수문학-기초와 응용-, 2색판    
지은이 윤용남  
 
 
2007년 12월 15일 출간
1178쪽 | A4변형판
ISBN 9788992592406
정가 35,000원
   
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수문학(水文學)은 지구상의 물의 순환 전 과정을 다루는 과학의 한 분야로서 인간과 생물이 필요로 하는 물의 공급이라든지, 홍수 및 가뭄과 그로 인한 피해의 경감, 도시 내 배수처리, 홍수터의 관리 등 물의 환경적 중요성 때문에 토목 및 환경공학분야 기술자뿐만 아니라 수문지질 등 기타 지구과학자 및 기술자에게는 기본적으로 대단히 중요한 학문분야라 할 수 있다.
20세기 전반부까지만 하더라도 수문학의 주된 관심사항이었던 수자원의 개발과 관리는 주로 물의 공급과 홍수조절에 초점이 맞추어져 왔으나 오늘날은 이들 문제 이외에도 자연환경 및 생태의 보호와 안전한 식수의 공급보장, 그리고 경관적 및 위락적 가치의 확보를 위한 친수환경의 유지노력 등이 정부의 관심과 예산을 놓고 서로 경합하게 되었다. 뿐만 아니라, 환경보전의 중요성에 대한 일반대중의 의식이 크게 높아져서 물 문제의 해결에 종래의 구조물적 수단보다는 다른 새로운 대안을 내어 놓으라는 압력을 받고 있는 것이 현실이다.
따라서, 본서에서는 수문학분야에서 전통적으로 다루어오던 이수(利水)와 치수(治水)를 위한 각종 분석기법에 추가하여 하천환경 및 생태의 보전에 관련되는 각종 내용을 담으려고 노력하였다. 또한, 물의 순환에 대한 기본원리를 물리적으로 자세하게 설명하려 하였으며, 수문실무에의 적용방법 및 절차를 제시하는 데 주력하였다.

본서의 집필과정
본서는 1970년 저자가 미국 Illinois 주립대학교에서 수문학분야 박사학위를 취득한 후 이듬해에 귀국하여 육군사관학교 교수부에서 근무하면서 겁 없이 집필을 시작하여 1974년 2월에『水文學(381쪽)』이라는 이름으로『태창출판사』에서 처음으로 출판하였다. 그 후 1976년에 약간의 내용을 보완하여 『水文學-基礎와 應用-(408쪽)』으로 『청문각』에서 다시 출판하였다. 그로부터 약 10년이 지난 1987년 고려대학교 토목공학과에 재직 중에 책의 내용을 11개장에서 14개장으로 대폭 보완하면서 『工業水文學(656쪽)』이라는 이름으로 출간하였고, 1998년에 책의 내용을 국문으로 전부 바꾸면서 일부 개정을 하여 『공업수문학(660쪽)』으로 재판하였다. 책의 이름을 『水文學』에서 『工業水文學』으로 바꾼 것은 수문실무에 있어서의 수문학의 공학적 응용의 중요성을 강조하기 위함이었으나 20여 년이 지난 지금에 와서는 전술한 바와 같이 이수, 치수 이외에 하천환경보전측면에서의 수문학의 역할이 증대되고 있어 『수문학, -기초와 응용-』으로 책 이름을 다시 바꾸게 된 것이다.

본서의 내용구성
본서는 전부 15개 장(章)으로 되어 있으며 장별 주요내용을 요약하면 다음과 같다.

제1장 서론
수문학에 관한 전반적인 소개를 위해 수문학의 정의, 물의 순환과 물 순환시스템, 수문학에서 취급하는 주요 분야의 분류 및 타 과학 분야와의 관계, 수문학의 역사적 발달과정, 그리고 지구상의 물의 분포와 우리나라 수자원 현황 등을 소개하였다.
제2장 수문기상론
각종 수문현상을 지배하는 일기와 기후의 형성, 대기압, 기온, 습도, 바람 등 기상인자들의 측정방법과 시간적 및 지리적 변동 특성 등을 소개하였다.
제3장 강수
강수의 유형과 종류를 살펴본 후 강수량의 측정방법, 강수계측망의 적정밀도, 국내 우량관측소 운영현황 및 우량자료의 보관 · 제공현황을 소개하였다. 강수량 자료의 해석에 앞서 실시하는 자료의 일관성 검사와 보삽 및 확충방법, 유역평균우량산정방법, 각종 목적의 단기 강우량 자료의 분석방법과 가능최대강수량의 산정방법 등을 다루었다.
제4장 증발과 증산
증발현상에 영향을 미치는 인자를 살펴본 후 저수지 증발량의 산정방법, 저수지 증발이 하류의 유출에 미치는 영향, 증산량과 증발산량의 측정 및 산정방법, 그리고 농작물의 소비수량 산정방법 등을 다루었다.
제5장 침투와 침루
차단과 지면저류현상을 개관하고 침투현상에 영향을 미치는 인자를 살펴본 후 토양의 침투능 결정방법과 침투지수법에 의한 유역평균침투능 결정방법, SCS 방법에 의한 유역의 유효우량산정방법, 총 우량-유출량 관계 곡선방법 등을 다루었다.
제6장 지하수
지하수의 생성과 지하암석의 성질 및 지하수의 연직분포, 대수층의 종류와 투수능 정도 등을 살펴본 후 지하수 흐름의 기본방정식인 Darcy 공식을 소개하였으며, 유선망에 의한 정상 지하수 흐름의 도식적 해법, 정상 일방향 흐름해석, 양수정으로의 방사상 부정류해석, 피압대수층 내 양수정으로의 방사상 부정류해석, 영상정 방법에 의한 양수정의 해석방법 등을 살펴보았으며, 해수침입에 의한 지하수 오염, 지하수의 인공함양, 지하수의 채취방법 등도 소개하였다.
제7장 하천유량과 유출
하천수위 및 유량의 측정방법과 국내 하천유량관측소 운영현황을 살펴본 후 수위-유량관계 곡선의 작성 및 연장이용방법을 정리하고, 유량자료의 보관 및 제공현황에 관해 살펴보았다. 또한, 하천유출의 구성과 유출순환과정의 특성, 유출에 영향을 미치는 인자, 강우-유출관계 및 유역크기에 따른 관계 분석방법, 소유역의 첨두홍수량 산정 방법을 소개하였으며, 월 강우량과 월 유출고 간의 관계분석방법에 관해서도 살펴보았다.
제8장 수문곡선해석 및 합성
수문곡선의 구성과 호우 및 토양수분조건에 따른 수문곡선의 모양이 어떻게 나타나는지를 검토하고 수문곡선의 분리방법, 수문곡선해석을 위한 시간매개변수 간의 관계, 단위유량도이론 및 유도방법, 단위유량도의 지속기간 변경방법, 합성단위유량도 방법 등을 소개하였으며, 유도된 단위도를 적용하여 홍수수문곡선을 합성하는 방법과 표면류의 수문곡선 작성방법에 대해서도 살펴보았다.
제9장 수문학적 홍수추적
수문학적 홍수추적의 기본 방정식인 저류 방정식을 소개하고 저수지와 자연하도의 저류량 결정방법을 살펴보았으며, 저수지를 통한 홍수추적방법과 하도홍수추적방법, 그리고 유역을 일련의 선형저수지로 구성되었다고 가정하여 유출의 전이와 지체에 의해 유출수문곡선을 계산하는 유역추적법을 소개하였다. 또한, 유역을 일련의 비선형저수지와 하도구간으로 구성되었다고 가정하여 유역으로부터의 유출을 계산하는 저류함수법에 의한 유출수문곡선의 계산방법에 대해서도 살펴보았다.
제10장 수리학적 홍수추적
수리학적 홍수추적은 부정류인 홍수류의 연속 및 운동량방정식을 연립하여 풀어서 지점별로 시간별 유속과 수심을 산정하여 홍수수문곡선을 계산하는 방법이라 할 수 있으며, 지배 방정식의 유도 및 변형방법에 대해 소개한 후 간략해법인 운동파 추적기법을 살펴보았다. 수리학적 하도추적을 위한 3가지 수치해석기법과 초기 및 경계조건의 내용을 소개하였으며 확산파 추적기법에 속하는 Muskingum-Cunge 홍수추적방법에 관해 자세하게 살펴보았다. 또한, 동역학파 홍수추적을 위해 널리 사용되고 있는 각종 범용 컴퓨터 프로그램을 간략하게 소개하였다.
제11장 도시수문 및 도시유출관리
도시유역의 수문분석을 위한 접근방법을 살펴본 후 도시화가 도시유역으로부터의 유출에 미치는 영향과 각종 유출계산방법을 다루었으며, 비점 오염부하량과 토양손실량의 산정방법을 광범위하게 살펴보았다. 도시지역의 홍수피해저감시설인 유수시설과 저류시설의 계획 및 수문․수리학적 설계방법을 소개하였으며, 도시지역의 빗물펌프장과 침사지의 설계절차에 관해서도 살펴보았다.
제12장 확정론적 수문모의기법
수문모의모형을 분류하고 확정론적 수문모의기법의 기본개념을 소개하였으며 이미 개발되어 있는 단일사상 모형과 연속형 모형 중 가장 많이 사용되고 있고 대표적인 강우-유출관계를 모의하는 모형들을 소개하였으며 모형의 검정 및 정확도 기준설정과 모형의 검정절차를 살펴보았다. 또한, 확정론적 수문모의모형의 적용분야로 자료관리, 수문학적설계, 수문시스템 운영조작, 하천유역관리, 교육 및 연구 등의 응용에 관해 소개하였다.
제13장 확률론적 수문해석기법
확률의 기본개념과 수문 빈도해석에서 흔히 사용되는 각종 확률 분포를 소개하였으며, 각종 확률분포의 몇 가지 매개변수 추정방법에 대해 살펴보았다. 특히, 최근에 확률분포의 매개변수 추정에 많이 사용되는 확률가중모멘트법과 L-모멘트법을 상세하게 소개하였으며 분석대상 자료집단의 최적확률분포형 결정절차도 소개하였다. 수문자료 계열의 구성방법과 구성된 자료계열의 점 빈도해석에 의한 지점 확률수문량의 결정방법과 지역빈도해석방법에 의한 대상유역의 확률수문량 결정방법에 관해 살펴보았으며, 수문자료 계열의 빈도해석에 범용되고 있는 국내외 컴퓨터 프로그램을 소개하였다.
제14장 추계학적 수문모의발생기법
한정된 수문자료계열을 사용하여 장기간 수문자료계열을 모의발생시키는 두 가지 방법인 무작위 발생방법과 자기 회귀형 발생방법의 이론과 절차를 살펴보았다. 두 방법 중 어느 방법을 선택해야 하는지는 표본자료계열의 수문학적 지속성 여부에 달려 있으므로 수문학적 지속석 판정방법으로서 1차 계열상관계수에 의한 방법과 계열상관도에 의한 방법을 각각 소개하였다. 또한, 이들 수문자료계열의 모의발생방법의 응용분야로서 저수지의 적정규모 결정 및 운영조작분석과 광역수자원시스템의 분석방법 등을 살펴보았다.
제15장 수공구조물의 수문학적 설계
수공구조물은 대상 유역면적의 크기 혹은 설계홍수량의 크기에 따라 소규모, 중규모 및 대규모 수공구조물로 분류할 수 있으며, 설계홍수량의 결정방법도 동일하지 않은 것이 보통이다. 따라서, 수공구조물의 규모분류기준과 수문설계방법을 분류하였으며, 수문설계에 필요한 기상 및 수문자료와 지상학적 자료의 획득방법을 제시하였다. 수공구조물의 설계빈도설정기준과 그에 따른 설계호우의 합성방법, 수공구조물의 규모에 따른 설계홍수량의 산정방법 및 절차에 관해 상세하게 살펴보았으며, 이수기능을 가지는 다목적댐의 경우 용수공급목적을 달성하기 위해 필요한 댐의 소요활용저수용량의 결정방법과 일정용량을 가진 저수지로부터의 용수공급 능력을 결정하는 절차에 관해서도 살펴보았다.

본서를 집필함에 있어서 저자는 지구상의 물의 순환과정을 형성하는 개개성분과정의 정량적 해석과 성분과정 간의 관계에 대한 기본원리를 물리적으로 이해하기 쉽게 설명하려고 노력하였으며, 중요한 이론이나 자료의 경우는 독자의 더 깊은 이해를 위해 참고할 문헌의 목록을 장별로 수록하였다. 또한, 가급적 최신의 국내 수문관련 정보를 소개함으로써 우리나라 수문실무에 빨리 익숙할 수 있도록 노력하였다. 따라서, 본서가 수문학을 처음 공부하는 학생들에게는 수문학에서 다루는 여러 가지 세부토픽에 대한 이론과 실제를 쉽게 이해할 수 있게 하는 도우미의 역할을 하는 한편, 수문분야 실무기술자들에게는 이 책이 수문학의 기본원리뿐만 아니라 실무해결을 위한 각종 방법 및 기존모형을 소개해주는 참고도서가 되었으면 하는 마음이다. 또한, 본서에 포함되어 있는 130여 개의 예제풀이는 수문학분야의 주요 실무해결을 위한 대표적인 계산 예라 할 수 있으며, 250여 개의 연습문제는 각종 수문계산 요령에 대한 이해의 폭을 더 넓히기 위해 학생들에게 주어진 선물이라 할 수 있겠다.

본서의 교습방법에 대한 제언
본서는 토목 · 환경공학 분야의 학부 및 대학원 학생과 하천, 수자원, 수력분야의 실무기술자를 대상으로 집필되었다. 본서는 학부과목인 수문학, 수자원공학, 수공설계 등의 강의교재로 선별적으로 사용할 수 있으리라 생각되는 바, 수문학 강좌의 경우 1개 학기 과정이면 제6장을 제외한(『지하수』는 응용수리학 과목에서 강의하는 것이 바람직) 제1∼9장 전부와 제10장의 일부(제10.6절)를 강의할 수 있을 것으로 본다. 만약 2개 학기 과정이면 1개 학기 과정에 강의할 내용 전부와 제12장 및 제13장을 강의하면 적절할 것으로 본다. 수공설계와 수자원공학 과목의 경우는 수문학 과목을 마친 후에 강의되므로 제11∼13장과 제15장을 강의하는 것이 적절할 것이다. 대학원 과정의 경우는 제10∼14장의 내용이 각각 대학원 과정의 단일과목으로 강의될 수 있는 내용이므로 본서의 내용이 참고도서의 역할을 할 수 있을 것으로 본다.
또한, 수자원개발 및 수력개발부문의 설계업무에 종사하는 실무기술자의 경우는 본서가 제1∼9장의 기초수문학분야뿐만 아니라 제10∼15장까지의 비교적 고급 수문학분야까지 다루고 있으므로 설계실무에 많은 도움이 되는 참고도서의 역할을 할 수 있을 것으로 믿는다.

감사의 글
1972년 천학(淺學)으로 『水文學』이라는 책을 집필하기 시작하여 오늘에 이르기까지 35년여 동안 중단없이 수문학을 공부 할 수 있도록 격려해주시고 도와주신 나의 스승과 선배, 동료, 그리고 사랑하는 제자들에게 깊은 감사를 드리면서 경건한 마음으로 이 책을 출간하는 바이며, 이 책이 국내 수문학의 발전과 수문실무 해결에 보탬이 될 수 있기를 바라를 마음이다.
저자가 이 책을 집필하는 데 필요한 여러 가지 국내수문실무 관련자료를 제공해 주신 한국건설기술연구원의 정성원 박사와 ㈜삼안의 김원석 이사, 윤여승 이사, 그리고 제12장에서 수문모의모형의 실행예제 3개를 풀이해 주신 장수형 박사에게 심심한 사의를 표하는 바이다.
지난해 초부터 오늘 이 시간까지 아주 좋은 환경 속에서 집필에 전념할 수 있도록 배려해주신 프라임그룹의 백종헌 회장님과 ㈜삼안의 임종아 사장님께 마음깊이 감사드리며, 같은 공간에서 같이 호흡해온 ㈜삼안의 수자원부와 수력부의 임원 및 직원 여러분과 함께 이 책을 출간하는 기쁨을 나누고 싶다. 또한, 본서를 이렇게 품위 있는 작품으로 제작해 주신 청문각 출판사의 김홍석 회장님과 꼼꼼한 편집과 교정을 하느라 수고해 주신 직원여러분께도 깊은 감사를 드린다.
마지막으로, 정년 후에도 집으로 퇴근해서까지 원고를 쓰고 고치는 나날을 넉넉한 마음으로 이해해 준 사랑하는 아내에게도 고마움을 표시하고 싶다.
 
저자 소개 -
학 력
1959. 2.∼1963. 2. 육군사관학교 졸업, 이학사
1965. 2.∼1967. 2. 미국 University of Illinois 대학원, 공학석사(수공학)
1968. 9.∼1970. 9. 미국 University of Illinois 대학원, 공학박사(수공학)

경 력
1971. 2.∼1982. 8. 육군사관학교 교수부 토목공학과, 조교수, 부교수, 교수
1983. 9.∼2006. 2. 고려대학교 토목 · 환경공학과 교수
1994. 5.∼2006. 2. 고려대학교 방재과학기술연구센터 소장
1996. 6.∼1998. 6. 고려대학교 대학본부 관리처장
1986. 9.∼1988. 2. 한국건설기술연구원 원장(제2대)
1999. 3.∼2001. 2. 한국수자원공사 비 상임이사
2002.11.∼2003. 4. 국무총리실 수해방지대책기획단 민간위원장
2006. 3.∼현 재 (주)삼안 상임고문

학술단체경력
1999. 3.∼2001. 2. 한국수자원학회 회장
2002. 2.∼2004. 2. 한국물학술단체연합회 회장
2002. 2.∼2004. 5. 한국방재협회 회장
1999. 3.∼2001. 2. 한국대댐회 부회장
1995. 5.∼1997. 2. 대한토목학회 부회장
2004. 5.∼2007. 6. 국제대댐회(ICOLD) 부총재
2004. 7.∼2007. 8. 아세아-대양주 지구과학회(AOGS) 수문과학부문 회장
2005. 5.∼현 재 한국방재협회 명예회장
2007.10.∼현 재 한국자연재해저감산업협회 회장
수 상
정부포상
보국훈장 삼일장(1980), 대통령 표창(1980), 국민훈장 동백장(2000), 옥조근정훈장(2006)
학술단체 포상
대한토목학회 논문상(1979), 한국수문학회 학술상(1981), 대한토목학회 학술상(1986), 한국대댐회 학술상(1992), 한국수자원학회 학술상(1994), 대한토목학회 공로상(1997), 국제 물과학 · 공학회(ICHE) 특별봉사상(2000), 일본수문수자원학회(JSHWR) 국제상(2002), 국제대댐회(ICOLD) 명예 회원상(2003), 한국방재협회 공로상(2005)

저 서
토목공학개론(공저, 청문각, 1973), 수문학(태창출판사, 1974), 수문학-기초와 응용-(청문각, 1976), 수리학-기초편-(공저, 청문각, 1979), 기초수리실험법(청문각, 1980), 확률의 기초개념(공동번역, 형설출판사, 1981), 수리학-기초와 응용-(청문각, 1985), 공업수문학(청문각, 1987)
 
옮긴이 소개 -
 
1장 서 론

1.1 수문학의 정의 3
1.2 물의 순환 3
1.3 물의 순환 시스템 5
1.3.1 유 역 5
1.3.2 수문시스템에 대한 물 수지 분석 7
1.4 수문학에서 취급하는 분야 8
1.5 타 과학분야와의 관계 8
1.5.1 기상학과 기후학 8
1.5.2 지형학 9
1.5.3 지질학과 토양학 9
1.5.4 해양학과 호수학 9
1.5.5 수리학 10
1.6 수문학의 역사적 발달과정 10
1.6.1 고대수문학 10
1.6.2 근대수문학 10
1.6.3 현대수문학 11
1.6.4 컴퓨터 시대 수문학 13
1.7 지구상의 물의 분포 14
1.8 우리나라의 수자원 15
1.8.1 우리나라의 주요 하천 및 대규모 댐 현황 15
1.8.2 우리나라 수자원의 부존량 및 이용현황과 전망 20
참고문헌 23

2장 수문기상론

2.1 서 론 27
2.2 일기와 기후 27
2.3 대기압 29
2.3.1 대기압의 측정 및 고도에 따른 대기압의 변화 29
2.3.2 대기압의 지리적 분포 30
2.4 기 온 32
2.4.1 기온의 측정 32
2.4.2 기온의 통계학적 표현방법 33
2.4.3 하루 중 기온의 시간적 변화 33
2.4.4 기온의 연직방향 변화 34
2.4.5 기온의 지리적 분포 35
2.4.6 기온의 연중변화 40
2.5 습 도 42
2.5.1 수증기의 성질 42
2.5.2 습도관련 변수의 정의 및 경험공식 45
2.5.3 습도의 측정 47
2.5.4 습도의 지리적 및 시간적 분포 51
2.6 바 람 52
2.6.1 바람의 측정 55
2.6.2 바람의 지리적 및 시간적 변화 56
연습문제 61
참고문헌 63

3장 강 수

3.1 서 론 67
3.2 강수의 유형 67
3.3 강수의 종류 70
3.4 인공강우 70
3.5 강수량의 측정 71
3.5.1 보통우량계 71
3.5.2 자기우량계 73
3.5.3 설량계와 적설계 78
3.5.4 강수계에 의한 강수량의 측정오차 79
3.5.5 기상레이더에 의한 강우량 측정 80
3.5.6 인공위성에 의한 강우량 측정 82
3.6 강수계측망의 밀도 82
3.7 강수량 자료의 수집 및 보관 85
3.8 강수량 자료의 일관성 검사와 보삽 및 확충 86
3.8.1 강수량 자료의 일관성 분석 86
3.8.2 강수량 기록의 보삽 추정 89
3.8.3 강수량 자료의 양적 확충 92
3.8.4 강수량의 장기변동성향의 정성적 판단 93
3.9 유역의 평균강우량 산정 94
3.10 강수량 자료의 분석 98
3.10.1 강우강도와 강우지속기간 관계 99
3.10.2 강우강도-지속기간-발생빈도 관계 100
3.10.3 평균우량깊이와 유역면적 관계 105
3.10.4 평균우량깊이-유역면적-강우지속기간 간의 관계분석 107
3.11 가능최대강수량의 산정방법 111
3.11.1 수문기상학적 방법 111
3.11.2 최대강우량 포락곡선 방법 113
3.11.3 통계학적 방법 114
3.12 강수량의 지리적 및 시간적 변동성 114
3.12.1 강수량의 지리적 변동성 116
3.12.2 강수량의 시간적 변동성 120
연습문제 123
참고문헌 131

4장 증발과 증산

4.1 서 론 135
4.2 증발현상을 지배하는 인자 136
4.3 저수지 증발량의 산정방법 137
4.3.1 물 수지방법 138
4.3.2 에너지 수지방법 138
4.3.3 공기동역학적 방법 146
4.3.4 에너지 수지 및 공기동역학적 원리의 혼합적용 방법 148
4.3.5 증발접시에 의한 저수지 증발량의 측정 153
4.4 저수지 증발이 하류의 하천유량에 미치는 영향 160
4.5 증 산 162
4.5.1 증산현상을 지배하는 인자 162
4.5.2 증산량의 측정 163
4.6 증발산 164
4.6.1 증발산계에 의한 측정방법 164
4.6.2 물 수지계산에 의한 산정방법 165
4.6.3 에너지 수지계산에 의한 산정방법 166
4.6.4 기상자료를 이용한 월 잠재 증발산량의 산정방법 171
4.7 실제 증발산량의 추정 174
4.8 농작물의 소비수량 산정방법 175
4.8.1 Blaney-Criddle 방법 175
4.8.2 Penman-Monteith 방법 178
연습문제 180
참고문헌 184

5장 침투와 침루

5.1 서 론 187
5.2 차단과 지면저류 188
5.2.1 차 단 188
5.2.2 지면저류 189
5.3 침투현상을 지배하는 인자 190
5.4 토양의 침투능 결정방법 193
5.4.1 침투계에 의한 침투능의 측정방법 194
5.4.2 침투모형에 의한 침투능의 산정 194
5.5 침투지표법에 의한 유역의 평균침투능 결정 205
5.5.1 Φ-지표법 206
5.5.2 W-지표법 207
5.6 SCS 방법에 의한 유역의 유효우량 산정 208
5.6.1 유역의 선행토양함수조건 209
5.6.2 수문학적 토양군의 분류 211
5.6.3 토지 이용과 식생피복 처리상태 및 수문학적 조건의 분류 214
5.6.4 SCS 유출곡선지수의 결정 221
5.6.5 총 우량-유효우량 관계모형의 설정 226
5.6.6 SCS 방법에 의한 하천유역의 평균 유효우량 산정 230
5.7 토양의 초기함수조건에 따른 총 우량-유출량 관계 236
5.7.1 선행강수지수 236
5.7.2 지하수유출량과 토양함수 미흡량 238
연습문제 239
참고문헌 245

6장 지하수

6.1 서 론 249
6.2 지하수의 생성과 지하암석의 성질 249
6.3 지하수의 연직분포 251
6.4 대수층의 종류와 투수능 255
6.5 지하수 흐름의 기본방정식 258
6.5.1 Darcy의 법칙 258
6.5.2 지하수 흐름방정식의 일반형 262
6.5.3 피압대수층 내의 부정류방정식 263
6.5.4 비 피압대수층 내의 부정류방정식 264
6.6 유선망에 의한 정상 지하수 흐름의 도식적 해법 265
6.6.1 유선망에 의한 등방향성 토양에서의 지하수 흐름 해석 265
6.6.2 유선망의 작도 절차 267
6.7 정상 일방향 흐름 해석 270
6.7.1 피압대수층 내의 흐름 270
6.7.2 비 피압대수층 내의 흐름 272
6.8 양수정으로의 방사상 정상류 해석 275
6.8.1 피압대수층 내 양수정으로의 방사상 정상류 276
6.8.2 비 피압대수층 내 양수정으로의 방사상 정상류 279
6.8.3 강우시 비 피압대수층 내 양수정으로의 방사상 정상류 282
6.9 피압대수층 내 양수정으로의 방사상 부정류 해석 285
6.9.1 Theis 방법 287
6.9.2 Jacob 방법 290
6.10 영상정 방법에 의한 양수정의 해석 292
6.11 해수의 침입에 의한 지하수 오염 296
6.12 지하수의 인공함양 298
6.13 지하수의 채취방법 300
연습문제 303
참고문헌 309

7장 하천유량과 유출

7.1 서 론 313
7.2 하천수위의 측정 313
7.2.1 하천수위계 313
7.2.2 하천수위 관측지점의 선정 316
7.2.3 전국 하천수위 관측소 운영현황 317
7.2.4 하천수위자료의 보관 및 제공 319
7.3 하천유량의 측정 320
7.3.1 직접유량 측정방법 320
7.3.2 간접유량 측정방법 332
7.4 전국 하천유량 관측소 운영현황 340
7.5 수위-유량 관계곡선 341
7.5.1 수위-유량 관계곡선의 일반형 341
7.5.2 수위-유량 관계곡선식의 유도 342
7.5.3 수위-유량 관계곡선의 조정 343
7.6 수위-유량 관계곡선의 연장방법 350
7.6.1 전 대수지 방법 351
7.6.2 Stevens 방법 351
7.7 하천유량의 표시방법과 유량자료의 보관 및 제공 354
7.7.1 하천유량의 단위 표시방법 354
7.7.2 하천유량의 시간적 변화를 표시하는 곡선 354
7.7.3 하천유량 자료의 보관 및 제공 355
7.8 유출의 구성 및 유출순환과정 357
7.8.1 유출의 구성 358
7.8.2 유출의 순환과정 360
7.9 유출에 영향을 미치는 인자 362
7.9.1 기후학적 인자 362
7.9.2 유역특성인자 363
7.9.3 하천유로 특성인자 373
7.10 강우-유출 관계 및 유역 크기에 따른 관계분석방법 381
7.11 소유역의 첨두홍수량 산정 383
7.11.1 합리식 383
7.11.2 유역의 집중시간 결정방법 388
7.11.3 합리식에 의한 첨두홍수량 산정 예 394
7.11.4 기타 첨두홍수량 산정공식 397
7.12 월 강우량과 월 유출고 간의 관계 400
연습문제 403
참고문헌 411

8장 수문곡선 해석 및 합성

8.1 서 론 415
8.2 수문곡선의 구성 417
8.3 호우 및 토양수분조건에 따른 수문곡선의 모양 419
8.4 수문곡선의 분리 421
8.4.1 단순 수문곡선의 분리 422
8.4.2 복합 수문곡선의 분리 425
8.5 수문곡선 해석에 있어서의 시간매개변수 간의 관계 426
8.6 단위유량도 이론 427
8.7 단순 호우사상으로부터의 단위유량도 유도 431
8.8 복합 호우사상으로부터의 단위유량도 유도 435
8.9 매트릭스 해법에 의한 단위유량도 유도 436
8.10 단위유량도 지속기간의 변환 439
8.10.1 정수배 방법 439
8.10.2 S-곡선법 441
8.10.3 S-곡선법에 의한 순간 단위유량도의 유도 445
8.11 단위유량 분포도 450
8.12 단위유량도의 합성방법 451
8.12.1 Snyder 합성단위도법 451
8.12.2 SCS 무차원 합성단위도법 459
8.12.3 나까야스 종합단위도법 466
8.12.4 Espey의 10분 합성단위도법 470
8.13 단위도의 적용에 의한 홍수수문곡선의 합성 471
8.13.1 유역의 형상이 단위도의 특성에 미치는 영향 471
8.13.2 홍수수문곡선의 합성 473
8.14 표면류의 수문곡선 475
8.15 단위도법을 사용하는 강우-유출관계 모형 478
연습문제 479
참고문헌 487

9장 수문학적 홍수추적

9.1 서 론 491
9.2 저류방정식 492
9.3 저류량의 결정 493
9.3.1 저수지의 저류량 결정 493
9.3.2 자연하도구간별 저류량 결정 495
9.4 국지 유입량의 처리 497
9.5 저수지 홍수추적 498
9.5.1 저수지의 저류량-유출량 관계곡선의 작성 498
9.5.2 Puls의 저수지 홍수추적 방법 500
9.5.3 수정 Puls 저수지 홍수추적 방법 508
9.5.4 유출량이 조절될 경우의 저수지 홍수추적 512
9.6 하도 홍수추적 513
9.6.1 Muskingum 방법 514
9.6.2 Muskingum-Cunge 방법의 개요 523
9.7 유역 홍수추적 523
9.7.1 선형저수지 가정에 의한 순간단위도의 유도 524
9.7.2 Muskingum의 유역추적방법 528
9.7.3 시간-면적 관계곡선에 의한 유역 홍수추적 방법 529
9.7.4 Clark의 유역 홍수추적 방법 533
9.8 저류함수법에 의한 유역 및 하도 홍수추적 547
9.8.1 유역의 저류함수와 유출계산방법 549
9.8.2 하도의 저류함수와 유출계산방법 551
9.8.3 저류함수를 사용한 홍수추적 계산방법 552
9.8.4 저류함수모형의 각종 매개변수 산정방법 554
9.8.5 저류함수법에 의한 유출계산 예 572
연습문제 577
참고문헌 585

10장 수리학적 홍수추적

10.1 서 론 589
10.2 부정류 지배방정식의 유도 590
10.2.1 연속방정식 590
10.2.2 운동량방정식 591
10.3 부정류 지배방정식의 변형 593
10.3.1 동역학파 방정식 594
10.3.2 운동파 방정식 594
10.3.3 확산파 방정식 596
10.4 운동파 추적기법 597
10.4.1 표면류의 운동파 추적방정식 599
10.4.2 운동파의 하도추적방법 599
10.4.3 운동파 추적방정식의 수치해법 601
10.5 수리학적 하도추적을 위한 수치해석기법 603
10.5.1 양해성 유한차분법 603
10.5.2 음해성 유한차분법 606
10.5.3 특성곡선법 608
10.5.4 수리학적 하도홍수추적을 위한 초기 및 경계조건 608
10.6 Muskingum-Cunge 홍수추적방법 609
10.6.1 Muskingum-Cunge 홍수추적방정식의 유도 609
10.6.2 Muskingum-Cunge 방법에 대한 평가 612
10.7 동역학파 홍수추적을 위한 범용 컴퓨터 프로그램 617
10.7.1 DWOPER와 DAMBRK 모형 617
10.7.2 FLDWAV 모형 618
10.7.3 UNET 모형 619
10.7.4 SMS 모형 619
10.7.5 CCHE2D 모형 620
10.7.6 RAMS 모형 620
연습문제 622
참고문헌 626

11장 도시수문 및 도시유출관리

11.1 서 론 631
11.2 도시수문학의 접근방법 632
11.2.1 경험적 방법 632
11.2.2 물리기반 방법 632
11.3 도시화가 유출에 미치는 영향 633
11.3.1 유출특성의 변화 634
11.3.2 수질의 변화 635
11.4 도시하천 유역에서의 유출계산 방법 636
11.4.1 합리식 636
11.4.2 수정합리식 640
11.4.3 RRL 방법 644
11.4.4 ILLUDAS 649
11.4.5 SWMM 664
11.4.6 STORM 669
11.4.7 MOUSE 671
11.5 비점원 오염부하량의 산정기법 674
11.5.1 비점원 오염의 정의 및 기본성질 675
11.5.2 비점원 오염부하량 산정방법 675
11.6 토양손실량의 산정기법 682
11.6.1 원단위법 682
11.6.2 범용토양손실공식 683
11.6.3 도로건설현장에 대한 범용토양손실공식의 적용 691
11.6.4 개정 범용토양손실공식 693
11.7 유수시설과 저류시설의 계획 및 설계 693
11.7.1 유수시설과 저류시설의 정의 694
11.7.2 유수지 혹은 저류지의 계획 및 설계를 위한 일반절차 694
11.7.3 제1단계: 관련자료 수집 및 분석 695
11.7.4 제2단계: 유수지/저류지 설치 후보지점의 선택 696
11.7.5 제3단계: 설계홍수량의 재현기간 설정 697
11.7.6 제4단계: 예비수문분석에 의한 소요용량의 개략추정 700
11.7.7 제5단계: 평면적 및 입면적 배치 703
11.7.8 제6단계: 세부 수문ㆍ수리설계 704
11.8 도시지역 유수지 및 배수펌프장의 설계 711
11.8.1 도시지역의 내수처리 방식 711
11.8.2 유수지 및 펌프의 용량결정시 강우발생지역의 범위고려 712
11.8.3 설계빈도의 선택 713
11.8.4 설계강우의 선택 및 설계유입 홍수수문곡선의 산정 713
11.8.5 자연배수량의 결정 713
11.8.6 유수지용량-펌프용량 관계곡선의 작성 714
11.8.7 유수지의 계획홍수위와 저수위 715
11.8.8 유수지 용량의 결정 715
11.9 침사지의 설계 718
11.9.1 침사지의 기능 및 종류 718
11.9.2 침사지의 구성 719
11.9.3 침사지의 소요용량 결정 720
11.9.4 침사지의 세부설계 절차 722
연습문제 732
참고문헌 739
12장 확정론적 수문모의기법

12.1 서 론 745
12.2 수문모의모형의 분류 745
12.2.1 확정론적 수문모의모형 745
12.2.2 통계학적 수문분석기법 747
12.3 집체형 모형에 의한 수문모의기법 748
12.3.1 집체형 모형에 의한 수문모의기법의 기본 749
12.3.2 모형의 입력 및 출력자료의 선정 750
12.3.3 모형의 구조선택 750
12.3.4 정확도 기준에 의한 모형의 검정 751
12.3.5 모의된 모형의 응용분야 751
12.4 기 개발된 집체형 수문모의모형 752
12.4.1 단일사상 강우-유출 모형 754
12.4.2 연속형 강우-유출 모형 790
12.5 집체형 모형의 검정과 정확도 기준 801
12.5.1 검정에 있어서의 정확도 기준 801
12.5.2 모형의 검정방법 803
12.6 분포형 모형에 의한 수문모의기법 805
12.6.1 분포형 모형의 기본 805
12.6.2 대표적인 분포형 모형 806
12.7 확정론적 수문모의모형의 응용분야 809
12.7.1 자료 관리 809
12.7.2 수문학적 설계 810
12.7.3 수문시스템의 운영조작 811
12.7.4 하천유역 관리 811
12.7.5 교육 및 연구 811
참고문헌 813

13장 확률론적 수문분석기법

13.1 서 론 823
13.2 확률과 확률분포 824
13.2.1 확률법칙 824
13.2.2 확률분포 826
13.2.3 확률분포의 특성 830
13.3 확률분포형의 매개변수 추정방법 835
13.3.1 모멘트법 835
13.3.2 최우도법 836
13.3.3 확률가중모멘트법 837
13.3.4 L-모멘트법 839
13.3.5 확률분포형의 매개변수 추정방법의 선택 840
13.4 확률분포형 840
13.4.1 정규분포 841
13.4.2 2변수 대수정규분포 845
13.4.3 3변수 대수정규분포 847
13.4.4 2변수 Gamma 분포 848
13.4.5 3변수 Gamma 분포 852
13.4.6 Log-Pearson Type-Ⅲ 분포 853
13.4.7 일반화된 극치분포(GEV 분포) 856
13.4.8 Type-Ⅰ 극치분포(EV1 분포) 858
13.4.9 Type-Ⅱ 극치분포(EV2 분포) 860
13.4.10 Type-Ⅲ 극치분포(EV3 분포) 861
13.4.11 Wakeby 분포 865
13.5 확률분포형의 적합도 검정 867
13.5.1 확률지에 의한 적합도 검정 868
13.5.2 Chi-Square 검정 869
13.5.3 Kolmogorov-Smirnov 검정 871
13.5.4 PPCC 검정 874
13.5.5 Cramer Von Mises 검정 876
13.5.6 최적 확률분포형의 채택 882
13.6 선형 회귀분석방법 883
13.6.1 단순 선형 회귀분석 884
13.6.2 중 선형 회귀분석 887
13.7 수문자료의 점 빈도해석 889
13.7.1 수문자료치 계열의 종류 889
13.7.2 표본자료 계열에 대한 예비적 해석 893
13.7.3 확률도시법에 의한 점 빈도해석 895
13.7.4 빈도계수법에 의한 점 빈도해석 899v
13.7.5 수공구조물의 설계기준연한 설정 941
13.8 기타 점 빈도해석 943
13.8.1 연초과치 계열의 점 빈도해석 943
13.8.2 점 강우량의 빈도해석 946
13.8.3 갈수량의 빈도해석 947
13.9 지역빈도해석 949
13.9.1 지표홍수량 방법 950
13.9.2 L-모멘트법을 사용한 지역빈도해석 952
13.10 빈도해석을 위한 범용 컴퓨터 프로그램 955
13.10.1 국외의 대표적인 빈도해석 프로그램 955
13.10.2 국내의 대표적인 빈도해석 프로그램 957
연습문제 959
참고문헌 970

14장 추계학적 수문모의발생기법

14.1 서 론 975
14.2 하천유량 모의발생방법의 분류 976
14.3 유량자료계열의 수문학적 지속성 판정 977
14.3.1 1차 계열상관계수에 의한 방법 977
14.3.2 계열상관도에 의한 방법 978
14.4 단순 연장방법 981
14.5 무작위 발생방법 982
14.5.1 적정 확률분포형의 설정 982
14.5.2 난수의 발생방법 983
14.5.3 합성유량자료계열의 발생 987
14.5.4 합성 유량자료계열의 통계학적 특성검토 989
14.6 자기회귀형 발생방법 992
14.6.1 단일계절 1차 Markov 모형 993
14.6.2 단일계절 다 지체 Markov 모형 1002
14.6.3 기타 단일 계절모형 1006
14.6.4 다 계절 1차 Markov 모형 1008
14.7 유량자료계열 모의발생모형의 응용분야 1013
14.7.1 저수지의 적정규모결정 1013
14.7.2 저수지의 운영조작분석 1013
14.7.3 광역 수자원 시스템의 분석 1013
연습문제 1014
참고문헌 1017

15장 수공구조물의 수문학적 설계

15.1 서 론 1021
15.2 수공구조물의 규모 분류 1022
15.3 수공구조물의 수문학적 설계방법 1023
15.3.1 홍수량 기준방법 1023
15.3.2 강수량 기준방법 1023
15.3.3 발생빈도 기준방법과 위험도 기준방법 1024
15.3.4 극한사상 기준방법 1025
15.4 수문학적 설계를 위한 각종 자료의 획득 1025
15.4.1 지상학적 자료 1025
15.4.2 기상 및 수문자료 1026
15.5 수공구조물의 수문설계빈도 1027
15.5.1 중소규모 구조물의 설계빈도 1027
15.5.2 소규모 댐의 설계기준 1028
15.5.3 대규모 수공구조물의 설계기준 1032
15.5.4 대규모 댐의 설계기준 1035
15.6 설계호우의 합성 1037
15.6.1 우량관측소별 강우량자료의 수집, 변환 및 검정 1037
15.6.2 빈도해석에 의한 지점 확률강우량의 산정 1040
15.6.3 면적확률강우량의 산정 1040
15.6.4 가능최대 강수량의 추정 1044
15.6.5 확률강우량의 시간분포결정 1051
15.6.6 가능최대 강수량의 시간분포 1065
15.6.7 설계강우의 지속기간 설정 1066
15.7 소규모 수공구조물의 설계홍수량 산정방법 1067
15.7.1 단순홍수량 산정공식의 적용 1068
15.7.2 합리식의 적용 1068
15.7.3 단위유량도법의 적용 1070
15.8 중ㆍ대규모 수공구조물의 설계홍수량 산정방법 1077
15.8.1 홍수량 산정지점의 선정과 소유역 및 하도구간의 분할 1078
15.8.2 설계강우의 설정 1079
15.8.3 유효우량 산정에 의한 설계 유효우량주상도의 작성 1080
15.8.4 강우-유출모형의 선정 및 모형매개변수의 초기치 산정 1081
15.8.5 강우-유출모형의 검정 및 검증 1082
15.8.6 설계홍수수문곡선의 계산을 위한 임계지속기간의 고려 1083
15.8.7 하도 홍수추적방법 및 하도추적 매개변수의 결정 1084
15.8.8 유역 및 하도 홍수추적의 조합에 의한 설계홍수수문곡선의 합성 1084
15.8.9 댐 하류지점 홍수량 산정시 저수지 운영에 대한 고려 1085
15.8.10 댐의 수문학적 안전성 검토를 위한 가능최대홍수량의 산정 1092
15.9 용수공급 목적댐의 저수용량 결정방법 1094
15.9.1 저수지의 물리적 특성 1094
15.9.2 저수지의 용수공급 가능률 1095
15.9.3 용수분배용 저수지의 용량결정 1096
15.9.4 저수지의 저수용량 결정 1097
15.9.5 일정용량 저수지로부터의 용수공급 가능률 결정 1099
15.9.6 누가용적해석에 의한 용수공급용 저수지의 용량 결정 1100
15.9.7 누가용적곡선에 의한 용수공급 가능률의 결정 1101
15.10 홍수조절목적을 가지는 다목적 댐의 저수용량 결정방법 1102
연습문제 1104
참고문헌 1110

부 록

I 물의 물리적 성질 1115
II 단위환산표 1118
III 불완전 Gamma 함수표 1122
IV 우리나라의 수문학적 토양군 1123
V 각종 확률지 및 대수방안지 1128