유량 (물리량)

유량은 단위시간 당 얼마만큼의 체적에 해당하는 액체가 이동했는지 나타낼 때 쓰는 개념이다.

하천 유량 산정

하천의 유량을 산정하는 방법엔 소단면의 평균 유속을 산정한 뒤 총단면 유량을 산정하는 방법, 부자를 이용하는 방법, 희석법을 이용하는 방법, 초음파 유속계를 이용하는 방법, Manning 공식을 이용하는 방법, 위어를 이용하는 방법, 오리피스를 이용하는 방법이 있다.

소단면 평균 유속을 산정한 뒤 총단면 유량을 산정하는 방법

우선 하천 종단면을 보고 수심에 따라 평균유속을 구한다. 사용되는 식은 다음 표에서 해당하는 수심에 따른 식을 쓰면 된다. 수심이 D라고 하면

측점 수	수심 범위(m)	수면으로부터 관측지점	평균유속 ${\displaystyle {\bar {V}}}$
1	0.3 - 0.6	0.6D	${\displaystyle {\bar {V}}=V_{0.6D}}$
2	0.6 - 3.0	0.2D, 0.8D	${\displaystyle {\bar {V}}=0.5(V_{0.2D}+V_{0.8D})}$
3	3.0 - 6.0	0.2D, 0.6D, 0.8D	${\displaystyle {\bar {V}}=0.25(V_{0.2D}+2V_{0.6D}+V_{0.8D})}$
5	6.0 초과	0.3m, 0.2D, 0.6D, 0.8D 하상으로부터 0.3m	${\displaystyle {\bar {V}}=0.1(V_{S}+3V_{0.2D}+2V_{0.6D}+3V_{0.8D}+V_{B})}$

하천 횡방향으로는 소단면으로 나눈 뒤에 각 소단면마다 평균유속을 구한다.^[1] i번째 소단면의 단면적을 A_i, i번째 소단면에서의 평균유속을 ${\displaystyle {\overline {V_{i}}}}$라 하면 i번째 소단면에서의 유량 Q_i는

${\displaystyle Q_{i}=A_{i}{\overline {V_{i}}}}$

이것을 다 합치면 총단면 유량 Q가 된다.

${\displaystyle Q=\sum Q_{i}=\sum A_{i}{\overline {V_{i}}}}$

하천의 폭에 따라 수심관측선과 유속관측선의 간격이 달라진다. 예를 들어 수면폭이 80-100m인 하천은 수심관측선은 5m마다, 유속관측선은 10m마다 하는 것으로 정한다. 여러 가지 수면폭으로 나누지만 여기서 일일이 나열하는 것은 생략한다.^[2]

소단면을 정하는 방법에는 중간단면적법(midsection method), 평균단면적법(mean section method)이 있다. 중간단면적법은 관측선이 소구간의 중앙에 있도록 하여 소구간을 분할하는 방법이다. 관측선에서의 평균 유속이 각 소단면에서의 평균유속이라고 가정하게 된다. 소단면 폭을 B로 나타내면 i 소단면의 유량은^[3]

${\displaystyle Q_{i}=A_{i}{\overline {V_{i}}}={\frac {B_{i-1}+B_{i}}{2}}D_{i}{\overline {V_{i}}}}$

평균단면적법은 두 관측선 사이 면적에 대한 평균유속을 두 관측선 유속의 산술평균으로 가정하는 방법이다. i 소단면의 유량은^[4]

${\displaystyle Q_{i}=A_{i}{\overline {V_{i}}}=B_{i}{\frac {D_{i}+D_{i+1}}{2}}\times {\frac {V_{i}+V_{i+1}}{2}}}$

Manning 공식을 이용하는 방법

하천의 횡단면을 알고 있는 경우 Manning 공식을 이용하면 간편하게 평균유속과 유량을 구할 수 있다. n은 조도 계수, R은 경심, I는 동수 경사라 할 때,^[5][6]

${\displaystyle {\bar {V}}={\frac {1}{n}}R^{\frac {2}{3}}I^{\frac {1}{2}}}$

조도계수는 비교적 최근에 만들어진 하도에 대해서는 낮은 값을 쓰고, 오래된 하도에 대해서는 높은 값을 선택하면 된다.^[7]

같이 보기

• 수표 (수리학)
• 수문학