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논문KCI 등재

실무 적용성이 용이한 간편 유속 산정식 제안

A Proposal for Simplified Velocity Estimation for Practical Applicability

서종철|최현구|추태호|전근학
한국습지학회 (Korean Wetlands Society)|2023.05|한국습지학회지 (Journal of Wetlands Researh)|제25권 제2호|pp. 75-82

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엔트로피 이론유속공식1점법2점법3점법Entropy TheoryVelocity Equation1 Point Method2 Point Method3 Point Method
주제분류기타자연과학

초록

하천의 유량 측정 자료는 수자원의 개발 및 유지, 하천 방재의 중요한 기초 자료로 이용되며, 홍수를 예측하고 예방하기 위해 홍수시 가장 정확하게 유량을 측정하는 것이 필요하다. 이에 미국지질조사국(USGS)은 오래전부터 기존의 간편 유속측정법으로 1점법, 2점법, 3점법을 제안하여 지금도 많이 사용하고 있으나, 보다 더 간편하고 신뢰할 수 있는평균유속 산정 방법을 실무에서 요구하는 추세이나 이에 대한 이론적 기반의 실무 적용성 연구는 다소 미진한 상태이다. 이를 위하여 본 연구에서는 확률론적 엔트로피 컨셉을 활용하여 기존의 한계를 보완할 수 있는 실무 적용성이 용이한 간편 유속 산정식을 제안하였다. Coleman과 Flume 실측자료에 적용하여 식의 효용성을 입증하였다. 분석 결과, Flume Data의 경우, 실측값 대비 기존의 USGS 1점법은 평균 7.6%, 2점법은 8.6%, 3점법은 8.1%였다. Coleman Data의 경우, 1점법은 평균 5%, 2점법은 5.6%, 3점법은 5.3%의 오차율을 나타냈다. 반면에 엔트로피 개념을 활용한제안식은 Flume Data는 실측값 대비 1점법은 평균 4.7%, 2점법은 5.7%, 3점법은 5.2%로 나타나 기존의 방법 대비오차율을 약 60%정도 감소하는 것으로 나타났다. 또한, Coleman Data의 경우에서도 1점법은 평균 2.5%, 2점법은3.1%, 3점법은 평균 2.8%의 오차를 보여, 기존의 방법 대비 오차율을 약 50%정도 줄이는 것으로 나타났다. 본 연구결과에 의하면 기존의 1점법, 2점법, 3점법 보다 더 간편하면서 신뢰성 있는 평균유속을 산정할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만, 이는 향후 하천 설계, 운영관리, 특히 재난대비 예측관리 등 각종재난 대비 대응에 보다 유용하게 활용하려면 추가적으로 다양한 하천 실측을 통한 제안식의 지속적인 수정보완이 필요할 것으로 판단된다.

Abstract

Data for measuring the flow rate of streams are used as important basic data for the development and maintenance of water resources, and many experts are conducting research to make more accurate measurements. Especially, in Korea, monsoon rains and heavy rains are concentrated in summer due to the nature of the climate, so floods occur frequently. Therefore, it is necessary to measure the flow rate most accurately during a flood to predict and prevent flooding. Thus, the U.S. Geological Survey (USGS) introduces 1, 2, 3 point method using a flow meter as one way to measure the average flow rate. However, it is difficult to calculate the average flow rate with the existing 1, 2, 3 point method alone.This paper proposes a new 1, 2, 3 point method formula, which is more accurate, utilizing one probabilistic entropy concept. This is considered to be a highly empirical study that can supplement the limitations of existing measurement methods. Data and Flume data were used in the number of holesman to demonstrate the utility of the proposed formula. As a result of the analysis, in the case of Flume Data, the existing USGS 1 point method compared to the measured value was 7.6% on average, 8.6% on the 2 point method, and 8.1% on the 3 point method. In the case of Coleman Data, the 1 point method showed an average error rate of 5%, the 2 point method 5.6% and the 3 point method 5.3%. On the other hand, the proposed formula using the concept of entropy reduced the error rate by about 60% compared to the existing method, with the Flume Data averaging 4.7% for the 1 point method, 5.7% for the 2 point method, and 5.2% for the 3 point method. In addition, Coleman Data showed an average error of 2.5% in the 1 point method, 3.1% in the 2 point method, and 2.8% in the 3 point method, reducing the error rate by about 50% compared to the existing method.This study can calculate the average flow rate more accurately than the existing 1, 2, 3 point method, which can be useful in many ways, including future river disaster management, design and administration.

참고문헌 (25)

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