[논문]실시간 하천수사용량 계측을 위한 V-ADCP 유속분포법의 적용성 평가

송재현; 박문형; 차준호; 김치영

doi:10.3741/jkwra.2019.52.1.83

실시간 하천수사용량 계측을 위한 V-ADCP 유속분포법의 적용성 평가
Applicability evaluation of velocity profile method by V-ADCP measuring real-time river water use 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.52 no.1, 2019년, pp.83 - 96

송재현 (인하대학교 토목공학과) , 박문형 (한국건설기술연구원) , 차준호 (환경부 한강홍수통제소) , 김치영 (한국수자원조사기술원)

초록
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하천수사용 관리를 적정하게 관리하기 위해서는 객관적인 하천수사용량 자료가 수집되어야 한다. 그러나, 하천수 사용자의 취수여건을 고려하여 유량계 외에 수문조작 등의 간접적인 계측방법을 인정하고 있고, 사용자의 자발적인 보고에 의존함에 따라 자료의 객관화가 어려운 실정이다. 이에 한강홍수통제소에서는 농업용수 사용 비중이 커 하천유량 파악이 어려운 만경강의 고산~봉동 수위관측소 구간에 위치한 어우보 취수로에 V-ADCP를 이용한 계측시설을 설치 및 운영하고 있다. 본 연구에서는 V-ADCP로 측정된 유속을 이용하여 실시간 하천수사용량 산정을 위한 유속분포법의 적용성을 평가하였다. 이를 위해 Chiu의 2차원 유속분포식의 매개변수 민감도를 분석하고, 실측유량 자료에 기초한 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 수위-유량관계법, 지표유속법과 비교 평가하여 유속분포법의 특성을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to properly manage the river water use, it is necessary to collect reliable data of river water use. However, It is not easy to get credible river water use data in Korea because there are some difficultites in reporting and measuring river water use data. Thus, Han River Flood Control Office has installed and operated measuring facility using V-ADCP on the EOUBO intake open channel in the Gosan-Bongdong station section of the Mankyung river, where the use of agricultural water is large. In this study, the applicability of the V-ADCP velocity profile method was evaluated for real-time river water use. For this reason, the parameter sensitivity of Chiu's 2D velocity distribution equation was analyzed and the optimal parameters based on actual discharge data were calculated. In addition, the characteristics of the velocity profile method were analyzed by comparative evaluation of the rating curve method and the index velocity method.

주제어

표/그림 (29)

그림 Fig. 1. ξ-η Coordinates in open-channel sections (Chiu and Murray, 1992)
그림 Fig. 2. Contour plot of primary velocity with reference values of shape parameters (Cha, 2015)
그림 Fig. 3. Contour plot of primary velocity with  (Cha, 2015)
그림 Fig. 4. Estimate parameter h, versus B/D and mannings n (Chiu and Chiou, 1986)
그림 Fig. 5. Contour plot of primary velocity with β_i (Cha, 2015)
그림 Fig. 6. Estimate parameter β_i, versus B/D and mannings n (Chiu and Chiou, 1986)
그림 Fig. 7. Contour plot of non-dimensional primary velocity with M (Cha, 2015)
그림 Fig. 8. Measuring facility installation location
그림 Fig. 9. Installation of V-ADCP (MOLIT, 2016)
그림 Fig. 10. Measurement of V-ADCP (Principle) (Sontek, 2003)
그림 Fig. 11. Definition of variables in cross-sectional grid
그림 Fig. 12. Range of valid cell to change of water level
표 Table 1. Result from ADCP, ADV with manual discharge measurements
그림 Fig. 13. Result of sensitivity analysis for y/B
그림 Fig. 14. Result of sensitivity analysis for h/D
그림 Fig. 15. Result of sensitivity analysis for β_i
표 Table 2. Initial values of parameters applied to sensitivity analysis for y/B and h/D
표 Table 3. Initial values of parameters applied to sensitivity analysis for β_i
그림 Fig. 16. Result of sensitivity analysis for M
그림 Fig. 17. Comparison of result from calculated discharge and measured discharge
그림 Fig. 18. Comparison of relative error between calculated discharge and measured discharge
표 Table 4. Initial values of parameters applied to sensitivity analysis for M
표 Table 5. Results of parameter sensitivity analysis
표 Table 6. Result of optimum parameters calculated by trial and error method
그림 Fig. 19. Rating curve of EOUGYO
그림 Fig. 20. Index velocity rating of V-ADCP
그림 Fig. 21. Comparison of measurements from VPM, RCM, IVM and manual discharge measurement
표 Table 7. Index velocity rating of V-ADCP
표 Table 8. Comparison of result from VPM, RCM, IVM with manual discharge measurements

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 V-ADCP로 측정된 유속을 이용하여 실시간 하천수사용량 산정을 위한 유속분포법의 적용성을 평가하였다. 이를 위해 Chiu의 2차원 유속분포식의 매개변수 민감도를 분석하고, 실측유량 자료에 기초한 최적 매개변수를 산정하였다.

제안 방법

이를 위해 Chiu의 2차원 유속분포식의 매개변수 민감도를 분석하고, 실측유량 자료에 기초한 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 수위-유량관계법, 지표유속법과 비교 평가하여 유속분포법의 특성을 분석하였다.
본 연구에서는 V-ADCP로 측정된 유속을 이용하여 실시간 하천수사용량 산정을 위한 유속분포법의 적용성을 평가하였다. 이를 위해 Chiu의 2차원 유속분포식의 매개변수 민감도를 분석하고, 실측유량 자료에 기초한 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 수위-유량관계법, 지표유속법과 비교 평가하여 유속분포법의 특성을 분석하였다.

대상 데이터

하천수사용량 수집을 위한 시험유역은 Fig. 8과 같이 농업용수 사용 비중이 커 하천유량 파악이 어려운 만경강의 고산~봉동 수위관측소 구간을 선정하였다. 상기 구간은 양수장 1개소 및 취입보 3개소의 농업용수 사용과 취수장 1개소의 공업용수 사용이 활발하게 이루어지며, 구간 내 약 20개의 배수통문 및 배수통관 그리고 하천변을 따라 수지상으로 다수의 농수로가 존재하고 있다.

성능/효과

2) 유속분포법으로 산정된 유량은 기존에 주로 사용되는 지표유속법과 비교해도 정확한 유량산정이 가능한 것으로 판단된다.
3) 본 연구에서 제시한 최적 매개변수 산정방법은 상대적으로 간편하고, 적은 수의 측정을 통해 매개변수 추정이 가능하였으며, 이를 토대로 산정한 유량이 일정 정확도 이상을 나타내기 때문에 그 적용성이 높다고 판단된다.
4) 본 연구의 대상 지점과 같이 농업용 간선 및 주요 지선의 취수로는 취수문과 펌프 등으로 흐름 통제특성이 변화하고 좁은 하폭과 낮은 수심의 물리적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 고려하였을 때 정확도 높은 실시간 하천수 관리를 위해 V-ADCP를 이용한 유속분포법은 지표유속법과 비교하여 저비용으로 효율적인 유량산정이 가능하다고 판단된다.

후속연구

향후 유속분포의 형상 매개변수를 추정하는데 있어, 수로경사, 측선별 평균유속 등을 활용한 물리적인 요소에 기초한 매개변수 정량화 방안에 대한 추가적인 연구를 통해 적은 수의 측정으로 정확한 유량산정이 가능할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수위 계측을 이용하여 유량자료를 산정하는 전통적인 방법은?	수위 계측을 이용하여 유량자료를 산정하는 전통적인 방법은 수위-유량관계법(Rating Curve Method, RCM)이다. 일반적으로 수위-유량관계법에 의한 유량환산 관계는 수위에 대한 단일한 함수로 유량을 다룬다.
	하천취수량 정보가 실시간으로 관리되지 못하고 있기 때문에 효과적인 물관리에 한계가있어 무엇을 활용할 필요가 있는가?	현재 이러한 하천취수량 정보가 실시간으로 관리되지 못하고 있기 때문에 효과적인 물관리에 한계가 있다. 따라서 하천별 주요 취수지점의 취수량 및 하수처리장 방류량 정보를 실시간으로 연계하여 물관리에 활용할 필요가 있다.
	하천수사용 관리를 적정하게 관리하기 위해서는?	하천수사용 관리를 적정하게 관리하기 위해서는 객관적인 하천수사용량 자료가 수집되어야 한다. 그러나, 하천수 사용자의 취수여건을 고려하여 유량계 외에 수문조작 등의 간접적인 계측방법을 인정하고 있고, 사용자의 자발적인 보고에 의존함에 따라 자료의 객관화가 어려운 실정이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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