류 • 유역의 토양-피복형별 분포면적을 지형도상에서 구적기로 구하고 이를 가중인자로 하여 표 3-2, 3-3에서 결정한 유출곡선지수를 유역전체에 걸쳐 평균함으로써 유역의 평균 유출곡선지수(AMC-Ⅱ 조건하)를 결정 • 대상호우 이전의 선행 5일 강우량을 계산하여 선행 토양 함수기준에 의거 AMC를 결정하고 이에 따라 해당 AMC에 대한 평균 유출곡선지수, CN 값을 표 3-4로부터 구한다. • 식 3-5에 의거 잠재보유수량 S를 구한후 이를 총우량 P와 함께 식 3-4에 대입하여 직접 유출량(유효우량) Q를 계산하거나, 혹은 P와 CN 값을 사용하여 그림 3-1로부터 보간법에 의해 Q를 직접 읽는다. 8