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수문학은 지구상에 존재하는 물의 생성, 순환, 분포와 물의 물리화학적 성질 및 물이 환경에 어떠한 작용을 하며, 생물과는 어떠한 관계를 가지는가를 취급하는 과학의 한 분야로서 지구상의 물의 순환 전 과정을 구명하고자 하는 학문이다.

한 지역의 수문학적 특성은 그 지역의 기후와 지형 및 지질구조에 의하여 결정되며 중요한 기상인자로는 강수의 양과 그의 시간 및 공간적 분포, 눈과 얼음의 생성, 그리고 증발과 증산 및 융설에 미치는 대기압, 기온, 습도 및 바람의 영향 등 여러가지를 들 수 있다.

강수는 수문시스템의 입력요소이므로 시스템의 올바른 각종 분석을 위해서는 강수의 형성과정과 종류, 강수량의 측정방법, 강수자료의 집성 및 자료의 일관성 검정 등의 분석을 위한 자료의 정리방법에 대한 절차를 올바르게 이해할 필요가 있다. 이와 같이 정리되는 강수자료의 각종 분석방법은 수문시스템의 해석 및 설계를 위한 시발점이 된다.

지표면으로부터 강수의 일부가 증발되어 손실되는 차단 및 지면저류현상과 그의 정량적 산정방법에 대해 살펴본 후, 침투현상을 지배하는 인자, 토양의 침투능 측정 및 산정방법에 대해 살펴보고, 한 유역에 내린 강수량 중 침투량에 상응하는 강수량 성분을 분리하여 지표면을 직접 흐르는 유출의 근원이 되는 우량의 크기를 결정하는 방법에 대해 알아본다.

어떤 호우로 인한 유출량 자료가 없을 경우에는 직접유출량의 결정이 불가능하여 Φ지표 혹은 W지표를 구할 수 없으므로 유효우량을 결정할 수 없게 된다. 이와같이 유출량 자료가 없는 경우에 유역의 토양 특성과 식생피복상태 및 선행강수조건 등에 대한 상세한 자료만으로서도 총 우량으로부터 유효우량을 산정할 수 있는 방법을 1972년에 미국토양보존청이 개발하였으며, SCS의 유출곡선지수방법으로 알려져 있으며, 미계측유역에서의 유효우량산정에 널리 적용되고 있다.

지하수는 지상에 떨어진 강수가 일단 지표면을 통해 침투하여 짧은 시간 내에 하천으로 방출되지 않고 지하에 머무르면서 흐르는 물을 말하며 생활용수라든가 공업용수 및 농업용수 등 여러가지 목적을 위한 중요한 수자원으로 이용되고 있으며, 건천후시 하천유량의 유일한 공급원이 되기도 한다. 지하수를 수자원으로 이용하기 위해서는 지하에서 의 물의 흐름 원리, 즉 지하수의 수리를 정확하게 이해함이 필요하다. 따라서, 본 장에서는 지하수의 생성과 기원 및 연직분포, 지하대수층의 종류와 투수능을 살펴본 후 지하수 흐름의 기본법칙의 전개와 이를 이용한 지하수 흐름의 해석방법, 그리고 각종 조건하에 있는 지하수를 채취하는 수단인 양수정의 수리, 해수의 침입에 의한 지하수의 오염 및 통제방법, 그리고 지하수의 채취방법 등에 대해 알아본다.

2010학년도 수문학 중간고사 시험 및 답안

하천유량이란 하천수로상의 어떤 단면을 통과하는 단위시간당의 물의 부피를 말하며 수문기술자에 의해 자료가 수집되어 수문분야뿐만 아니라 토목공학의 여러분야에서 각종 목적을 위해 사용되는 소중한 자료이다. 공학으로서의 수문학 분야에서는 이수, 치수 및 하천환경문제에 주된 관심을 가지며 이수, 치수 및 하천환경문제의 해결을 위한 목적변수는 결국 하천유량이므로 하천유량자료의 정확한 획득은 모든 수문분석에 있어서 시발점이며 대단히 중요하다. 하천의 임의 단면을 흐르고 있는 유량을 직접 연속적으로 측정한다는 것은 기술적인 면뿐만 아니라 경제적인 면에서도 대단히 어려운 일이므로 비교적 측정이 용이한 하천수위를 연속적으로 측정하여 이를 기수립된 수위-유량관계를 사용하여 유량으로 환산하여 사용하게 된다.
한 유역을 수문시스템으로 볼 때 앞에서 이미 살펴본 강수는 시스템의 입력이고 차단현상이라든지 증발과 증산은 손실출력이며, 침투와 침루 및 지하수유출은 과정변수이고 하천유량은 시스템의 출력인 것이므로 강우-유출관계의 분석 혹은 모형화에 있어서 정확한 하천유량 자료의 획득은 필수적인 전제조건인 것이다.

한 유역의 단위유량도는 특정 단위시간동안 균일한 강도로 유역전반에 걸쳐 균등하게 내리는 단위 유효우량으로 인하 여 발생하는 직접유출 수문곡선이라고 할 수 있다.
여기서 특정단위시간이라 함은 강우의 지속기간이 특정길이의 시간으로 표시됨을 뜻하며, 균일한 강도로 유역전반에 걸쳐 균등하게 내린다는 것은 강우지속기간의 강우강도가 시간 및 공간적으로 변하지 않고 일정함을 의미한다.

- 단위유량도의 합성
미계측된 유역에 대한 단위도는 계측된 유역의 강우 및 유출자료로부터 유도된 단위도의 특성인자와 유역의 지형특성인자 간의 일련의 상관관계식을 이용하여 단위도를 작도하는 방법을 사용하고 있으며, 이를 단위유량도의 합성이라하고, 작도된 단위유량도를 합성단위유량도라 한다.

홍수추적이란 상류의 한 지점에 있어서의 기지의 홍수수문곡선으로부터 하류의 어떤 지점에 있어서의 홍수수문곡선을 결정하는 절차라고 정의할 수 있다. 바꾸어 말하면, 홍수추적이란 홍수파가 하천의 임의구간을 통과하는 동안에 그 구간 내의 하도저류량에 의하여 그 크기가 얼마나 감소되며 통과시간이 얼마나 걸리는가를 밝혀내는 과정이다.

수문자료의 분석절차를 확률론적 수문분석기법이라 통칭하며 특히 특정 크기의 강우나 홍수 혹은 갈수의 발생빈도를 확률론적으로 예측하는 방법을 빈도해석이라 한다. 빈도해석법은 어떤 수문사상이 발생하는 원인과 과정 등에 관해서는 전혀 상관하지 않고 오직 어떤 크기를 가진 사상이 발생할 확률을 결정하는 것이 확정론적 방법과 다른 점이다. 또한 확률론적 방법에서는 오직 관측된 수문자료집단의 확률통계학적 특성만을 고려하게 되며 개개사상의 발생순서는 관계하지 않는다는 점이 추계학적 방법과 상이하다.
본 장에서는 우선확률론적 수문분석기법의 기본이 되는 확률통계론의 기초를 요약정리한 후 각종 수문자료의 빈도해석법 및 신뢰도에 대해 살펴보기로 한다.

수문자료의 분석절차를 확률론적 수문분석기법이라 통칭하며 특히 특정 크기의 강우나 홍수 혹은 갈수의 발생빈도를 확률론적으로 예측하는 방법을 빈도해석이라 한다.
본 장에서는 우선 확률론적 수문분석기법의 기본이 되는 확률통계론의 기초를 요약 정리한 후 각종 수문자료의 빈도해석법 및 신뢰도에 대해 살펴보기호 한다.

지금까지 살펴본 각종 수문학적 해석기법은 결국 치수 및 이수 목적을 가지는 수공구조물의 수문학적 설계를 위한 응용에 목적을 둔다. 수공구조물의 수문학적 설계란 결국 특정목적으로 건설하고자 하는 대소 수공구조물의 크기 혹은 치수를 결정하는 데 기준이 되는 설계홍수량을 결정하는 것이라 할 수 있으며, 구조물의 수문학적 특성에 따라 첨두홍수량이 될 수도 있고, 또는 완전한 형태의 홍수수문곡선이 될 수도 있다. 즉, 홍수의 소통을 목적으로 하는 하천 제방과 같은 구조물의 경우는 첨두홍수량 형태의 설계홍수량이 필요하나 댐, 저류지 등과 같은 이수 및 치수기능을 가지는 저류시설의 경우는 완전한 형태의 유출수문곡선의 결정이 필요하다.

2010학년도 수문학 기말고사 시험 및 답안