유역(watershed, basin), 하도(channel, waterways), 설계홍수량(첨두유량/peak discharge rate), 형상계수(shape factor), 체절구간

[master plan]

유역(watershed, basin)

하천의 임의종단면을 통과하는 유량에 직접적인 영향을 미치는 지역을 의미한다. 즉 유역내의 강수는 하천의 임의단면을 통과하는 유량에 직접적인 영향을 미치게 된다. 따라서 하천의 어떠한 지점이든 그 지점의 고유한 유역을 가지게 되며 하천의 하류로 갈수록 유역의 면적은 확대되어 바다에 이를 때쯤 최대가 된다. 일반적으로 지형적인 분수계가 유역의 경계선을 이루게 된다. 그러나 지하수의 흐름은 지질 특성에 따라 어느 유역의 내부에는 외부로 흐르는 경우가 있어 분수계를 명확히 설정한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 유역의 경사, 토질, 형태, 토지이용상태 등 지리학적, 지질학적 특성은 해당 하천의 유출특성에 지대한 영향을 미치는 인자이다.

하도(channel, waterways)

하도란 물이 흐르는 길이다. 일반적으로 인공적인 개수로나 자연하천 등에 적용되는 용어로 그 범위와 경계를 명확히 구분하는 일반적인 정의는 없다. 하천의 경우 보통 흐르는 물이 접하고 있는 경계내부의 공간을 그 주변과 구분할 때 또는 하천바닥에서 둔치 경계에 이르는 평상시 물이 흐르는 부분을 지칭한다.

설계홍수량(첨두유량/peak discharge rate)

하천의 제방, 댐 등의 규모를 결정하고 구체적인 구조를 설계하는 데에 있어서 중요한 것은 수명연한이다. 수명연한은 구조물의 목적과 중요도, 경제성 등을 고려하여 정해지며, 이는 설계홍수량에 해당되는 강우의 평균재현기간으로 표시된다. 제방과 같은 소규모 구조물과 다목적댐과 같은 대규모 구조물은 그 대상유역의 면적에 큰 차이가 있기 때문에 설계홍수량의 계산방법에도 차이가 있으며, 최근 문제시되고 있는 게릴라성 집중호우는 배수로, 제방 등 소규모 수공구조물의 기능에 막대한 영향을 미치게 된다. 즉 해당 수공구조물에 영향을 미치는 유역면적이 좁을수록 강우에 의한 지표유하수(overland flow)의 영향을 많이 받아 구조물의 안정성은 토지이용 상태 등에도 대단히 민감하게 된다. 설계홍수량을 계산하는 공식은 여러 가지가 있으며 그 중요한 변수는 유역면적과 유역의 지리학적 특성을 반영하는 상수이다. 우리 나라에서는 소규모 구조물 설계에 주로 가지야마 공식과 수정 기지야마 공식을 사용하고 있다.

형상계수(shape factor)

수리구조물 설계시 이루어지는 유사해석에 이용되는 계수 중 하나이다. 유사란 물의 흐름에 의한 모래 등의 각종 입자의 움직임을 일컫는 것으로 세굴, 침식, 퇴적 등 수리구조물의 안정성에 직접적인 영향을 미치는 현상을 예측하고 구조물의 안정성을 확보하는 데 필수적인 고려사항이다. 토사입자의 모양은 물의 흐름에 의한 입자의 거동에 막대한 영향을 미치게 된다. 토사입자의 형상을 수치적으로 평가하기 위하여 입자와 동일한 체적을 지닌 이상구체나 입자의 최대투영면적에 외접하는 원 등을 기준으로 삼기도 하나, 실제 이러한 평가는 매우 어려운 작업이므로 실무에 있어선 입자의 중심을 통과하는 3개 직교축의 최대길이, 중간길이, 최소길이를 이용하여 무차원 상수를 산출하게 되는데 이를 입자의 형상계수라 한다.

체절구간

물의 흐름에 있어 단면적이 흐름방향으로 진행됨에 따라 감소하는 구간을 일컫는다. 일반적으로 일정한 유량의 흐름에서 흐름단면적이 축소되게 되면 유속의 증가에 의해 하천에서는 침식이나 세굴에 의한 토사유실이 많아지게 되어 수공구조물의 내구성과 안정성을 저하시키고, 하천범람의 위험성을 증가시키게 되는 것이다. 이를 위하여 체절구간에서는 준설 또는 하도 정비 등을 통해 통수 단면적을 확대시키는 방안이 적용되고 있다.

자료출처:국토연구원, 김영진연구원