하천흐름과 수문곡선

강수량 P는 처음에 지표면에 떨어지고, 함몰 저장소를 채우거나 침투하여 토양수분과 얕은 지하수가 되거나 유입되는 하천으로 이동할 수 있습니다. 증발 E는 실제로 강우가 지속되는 기간에는 영향이 미미하기 때문에 장기적인 물 균형에 영향을 미치는 요소입니다. 함몰 저장 용량은 일반적으로 강우 초기에 충족된 후 토양으로의 침투 용량이 뒤따르게 됩니다. 결국 토양 저장과 함몰 저장 용량이 충족된 이후 육로 흐름과 지표유출이 시작됩니다.

 

유출수문곡선과 함께 표시된 균일한 강우 분포. 침투, 함몰 저장 및 저류 저장의 매개변수에 유의해야 한다.

 

지표수에 의한 흐름은 가장 가까운 작은 개울이나 수로를 향해 빠르게 하강하여 다음 큰 하천으로 흐르고, 결국 개수로 흐름으로 본류 수로에 도달합니다. 하천 단면에서 측정된 유량과 시간의 그래프인 수문곡선은 주로 다양한 기여 흐름으로 구성됩니다. 기본 흐름도에 기여할 수 있으며 토양 수분 및 지하수 기여로 인해 생성됩니다.

 

수문곡선의 실제 모양과 시기는 주로 유역의 크기, 모양, 경사도 및 저장량과 입력 강우의 강도와 지속시간에 의해 결정됩니다. 지표수에 의한 하천 흐름 생성의 고전적인 개념은 Horton이 제한한 방법에 기인합니다. 이후 연구자들은 자연유역에 존재하는 이질성 개념을 통합하여 부분 면적 기여도 개념을 개발했습니다. 이 모델은 유역의 특정 부분만이 정기적으로 하천 육상 흐름에 기여하며, 유역의 약 10% 이하만이 지표 흐름에 기여한다는 것을 인식했습니다. 불투수 면적이 넓은 도시환경에서는 지표 흐름 비율이 더 클 수 있습니다.

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상당한 지표유출은 강우강도가 침투용량을 초과하거나 토양 수분 저장량이 채워진 후 발생합니다. 침투 f는 토양 시스템으로의 손실률입니다. 수로에는 강우량이 없는 경우에도 지하수 및 토양 기여로 인한 일정량의 기저류가 포함될 수 있습니다. 침투 손실을 차감한 후 강우량 초과로 인한 배출은 직접유출 수문곡선을 구성합니다. 총 강우에 의한 수문곡선은 직접 유출수과 기저 유출로 구성됩니다. 강우지속기간에 따라 첨두유량에 기여하는 유역 면적의 비율이 결정되고 강우강도에 따라 결과적인 첨두 유량이 결정됩니다. 강우량이 매우 오랜시간동안 일정한 강도를 유지하면 최대 저장이 달성되고 평형 방류 상태는 실제 강우량의 변동성 때문에 자연적으로 큰 유역에서 거의 달성되지 않습니다. 

 

두 가지 유형의 유역 형태에 대한 수문곡선. 자연 유역의 경우, 길쭉한 형태의 수문곡선이 집중된 형태의 수문곡선보다 더 길고 더 첨두 유량이 작다는 것을 알 수 있다. 두 경우 모두 개발의 효과는 첨두발생시간의 감소와 첨두유량의 증가를 보여준다.

 

위의 그림은 비슷한 크기이지만 모양과 토지이용 특성이 다른 유역에서 주어진 강우량에 대한 여러 수문곡선을 보여줍니다. 시간이 지남에 따라 유역이 개발되거나 도시화됨에 따라 유역이 더욱 복잡해지게 됩니다.