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문제 정의
- 본 연구에서는 좌·우 하안 근처 측정불가역의 경우 하안으로부터 첫 번째 ensemble의 평균유속을 이용하였으며, 수면과 하상 근처 측정불가역의 경우 각 ensemble마다 1/6 지수의 멱함수를 구하여 유속을 추정하였다. Sontek과 RDI의 ADCP 자료취득 소프트웨어와 마찬가지로 보트의 진행한 영역의 누가 유량을 살펴볼 수 있도록 하였다. 이를 통해 그림 4와 같은 측정 불가역 유속 추정 결과를 얻었으며, 이 방법을 통해 45개 RDI 측정 자료와 8개 Sontek 측정 자료의 유량을 산정한 결과 자료취득 소프트웨어의 유량에 비해 평균 1.
- 본 연구에서는 ADCP 측정자료를 효율적으로 활용할 수 있도록 ADCP 이동측정법 자료의 후처리 프로그램을 개발하였다.
제안 방법
- 프로그램의 개발에는 2002년부터 2008년까지 ADCP로 측정한 115개 단면 유속 및 유량자료를 사용하였다. sontek과 RDI의 ADCP 자료취득 소프트웨어에서 생성 가능한 ascii 파일을 사용자가 쉽게 알아보고 가공할 수 있도록 변형하였다. 또한, 기존 ADCP 사용과 관련하여 발표된 screening 및 smoothing 기법을 적용하여 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다.
- 그 외에, 단면의 수심평균유속, 단면특성자료, Re, Fr, 전단유속 등을 계산함으로써, 간단한 ADCP 측정만으로도 많은 시간과 노력을 들여 측정하던 하천의 특성을 신속히 파악할 수 있도록 하였다.
- 단면유속분포와 유량 산정 외에 본 프로그램에서는 수심평균유속을 출력하도록 하였고, 수심평균유속은 필요에 따라 smoothing 전과 후, 외삽 전과 후로 나누어 살펴볼 수 있도록 하였다. 또한, 최대유속 평균유속과 같은 유속자료 외에 하상 횡단면 자료, 하폭, 최대 수심, 윤변의 길이, 하폭-수심비와 같은 단면 특성도 나타내도록 하였으며, Re, Fr, 전단유속과 같은 주요 수리학적 특성도 계산하도록 하였다.
- ADCP 이동측정법 자료에서 각 cell의 유속은 east, north, up 방향 성분으로 나누어 제공되는데, 이 방향별 유속성분이 하천의 흐름 측정에 의미있는 유속자료가 되기 위해서는 주 흐름 방향 유속과 횡방향 유속으로 구분되어야 한다 (Kim 등; 2005). 따라서, 유효 cell들의 유속을 east, north, up 방향 성분별로 합하여 주 흐름 방향을 결정하였다. 또한 ADCP로 하천을 횡단하며 흐름을 측정하는 경우 보트가 하천의 흐름에 수직하게 직선으로 횡단하기는 어려우므로 ADCP 측정 후 단면 유속분포를 살펴보기 위해서는 단면 자체를 먼저 정의해주어야 한다.
- 또한, RDI와 Sontek 모두 연직방향으로는 상 · 하 3개 ensemble을 이동평균 하도록 하였다.
- sontek과 RDI의 ADCP 자료취득 소프트웨어에서 생성 가능한 ascii 파일을 사용자가 쉽게 알아보고 가공할 수 있도록 변형하였다. 또한, 기존 ADCP 사용과 관련하여 발표된 screening 및 smoothing 기법을 적용하여 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다. 보트의 이동경로를 주 흐름 방향에 직각이 되도록 보정하고, 단면 내 모든 유속 자료의 주 흐름 방향 성분으로 정렬하였다.
- 먼저, 자료취득 소프트웨어에서 ensemble 번호와 방위별 유속으로 출력되던 단면유속분포를 단면의 좌표와 주흐름방향 유속으로 출력하여 한눈에 보기 쉽도록 개선이 이루어졌다. 또한, 기존의 연구에서 언급되었던 screening, filtering, smoothing 기법을 적용하여 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다. 1/6 지수의 power law를 통해 ADCP 측정불가역을 추정한 후 계산된 유량을 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 비교하였으며, 그 오차는 평균 1.
- 또한, 최대유속 평균유속과 같은 유속자료 외에 하상 횡단면 자료, 하폭, 최대 수심, 윤변의 길이, 하폭-수심비와 같은 단면 특성도 나타내도록 하였으며, Re, Fr, 전단유속과 같은 주요 수리학적 특성도 계산하도록 하였다.
- 또한, 기존 ADCP 사용과 관련하여 발표된 screening 및 smoothing 기법을 적용하여 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다. 보트의 이동경로를 주 흐름 방향에 직각이 되도록 보정하고, 단면 내 모든 유속 자료의 주 흐름 방향 성분으로 정렬하였다. 외삽을 통하여 측정불가역의 유속 및 유량을 추정하였으며, 이렇게 추정된 유량을 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 비교하였다.
- 본 연구에서는 RDI를 이용한 측정의 경우 단면의 너비, 측정된 ensemble 수 등에 따라 횡방향 평균할 ensemble 수를 1개 이상의 홀수로 조정할 수 있도록 하였으며, 측정되는 ensemble 수가 상대적으로 적은 Sontek 측정 자료의 경우 인접한 3개 ensemble을 이동평균 하였다.
- 본 연구에서는 좌·우 하안 근처 측정불가역의 경우 하안으로부터 첫 번째 ensemble의 평균유속을 이용하였으며, 수면과 하상 근처 측정불가역의 경우 각 ensemble마다 1/6 지수의 멱함수를 구하여 유속을 추정하였다.
- 확산각 20의 ADCP로 측정한 임의의 ensemble은 바닥으로부터 약 6%의 깊이가 측면효과를 받는 것으로 알려져 있다(RDI, 2003). 본 연구에서는 측정된 유속 자료에서 측면효과를 받는 영역의 유속자료를 제거함으로써, 각 ensemble 별로 유효한 cell의 범위를 결정하였다.
- 본 연구에서는 한 단면에서 측정된 전체 유속의 3σ 범위를 초과하는 경우 그 유속을 상·하·좌·우 cell의 유속을 사용하여 대체하는 방법으로 이상치를 제거하였다.
- 보트의 이동경로를 주 흐름 방향에 직각이 되도록 보정하고, 단면 내 모든 유속 자료의 주 흐름 방향 성분으로 정렬하였다. 외삽을 통하여 측정불가역의 유속 및 유량을 추정하였으며, 이렇게 추정된 유량을 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 비교하였다. 마지막으로, 정리된 ADCP 자료로부터 하천의 주요 수리학적 특성을 추정하도록 하여 하천단면을 횡단하는 간단한 ADCP 측정만으로도 많은 시간과 노력을 들여 측정하던 하천의 특성을 신속히 파악할 수 있도록 하였다.
- 이를 위해 유효 cell의 평균 흐름방향에 수직한 단면을 기준으로 하여 모든 ensemble의 측정 위치와 그 유속을 이 단면에 투영시켰다.
- 하천의 유속 및 유량 정보를 빠르고 간편하게 획득할 수 있는 ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)의 장점을 살려, 그 측정 자료를 사용자의 목적에 맞게 활용할 수 있도록 ADCP 이동측정법 자료의 후처리 프로그램을 개발하였다. 먼저, 자료취득 소프트웨어에서 ensemble 번호와 방위별 유속으로 출력되던 단면유속분포를 단면의 좌표와 주흐름방향 유속으로 출력하여 한눈에 보기 쉽도록 개선이 이루어졌다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 ADCP 측정자료를 효율적으로 활용할 수 있도록 ADCP 이동측정법 자료의 후처리 프로그램을 개발하였다. 프로그램의 개발에는 2002년부터 2008년까지 ADCP로 측정한 115개 단면 유속 및 유량자료를 사용하였다. sontek과 RDI의 ADCP 자료취득 소프트웨어에서 생성 가능한 ascii 파일을 사용자가 쉽게 알아보고 가공할 수 있도록 변형하였다.
성능/효과
- 또한, 기존의 연구에서 언급되었던 screening, filtering, smoothing 기법을 적용하여 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다. 1/6 지수의 power law를 통해 ADCP 측정불가역을 추정한 후 계산된 유량을 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 비교하였으며, 그 오차는 평균 1.33 %로 나타났다. 그 외에, 단면의 수심평균유속, 단면특성자료, Re, Fr, 전단유속 등을 계산함으로써, 간단한 ADCP 측정만으로도 많은 시간과 노력을 들여 측정하던 하천의 특성을 신속히 파악할 수 있도록 하였다.
- 외삽을 통하여 측정불가역의 유속 및 유량을 추정하였으며, 이렇게 추정된 유량을 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 비교하였다. 마지막으로, 정리된 ADCP 자료로부터 하천의 주요 수리학적 특성을 추정하도록 하여 하천단면을 횡단하는 간단한 ADCP 측정만으로도 많은 시간과 노력을 들여 측정하던 하천의 특성을 신속히 파악할 수 있도록 하였다.
- 하천의 유속 및 유량 정보를 빠르고 간편하게 획득할 수 있는 ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)의 장점을 살려, 그 측정 자료를 사용자의 목적에 맞게 활용할 수 있도록 ADCP 이동측정법 자료의 후처리 프로그램을 개발하였다. 먼저, 자료취득 소프트웨어에서 ensemble 번호와 방위별 유속으로 출력되던 단면유속분포를 단면의 좌표와 주흐름방향 유속으로 출력하여 한눈에 보기 쉽도록 개선이 이루어졌다. 또한, 기존의 연구에서 언급되었던 screening, filtering, smoothing 기법을 적용하여 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다.
- Sontek과 RDI의 ADCP 자료취득 소프트웨어와 마찬가지로 보트의 진행한 영역의 누가 유량을 살펴볼 수 있도록 하였다. 이를 통해 그림 4와 같은 측정 불가역 유속 추정 결과를 얻었으며, 이 방법을 통해 45개 RDI 측정 자료와 8개 Sontek 측정 자료의 유량을 산정한 결과 자료취득 소프트웨어의 유량에 비해 평균 1.33 % 작은 유량을 갖는 것으로 나타났다. 자료취득 소프트웨어와의 오차가 큰 경우는 대체로 보트의 경로가 하천 횡단면에서 크게 벗어난 경우, 측정 영역 내에 유효하지 않은 cell이 다수 포함된 경우, 전체 단면중에 측정불가역의 비율이 높은 경우 등을 들 수 있다.
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