수요물산책유량관측의자동화및개선방향 27. 9. 19. 하천정보센터연구사이민호 1 발표순서 1. 자동화목적 2. 자동유량측정이란 3. 국내외동향및설치사례 5. 문제점및개선방향 6. 기대효과 2 1
1. 목적 유량이란어느시간동안하천단면을흘러가는물의양으로써, 유량측정자료는홍수예보, 물관리업무등에활용 인력으로측정하기어려운지점에서기계를이용한신속한유량측정 배수영향, 조석의영향을받는곳에서의유량측정 유속과유량의실시간연속측정 무인 자동 연속 정밀측정 3 2. 자동유량측정이란 4 2
2. 자동유량측정이란 2.1 유량측정구분 측정방식 측정시기 측정방법 측정장비 저수기 도섭법 유속계 수동측정 평수기 보트이용법 ADP, ADCP 홍수기 교량이용법 부자 고정식 UVM * 경사식 자동측정 항 상 연직이동식 ADVM ** 연직회전식 원판회전식 5 2. 자동유량측정이란 2.2 자동유량측정장비및측정원리 이동시간차방식 (UVM) Ultra Sonic Velocity Meter Accusonic(Flowmeter), Hydrovision(FluviusTT) 도플러방식 (ADVM) Acoustic Doppler Velocity Meter RDI(ADCP),SonTek(ADV) 6 3
2. 자동유량측정이란 7 3. 국내외동향 해외사례 UVM, ADVM 의특성을고려하여적절히사용 나라마다유출특성이다름 - 일본 (UVM, ADVM) - 중국 (ADVM) - 인도 (ADVM) - 미국 (ADVM) 8 4
3. 국내외동향 국내사례 UVM 이 ADVM 보다먼저도입 관수로, 소규모농수로, 자연하천, 대하천, 감조하천으로확대적용 - 청미천시험하천 ( 한국건설기술연구원, 22 년 ) : UVM - 여주대교 ( 한국건설기술연구원, 23 년 ) : UVM - 괴산댐 ( 한국건설기술연구원 프론티어사업, 24 년 ) : UVM - 진동 ( 한국수자원공사, 24) : ADVM - 한강대교 ( 한국건설기술연구원, 25) : ADVM - 고령교 ( 수자원공사, 25) : ADVM - 중랑교 ( 한국건설기술연구원, 26) : ADVM, UVM - 통일대교 ( 한국건설기술연구원, 26) : ADVM - 팽성대교, 규암 ( 유량조사사업단, 27) : ADVM - 적성 ( 유량조사사업단, 27) : UVM 9 3. 국내외설치사례 3.1 일본 ( 도네가와, UVM) single path system 3 layers path length 58 m 1 5
2. 국내외설치사례 일본 ( 도네가와, UVM) Taifun 8.-12.1.24 Tonegawa Taifun 8.-12.1.24 Tonegawa 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 4.5 Velocity Layer 1 Velocity Layer 2 4 Velocity Layer 3 Water Level Discharge 3.5 3 45 4 35 3 Velocity in m/s,9,8,7,6 Water Level YP in m 2.5 2 25 2 Discharge in m³/s,5 1.5 15,4,3 1 1,2,1.5 5 8.1.24 : 8.1.24 12: 9.1.24 24-1-8 9.1.24 24-1-8 1.1.24 24-1-9 1.1.24 24-1-9 11.1.24 24-1-1 11.1.24 24-1-1 12.1.24 24-1-11 12.1.24 24-1-11 13.1.2424-1-12 : : 12: 12: : :12: 12:: :12: 12:: :12: 12:: : 24-1-12 12: 24-1-13 : 11 3. 국내외설치사례 3.1 일본 ( 사와라가와, UVM) responder system / 3 layers / path length 381 m Responder Main House Responder C B A 9 D Flow Meter 12 6
2. 국내외설치사례 일본 ( 사와라가와, UVM) Taifun 8.-12.1.24 Sawara 4,5 45 4 4 Water Level Discharge 3,5 35 3 3 Water Level YP in m 2,5 2 25 2 Discharge in m³/s 1,5 15 1 1,5 5 8.1.24 : 8.1.24 12: 9.1.24 : 9.1.24 12: 1.1.24 : 1.1.24 12: 11.1.24 : 11.1.24 12: 12.1.24 : 12.1.24 12: 13.1.24 : 13 3. 국내외설치사례 3.1 일본 ( 관동전력 ( 주 ), ADVM) 연직이동식 + 연직회전식감조하천에설치격자구성, 격자유속으로부터유량산정 14 7
3. 국내외설치사례 3.2 중국 (Yangtze River near Three Gorges, Shanghi, ADVM) 고정식감조하천 H-ADCP software 로유량산정 15 2. 국내외설치사례 流量 (m 3 /s) 7 6 5 4 3 2 1 24-8-31 : 24-9-1 : H- ADCP 监测流量断面实测流量 24-9-2 : 时间 16 8
3. 국내외설치현황 3.3 인도 (Angoori Barrage,, ADVM) 고정식농업용수로에설치 H-ADCP software 로유량산정 17 2. 국내외설치사례 3 25 H-ADCP (line) StreamPro ADCP (dots) Flow rate (m/s^3) 2 15 1 5 9:36 1:19 11:2 11:45 12:28 13:12 Time 18 9
3. 국내외설치현황 3.4 미국 ( 캘리포니아, ADVM) 고정식소규모농업용수로에설치 H-ADCP software 를이용한유량산정 19 3. 국내외설치사례 3.5 3 H-ADCP (line) StreamPro ADCP (dots) Flow rate (m^3/s) 2.5 2 1.5 1.5 12: 13:12 14:24 15:36 16:48 Time 2 1
3. 국내외설치사례 3.5 국내 ( 한강유역수자원시험장비의설치및운영 2~5 단계 ) 4 5 단계한강대교 3 단계여주대교 시험장비설치지점 1 2 단계청미천유역 21 3. 국내외설치사례 3.5 국내 (26 년도자동유량측정설치사업 ) 22 11
3. 국내외설치사례 3.5 국내 ( 한강대교, ADVM) 23 2. 국내외설치현황 모니터링시스템 RADARS(Real (Real-time Automatic Discharge Acquisition & Remote-control System) 실시간수위및유량검색, 센서의회전수및측정조건모니터링 유량정보화면 (Discharge Information) 앙상블정보화면 (Ensemble Information) 24 12
25 4.1 유량산정방법 면적유속법 (area velocity method) - 중간단면방법 (midsection method) - 평균단면방법 (mean section method) b6 b4 Q5 = v5 d5 2 Q 5 6 v5 + v = 2 6 d5 + d6 2 ( b b ) 6 5 26 13
4.1 유량산정방법 수심 -유속적분법 (depth-velocity integration method) Q = vi di B 27 4.1 유량산정방법 등속선법 (velocity-contour contour method) Q = v A 28 14
4.1 유량산정방법 지표유속법 (Index velocity method) Q = cau max 엔트로피유속분포이론 j ξ = Z( 1 Y) exp( β jy Z + 1) y z Z = δ Y = h + δ + ε, B + δ 유속분포 β + u j, k = uˆmaxu j, k z j j 29 4.2 H-ADCP H 유량산정법 H-ADCP software 원리 고정식 단면자료수동입력 일부구간측정 지표유속법 z1 Zadcp Z zi Yadcp Y1 H-ADCP Cell 1 Cell M yi Acoustic Yj,Zj Beam Channel Bank ( yn,zn) H Y Channel Bank Y H-ADCP X Mean Flow Direction 3 15
4.2 회전식 ADVM 유량산정 유효유속 (filtering) z (EL.m) 1 남단 : 역방향흐름 북단 : 역방향흐름 -1 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 y (m) z (EL.m) 1 남단 : 순방향흐름 북단 : 순방향흐름 -1 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 y (m) 31 4.2 회전식 ADVM 유량산정 무차원유속분포 + 실측유속 원점회귀분석 최대유속 z (EL.m) 1 남단 : 역방향흐름 북단 : 역방향흐름 -1 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 y (m) z (EL.m) 1 남단 : 순방향흐름 북단 : 순방향흐름 -1 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 95 y (m) 32 16
4.3 수동유량측정을통한검증 이동식초음파유량계 (ADCP) 를이용 남단과북단수동유량측정 남단측정 북단측정 33 4.4 유량검증및분석 자동유량측정성과 (26 년 4월 ) 유량측정성과 (26 년 4월 4일 ) 34 17
4.4 유량검증및분석 자동유량측정성과 (26 년 4월 14 일 ) 자동유량측정성과 (26 년 4월 28 일 ) 35 4.4 유량검증및분석 자동유량측정성과 (26 년 11 월 ) 자동유량측정성과 (26 년 11 월 16 일 ) 36 18
4.4 유량검증및분석 자동유량측정성과 (26 년 11 월 21~23 일 ) 고조위 : 순방향흐름과역방향흐름이반복 수위상승 : 역방향흐름, (-)( 유량 수위하강 : 순방향흐름, (+) 유량 수위정점 : 흐름정체, 혼합 저조위 : 노들섬을중심으로순환하는흐름 남단 : 순방향흐름, (+) 유량 북단 : 역방향흐름, (-)( 유량 37 4.4 유량검증및분석 ( 유출량검토 ) 38 19
4.5 수위유량관계곡선과비교 39 4.5 수위유량관계곡선과비교 4 2
4.5 수위유량관계곡선과비교 41 5. 문제점및개선방향 제한된측정조건 : 수심확보, 유속확보, 공기방울 하구의감조구간또는배수영향을받는지점위주로설치 상류지점은수동유량측정 댐직하류에는공기방울로인한적용곤란 설치위치의제한 ( 교각, 하폭등 ) 수동유량측정과병행하여지속적인유량검증및단면자료갱신필요 장비의유지관리측면 수중모터, 끼임방지장치, 통신장비등의정기정검필요 회전식및이동식보다고정식이유리 ( 고장, 가격, 유지관리 ) 불규칙한단면에서의유량산정 지표유속법의유속분포 (?) UVM, ADVM 의장비특성을고려하여지점선정및설치방식선정 42 21
6. 기대효과 짧은시간에유량변동이큰감조하천에서역류, 순류하는유량측정 유량측정시간대폭단축 (1~3 시간 1 분 ) 유량조사원의안전사고방지 수위, 우량관측소와같은유량관측소운영가능 연속자료확보를통한이수및치수업무에활용 43 감사합니다. 44 22