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현장실측에 의한 조도계수 산정의 불확실도 평가
Uncertainty Analysis in Estimation of Roughness Coefficient Using the Field Measurement Data 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.40 no.10 = no.183, 2007년, pp.801 - 810  

김지성 (한국건설기술연구원 하천.해안연구실) ,  이찬주 (한국건설기술연구원 하천.해안연구실) ,  김원 (한국건설기술연구원 하천.해안연구실)

초록
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본 연구에서는 현장에서 실측된 유량 및 수위로부터 산정된 조도계수의 오차를 분석하고 그 타당성과 한계를 검토하였다. 자연 하천흐름을 등류로 가정하여 산정된 조도계수는 저유량 규모에서 부등류로 계산된 조도계수와 큰 차이를 나타내었으며, 이는 속도수두의 차이보다 평균 단면적, 동수반경 등 단면정보에 크게 영향을 받았다. 상대적으로 긴 구간에서 홍수량 규모의 평균 조도계수 산정에서는 구간 상하류만의 수위 자료를 이용하여 조도계수를 산정하는 수정 Newton-Raphson 방법이 구간 내 다수의 실측 수위로 산정된 평균 조도계수와 비교하여 효율적이고 정확한 해를 제공하였다. 현장 실측으로 조도계수를 산정할 경우, 수위 및 유량 측정오차로 인하여 홍수기보다 저유량 규모에서 산정된 조도계수의 불확실도가 증가되지만 이로 인하여 발생되는 수심 및 유속의 불확실도는 유량규모와 무관하게 5% 내외의 유사한 결과가 나타남으로써 실측 수위를 이용한 조도계수 산정의 타당성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, validity and limitation of the estimation of roughness coefficient using the measured field data are investigated and the errors of the calculated roughness coefficient are analyzed. The assumption of uniform flow led to much difference of the computed results in low flow, and this is...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 공간적 변화, 경계조건 및 모형검증을 위한 측정자료의 오차, 수치모형의 계산오차 등 많은 불확실한 요소를 내포하고 있으므로 이를 정성적, 정량적 분석하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 불확실성을 내포한 이러한 요소 가운데 조도계수에 국한하여 분석을 수행하고자 한다.
  • 본 연구에서는 실측을 통한 조도계수의 산정에 있어 발생할 수 있는 오차를 분석하고 그 타당성과 한계를 검토하였다. 주요 결론은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 실측자료를 이용한 기존 조도계수 산정의 타당성과 한계를 분석하고 유량규모에 따른 조도 계수의 불확실도가 각각의 유량규모에서 수위 및 유속에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 이를 위하여 남한강 제1지류인 달천에서 실측을 통하여 산정된 조도 계수와 하천정비기본계획에 수록된 조도계수를 비교하고 발생된 오차로 인한 수위의 변화를 분석하였다.

가설 설정

  • 21세기 프론티어 연구개발사업에서는 국내의 유량측정오차를 선진국 수준인 10%로 향상시키고, 최대 5% 유량측정오차를 목표로 연구가 수행중이다. 따라서 본연구에서는 유량측정의 불확실도를 5%와 10%로 가정하여 오차의 최대값와 최소값을 산정하였으며, 균등분포를 따르는 것으로 가정하였다. 두 입력자료의 불확실 도를 고려하여 유량이 37m3/s, l, 000.
  • 이상호(2001)는 수위계의 기계 오차와 바람에 의한 중력파의 크기한계를 고려하여 관측소별로 ±40.48mm 의 오차를 가지고 있으며, 이러한 수위관측오차는 평균이 “0”이고 표준편차가。인표 준 정규분포를 따르는 것으로 가정하였고, 오차 표본의 99%가 오차범위에 들도록 하기 위하여 표준편차를 15.71mm로 산정하였다. 두 번째는 유량측정의 오차이다.
  • 경우, 구간의 상 . 하류가 비교적 균일하여 평균유속의 변화가 크지 않은 것으로 가정함으로써 수면 경사와 에너지경사를 같게 두고, 구간 내의 단면변화를 무시함으로써 한 단면의 흐름단면적과 동수반경을 사용하여 Eq. (1)로 조도계수를 산정한다.
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참고문헌 (13)

  1. 건설교통부 (2002). 하천설계기준. pp. 144-153 

  2. 김원, 김양수, 우효섭 (1995). '부정류 모형을 이용한 한강 하류부 하도의 조도계수 산정' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제28권, 제6호, pp. 133-146 

  3. 이상호 (2001). '수위관측과 수리학적 하도추적에 의한 수위 유량 관계식 작성' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제34권, 제5호, pp. 551-560 

  4. 이신재, 박상우 (2006). '수위-유량자료가 부재한 자갈 하천의 조도계수 산정에 관한 연구' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제12호, pp. 985-996 

  5. 이정규, 이창현 (2004). '수리학적 홍수추적 모형을 이용한 한강하류부의 조도계수 산정' 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제24권, 제1B호, pp. 23-32 

  6. 이찬주, 김원, 김지성 (2007). '국내하천의 조도계수 산정 방법 분석.' 2007 년 한국수자원학회 학술발표회논문집, 한국수자원학회 

  7. 충청북도 (1995). 달천 하천정비기본계획보고서 

  8. 황의준, 전경수 (1997). '한강 본류에 대한 부정류 계산 모형: 모형의 보정' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제30권, 제5호, pp. 549-559 

  9. Barnes, H.H., Jr. (1967). Rouglmess characteristics of natural channels. U.S. Geological Survey, Water-Supply Paper 1849 

  10. Fread, D.L. (1988). The NWS DAMBRK model : Theoretical Background/User Documentation, NOAA, Siver Spring 

  11. Fread, D.L. and Lewis, J.M (1998). The NWS FLDWAV Model Quick Users Guide. NOAA, Silver Spring 

  12. Hicks, D.M and Mason, P.D. (1991). Rougfmess charateristics of New Zealand Rivers. DSIR Marine and freshwater, Wellington 

  13. Wohl, E. E. (1998). 'Uncertainty in flood estimates associated with roughness coefficient.' Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 124, No.2, pp. 219-223 

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