단위유량도

1932년 L.K. 셔먼은 강우량을 하천흐름으로 변환하는 데 일반적으로 사용되는 매우 중요한 기여를 한 단위유량도의 개념을 도입했습니다. 단위유량도는 단위시간 tr동안 내린 1단위 초과강우량으로 인해 유역의 하류에서 관측된 직접유출(기저유출 제외)의 유량도로 정의됩니다. 초과 강우량의 단위는 1인치, 또는 1cm로 정의됩니다. 강우시간의 단위는 1일 이하일 수 있지만 집중시간보다는 짧아야 합니다.

유역면적(제곱마일 기준)	초과 강우량의 단위시간
1,000 이상	12 ~ 24(일반적으로 12)
100 ~ 1,000	6, 8 또는 12
20	2
소유역	집중시간(도달시간)의 1/3 또는 1/4

 

단위유량도의 원리 : (a) 단위유량도, (b) 지속시간의 두 단위 강우량에 대한 유출 유량도, (c) 지속시간 두 연속 기간 동안의 단위 강우량으로 부터의 유출 유량도

 

강우지속시간의 작은 차이에 대한 영향은 크지 않으며 지속시간의 ± 25%의 허용 오차가 허용됩니다. 유량도의 다음 특성은 단위유량도 개념의 기초를 형성합니다.

 

1. 수문곡선은 배수 유역의 물리적  특성(모양, 크기, 경사, 토양)과 강우의 특성(패턴, 강도, 지속시간)을 모두 반영합니다.
2. 유역 특성은 강우마다 변하지 않으므로, 비슷한 기간과 패턴의 강우로 인한 수문곡선은 비슷한 모양과 시간 기준을 갖는 것으로 간주합니다. 중첩이론이 적용되며 관계의 선형성이 가정됩니다. 따라서 지정된 단위시간 동안 2인치의 초과 강우가 발생하면 모든 값이 두 배로 커진다는 점을 제외하면 수문곡선은 동일한 단위 시간동안 1인치의 초과강우로 인한 수문곡선과 동일한 모양을 갖습니다. 마찬가지로, 두 개의 연속된 단위시간동안 각각 1인치의 초과강우가 발생하면 수문곡선은 두 개의 1인치 수문곡선의 합이 되며 두 번째 수문곡선은 1시간 단위 후에 시작됩니다.
3. 강우특성의 변화는 수문곡선의 모양에 상당한 영향을 미칩니다. 여기에는 (a) 강우지속시간, (b) 강우강도, (c) 유역면적의 분포가 포함됩니다.

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강우 지속시간이 증가하면 단위유량도의 시간 기준이 길어집니다. 단위유량도는 정의당 1단위의 유출을 포함하므로 첨두값은 증가된 기간 동안 낮아집니다. 짧은 지속시간의 단위유량도에서 더 긴 지속시간의 강우에 대한 단위유량도로 변환할 수 있습니다.

 

강우강도가 단위유량도에 미치는 영향은 유역 크기과 관련이 있습니다. 큰 유역에서는 강우강도의 변화가 수문곡선에 눈에 띄는 영향을 미치려면 상당한 시간 동안 지속되어야 하는 반면, 매우 작은 유역에서는 짧은 시간 동안 강우가 와도 수문곡선에 뚜련한 변화를 보이게 됩니다.

 

면적 패턴과 관련하여 유역의 하부에 집중된 강우량은 급격한 상승, 급격한 정점, 급격한 하강을 나타내는 수문곡선을 생성합니다. 반면에 상부에서 발생하는 강수는 상승이 느리고 정점이 낮으며 하강이 느리게 나타납니다. 따라서 한 유역에 대해 하나의 단위유량도만으로는 충분하지 않습니다. 이론적으로는 가능한 강우기간마다 별도의 단위유량도가 필요하지만  ± 25%의 허용 오차가 용인되고 기간을 조정할 수 있는 기술이 있으므로 짧은 기간의 단위유량도를 몇 개 만드는 것으로 충분합니다. 또한 단위유량도의 개념은 강우량이 면적 분포 차이가 수문곡선에 큰 영향을 미치지 않는 비교적 작은 유역에 적용할 수 있습니다. 이 개념은 일반적으로 2,000 제곱마일 보다 훨씬 큰 유역에서는 적용되지 않습니다.

 

일 강우 기록만 사용할 수 있을경우(수문곡선의 단위 기간이 24시간) 단위유량도 이론을 정용해서는 안되는 면적에 대해 1,000 제곱마일의 하한선이 있습니다. 셔먼에 따르면 단위유량도 방법은 눈이나 얼음에서 발생하는 유출수에는 적용되지 않습니다. 하지만 미 육군 공병단 수문공학센터(HEC)에서는 눈이 녹은 초과 유출수에도 단위유량도 기법을 활용하고 있습니다.