How to measure stream flow rate/ko

이 페이지에서는 소규모 하천 및 강의 유량을 측정하는 간단한 방법과 이를 위해 사용할 수 있는 기타 도구에 대해 설명합니다.

유량은 강이나 하천의 고정된 지점을 통과하는 유체의 총 부피를 시간에 따라 나타낸 것입니다. 이는 그림 1에서 볼 수 있듯이 유체가 이동하는 속도와 유사합니다. 체적 유량은 다음과 같은 다양한 부피/시간 단위로 측정할 수 있습니다.

• 초당 리터(L/s)
• 초당 입방피트(ft³/s)
• 분당 갤런(gal/min)
• 세제곱미터/초 (m³/s)

가정용 도구나 특수 계량기를 사용하여 파이프, 하수 시스템 및 가정용 기기의 유량을 찾을 수 있습니다. 사람들은 유량 데이터를 마이크로 수력 시스템, 폐수 시스템, 빗물 집수, 물 감사 , 침전 속도, 지하수위 통계 및 기타 물 관련 정보에 사용합니다. 주요 강이나 댐 뒤와 같은 더 큰 수역의 유량을 찾으려면 계량기가 사용됩니다. ^{[ 1 ]}

방법 1: 버킷 방식

양동이법은 가정용품으로 유량을 측정하는 간단한 방법입니다. 스톱워치, 큰 양동이, 그리고 가능하면 두세 명의 사람이 필요합니다. 양동이법으로 유량을 측정하는 방법은 다음과 같습니다.

1. 양동이나 용기의 부피를 측정하세요. 흔히 5갤런짜리 양동이라고 하지만 실제 용량은 5갤런보다 적은 경우가 많다는 점을 기억하세요.
2. 개울을 따라 폭포가 있는 곳을 찾으십시오. 폭포를 찾을 수 없다면, 댐을 이용하여 인공 폭포를 만들 수 있습니다(그림 4 참조).
3. 스톱워치를 사용하여 폭포수가 양동이를 가득 채우는 데 걸리는 시간을 측정하세요. 양동이에 물이 채워지기 시작하는 순간 스톱워치를 시작하고, 양동이가 가득 차면 스톱워치를 멈추세요. 양동이를 물줄기 표면 아래에 대고 채우는 것은 실제 유량을 측정하는 방법이 아니므로 피해야 합니다.
4. 양동이를 채우는 데 걸리는 시간을 기록하세요.
5. 2단계와 3단계를 6~7회 반복하고 평균값을 구하세요. 데이터를 기록하기 전에 몇 차례 시험 삼아 해보면 필요한 시간과 측정값을 감을 잡는 데 도움이 됩니다.
6. 하천의 흐름을 방해하는 이물질과 같은 심각한 문제가 발생할 경우에만 데이터를 삭제하십시오.
7. 유량은 버킷의 부피를 버킷을 채우는 데 걸린 평균 시간으로 나눈 값입니다. ^{[ 2 ]}

다음은 캘리포니아 주립 폴리테크닉 대학교 험볼트 캠퍼스 내 졸리 자이언트 크릭의 유량 데이터를 사용한 예입니다 . 이 데이터를 사용하면 체적 유량(Q)은 버킷의 부피(V)를 평균 시간(t)으로 나눈 값과 같습니다.

방법 2: 부동 소수점 방식

부유법(단면적법이라고도 함)은 규모가 큰 하천의 유량을 측정하는 데 사용됩니다. 유량은 하천의 단면적에 물의 속도를 곱하여 구합니다. 부유법을 사용하여 유량을 측정하는 방법은 다음과 같습니다.

1. 개울의 단면이 될 지점을 찾으세요.
2. 미터자 또는 다른 측정 도구를 사용하여 하천 폭을 따라 일정한 간격으로 하천의 깊이를 측정합니다(그림 3 참조). 이 방법은 하천 폭에 대한 리만 합을 손으로 계산하는 것과 유사합니다.
3. 이 데이터를 수집한 후, 각 수심에 측정 간격을 곱하고 모든 값을 더합니다. 이 계산 결과가 하천 단면적입니다.
4. 일반적으로 강의 폭보다 긴 길이의 개울을 선택하여 부유물을 내려보내십시오(오렌지가 아주 좋습니다). ^{[ 3 ]}
5. 스톱워치를 사용하여 4단계에서 시작한 강물을 따라 부표가 이동하는 데 걸리는 시간을 측정하십시오.
6. 5단계를 5~10회 반복하고, 부유물이 물살을 따라 이동하는 데 걸리는 평균 시간을 측정하세요. 보다 정확한 평균값을 얻으려면, 부유물을 강변에서 다양한 거리에서 물에 던지세요.
7. 4단계에서 구한 유속을 6단계에서 구한 평균 시간으로 나누어 유속의 평균 속도를 구합니다.
8. 7단계에서 구한 유속에 마찰 보정 계수를 곱해야 합니다. 하천 바닥과의 마찰로 인해 상류는 하류보다 빠르게 흐르므로, 마찰 보정 계수를 통해 유속을 균일하게 조정합니다. 하천 바닥이 거칠거나 바위가 많은 경우에는 유속에 0.85를 곱합니다. 하천 바닥이 매끄럽거나, 진흙탕이거나, 모래이거나, 매끄러운 암반인 경우에는 유속에 0.9를 곱합니다.
9. 보정된 속도에 단면적을 곱하면 유량(부피/시간)이 됩니다. (단면적과 속도를 측정할 때는 길이/거리 단위를 일관되게 사용해야 합니다(예: 미터, 피트).

방법 3: 위어

위어는 소규모에서 중규모 하천(폭 수 미터 또는 그 이상)의 유량 측정에 사용되는 작은 댐입니다. 위어는 하천의 물이 넘쳐흐르도록 설계되어 그림 4에서처럼 폭포를 형성합니다. 위어는 고도 변화를 증가시켜 유량을 더욱 일정하게 유지함으로써 유량 측정의 정확도를 높입니다. 그러나 하천의 모든 물이 위어 안으로 유입되어야만 유량을 정확하게 측정할 수 있습니다. 또한 위어 뒤쪽에 퇴적물이 쌓이지 않도록 관리하는 것도 중요합니다. 날카로운 마루형 위어가 가장 효과적입니다. 위어에는 광폭 마루형 위어, 날카로운 마루형 위어, 복합 위어, V자형 위어, 최소 에너지 손실 위어 등 다양한 종류가 있습니다.

방법 4: 미터

유량계는 유속을 직접 측정하여 유량을 측정하는 장치입니다. 유량계에는 여러 종류가 있지만 가장 일반적인 것은 피그미 유량계, 와류 유량계, 유량 프로브, 그리고 전류계이며, 이에 대해서는 아래에서 설명합니다.

추가 정보 보기

• 위키피디아: 체적 유량
• 체적 유량 측정

참고 자료