SUWON Univ. Hydrauliuc Resourses Lab 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

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 > A 순으로 나타난다. 토양도상에 토양형을 4가지로 구분한 후, 지형도에 분포시켜서 면적으로 표시 [ 표 3.1 수문학적 토양형의 분류 ] 토 양 형 토 양 의 성 질 Type A 침투율이 매우 크며, 자갈이 있는 토양 Type B 침투율이 대체로 크고, 자갈이 섞인 사질토 Type C 침투율이 대체로 작고, 세사질 토양층 Type D 침투율이 대단히 작고, 점토질 토양층 1

3.1 유출곡선지수(CN) 산정 3.1.2 토양형-피복형별 면적 구분 및 평균 유출곡선지수 산정 2 전장과 같이 토양도상의 토양형별 면적으로 구분되면, 자연지역은 표 3.2와 같은 기준에 따라 피복형별 면적을 구분하고, 도시지역은 표 3.3 과 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

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 Moisture Condition, 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 AMC 조건 5일 선행 강수량, P5(mm) 비성수기 성수기 Ⅰ P5 < 12.70 P5 < 35.56 Ⅱ 12.70 < P5 < 27.94 35.56 < P5 < 53.34 Ⅲ P5 > 27.94 P5 > 53.34 3

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

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

3.3 총강우량-유효우량 관계 모형(계속) (식 3.4) (식 3.5) 6 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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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