스트림플로우

Streamflow

하천 흐름 또는 채널 유출은 하천과 다른 수로의 의 흐름이며, 순환의 주요 요소입니다.그것은 육지에서 물체로의 물의 이동의 한 요소이고, 다른 요소는 지표면 유출이다.수로로 흐르는 물은 인접한 언덕 경사면의 지표면 유출, 지상에서 나오는 지하수 및 파이프에서 방출되는 물에서 나온다.채널에서 흐르는 물의 유량은 스트림 게이지를 사용하여 측정하거나 매닝 방정식으로 추정할 수 있습니다.시간 경과에 따른 흐름의 기록은 수로학이라고 불린다.의 양이 수로의 용량을 초과하면 플래딩이 발생합니다.

물 순환에서의 역할

개울은 지구상의 모든 생명체에 필수적인 수문학적 순환에서 중요한 역할을 한다.단세포 생물에서 척추 동물에 이르기까지 다양한 생물 종들은 그들의 서식지와 식량 자원을 유동 수계에 의존한다.은 식물과 동물의 모든 풍습을 위한 주요 수경이다.강은 심지어 지하에 있는 대수층들이 하천 바닥을 통해 아래로 물을 배출함으로써 물이 가득 차게 하는 데 도움을 준다.게다가, 강과 유출물이 계속해서 바다를 [1]재충전하기 때문에 바다는 물로 가득 차 있다.하천 흐름은 물이 육지에서 바다 또는 내부 배수 분지로 이동하는 주요 메커니즘입니다.

원천

하천 방류는 채널 강수량, 육로류, 인터플로우 및 지하수의 4가지 소스에서 도출됩니다.

  • 수로 강수량은 수면에 직접 떨어지는 습기로, 대부분의 하천에서 방출에 거의 도움이 되지 않습니다.
  • 지하수는 수로가 물 테이블과 교차하는 하천 바닥으로 유입되어 건조기와 우기 시 모두 베이스 플로우라고 불리는 안정된 물을 공급합니다.하천에 이용할 수 있는 지하수가 많이 공급되고 강수 이벤트에 대한 지하수의 반응이 느리기 때문에 기저류는 시간이 지남에 따라 서서히 변화하며 홍수의 주요 원인이 되는 경우는 거의 없다.그러나 다른 소스로부터의 유출이 중첩되는 단계를 제공함으로써 홍수에 기여한다.
  • 인터플로우는 토양에 침투한 후 수면 위 구역의 하천 수로까지 가로로 이동하는 물입니다.이 물의 대부분은 토양 내에서 전달되며, 일부는 지평선 내에서 이동한다.베이스플로우 다음으로 삼림지대의 하천에 가장 중요한 방류원이다.숲이 우거진 지역의 육로 흐름은 하천 흐름에 거의 영향을 미치지 않습니다.
  • 건조한 지역, 경작지 및 도시화된 지역에서는 육로류 또는 지표면 유출이 일반적으로 하천 흐름의 주요 원천이다.육로 흐름은 땅 위를 매우 느리게 (일반적으로 초당 0.25피트 미만) 이동하는 얇은 층의 물로 시작하는 빗물 유출입니다.집중적인 비가 내리고 거친 땅, 식생, 흡수 토양과 같은 장벽이 없는 경우, 수분이면 수로에 빠르게 도달하여 유량이 갑자기 증가할 수 있습니다.강우와 하천 흐름 사이의 가장 빠른 응답 시간은 야드 배수구, 도로 배수구 및 빗물 하수구가 육로를 통해 흐름을 모아 바로 하천으로 연결하는 도시화된 지역에서 발생합니다.빗물 하수관의 유출 속도는 [2]초당 10에서 15피트에 이를 수 있다.

스트림 플로우의 변화를 일으키는 메커니즘

고여있는 물은 신선하지 않고 오래 머물지 않기 때문에, 강은 항상 흐르고, 이것은 환경에 좋다.하천을 지속적으로 [3]변화시키는 요인은 자연적, 인간적 요인 모두 다음과 같습니다.

자연 메커니즘

  • 강우 및 녹은 눈으로 인한 유출
  • 토양 및 지표수에서 증발
  • 식생에 의한 증산
  • 대수층 지하수 방류
  • 지표수로부터 지하수 재충전
  • 호수 습지의 침전
  • 빙하, 설원, 영구 동토층 형성 또는 소멸

인간에 의한 메커니즘

  • 지표수 유출 및 유역 전환
  • 수력 발전 및 항행의 하천 유량 조절
  • 저수지 및 빗물 저류지의 건설, 제거 및 침전
  • 하천 채널화 및 제방 구축
  • 습지의 배수 또는 복구
  • 도시화와 같은 토지 이용 변화(침식, 침투, 육로류 또는 증발 증식 속도 변화)
  • 폐수 배수구
  • 관개

측정.

흐름은 특정 지점을 통과하는 물의 양으로 측정됩니다.미국에서 사용되는 단위는 초당 입방피트이며, 다른 대부분의 국가에서는 초당 입방미터가 사용됩니다.하천이나 운하의 유량을 측정하는 방법은 다양하다.유량계는 수자원 및 환경관리 또는 기타 목적을 위해 한 위치에서 시간에 따른 지속적인 흐름을 제공한다.하천 유량 값은 전체 강을 따라 조건의 게이지 높이보다 더 나은 지표입니다.흐름 측정은 미국 지질조사국(USGS) 직원이 약 6주마다 실시합니다.그들은 측량을 하기 위해 개울로 걸어가거나 개울 위의 보트, 다리 또는 케이블웨이에서 측량을 한다.각 게이징 스테이션에 대해 게이지 높이와 흐름 간의 관계는 흐름의 자연 범위(매우 낮은 흐름에서 홍수까지)에 걸친 게이지 높이와 흐름의 동시 측정에 의해 결정된다.이 관계를 통해 해당 [4]스테이션으로부터의 스트림플로우 데이터가 제공됩니다.시간 경과에 따른 흐름의 연속적인 측정이 필요하지 않은 목적을 위해 전류계 또는 음향 도플러 속도 프로파일러를 사용할 수 있습니다.폭이 수 미터 이하인 소규모 하천의 경우 를 설치할 수 있습니다.

근사치

오렌지법 또는 플로트법으로 불리는 흐름의 근사치를 제공하는 비공식 방법은 다음과 같습니다.

  1. 스트림 길이를 측정하고 시작점과 종료점을 표시합니다.가장 정확한 측정을 얻으려면 스트림 조건을 변경하지 않고 가장 긴 길이가 필요합니다.
  2. 시작점에 오렌지를 놓고 스톱워치로 결승점에 도달하는 시간을 측정합니다.이 과정을 3회 이상 반복하고 측정 시간의 평균을 구합니다.
  3. 속도를 미터/초 단위로 나타냅니다.측정이 중간류(최대 속도)에서 이루어진 경우, 평균 유속은 거친(암석) 바닥 조건의 경우 측정된 속도의 약 0.8이고 부드러운(진흙, 모래, 부드러운 기반 암석)[5][6] 바닥 조건의 경우 측정된 속도의 약 0.9이다.

감시

미국에서 스트림플로우 게이지는 주로 주정부 및 지방정부 기금에서 자금을 조달하고 있습니다.2008 회계연도에 USGS는 [7]게이지의 일상적인 작동 및 유지보수에 35%의 자금을 지원했습니다.또한 USGS는 하천의 흐름을 연구하기 위해 하이드로그래프를 사용한다.수로그래프는 대부분의 경우 하천 단계(임의의 고도 이상)와 하천 흐름(보통 초당 입방피트 단위)을 보여주는 차트입니다.강우량 및 수질 매개변수와 같은 다른 특성도 표시할 [8]수 있다.

예측

대부분의 스트림, 특히 유역이 작은 스트림의 경우 유량 기록을 사용할 수 없습니다.이 경우 합리적인 방법 또는 그 수정 버전을 사용하여 배출량을 추정할 수 있다.그러나 하천에 대한 방류의 시간 기록을 이용할 수 있는 경우, 수로도를 사용하여 특정 폭풍우에 대한 방류의 단기 예측을 할 수 있다.

단위 하이드로그래프법.이 방법에는 특정 크기의 폭풍우에 의해 발생한 방출량을 시간(보통 몇 시간 또는 며칠)에 걸쳐 플롯하는 그래프가 포함됩니다.이것은 특정 시간(폭풍에 대응하여 강이 불어나고, 최고조에 달하고, 강물이 떨어지는 시간) 동안 특정 폭풍에 의해 생성된 유출만 다루기 때문에 단위 수로법이라고 불립니다.

강우량-유출 관계가 확립되면 후속 강우 데이터를 사용하여 표준 폭풍이라고 하는 선택된 폭풍의 흐름 예측을 할 수 있다.표준폭우란 규모와 빈도가 알려진 고강도 폭풍을 말합니다.단위 하이드로그래프 분석의 한 가지 방법은 흐름의 시간별 또는 매일 증가하는 흐름을 총 유출량의 백분율로 표현하는 것이다.그래프에 표시된 이러한 데이터는 해당 폭풍에 대한 단위 하이드로그래프의 데이터로 폭풍 전 베이스플로우에 추가된 유출을 나타냅니다.

단위 수로법을 사용하여 대규모 배수 유역의 흐름을 예측하는 것은 어렵다. 왜냐하면 대규모 유역의 지리적 조건은 유역의 한 부분에 따라 크게 다를 수 있기 때문이다.개별 폭풍우가 분지를 고르게 덮는 경우는 드물기 때문에 특히 강우량 분포가 그렇습니다.그 결과, 유역은 특정 폭풍에 대해 단위로서 반응하지 않기 때문에 신뢰할 수 있는 수로도를 구축하는 것이 어렵다.

매그니튜드 및 주파수 방식.단위 수로 그래프가 유용하고 신뢰할 수 없는 대규모 분지의 경우 규모와 빈도 방법을 사용하여 과거 흐름의 기록을 기반으로 대규모 흐름의 재발 확률을 계산한다.미국에서는 대규모 하천에 대해 USGS의 수문학과가 이러한 기록을 유지한다.면적이 5,000평방마일 이상인 유역의 경우, 하천 시스템은 일반적으로 5-10개소에서 측정됩니다.

각 측정 스테이션의 데이터는 해당 위치의 상류 유역 부분에 적용됩니다.강의 연간 최대 유량이 수십 년임을 감안할 때, 기록 기간 동안 경험하지 못한 일부 대규모 흐름의 크기를 추정하기 위해 제한된 예측을 할 수 있다.이 기법에는 피크 연간 배출량을 각각의 반복 간격에 대해 플롯할 때 형성되는 곡선(그래프 선)을 투영하는 것이 포함됩니다.그러나 대부분의 경우 곡선이 강하게 휘어지므로 투영을 정확하게 표시하기가 어렵습니다.이 문제는 방전 및/또는 반복 간격 데이터를 로그 그래프 용지에 표시하여 해결할 수 있습니다.플롯이 직선화되면 점을 통해 선을 그릴 수 있습니다.그런 다음 선을 점 이상으로 연장한 다음 문제의 반복 간격에 대한 적절한 방전을 읽음으로써 투영을 할 수 있습니다.

환경과의 관계

수로의 물의 유출은 퇴적물, 영양소오염을 하류로 운반하는 역할을 합니다.물줄기가 없다면, 주어진 유역의 물은 호수나 바다의 최종 목적지로 자연스럽게 이동할 수 없을 것이다.이것은 생태계를 교란시킬 것이다.물줄기는 육지에서 호수와 바다로 가는 중요한 물길 중 하나이다.다른 주요 경로는 지표면 유출(강수 시 및 관개 결과 육지에서 인근 수원으로 흐르는 물의 흐름), 지하수의 지표수로의 흐름, 건설된 파이프와 [9]수로의 물의 흐름이다.

사회와의 관계

스트림플로우는 사회에 유익성과 위해성을 모두 부여한다.하류 유출은 물 추상화 발전을 위해 댐에 저장하기 위해 을 모으는 수단이다.물의 흐름은 하류로 운반하는 것을 돕는다.특정 워터코스에는 계산 가능한 채널이 수용할 수 있는 최대 스트림플로우 레이트가 있습니다.수로에 과도한 양의 물이 존재할 때처럼 스트림플로우가 이 최대 레이트를 초과하면 채널은 모든 물을 처리할 수 없으며 플래딩이 발생합니다.

1993년 미시시피 강 범람은 강에서 기록된 것 중 가장 큰 것으로, 봄과 여름의 폭우에 대한 반응이었다.이른 비로 상류 유역의 30만 평방 마일이 넘는 토양이 물에 잠기면서 침투를 크게 줄였고 토양은 저장 능력이 거의 또는 전혀 없었다.비가 계속 내리면서 지표면 움푹 패인 곳, 습지, 연못, 도랑, 그리고 육지와 빗물로 가득 찬 농경지가 흘러내렸다.물을 저장할 수 있는 남은 용량이 없기 때문에, 육지에서 지류로 흘러들어간 후 미시시피 강으로 흘러들어갔다.한 달 이상 동안 수백 개의 지류에서 유입된 총 하중이 미시시피의 수로를 초과하여 미시시피 강둑을 넘어 인접한 범람원으로 흘러내렸습니다.홍수가 건설된 제방으로 둘러싸인 공학적 수로에 의해 인위적으로 수축되어 범람원의 넓은 부분으로 유출될 수 없는 경우, 홍수의 수위는 더욱 [10]높아지게 되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Streamflow - The Water Cycle, from USGS Water-Science School". water.usgs.gov. Retrieved 2016-05-06.
  2. ^ Marsh, William M. (2010-07-06). Landscape Planning: Environmental Applications (5 ed.). Wiley. ISBN 9780470570814.
  3. ^ "Streamflow - The Water Cycle, from USGS Water-Science School". water.usgs.gov. Retrieved 2016-05-07.
  4. ^ "How do I interpret gage height and streamflow values? — USGS Water Data for the Nation Help System". help.waterdata.usgs.gov. Retrieved 2016-05-06.
  5. ^ R.G. Wetzel, G.E. Likens: 림놀로지 분석, 페이지 62~63.
  6. ^ 미국 산림청"10. 방전량 측정"
  7. ^ 델라웨어 강 유역 위원회.웨스트 트렌튼, 뉴저지, "게이징 스테이션 유지비는 누가 부담합니까?" 2009-04-30.
  8. ^ "USGS WaterWatch -- Streamflow conditions". waterwatch.usgs.gov. Retrieved 2016-05-07.
  9. ^ "Streamflow - Environmental Science: In Context Encyclopedia.com". www.encyclopedia.com. Retrieved 2016-05-06.
  10. ^ "The Great USA Flood of 1993". www.nwrfc.noaa.gov. Retrieved 2016-05-06.