KR101369814B1 - Method and apparatus for estimating roughness coefficient using field data of vegetated rivers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하천의 흐름 저항에 대한 분석을 위해 초본(grass), 관목(shrub) 및 교목(tree)으로 이루어지는 현장 실측자료를 이용하여 식생하천의 조도계수를 산정하여 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 식생하천의 현장 실측자료를 입력모듈에 입력하는 제 1 단계; 조도계수 산출모듈이 상기 입력모듈을 통해 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 제 2 단계; 조도계수 분석모듈이 상기 제 2 단계에서 산출된 조도계수를 분석하는 제 3 단계; 및 조도계수 출력모듈이 분석된 조도계수를 출력하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a method and apparatus for calculating and analyzing roughness coefficients of vegetation streams using field measurement data consisting of grass, shrubs, and trees for analyzing the flow resistance of streams. .
According to the present invention, a method of calculating a roughness coefficient using field data of a vegetation stream includes: a first step of inputting field measurement data of a vegetation stream into an input module; A second step of the illuminance coefficient calculating module calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted through the input module; A third step of analyzing, by the illuminance coefficient analysis module, the illuminance coefficient calculated in the second step; And a fourth step of outputting the analyzed roughness coefficient by the roughness coefficient output module.

Description

식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING ROUGHNESS COEFFICIENT USING FIELD DATA OF VEGETATED RIVERS}Method and Apparatus for Estimating Roughness Coefficient Using Field Data of Vegetation Rivers {METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING ROUGHNESS COEFFICIENT USING FIELD DATA OF VEGETATED RIVERS}

본 발명은 식행하천의 조도계수 산정방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천의 흐름 저항에 대한 분석을 위해 초본(grass), 관목(shrub) 및 교목(tree)으로 이루어지는 현장실측 자료를 이용하여 식생하천의 조도계수를 산정하여 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for estimating roughness coefficients of eating streams, and more particularly, using field measurement data consisting of grass, shrubs, and trees for analyzing the flow resistance of streams. The present invention relates to a method and apparatus for calculating and analyzing roughness coefficients of vegetation streams.

개수로에서 흐름에 대한 저항은 제방과 윤변에 식생과 하상재료에 의해 유속의 변화를 초래하는데, 이들 현상은 수공학 기술에서 주요 과제로서 연구되고 있다. 흐름 저항은 표면의 면 마찰, 형상에 의한 저항인 항력, 표면의 일그러짐에 의한 파 저항 및 국지적 가속에 따른 흐름의 비정상 상태로 분류할 수 있다.
The resistance to flow in waterways causes changes in flow rates due to vegetation and bedding on the banks and banks. The flow resistance can be classified into surface friction of the surface, drag which is a resistance due to shape, wave resistance due to surface distortion, and abnormal state of flow due to local acceleration.

하천에서의 식생의 저항 특성은 흐름 상태, 식생구조와 밀접한 관계를 가지고 있으며, 이는 하천의 지형적 특성과 수로구간의 위치, 식생의 수종별 분포정도 및 범위 등에 따라 다양한 분포를 갖게 된다.
The resistance characteristics of vegetation in rivers are closely related to flow conditions and vegetation structure, which have various distributions depending on the topographical characteristics of rivers, the location of waterway sections, and the degree and extent of distribution of vegetation species.

하천에서 마찰 경사와 유량이 갖는 관계식은 흐름에 대한 식생과 하상 재료의 저항에 의해 지배되고, 하천 흐름에 대한 저항은 마찰, 하상의 불규칙성, 식생 하상형상, 수로 선형 등과 같은 원초적인 변화성에서 발생하게 된다.
The relationship between friction slope and flow rate in a stream is governed by vegetation and stream material resistance to flow, and resistance to stream flow is caused by primitive variability such as friction, bed irregularities, vegetation bed contours, channel alignments, etc. do.

하천에서 수로조도의 근원은 수로 경계를 따르는 전단 응력의 발생과 관련되는 마찰저항이다. 초본(grass), 관목(shrub) 및 교목(tree)으로 구성되는 식생은 침식을 저감시킴으로써 수로와 제방의 안정성, 수생동물을 위해 다양한 서식처를 제공하는 하천생태계의 중요한 요소로 작용한다.
The source of channel roughness in rivers is the frictional resistance associated with the generation of shear stress along the channel boundary. Vegetation, consisting of grass, shrubs and trees, is an important component of stream ecosystems that reduce water erosion and provide a variety of habitats for waterways, banks, and aquatic animals.

하천의 흐름 분석에 대한 기술과 관련하여, 공개특허 제 10-2010-0044371호는 자연하천의 하상 변동 수치해석 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 직선 수로 및 만곡 수로 형태가 혼재하는 자연하천에서 발생하는 다양한 조건에서 발생할 수 있는 하상변동을 정확하게 모의할 수 있는 기술이 개시되고 있다.
Regarding the technique for analyzing the flow of rivers, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0044371 relates to a method and apparatus for numerical analysis of river fluctuations in natural rivers, which occur in natural streams in which linear and curved channel shapes are mixed. Techniques for accurately simulating bed changes that can occur under various conditions are disclosed.

그러나, 이러한 종래의 기술은 하천에서 발생할 수 있는 하상변동을 모의하기 위한 기술로 식생특성을 고려하여 조도계수를 산정할 수 있는 방법은 기대할 수 없다. 또한, 식생하천에서 흐름에 대한 모든 저항의 근원적인 변화성을 이해하는데 한계가 있다.
However, such a conventional technique is a technique for simulating river bed fluctuations that may occur in a river, and a method of estimating roughness coefficient in consideration of vegetation characteristics cannot be expected. There is also a limit to understanding the underlying variability of all resistance to flow in vegetation streams.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 현장 실측자료를 통하여 식생하천 흐름의 조도계수를 도출할 수 있는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법 및 장치의 제공을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating roughness coefficients using field data of vegetation streams that can derive the roughness coefficients of vegetation stream flow through field measurement data. It is done.

또한, 본 발명은 식생자료의 조도계수를 분석하여 그 종류별 분포 범위를 제시하고, 유량과 마찰경사를 함수로 하는 조도계수 관계식을 유도할 수 있는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법 및 장치의 제공을 목적으로 한다.
In addition, the present invention analyzes the roughness coefficient of the vegetation data to present the distribution range for each type, the method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream that can derive the roughness coefficient relation function as a function of the flow rate and the friction slope It is for the purpose of providing a device.

또한, 본 발명은 상대 잠수비와 전단 속도비 관계식을 유도함으로써 수공실무에 활용할 수 있는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법 및 장치의 제공을 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating roughness coefficient using field data of vegetation river which can be utilized for manual practice by deriving a relative diving ratio and shear rate ratio relation.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은 식생하천의 현장 실측자료를 입력모듈에 입력하는 제 1 단계; 조도계수 산출모듈이 상기 입력모듈을 통해 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 제 2 단계; 조도계수 분석모듈이 상기 제 2 단계에서 산출된 조도계수를 분석하는 제 3 단계; 및 조도계수 출력모듈이 분석된 조도계수를 출력하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention comprises the first step of inputting the field measurement data of the vegetation stream to the input module; A second step of the illuminance coefficient calculating module calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted through the input module; A third step of analyzing, by the illuminance coefficient analysis module, the illuminance coefficient calculated in the second step; And a fourth step of outputting the analyzed roughness coefficient by the roughness coefficient output module.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 현장 실측자료가 초본, 관목 및 교목에 대한 식생자료인 것을 특징으로 한다.
The method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention is characterized in that the field measurement data is vegetation data for the herb, shrub and arbor.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 식생자료가 상기 초본, 관목 및 교목에 대한 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심에 대한 최소값과 최대값의 범위로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In the method of estimating roughness coefficient using the field data of vegetation stream according to the present invention, the vegetation data ranges from the minimum value and the maximum value of the flow rate, friction slope, median particle size, average velocity, and depth for the herbaceous, shrubs and trees. Characterized in that consists of.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 제 2 단계에서 상기 조도계수는 아래의 관계식을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.The method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention is characterized in that in the second step, the roughness coefficient is calculated using the following relational expression.

Figure 112012049657109-pat00001
Figure 112012049657109-pat00001

Figure 112012049657109-pat00002
Figure 112012049657109-pat00002

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, α LJveg는 상수, β LJveg는 지수를 나타냄)
Where Q is the flow rate (m3 / s), S f is the friction gradient, α f LJveg is a constant, and β f LJveg is the exponent.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 제 3 단계에서 상기 조도계수는 박스-휘스커(Box-Whisker) 4분위 분석법을 사용하여 분석되는 것을 특징으로 한다.
In the third step, the method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention is characterized in that the roughness coefficient is analyzed using a box-whisker quartile analysis method.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 제 3 단계에서 상기 조도계수는 상기 제 2 단계에서 산출된 조도계수와 상기 조도계수에 대한 매개변수(fQ1 /4/Sf 1 /3)를 이용하여 분석되는 것을 특징으로 한다.
Calculation of the roughness coefficient method using the field data of vegetation stream according to the present invention, wherein the number of the light meter in step 3, wherein the parameter for the number to the number of the light meter roughness calculated in step 2 (fQ 1/4 / It characterized in that the analysis using a S f 1/3).

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 제 2 단계에서 상기 조도계수는 아래의 관계식을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.The method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention is characterized in that in the second step, the roughness coefficient is calculated using the following relational expression.

Figure 112012049657109-pat00003
Figure 112012049657109-pat00003

Figure 112012049657109-pat00004
Figure 112012049657109-pat00004

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, α LJveg는 상수, β LJveg는 지수를 나타냄)
Where Q is the flow rate (m 3 / s), S f is the friction gradient, α n LJveg is a constant, and β n LJveg is the exponent.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 제 3 단계에서 상기 조도계수는 상기 제 2 단계에서 산출된 조도계수와 상기 조도계수에 대한 매개변수(nQ1 /8/Sf 1 /6)를 이용하여 분석되는 것을 특징으로 한다.
Calculation of the roughness coefficient method using the field data of vegetation stream according to the present invention, in the third step can be the roughness is the second parameter for the number to the number of the light meter roughness calculated in the step 2, a variable (nQ 1/8 / It characterized in that the analysis using a S f 1/6).

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법은, 상기 제 3 단계 이후, 곡선 적합법을 이용하여 상기 현장 실측자료로부터 상대 잠수비에 대한 전단 속도비를 산출하는 것을 특징으로 한다.
The method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention is characterized in that, after the third step, the shear rate ratio for the relative diving ratio is calculated from the field measurement data using the curve fitting method. .

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치는, 식생하천의 초본, 관목 및 교목에 대한 식생자료를 포함하는 현장 실측자료를 입력하는 입력모듈; 상기 입력모듈에 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 조도계수 산출모듈; 상기 조도계수 산출모듈을 통해 산출된 조도계수를 분석하는 조도계수 분석모듈; 및 상기 조도계수 분석모듈에서 분석된 조도계수를 출력하는 조도계수 출력모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
An apparatus for estimating roughness coefficients using field data of vegetation streams according to the present invention includes: an input module for inputting field measurement data including vegetation data for herbs, shrubs, and trees of vegetation streams; An illuminance coefficient calculation module for calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted to the input module; An illuminance coefficient analysis module for analyzing the illuminance coefficient calculated by the illuminance coefficient calculation module; And an illuminance coefficient output module for outputting an illuminance coefficient analyzed by the illuminance coefficient analysis module.

본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치는, 상기 현장 실측자료로부터 상대 잠수비에 대한 전단 속도비를 곡선 적합법을 이용하여 산출하는 상대 잠수비/전단 속도비 산출모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Apparatus for estimating the roughness coefficient using field data of vegetation stream according to the present invention is a relative diving ratio / shear rate ratio calculation module for calculating the shear rate ratio for the relative diving ratio from the field measurement data using the curve fitting method It further comprises.

본 발명의 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법 및 장치에 따르면, 현장 실측자료를 통하여 식생하천 흐름의 조도계수를 도출할 수 있고, 또한, 식생자료의 조도계수를 분석하여 그 종류별 분포 범위를 제시함으로써 유량과 마찰경사를 함수로 하는 조도계수 관계식을 유도할 수 있는 이점이 있다.
According to the method and apparatus for calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream of the present invention, the roughness coefficient of the vegetation stream flow can be derived from the field measurement data, and the roughness coefficient of the vegetation data is analyzed and distributed according to the type. By presenting the range, it is advantageous to derive the roughness coefficient relation which is a function of the flow rate and the friction slope.

또한, 본 발명에 따르면, 상대 잠수비와 전단 속도비 관계식을 유도함으로써 수공실무에 활용할 수 있는 이점이 있다.
In addition, according to the present invention, there is an advantage that can be utilized in manual practice by deriving the relative diving ratio and shear rate ratio relationship.

도 1은 본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 곡선 적합법에 의해 유도된 식생하천의 유량-조도계수의 관계분석의 실험예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 곡선 적합법에 의해 유도된 식생하천의 마찰경사-조도계수의 관계분석의 실험예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 조도계수의 분석을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 매개변수의 분석을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 곡선 적합법에 의해 유도된 식생하천의 유량-조도계수의 관계분석의 실험예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 곡선 적합법에 의해 유도된 식생하천의 마찰경사-조도계수의 관계분석의 실험예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명예에 따른 조도계수의 분석을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 매개변수의 분석을 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 식생하천의 현장자료에서 상대 잠수비에 대한 전단 속도비의 관계를 나타내는 예시도이다.
1 is a block diagram showing a device for estimating roughness coefficients using field data of vegetation streams according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of calculating the roughness coefficient using field data of vegetation stream according to the present invention.
3 is a view showing an experimental example of the relationship analysis of the flow rate-roughness coefficient of vegetation streams induced by the curve fitting method according to the present invention.
4 is a view showing an experimental example of the relationship analysis of the friction gradient roughness coefficient of vegetation stream induced by the curve fitting method according to the present invention.
5 is an exemplary view showing the analysis of the roughness coefficient according to the present invention.
6 is an exemplary view showing an analysis of parameters according to the present invention.
7 is a view showing an experimental example of the relationship analysis of the flow rate-roughness coefficient of the vegetation stream induced by the curve fitting method according to the present invention.
8 is a diagram illustrating an experimental example of a relationship analysis of friction inclination-roughness coefficients of vegetation streams induced by the curve fitting method according to the present invention.
9 is an exemplary view showing the analysis of the roughness coefficient according to the embodiment of the present invention.
10 is an exemplary view showing an analysis of parameters according to the present invention.
11 is an exemplary view showing the relationship of the shear rate ratio to the relative diving ratio in the field data of the vegetation stream of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

도 1은 본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치를 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a block diagram showing a device for calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention, Figure 2 is a flow chart showing a method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream according to the present invention.

도면을 참조하면, 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치(100)는, 입력모듈(110), 조도계수 산출모듈(120), 조도계수 분석모듈(130), 상대 잠수비/전단 속도비 산출모듈(140)과 조도계수 출력모듈(150)을 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the device for calculating the roughness coefficient using the field data of vegetation stream 100, input module 110, roughness coefficient calculation module 120, roughness coefficient analysis module 130, relative diving ratio / shear rate It may include a ratio calculation module 140 and the illumination coefficient output module 150.

입력모듈(110)은 식생하천의 초본, 관목 및 교목으로 이루어지는 식생자료를 포함하는 현장 실측자료를 입력받는다(S101). 현장 실측자료는 초본, 관목 및 교목에 대한 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심에 대한 최소값과 최대값의 범위로 이루어질 수 있다.
The input module 110 receives field measurement data including vegetation data consisting of herbs, shrubs, and trees of vegetation streams (S101). Field survey data can be in the range of minimum and maximum values for flow, friction slope, median diameter, average velocity, and depth for herbaceous, shrub, and arbor.

조도계수 산출모듈(120)는 입력모듈(110)에 입력된 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출할 수 있다(S102). 조도계수 산출모듈(120)에서는 현장 실측자료에 대해 다음의 다르시-바이스바하(Darcy-Whisker) 조도계수 관계식(식 1) 또는 매닝(manning) 조도계수 관계식(식 2)을 통해 조도계수를 유도할 수 있다.The illuminance coefficient calculation module 120 may calculate an illuminance coefficient for the field measurement data input to the input module 110 (S102). The roughness coefficient calculation module 120 derives the roughness coefficient from the following Darcy-Whisker roughness coefficient relational expression (Equation 1) or manning roughness coefficient relational expression (Equation 2) with respect to field measurement data. Can be.

[식 1][Formula 1]

Figure 112012049657109-pat00005
Figure 112012049657109-pat00005

Figure 112012049657109-pat00006
Figure 112012049657109-pat00006

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, α LJveg는 상수, β LJveg는 지수를 나타낸다.)
(Where Q is the flow rate (m 3 / s), S f is the friction slope, α f LJveg is a constant, and β f LJveg is an index.

[식 2][Formula 2]

Figure 112012049657109-pat00007
Figure 112012049657109-pat00007

Figure 112012049657109-pat00008
Figure 112012049657109-pat00008

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, α LJveg는 상수, β LJveg는 지수를 나타낸다.)
(Where Q is the flow rate (m 3 / s), S f is the friction slope, α n LJveg is a constant, and β n LJveg is the index.

조도계수 분석모듈(130)은 각각의 조도계수 관계식을 통해 조도계수 산출모듈(120)에서 산출된 조도계수를 분석한다(S103). 조도계수 분석모듈(130)에서는, 자료의 변동성 파악을 용이하게 하기 위하여, 곡선 적합법 및 박스-휘스커(Box-Whisker) 4분위 분석법을 통해 조도계수와 이 조도계수에 대한 매개변수(예를 들어, 다르시-바이스바하 조도계수 관계식에서는 fQ1/4/Sf 1/3, 매닝 조도계수 관계식에서는 nQ1 /8/Sf 1 /6)의 분포특성을 분석할 수 있다. 이러한, 조도계수 분석모듈(130)을 통해 분석된 데이터들은 조도계수 출력모듈(150)을 통해 출력된다(S104).The roughness coefficient analysis module 130 analyzes the roughness coefficient calculated by the roughness coefficient calculating module 120 through the respective roughness coefficient relational expressions (S103). The roughness coefficient analysis module 130 uses the curve fitting method and the Box-Whisker quartile method to facilitate the analysis of the variability of data. , Darcy-in light meter number relationship in the vise Bach fQ 1/4 / S f 1/3, Manning roughness can relational expression can be analyzed for distribution characteristics nQ 1/8 / S f 1 /6). The data analyzed through the illuminance coefficient analysis module 130 is output through the illuminance coefficient output module 150 (S104).

박스-휘스커 분석법은, 통계적으로 분석된 자료를 표시하기 위해 상자(박스)를 사용하는 것으로, 이 상자의 아래와 윗부분은 항상 1/4분위와 3/4분위를 위치시키며, 상자의 중앙에는 2/4분위인 중앙값(median)을 위치시킨다. 그리고, 최대값과 최소값은 맨 아래와 맨 위에 위치시키고 있다. 이러한 분석법을 통해 많은 자료의 통계적 분석이 용이함은 물론 자료의 변동성(variability) 파악을 용이하게 할 수 있다.
The box-whisker method uses a box to display statistically analyzed data, with the bottom and top of the box always positioned at the first and third quarters, with 2 / in the middle of the box. Place the median, which is the quartile. The maximum and minimum values are at the bottom and top. Such analytical methods not only facilitate the statistical analysis of many data, but also facilitate the identification of data variability.

또한, 본 발명의 조도계수 산정장치(100)의 상대 잠수비/전단 속도비 산출모듈(140)에서는 곡선 적합법을 이용하여 식생자료로부터 상대 잠수비와 전단 속도비의 관계를 산출할 수 있다.
In addition, in the relative diving ratio / shear speed ratio calculation module 140 of the roughness coefficient calculating device 100 of the present invention, it is possible to calculate the relationship between the relative diving ratio and the shear rate ratio from the vegetation data using the curve fitting method.

본 발명에 따른 식생하천의 현장 실측자료는 739개의 데이터로 구성하였다. 이들 데이터는 유량과 마찰경사에 대한 다르시-바이스바하, 매닝 조도계수의 분포분석 및 관계식 유도, 상대 잠수비와 전단 속도비 관계식 도출을 위해 사용하였다.Field measurement data of vegetation rivers according to the present invention consisted of 739 data. These data were used to analyze the distribution of Darcy-Vicebaja and Manning roughness coefficients for the flow rate and friction gradient, and to derive the relations, and to derive the relationship between relative diving ratio and shear velocity ratio.

현장 실측자료는 식생의 분류기준을 근거로 하여 초본(grass), 관목(shrub) 및 교목(tree)으로 구분하여 초본 281개, 관목 150개, 교목 308개로 분류하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 이들 식생자료는 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심의 최소값과 최대값의 범위로 나타낸다.Field data were classified into grasses, shrubs and trees based on vegetation classification criteria, and classified into 281 herbs, 150 shrubs and 308 trees. As shown in Table 1, these vegetation data are presented in the range of the minimum and maximum values of flow rate, friction slope, median particle size, average flow velocity, and depth.

[표 1][Table 1]

Figure 112012049657109-pat00009

Figure 112012049657109-pat00009

또한, 유량과 마찰경사에 대해서는 표 2에 나타낸 바와 같이, 그 분포범위를 세분하여 나타낼 수 있다.In addition, about the flow volume and the friction inclination, as shown in Table 2, the distribution range can be subdivided and shown.

[표 2][Table 2]

Figure 112012049657109-pat00010

Figure 112012049657109-pat00010

본 발명의 실험예에서는 표 1 및 표 2에 나타낸 식생자료들을 이용하여, 다르시-바이스바하 조도계수(f) 및 매닝 조도계수(n)에 대한 마찰경사(Sf)와 유량(Q) 뿐만 아니라, 매개변수(fQ1 /4/Sf 1 /3, nQ1 /8/Sf 1 /6) 및 상대 잠수비와 전단 속도비와의 관계식(매닝-스트리클러(manning-Strickler) 관계식)(h/ds ∼V/v*)에 대한 분석을 각각 수행한다.In the experimental example of the present invention, using the vegetation data shown in Table 1 and Table 2, as well as the friction gradient (S f ) and the flow rate (Q) for the Darcy-Wisbabah roughness coefficient (f) and the manning roughness coefficient (n) , parameters (fQ 1/4 / S f 1/3, nQ 1/8 / S f 1/6) and the relative relationship of the diving ratio and a shear rate ratio (Manning-registry clutch (manning-Strickler) relation) ( analyzes for h / d s -V / v * ) are performed respectively.

특히, 조도계수 f와 n, 매개변수는 박스-휘스커 4분위 분석에 의해 수행되고, 4분위(%) 분석은 대상 자료의 상위 1%인 최소값이 맨 아래 수평선으로 표시되고, 가운데 상자의 중심에는 중앙값 및 그 위와 아래에는 상위 25%, 75% 값이 표시되며, 맨 위쪽 수평선이 100%인 최대값을 나타낸다.
In particular, the roughness coefficients f and n, the parameters are performed by box-whisker quartile analysis, and the quartile (%) analysis shows the minimum value of the top 1% of the target data as the bottom horizontal line, The median and above and below it are the top 25% and 75% values, representing the maximum value with 100% of the top horizontal line.

[실험예 1] 다르시-바이스바하(Darcy-Weisbach) 조도계수(f)Experimental Example 1 Darcy-Weisbach Roughness Coefficient (f)

식생하천의 739개의 식생자료는 초본, 관목, 교목으로 구성된다. 이들 자료를 사용하여 다르시-바이스바하의 조도계수 관계식은 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 유량(Q)과 마찰경사(Sf)를 함수로 하는 곡선 적합법에 의해 유도될 수 있다.Vegetation streams The 739 vegetation data are composed of herbaceous plants, shrubs, and trees. Using these data, the Darcy-Weissbaja roughness relationship can be derived by curve fitting method as a function of flow rate (Q) and friction slope (S f ), as shown in Tables 1 and 2.

식생하천에서 다르시-바이스바하의 조도계수 관계식은

Figure 112012049657109-pat00011
Figure 112012049657109-pat00012
인 멱함수 형으로 유도된다. 여기서, Q = 유량(㎥/s)이고, Sf = 마찰경사이며, α LJveg, β LJveg는 식생하천의 다르시-바이스바하 조도계수 관계식에 대한 상수와 지수를 나타낸다.
In vegetation streams, the Darcy-Weissbaja roughness coefficient
Figure 112012049657109-pat00011
Wow
Figure 112012049657109-pat00012
It is derived from the power function form. Where Q = flow rate (m 3 / s) and S f = Friction inclination, α f · LJveg , β f · LJveg represent the constants and exponents for the Darcy- Weissbaha roughness coefficient relation of vegetation streams.

각 수리량에 대한 조도계수의 관계식은

Figure 112012049657109-pat00013
Figure 112012049657109-pat00014
로 유도된다. 실제 하천에서 식생은 초본, 관목, 교목 들이 혼합돼 있는 점을 고려한다면 이들 관계식은 실용적 측면에서 유용하게 활용될 수 있다.
The relation of roughness coefficient for each repair amount is
Figure 112012049657109-pat00013
Wow
Figure 112012049657109-pat00014
Is induced. Considering the fact that vegetation is a mixture of herbs, shrubs, and arbors in a stream, these relationships can be useful for practical purposes.

도 3 및 도 4는 각각 식생하천의 739개의 자료에 대한 다르시-바이스바하 조도계수(f)와 매개변수(fQ1 /4/Sf 1 /3)의 박스-휘스커 분석결과를 나타내고, 이러한 분석결과를 표 3에 보다 상세히 나타낸다.3 and 4 are Darcy about 739 of data for each vegetation stream-box of the vice Bach roughness can (f) and parameters (fQ 1/4 / S f 1/3) - represents a whisker The results of this analysis The results are shown in more detail in Table 3.

[표 3][Table 3]

Figure 112012049657109-pat00015
Figure 112012049657109-pat00015

도 3의 조도계수(f)에 대한 식생하천 자료에서 박스-휘스커 분석결과는 표 3에서와 같이, 281개 초본 자료는 0.016 ∼ 6.121, 150개 관목 자료는 0.015 ∼ 12.910, 308개 교목 자료는 0.030 ∼ 21.462, 739개 전체 자료에서는 0.015 ∼ 12.462로 각각 나타났다.In the vegetation stream data of the roughness coefficient (f) of FIG. 21,462 and 739 data were 0.015 to 12.462, respectively.

도 4의 조도계수(f)와 매개변수(fQ1 /4/Sf 1 /3)에 대한 분석결과를 비교할 때, 평균값/중앙값의 비와 상위(3/4)값/상위(1/4)값의 비에서 이들 평균값은 3.6, 3.9 및 1.6, 2.4로 나타났다.
Figure 4 of the light meter can (f) and parameters (fQ 1/4 / S f 1/3) as compared to the analysis results, the average value of the ratio and the upper / middle value (3/4) for the value / upper (1/4 In the ratio of), these mean values were 3.6, 3.9 and 1.6, 2.4.

[실험예 2] 매닝(Manning) 조도계수(n)Experimental Example 2 Manning Roughness Coefficient (n)

식생하천의 739개의 식생자료는 초본, 관목, 교목으로 구성된다. 이들 자료를 사용하여 매닝의 조도계수 관계식은 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 유량(Q)과 마찰경사(Sf)를 함수로 하는 곡선 적합법에 의해 유도될 수 있다.Vegetation streams The 739 vegetation data are composed of herbaceous plants, shrubs, and trees. Using these data, Manning's roughness coefficient relation can be derived by curve fitting method as a function of flow rate Q and friction slope S f , as shown in FIGS. 7 and 8.

이들 자료에 대한 매닝의 조도계수 관계식은

Figure 112012049657109-pat00016
,
Figure 112012049657109-pat00017
인 멱함수 형으로 유도된다. 여기서, Q = 유량(㎥/s)이고, Sf = 마찰경사이며, α LJveg, β LJveg는 하천에 대한 매닝 조도계수 관계식의 상수와 지수를 각각 나타낸다. 각 수리량에 대한 조도계수 관계식은
Figure 112012049657109-pat00018
,
Figure 112012049657109-pat00019
로 각각 유도된다. 실제 하천에서 식생은 초본, 관목, 교목들이 혼합돼 있는 점을 고려한다면 이들 관계식은 실용적 측면에서 유용하게 활용될 수 있다.
Manning's roughness relationship for these data is
Figure 112012049657109-pat00016
,
Figure 112012049657109-pat00017
It is derived from the power function form. Here, Q = flow rate (m 3 / s), S f = friction inclination, and α n · LJveg and β n · LJveg represent constants and exponents of the Manning roughness coefficient relational expression for the stream, respectively. The roughness coefficient relation for each repair amount is
Figure 112012049657109-pat00018
,
Figure 112012049657109-pat00019
To each. Considering the fact that vegetation is a mixture of herbaceous plants, shrubs, and arbors in the rivers, these relations can be useful for practical purposes.

도 9 및 도 10은 각각 식생하천의 739개의 자료에 대한 매닝 조도계수(n)와 매개변수(nQ1 /8/Sf 1 /6)의 박스-휘스커 분석결과를 나타내고, 이러한 분석결과를 표 4에 보다 상세하게 나타낸다.9 and 10 the box Manning roughness number (n) and the parameter (nQ 1/8 / S f 1/6) to 739 of data each vegetation rivers - represents a whisker analysis results, the table the results of this analysis 4 is shown in more detail.

[표 4][Table 4]

Figure 112012049657109-pat00020
Figure 112012049657109-pat00020

도 9의 조도계수(n)에 대한 식생하천 자료에서 박스-휘스커 분석결과는 표 4에서와 같이, 281개 초본 자료는 0.015 ∼ 0.250, 150개 관목 자료는 0.016 ∼ 0.250, 308개 교목 자료는 0.018 ∼ 0.310, 739개 전체 자료에서는 0.015 ∼ 0.310으로 각각 나타났다.In the vegetation stream data of the roughness coefficient (n) of FIG. 9, the box-whisker analysis results are as shown in Table 4, and 0.012 to 0.250 for 281 herbaceous materials, 0.016 to 0.250 for 150 shrubs, and 0.018 for 308 trees. In the total of ˜0.310 and 739 data, it was 0.015 to 0.310.

도 10의 조도계수(n)와 매개변수(nQ1 /8/Sf 1 /6)에 대한 분석결과를 비교할 때, 평균값/중앙값의 비와 상위(3/4)값/상위(1/4)값의 비에서 이들 평균값은 1.1, 1.6 및 1.1, 1.6으로 같은 비율을 갖는 것으로 나타났다.
Figure 10 roughness meter of the (n) and the parameter (nQ 1/8 / S f 1/6) as compared to the analysis results, the average value of the ratio and the upper / middle value (3/4) for the value / upper (1/4 In the ratio of), these mean values were 1.1, 1.6 and 1.1, 1.6, and showed the same ratio.

[상대 잠수비와 전단 속도비의 관계][Relationship between Relative Diving Ratio and Shear Rate Ratio]

도 11은 739개 자료의 상대 잠수비(h/d50)와 전단 속도비(V/v*)에 대한 관계식을 곡선 적합법을 통해 반경험적 방법으로 유도하였다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 매닝-스트리클러 관계식은 h/d50항의 계수는 5보다 약간 큰 5.3, 지수는 1/6보다 약간 작은 1/8.3을 갖는

Figure 112012049657109-pat00021
로 각각 유도되었고, 상대 잠수비(h/d50)와 전단 속도비(V/v*)에 대한 관계식은 실용 목적 및 수리학적 거친 경계인 식보다 우수한 값을 갖는
Figure 112012049657109-pat00022
로 유도되었다.
FIG. 11 derives the relationship between relative diving ratio (h / d 50 ) and shear rate ratio (V / v * ) of 739 data by semi-experimental method through curve fitting method. As shown in Fig. 11, the Manning-Strikler relation has a coefficient of h / d 50 term of 5.3 slightly larger than 5 and an index of 1 / 8.3 slightly smaller than 1/6.
Figure 112012049657109-pat00021
The relationship between relative diving ratio (h / d 50 ) and shear rate ratio (V / v * ) is better than that of practical purpose and hydraulic rough boundary.
Figure 112012049657109-pat00022
Was induced.

[실험 결과][Experiment result]

본 발명에 사용된 초본, 관목, 교목으로 구성된 식생하천의 자료는 표 5에 나타낸 바와 같이 다르시-바이스바하 조도계수(f)와 매닝 조도계수(n)의 값을 갖는 것으로 분석되었다.As shown in Table 5, the data of the vegetation stream composed of the herb, shrub and arbor used in the present invention were analyzed to have values of Darcy-Wisbaja roughness coefficient (f) and manning roughness coefficient (n).

[표 5][Table 5]

Figure 112012049657109-pat00023
Figure 112012049657109-pat00023

이들 자료는 다르시-바이스바하 조도계수(f)에서 281개 초본 자료는 0.016 ∼ 6.121, 150개 관목 자료는 0.015 ∼ 12.910, 308개 교목 자료는 0.030 ∼ 21.462, 739개 전체 자료에서는 0.015 ∼ 12.462로 나타났고, 매닝 조도계수(n)에서 281개 초본 자료는 0.015 ∼ 0.250, 150개 관목 자료는 0.016 ∼ 0.250, 308개 교목 자료는 0.018 ∼ 0.310, 739개 전체 자료에서는 0.015 ∼ 0.310으로 나타났다.These data are 0.016-6.121 for the 281 herbaceous data, 0.015-12.910 for the 150 shrubs, 0.030-21.462 for the 308 trees, and 0.015-12.462 for the 739 total data in the Darcy-Wisbaja roughness coefficient (f). The Manning roughness coefficients (n) ranged from 0.015 to 0.250 for 281 herbaceous materials, 0.016 to 0.250 for 150 shrubs, and 0.018 to 0.310 for 308 trees, and 0.015 to 0.310 for 739 total data.

박스-휘스커 분석 결과에서, 다르시-바이스바하 조도계수의 상위 25%와 75%의 값에서 초본은 0.065 ∼ 0.245, 관목은 0.078 ∼ 0.309, 교목은 0.066 ∼ 0.034, 전체 평균은 0.07 ∼ 0.27로 나타났다. 또한, 매닝의 조도계수에서 초본은 0.029 ∼ 0.055, 관목은 0.031 ∼ 0.064, 교목은 0.031 ∼ 0.037, 전체 평균은 0.03 ∼ 0.05로 나타났다.
In the box-whisker analysis, at the top 25% and 75% of Darcy-Wisbaha's roughness coefficients, the herb ranged from 0.065 to 0.245, the shrub from 0.078 to 0.309, the tree from 0.066 to 0.034, and the overall average was 0.07 to 0.27. The roughness coefficients of Manning were 0.029 to 0.055 for the herb, 0.031 to 0.064 for the shrub, 0.031 to 0.037 for the arbor, and 0.03 to 0.05 for the overall average.

[표 6]TABLE 6

Figure 112012049657109-pat00024
Figure 112012049657109-pat00024

표 6에, 박스-휘스커에 의한 다르시-바이스바하 및 매닝의 조도계수와 매개변수의 평균값/중앙값, 상위(3/4)/상위(1/4)의 분석을 나타냈다.Table 6 shows the analysis of the Darcy-Vicebaja and Manning's roughness coefficients and parameters by the box-whisker, the average value / median value, and the upper (3/4) / higher (1/4).

표 6에 나타낸 바와 같이, 다르시-바이스바하 조도계수와 매개변수의 평균값/중앙값과 상위(3/4)/상위(1/4)의 평균값은 3.6, 3.9 및 1.6, 2.4로 두 경우의 값은 차이를 갖는 것으로 나타났고, 매닝의 조도계수와 매개변수의 경우에 평균값은 1.3, 1.7 및 1.1, 1.6으로 그 값의 차이가 크지 않은 것을 알 수 있다.
As shown in Table 6, the average value / median value of the Darcy-Wisebaja roughness coefficient and the parameters and the average value of the upper (3/4) / upper (1/4) are 3.6, 3.9, 1.6 and 2.4. In the case of Manning's roughness coefficients and parameters, the average values are 1.3, 1.7, 1.1, and 1.6.

본 발명에서는 다르시-바이스바하 매개변수로 fQ1 /4/Sf 1 /3와 매닝의 매개변수로 nQ1 /8/Sf 1 /6을 사용하여 유량과 마찰경사 간의 조도계수 관계를 박스-휘스커 분석법을 통해 분석하였다. 이 분석법을 이용하여 자료의 변동성을 쉽게 파악함으로써 다르시-바이스바하와 매닝의 조도계수 분포범위 제시와 정확한 매개변수 분석이 가능하였다.In the present invention, Darcy-vice to Bach parameter fQ 1/4 / S f 1 / a parameter of the third and Manning using nQ 1/8 / S f 1 /6 the box a roughness number of relationships between flow rate and friction slope - Analyzes were carried out by whisker analysis. Using this method, it was possible to easily identify the variability of the data and to present the distribution range of illuminance coefficients of Darcy-Wisbach and Manning and to analyze the parameters accurately.

다르시-바이스바하 조도계수(f)의 경우는 평균값/중앙값, (3/4)분위/(1/4)분위 값이 2.7 ∼ 4.25, 3.09 ∼ 5.00인 것에 비해 매닝의 조도계수(n)는 1.27 ∼ 1.38, 1.19 ∼ 2.05로 나타났다. 또한 각 매개변수 값은 1.32 ∼ 2.06, 2.00 ∼ 3.08 및 1.06 ∼ 1.13, 1.51 ∼ 1.71로 나타났는데, 이는 다르시-바이스바하의 조도계수나 매개변수가 매닝의 조도계수나 매개변수보다 변동성이 크다는 것을 확인할 수 있다.
In the case of the Darcy-Weissbaha roughness coefficient (f), the roughness coefficient (n) of the manning is 1.27, whereas the mean / median value and (3/4) quartile / (1/4) quartile are 2.7 to 4.25 and 3.09 to 5.00. -1.38, 1.19-2.05. In addition, the values of each parameter were 1.32-2.06, 2.00-3.08, 1.06-1.13, 1.51-1.71, indicating that Darcy-Wisbaha's roughness coefficient or parameter is more volatile than Manning's roughness coefficient or parameter. .

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 식생하천의 현장 실측자료를 통하여 식생하천 흐름의 조도계수를 도출할 수 있고, 또한, 식생자료의 조도계수를 분석하여 그 종류별 분포 범위를 제시함으로써 유량과 마찰경사를 함수로 하는 조도계수 관계식을 유도하여 수공 실무에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
As described above, according to the present invention, it is possible to derive the roughness coefficient of the vegetation stream flow through the field measurement data of the vegetation stream, and also to analyze the roughness coefficient of the vegetation data and to present the distribution range for each type, thereby indicating the flow rate and the friction inclination. By inducing the roughness coefficient as a function, it can be usefully used for manual work.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 조도계수 산출장치 110 : 입력모듈
120 : 조도계수 산출모듈 130 : 조도계수 분석모듈
140 : 상대 잠수비/전단 속도비 산출모듈
150 : 조도계수 출력모듈
100: roughness coefficient calculating device 110: input module
120: roughness coefficient calculation module 130: roughness coefficient analysis module
140: relative diving ratio / shear speed ratio calculation module
150: roughness coefficient output module

Claims (16)

식생하천의 현장자료를 이용한 식생하천의 조도계수 산정방법에 있어서,
입력모듈이 초본, 관목 및 교목에 대한 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심에 대한 최소값과 최대값의 범위로 이루어지는 식생자료를 포함하는 식생하천의 현장 실측자료를 입력하는 제 1 단계;
조도계수 산출모듈이 상기 입력모듈을 통해 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 제 2 단계;
조도계수 분석모듈이 박스-휘스커(Box-Whisker) 4분위 분석법을 사용하여 산출된 조도계수를 분석하는 제 3 단계; 및
조도계수 출력모듈이 분석된 조도계수를 출력하는 제 4 단계;를 포함하고,
상기 제 2 단계에서 상기 조도계수 산출모듈은 아래의 관계식을 사용하여 조도계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법.
Figure 112013092790397-pat00044

Figure 112013092790397-pat00045

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, αf·LJveg는 상수, βf·LJveg는 지수를 나타냄)
In the method of estimating roughness coefficient of vegetation stream using field data of vegetation stream,
A first step of inputting, by the input module, field measurement data of vegetation streams including vegetation data consisting of a range of minimum and maximum values for flow rate, friction slope, median diameter, average velocity, and depth for herbs, shrubs, and trees;
A second step of the illuminance coefficient calculating module calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted through the input module;
A third step of analyzing the roughness coefficient calculated by the roughness coefficient analyzing module using a box-whisker quartile method; And
And a fourth step of outputting the analyzed roughness coefficient by the roughness coefficient output module.
The method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream, characterized in that in the second step, the roughness coefficient calculation module calculates the roughness coefficient using the following relational expression.
Figure 112013092790397-pat00044

Figure 112013092790397-pat00045

Where Q is the flow rate (m3 / s), S f is the friction gradient, α f LJveg is a constant, and β f LJveg is the exponent.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 단계에서 상기 조도계수는 상기 제 2 단계에서 산출된 조도계수와 상기 조도계수에 대한 매개변수(fQ1/4/Sf 1/3)를 이용하여 분석되는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법.
The method of claim 1,
In the third step, the roughness coefficient is analyzed using the roughness coefficient calculated in the second step and the parameter (fQ 1/4 / S f 1/3 ) for the roughness coefficient. Calculation method of roughness coefficient using field data.
식생하천의 현장자료를 이용한 식생하천의 조도계수 산정방법에 있어서,
입력모듈이 초본, 관목 및 교목에 대한 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심에 대한 최소값과 최대값의 범위로 이루어지는 식생자료를 포함하는 식생하천의 현장 실측자료를 입력하는 제 1 단계;
조도계수 산출모듈이 상기 입력모듈을 통해 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 제 2 단계;
조도계수 분석모듈이 박스-휘스커(Box-Whisker) 4분위 분석법을 사용하여 산출된 조도계수를 분석하는 제 3 단계; 및
조도계수 출력모듈이 분석된 조도계수를 출력하는 제 4 단계;를 포함하고,
상기 제 2 단계에서 상기 조도계수 산출모듈은 아래의 관계식을 사용하여 조도계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법.
Figure 112013092790397-pat00046

Figure 112013092790397-pat00047

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, αn·LJveg는 상수, βn·LJveg는 지수를 나타냄)
In the method of estimating roughness coefficient of vegetation stream using field data of vegetation stream,
A first step of inputting, by the input module, field measurement data of vegetation streams including vegetation data consisting of a range of minimum and maximum values for flow rate, friction slope, median diameter, average velocity, and depth for herbs, shrubs, and trees;
A second step of the illuminance coefficient calculating module calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted through the input module;
A third step of analyzing the roughness coefficient calculated by the roughness coefficient analyzing module using a box-whisker quartile method; And
And a fourth step of outputting the analyzed roughness coefficient by the roughness coefficient output module.
The method of calculating the roughness coefficient using the field data of the vegetation stream, characterized in that in the second step, the roughness coefficient calculation module calculates the roughness coefficient using the following relational expression.
Figure 112013092790397-pat00046

Figure 112013092790397-pat00047

Where Q is the flow rate (m3 / s), S f is the friction gradient, α n LJveg is a constant, and β n LJveg is the exponent.
삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 제 3 단계에서 상기 조도계수는 상기 제 2 단계에서 산출된 조도계수와 상기 조도계수에 대한 매개변수(nQ1/8/Sf 1/6)를 이용하여 분석되는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법.
The method of claim 7, wherein
In the third step, the roughness coefficient is analyzed by using the roughness coefficient calculated in the second step and the parameter (nQ 1/8 / S f 1/6 ) for the roughness coefficient. Calculation method of roughness coefficient using field data.
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 3 단계 이후, 곡선 적합법을 이용하여 상기 현장 실측자료로부터 상대 잠수비에 대한 전단 속도비를 산출하는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정방법.
8. The method of claim 1 or 7,
After the third step, the method of calculating the roughness coefficient using the field data of vegetation stream, characterized in that for calculating the shear rate ratio relative to the relative diving ratio from the field measurement data using the curve fitting method.
식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치에 있어서,
식생하천의 초본, 관목 및 교목에 대한 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심에 대한 최소값과 최대값의 범위로 이루어지는 식생자료를 포함하는 현장 실측자료를 입력하는 입력모듈;
상기 입력모듈에 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 조도계수 산출모듈;
상기 조도계수 산출모듈을 통해 산출된 조도계수를 박스-휘스커(Box-Whisker) 4분위 분석법을 사용하여 분석하는 조도계수 분석모듈; 및
상기 조도계수 분석모듈에서 분석된 조도계수를 출력하는 조도계수 출력모듈;을 포함하고,
상기 조도계수 산출모듈은 아래의 관계식을 사용하여 조도계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치.
Figure 112013092790397-pat00048

Figure 112013092790397-pat00049

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, αf·LJveg는 상수, βf·LJveg는 지수를 나타냄)
Apparatus for Estimating Roughness Coefficient Using Field Data of Vegetation River,
An input module for inputting field measurement data including vegetation data consisting of a range of minimum and maximum values for flow rate, friction slope, median particle size, average velocity, depth of vegetation, shrubs, and trees;
An illuminance coefficient calculation module for calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted to the input module;
An illuminance coefficient analysis module for analyzing the illuminance coefficient calculated by the illuminance coefficient calculation module using a box-whisker quartile method; And
And an illuminance coefficient output module configured to output an illuminance coefficient analyzed by the illuminance coefficient analysis module.
The illuminance coefficient calculation module is calculated using the field data of vegetation river, characterized in that for calculating the illuminance coefficient using the following relation.
Figure 112013092790397-pat00048

Figure 112013092790397-pat00049

Where Q is the flow rate (m3 / s), S f is the friction gradient, α f LJveg is a constant, and β f LJveg is the exponent.
삭제delete 삭제delete 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치에 있어서,
식생하천의 초본, 관목 및 교목에 대한 유량, 마찰경사, 중앙입경, 평균유속, 수심에 대한 최소값과 최대값의 범위로 이루어지는 식생자료를 포함하는 현장 실측자료를 입력하는 입력모듈;
상기 입력모듈에 입력된 상기 현장 실측자료에 대한 조도계수를 산출하는 조도계수 산출모듈;
상기 조도계수 산출모듈을 통해 산출된 조도계수를 박스-휘스커(Box-Whisker) 4분위 분석법을 사용하여 분석하는 조도계수 분석모듈; 및
상기 조도계수 분석모듈에서 분석된 조도계수를 출력하는 조도계수 출력모듈;을 포함하고,
상기 조도계수 산출모듈은 아래의 관계식을 사용하여 조도계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치.
Figure 112013092790397-pat00050

Figure 112013092790397-pat00051

(여기서, Q는 유량(㎥/s), Sf는 마찰경사, αn·LJveg는 상수, βn·LJveg는 지수를 나타냄)
Apparatus for Estimating Roughness Coefficient Using Field Data of Vegetation River,
An input module for inputting field measurement data including vegetation data consisting of a range of minimum and maximum values for flow rate, friction slope, median particle size, average velocity, depth of vegetation, shrubs, and trees;
An illuminance coefficient calculation module for calculating an illuminance coefficient for the field measurement data inputted to the input module;
An illuminance coefficient analysis module for analyzing the illuminance coefficient calculated by the illuminance coefficient calculation module using a box-whisker quartile method; And
And an illuminance coefficient output module configured to output an illuminance coefficient analyzed by the illuminance coefficient analysis module.
The illuminance coefficient calculation module is calculated using the field data of vegetation river, characterized in that for calculating the illuminance coefficient using the following relation.
Figure 112013092790397-pat00050

Figure 112013092790397-pat00051

Where Q is the flow rate (m3 / s), S f is the friction gradient, α n LJveg is a constant, and β n LJveg is the exponent.
삭제delete 제 11 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 현장 실측자료로부터 상대 잠수비에 대한 전단 속도비를 곡선 적합법을 이용하여 산출하는 상대 잠수비/전단 속도비 산출모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식생하천의 현장자료를 이용한 조도계수의 산정장치.
15. The method according to claim 11 or 14,
Calculation of roughness coefficient using field data of vegetation stream further comprising a relative diving ratio / shear rate ratio calculation module for calculating the shear rate ratio for the relative diving ratio from the field measurement data using a curve fitting method Device.
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이찬주 외 2인,"국내외 조도계수 산정 현황과 국내 하천에서 실측에 의한 조도계수 산정 사례", 제57권 제12호, 2009년 12월 *

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