유효우량 산정

(1) 유효우량은 단위도를 이용해서 직접유출수문곡선을 계산하기 위해 강우량의 시간적 분포에서 침투에 의한 손실우량을 제외하는 방식으로 산정한다.
(2) 유효우량 산정은 NRCS 방법을 채택하고, 우리나라 적용을 위해 조정된(논, 산림 등) 유출곡선지수 기준(AMC-II조건)을 적용한다.
(3) 선행토양함수조건은 설계안전을 고려하여 유출률이 가장 높은 AMC-III조건을 적용하여 CN III을 채택한다.
(4) 제주도는 「제주형 하천기본계획 수립 및 하천시설 관리 매뉴얼(제주도, 2013)」에서 제시된 유출곡선지수 산정 방법을 적용한다.

1. 유효우량 산정방법 및 유출곡선지수 개선 필요성

유효우량 산정방법

• 유효우량 산정은 NRCS방법을 채택하여 유출곡선지수(Curve Number, CN)를 산정한다. NRCS방법은 대상유역의 토지이용상태, 식생피복처리상태, 수직배수능력을 나타내는 수문학적 조건 및 토양군의 종류 등에 따라 결정한다.
• NRCS 유효우량 산정법에서의 토지이용상태는 크게 재배농경지, 기타농경지, 도시지역으로 구분하고 있으며, 식생피복의 처리상태는 직선열 경작지, 등고선 경작지, 테라스식 경작지로 구분하고, 수문학적 조건은 수직배수가 불량하여 유출률이 높은 불량(poor), 수직배수가 보통이어서 유출률이 중간인 보통(fair), 수직배수가 양오하여 유출률이 낮은 양호(good)로 구분하고 있다.
• 수문학적 토양군은 A, B, C, D 4개 종류로 분류되며 토양군별 침투능의 크기는 A, B, C, D 순이므로 유출률은 반대로 D, C, B, A 순이다.

 

유출곡선지수 개선 필요성

• 미국 NRCS의 유출곡선지수 결정 기준을 국내 적용함에 있어서 발생되는 기존의 주요 문제점은 다음과 같으며, 표준지침에서는 이를 개선한 방안을 제시하였다.

1. 우리나라 토지이용 형태에 적합한 미국 NRCS 기준의 토지이용상태와 피복처리상태의 조합을 선택할 수 있는 기준 미흡
2. 직파재배가 아닌 담수재배하는 논에 대한 CN 기준 미제시
3. 우리나라의 많은 면적을 차지하고 있는 산림에 대한 CN 기준 미포함
4. 초기손실이 최대잠재보유수량의 20%로 고정(I_a = 0.2S)되어 있어 제주도와 같은 투수성 지반에는 별도 기준 필요

 

2. 유출곡선지수 산정 방법

유출곡선지수 산정 방법 및 국내 토지이용 분류기준

• 유출곡선지수를 산정하기 위해 환경부의 수치토지피복도와 국립농업과학원의 수치정밀토양도를 활용하여, 우리나라 토지이용 형태에 적합한 유출곡선지수 산정 기준을 적용한다.

 

토양군 분류

• 우리나라 수문학적 토양군의 분류는 「투수속도 측정에 기반한 수문학적 토양유형의 분류(국립농업과학원, 2007)」의 분류 방법을 적용한다.
• 국립농업과학원의 분류 방법은 우리나라 전역에 산재된 1,200여개의 토양통에 토양부호를 붙이고 토양의 침투율울 고려하여 개발 토양부호별로 NRCS의 4가지 수문학적 토양군(A, B, C, D) 중의 하나로 분류하고 있으며, 국립농업과학원의 수치정밀토양도를 활용하여 분류한다.

 

유출곡선지수 기준 조정

논의 유출곡선지수

• 우리나라 논의 경우 홍수기에 담수상태이므로 「논의 유출곡선번호 추정(임상준 등, 1997.8, 한국수자원학회 논문집, 제30권 제6호)」에서 제시한 바와 같이 토양군에 관계없이 CN I, CN II, CN III를 70, 79, 89로 적용한다.

 

산림의 유출곡선지수

• 우리나라 산림의 경우 수목이 집단적으로 생육하는 숲이므로 「한국형 수문량 분석 선진화 기술 개발(국토교통부, 2017)」연구에서 국내의 신뢰도 높은 유출량 자료(한국수자원조사기술원)를 활용하여 제시한 산림지역의 유출곡선지수 기준을 적용한다. 제시된 우리나라 산림의 유출곡선지수 기준은 AMC-II 조건에서 수문학적 토양군(A, B, C, D)별로 각각 55, 72, 82, 85 이다.

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선행토양함수조건 고려 방법

• 선행토양함수조건 고려 시 NRCS 방법과 동일하게 유출곡선지수 산정 기준으로 제시된 CN II를 산정 후 CN I 과 CN III 로 변환하여 사용한다. 선행토양함수조건은 설계안전을 고려하여 유출률이 가장 높은 AMC-III 조건으로 변환하여 CN III를 채택한다.

선행토양함수조건 고려 방법

 

제주도 유출곡선지수 산정 방법

• 제주도는 「제주형 하천기본계획 수립 및 하천시설 관리 매뉴얼(제주도, 2013)」에 의거 제주도는 특수한 지형(숨골, 곶자왈 등 투수성 지층)에는 초기손실 I_a = 0.4S로 적용하고, 「설계홍수량 산정 요령(국토해양부, 2012)」에서 제시한 유출곡선지수 기준을 적용하며, 선행토양함수조건은 투수성 지반을 고려하여 CN II 를 채택한다.

국내 유출곡선지수 기준(AMC-II 조건)

 

유출곡선지수 산정 절차

• 전술한 기준과 GIS 자료를 이용하여 홍수량 산정지점별로 평균유출곡선지수를 산정하며, 그 절차를 도시하면 아래와 같다.

유출곡선지수(CN) 산정 절차

 

출처 : 홍수량산정 표준지첨