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제안 방법
- Fig. 9(a)와 같이 6번째의 붉은색 유속벡터 라인을 Fig. 5의 단면적에 적용하여 중간단면법으로 유량을 산정하였으며, 참조점 설정변수에 따른 유속결과를 적용하는 라인으로 구분하였다. Fig.
- 2012년 9월 17일 제 16호 태풍 산바의 내습에 의한 유출발생 시 제주도 천미천 유역의 성읍교 부근에서 전체 유출 사상 중 최대 수위 3.94 m를 기록한 9시 00분 유출영상에 표면영상유속계(SIV)를 적용하여 참조점 설정에 따른 오차율을 분석하였다.
- 9과 같이 유속분석 범위를 63×10으로 설정하였다. 격자망의 설정 기준은 유출영상의 흐름방향을 기준으로 X축 방향 63개의 격자망을 설정하여 최대한 조밀하게 구성하고 Y축 흐름방향의 유속을 산정하였으며, Y축으로 10의 격자망을 구성하여 유량계산에 적용 되는 유속벡터라인의 전후를 비교하였다. Fig.
- 1회 분석을 실시할 때 10×10 pixel의 크기로 생성되는 참조점은 X축 방향으로 2 pixel, Y축 방향으로 11 pixel 씩 이동하며 X-Y방향으로 발생할 수 있는 참조점 설정변수는 6개(마지막 7번째 설정변수는 중첩됨)로 구분된다. 따라서 원자료와 비교한 설정변수는 6개의 케이스로 구분되어 비교되는 것이 타당하지만 본 논문에서는 5개의 케이스만 구분한 결과만 사용하였다(Table 2).
- 막대그래프는 정확한 참조점 입력에 의한 유속 산정 결과를 나타내며 각각의 케이스별로 분석된 유속 비교 시 기준이 된다. 또한 각각의 케이별로 유속을 산정한 결과를 표식을 통해 구분하였다.
- 영상 왜곡에 의한 보정 작업인 참조점 설정과정에서 카메라 화면의 중심을 기준으로 원거리 참조점 입력값과 근거리 입력값의 변수를 입력하여 유속을 분석하였다. 참조점 입력과정의 변수계산은 수집된 영상에서 흐름방향을 기준으로 4개의 참조점 중 Fig.
- 유출량 산정에 적용되는 하천단면은 Fig. 2의 고정식 전자파표면유속계인 Kalesto가 관측하고 있는 단일 지점을 기준으로 단면측량을 실시하였으며, 교량 하부의 기둥을 중심으로 하류방향으로 약 5 m지점의 단면을 적용하였다. 관측지점인 성읍교의 고정식 전자파표면유속 계(Kalesto)를 기준으로 상류방향의 하상이 하류방향의 하상에 비해 불규칙적인 암반을 형성하고 있다.
- 관측대상의 하천은 실제 3차원으로 형성되어 있으나 영상저장장치를 이용한 영상저장 과정에 2차원의 평면 상태로 저장된다. 이 과정에서 영상저장장치의 촬영 각도와 사물의 원근에 의해 왜곡현상이 발생하므로 관측지점에 대한 참조점을 설정하여 보정작업을 실시한다.
- 이 연구에서는 2012년 9월 17일 제16호 태풍 산바의 내습에 의한 제주도 천미천의 유출발생 시 최대 수위 3.94 m를 기록한 9시 00분 유출영상을 기준으로 참조점 설정에 따른 실거리의 변화율을 계산하고 원거리, 근거리의 입력오류에 의한 유속 오차율을 계산하여 관측구간 하천의 참조점 입력범위 값을 제시하였다.
- 영상 왜곡에 의한 보정 작업인 참조점 설정과정에서 카메라 화면의 중심을 기준으로 원거리 참조점 입력값과 근거리 입력값의 변수를 입력하여 유속을 분석하였다. 참조점 입력과정의 변수계산은 수집된 영상에서 흐름방향을 기준으로 4개의 참조점 중 Fig. 6과 같이 노란색으로 표기한 참조점을 이동하면서 각각 개별로 분석하고 유속변화를 분석하였다. 또한 표면영상유속계(SIV)의 참조점 설정 시 분석프로그램에 표기되는 참조점 pixel 크기는 10×10 pixel로 생성된다.
- 하천단면측량은 SOKKIA사의 CX-105 모델을 이용하여 1 m 간격으로 정밀한 단면을 측량하였으며 실시간 수위를 기록하기 위해 Schlumberger사의 압력식 수위계인 Diver를 설치하였다(Fig. 5). 유출량 계산 시 관측된 수위에 따라 AutoCAD를 활용하여 중간단면법으로 유출량을 산정하였다.
대상 데이터
- 1회 분석을 실시할 때 10×10 pixel의 크기로 생성되는 참조점은 X축 방향으로 1 pixel, Y축 방향으로 11 pixel 씩 이동하며 X-Y방향으로 발생할 수 있는 참조점 설정변수는 37개(마지막 38번째 설정변수는 중첩됨)로 구분된다. 따라서 원자료와 비교한 설정변수는 37개의 케이스로 구분되어 비교되는 것이 타당하지만 본 논문에서는 25개의 케이스로 구분한 결과만 사용하였다 (Table 2).
- 천미천의 관측지점인 성읍교 부근에는 한국공항(제주퓨어워터)에서 Kalesto(Ott Hydrometrie)를 설치하여 집중호우 및 태풍의 내습에 의한 건천의 유출발생 시 실시간으로 단일지점의 수위와 유속을 관측하고 있다. 또한 제주대학교 수자원연구단(Jwater)에서 유출관측용 CCTV를 설치하여 유출영상을 기록하고 표면영상유속 계(SIV)를 활용한 유속분석 자료로 사용된다(Fig. 2).
- 연구 대상하천인 천미천은 제주도 한라산을 기준으로 동남부에 위치한 수지형 하천으로써 평상시 물이 흐르지 않는 건천을 형성하고 있다. 하천의 발원지점은 한라산 동쪽 상부지점인 표고 1,400 m일대의 오름과 사라오름 으로 조사되며 유출발생 시 동쪽방향으로 흐르다가 북서쪽에서 남동쪽 방향으로 전환되어 표선면 하천리의 해안으로 유입되는 하천이다(Kim, 2012).
- 제주도 천미천의 성읍교 부근의 유출영상을 기록하기 위해 제주수자원연구단에서 Fig. 3과 같이 30.303 fps로 영상이 기록되는 CCTV를 설치하였으며, 야간유출시 분석에 적합한 유출영상을 수집하기 위해 1000 W의 조명 장치를 설치하였다. 150 lux이상의 자연광에 가까운 1000 W 조명장치의 효과는 Kim et al.
- 특히 이 연구의 연구대상 지점인 제주도 천미천 성읍교 부근은 하폭이 약 40 m로 국내 하천의 하폭에 비하면 매우 짧은 하폭을 형성한다. 짧은 하폭에 적용되는 참조점 설정오류의 영향으로 최소 0.
이론/모형
- 5). 유출량 계산 시 관측된 수위에 따라 AutoCAD를 활용하여 중간단면법으로 유출량을 산정하였다.
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