분석기준
유역면적(Drainage Area, Aw )
유역의 평면상 면적을 말하며 보통 유역분수계로 이루어지는 폐곡선내의 평면적을 말한다. 유역면적은 다음과 같은 2개의 성분들 즉,
(1)하도면적과 (2)유역간면적(流域間面積)으로 나누어진다. 최고 하천차수가 ω인 유역면적은 다음과 같이 쓸 수 있다.
여기서Αij는 i번째 차수의 하천분할단면의 j번째 하도면적이고, A0ij는
i번째 차수의 하천분할단면에 영향을 주는 j번째 유역간면적이다.
유역둘레(Basin Perimeter, Lp )
유역둘레는 지도의 수평면상으로 투영된 주어진 차수의 유역의 경계를 따라서 측정한 길이로 정의되며, 일반적으로 지형도로부터 측정되었거나
항공사진으로부터 구분될 수 있다.
유역평균폭(Effective Basin Width, Rb )
유역평균폭은 최원유로연장(Lb)에 대한 유역면적(A)의 비를 말한다.
형상인자(Form Factor, Rf )
형상인자는 최원유로연장(Lb)의 제곱에 대한 유역면적(A)의 비로 정의되는 무차원 매개변수이다.
형상계수(Shape Factor, Rs )
유역형상계수는 유역면적과 동일한 면적을 가지는 원의 직경(Dc)에 대한 유역의 주하천길이(Lc)의
비로 정의된다.
단일형상계수(Unit Shape Factor, Ru )
단일형상계수는 유역면적의 제곱근에 대한 최원유로연장(Lb)의 비로 정의된다.
원형비(Circularity Ratio, Rc )
원형비는 유역둘레(Lp)와 동일한 길이의 원주를 갖는 원의 면적(Ap)에
대한 유역면적(Aw)의 비로 정의되는 무차원 매개변수이다.
세장률(Elongation Ratio, Re )
세장률은 최원유로연장(Lb)에 대한 유역면적과 동일한 면적을 가진 원의 직경(Dc)의
비로 정의되는 무차원 매개변수이다.
세장률은 유역의 형상이 원에 가까울수록 1.0에 가까워진다. 이 비율은 광범위한 기상과 지질학적인 영역에 대한 0.6∼1.0까지의 범위를
가진다. 통상적인 값은 매우 낮은 기복의 지역에 대하여는 1.0에 가깝고 기복이 심하고 경사가 급한 지역에서는 0.6과 0.9 사이에 있다.
수계밀도(Drainage Density, D )
수계밀도는 유역면적(Aw)에 대한 유역내 하천총길이(Lt)의 비로 정의되며,
단위면적당 하천길이를 의미한다.
수계빈도(Channel-Segment Frequency, Cf )
수계빈도는 유역면적(Aw)에 대한 유역내 하천수의 비로 정의되며, 단위면적당 하천수를 의미한다.
여기서 Nω: 하천차수가 ω인 하천수, ωmax:
유역내 하천의 최고차수
수계유지상수(Constant of Channel Maintenance, C )
수계유지상수는 유역내 하천총길이(Lt)에 대한 유역면적(Aw)으로 정의되며,
수계밀도의 역수이다. 수계유지상수는 단위길이당 하천을 유지하기 위해 필요한 유역면적을 의미한다.
섬세비(Finess Ratio, Ri )
섬세비는 유역둘레(Lp)에 대한 최원유로연장(Lb)의 비로서 정의되며,
유역내 하천망의 거칠고 섬세한 정도를 표현하는 척도가 된다.
기복비(Relief Ratio, Rh )
기복비는 최원유로연장에 대한 유역기복으로서 정의된다.
여기서 H는 유역의 가장 낮은 점(유출점)과 가장 높은 점간의 최대수직 거리로 정의되는 유역기복이다.
상대기복(Relative Relief, Rp )
상대기복은 유역둘레(Lp)에 대한 유역기복(H)의 비로서 정의된다.
기복수(Ruggendness Number, Rn )
기복수는 유역기복(H)과 수계밀도(D)의 곱으로 정의된다.
표고별누가면적
표고별 누가면적은 DEM의 각 셀에 해당하는 표고값을 재분류(reclassify)하여 계산한다.
유역평균표고
유역평균표고는 DEM의 각 셀에 해당하는 표고값을 산술평균하여 계산한다.
유역평균경사의 계산
유역평균경사는 DEM의 각 셀에 해당하는 경사를 도단위로 산술평균하여 계산한다.
유역경사향의 계산
유역경사향은 DEM의 각 셀에 해당하는 경사를 재분류하여 나타낸다.
| 경사향 |
범위(°) |
| 평지(Flat) |
- |
| 북(N) |
337.5∼22.5 |
| 북동(NE) |
22.5∼67.5 |
| 동(E) |
67.5∼112.5 |
| 남동(SE) |
112.5∼157.5 |
| 남(S) |
157.5∼202.5 |
| 남서(SW) |
202.5∼247.5 |
| 서(W) |
247.5∼292.5 |
| 북서(NW) |
292.5∼337.5 |
[표] 경사향 재분류표
DEM의 한 셀에서의 경사 및 향의 계산
경사(S)와 향(A)은 다음과 같은 식을 이용하여 계산한다.
여기서 Z: 표고
dx,dz : x,y 방향의 셀
격자간 거리
DEM의 Zij셀의 표고에 대한 x와 y방향에 대한 변화율은 일반적으로 다음 두가지 방법으로 계산할 수 있다.
① 
② 
그러나 ①식은 해당 셀의 좌우 4개의 셀만을 이용하여 계산이 간단하다는 장점이 있으나, 해당 셀의 표고를 사용하지 않고, 또한 지형고도에 너무
민감하다는 단점이 있어 ②식을 사용하여 x와 y방향에 대한 유한차분치를 계산하였다.
[그림] 3×3 격자망하천특성인자 하천설계기준(한국수자원학회, 2000)에 따르면 유로연장은 다음과 같은 네가지 경우로 정의된다.
-
본류 하천을 따라 유역출구점로부터 지도상에 표시된 하천시작점까지의 거리(통상 축척 1 : 25,000 지형도상에서 추출)
-
본류 하천을 따라 유역출구점부터 유역분수계까지의 거리
-
본류 하천을 따라 유역출구점에서 거리(유로연장)의 10%와 85%되는 두 지점사이의 거리
-
유역출구점에서 유역중심부까지의 거리
금회 유역조사에서는 위의 네가지 정의의 유로연장 중 ①을 유로연장, ②를 최원유로연장으로 정의하였다.
최원유로연장(Basin Length, Lb )
최원유로연장은 본류 하천을 따라 유역출구점부터 유역분수계까지의 거리를 나타낸다.
유로연장
유로연장은 본류 하천을 따라 유역출구점로부터 지도상에 표시된 하천시작점까지의 거리를 나타내며, 하천망 추출은 축척 1 : 5,000
수치지도를 이용하였다.
하천총길이(Total Stream Length, Lt )
하천총길이는 주어진 배수유역에서의 모든 하천길이의 총합을 나타낸다.
하상경사(Channel Slope)
하상경사는 유역출구점에서 하천시작점(=유로연장)까지의 표고차이를 두 지점사이의 유로연장으로 나눈 값이며, 하상경사의 범위가 큰 경우에는
비교적 일정한 구간들로 분할하여 구간별 하상경사를 산정한다.
하천차수(Stream Order, w )
하천망의 다양한 분류 방법들 중에서 수문학에서 가장 흔히 사용되는 방법은 Horton-Strahler 분류체계인데, Melton(1959)은
이 시스템을 뒷받침하고 있는 수학적인 개념들을 설명하였다.
1차 하천은 최상류에 위치한 가장 작은 소하천으로서 두 개의 1차 하천이 합류하여 2차 하천을 형성하는데, 이처럼 하천차수가 w인
두 하천이 합류하게 되면 차수가 w+1 인 하천이 형성된다.
반면, 하천차수가 각각 w,n(n>w)인 두 하천이 합류하였을 때, 합류점 하류부에서의 하천차수는 n이된다.
하천차수는 하류에 이를수록 증가하므로, 주 하천의 차수는 가장 높은 차수이다.
| [그림] |
(a) Horton-Strahler 방법에 따른 가상 하천망
(b) 그림 (a)의 하천차수가 3차인 유역에 대한 하천망 나무형 구조도 |
하천차수에 따른 하천수(Number of Stream of a Given Order, Nw
)
Nw는 하천차수가 w인 하천내의 모든 하천들의 총 수이다. [그림 (a)]에서 보는바와 같이 임의차수의 하천수는
하천차수w가 증가하면 감소한다.
| w(하천차수) |
Nw(하천수) |
| 1 |
19 |
| 2 |
8 |
| 3 |
1 |
[표] 하천차수에 따른 하천수
하천길이(Stream Length, Lw )
하천길이는 주어진 배수유역에서 하천차수가 w인 모든 하천의 총 길이이다.
여기서 Lj는 하천차수가 w인 j번째 하천분할단면(segment)의 길이이고, Nw는
하천차수가 w인 하천의 수이다.
평균하천길이(Mean Stream Length, Lw
)
하천차수가 w인 평균하천길이는 하천개수에 대한 하천길이의 비이다.
주하천길이(Length of the Main Stream, Lc )
주 하천길이는 가장 높은 차수의 하천의 길이로 정의된다.
하천길이비(Stream-Length Ratio, RL )
하천길이비는 하천차수가 w-1인 평균하천길이에 대한 하천차수가 w인 하천길이의 비로 정의된다.
분기율(Bifurcation Ratio, Rb )
하천분기율은 하천차수가 w+1인 하천수에 대한 하천차수가 w인 하천수의 비로 표현되는 무차원 양이다.
