하이드로그래프
Hydrograph |
하이드로그래프는 흐름을 운반하는 강, 수로 또는 도관의 특정 지점을 지나는 시간 대비 흐름(유출) 비율을 보여 주는 그래프입니다.유속은 일반적으로 입방 미터 또는 입방 피트/초(cm 또는 cfs)로 표시됩니다.또한 특정 배수구 또는 하수구 네트워크 내의 위치에 도달하는 물의 양을 보여주는 그래프를 참조할 수 있다.그래프는 하수도 설계, 구체적으로는 지표수 하수 시스템과 복합 하수구 설계에 일반적으로 사용된다.
용어.
- 방전
- 강 또는 다른 수로의 특정 위치를 통과하는 흐름 속도(단위 시간당 부피)입니다.유량은 강의 특정 지점에서 측정되며 일반적으로 시간 변동입니다.
- 접근 세그먼트
- 폭풍 전의 강물 흐름(가급적 흐름)
- 라이징 사지
- 농도 곡선으로도 알려진 하이드로그래프의 상승 사지는 일반적으로 강우 이벤트에 대한 반응으로 집수 지역에서의 유량 증가가 장기화되고 있음을 반영한다.
- 피크 방전
- '유출 속도가 가장 빠를 때 가장 높은 지점'
- 리셉션(또는 쓰러짐) 사지
- 경기후퇴는 최대 유량에서 계속된다.폭풍의 a.k.a.흐름의 끝(급류 또는 직접 유출)과 지하수에서 파생된 흐름으로의 회귀(기본 흐름)는 종종 퇴락 사지의 변곡점으로 간주된다.경기후퇴 구간은 수로 측정의 초기 단계 동안 유역에 축적된 저장고에서 물이 빠져나가는 것을 나타냅니다.
- Lag-1
- 첫 번째 방전 데이터 세트를 1시간 단위로 이동 또는 "변환"하여 스트림플로우 데이터를 자체와 비교하는 자기 상관 방식.Lag-10은 초기 데이터가 10일 동안 이동된 후 이동되지 않은 데이터 버전과 비교되는 것을 의미합니다.지연 시간과 혼동하지 마십시오.
- 지연 시간
- 최대 강우량에서 최대 방류량까지의 시간 간격
- 피크 시간
- 강우 시작부터 피크 방출까지의 시간 간격.
하이드로그래프의 종류에는 다음이 포함됩니다.
- 스톰 하이드로그래프
- 홍수 수로학
- 연간 수로 지도 제도
- 직접 유출 수로
- 유효유출수로그래프
- 래스터 하이드로그래프
- Lag-1 하이드로그래프
- 배수 네트워크의 저장 기회(예: 호수, 저수지, 습지, 수로 및 제방 저장 용량)
베이스플로우 분리
하천 수로그래프는 일반적으로 다양한 수문 과정이 대상 집수지의 방류에 미치는 영향을 판단한다.지하수 리턴 흐름의 시기, 규모 및 지속 시간은 직접 유출의 경우와 매우 다르기 때문에 이러한 개별 프로세스의 영향을 분리 및 이해하는 것이 다양한 토지 사용, 물 사용, 날씨 및 기후 조건과 변화의 가능한 수문학적 영향을 분석하고 시뮬레이션하는 데 중요하다.
그러나 "베이스플로우"와 "직접 유출"을 분리하는 과정은 부정확한 과학이다.부분적으로 이것은 이 두 개념 자체가 완전히 구별되고 관련이 없는 것이 아니기 때문이다.지하수로부터의 리턴 플로우는 폭풍 이벤트 중 및 후에 포화 또는 불투과 지역의 육로 흐름과 함께 증가한다. 더욱이, 특정 물 분자는 유역 출구로 가는 두 경로를 통해 쉽게 이동할 수 있다.따라서 하이드로그래프에서 순수하게 "베이스플로 성분"을 분리하는 것은 다소 자의적인 작업이다.그럼에도 불구하고 다양한 그래픽 및 경험적 기법이 이러한 수문 분리를 수행하기 위해 개발되었다.직접 유출로부터 염기 흐름을 분리하는 것은 관심 분수령을 위한 강우량 유출 모델을 개발하는 데 중요한 첫 번째 단계가 될 수 있다. 예를 들어, 아래에 설명된 단위 하이드로그래프를 개발하고 적용하는 것이다.
단위 하이드로그래프
단위 하이드로그래프(UH)는 강우량 단위 입력에 대한 유역의 가상 단위 응답(유출량 및 타이밍)이다.단위 기간에 걸쳐 균일한 비율로 해당 유역에서 균일하게 발생하는 유효 강우량 1단위(예: 1cm 또는 1인치)에서 발생하는 직접 유출 수계(DRH)로 정의할 수 있다.UH는 하이드로그래프의 직접 유출 성분(즉, 표면 유출)에만 적용되므로 베이스플로 성분의 별도 결정이 필요하다.
UH는 특정 유역에 특정되며, 유효 강우 기간에 해당하는 특정 시간에 특정된다.즉, UH는 1시간, 6시간 또는 24시간 UH 또는 유역 출구에서 직접 유출이 집중되는 시간까지의 다른 시간으로 지정된다.따라서, 주어진 유역에 대해, 각각 다른 유효 강우 지속 시간에 해당하는 많은 단위 하이드로그래프가 있을 수 있다.
UH 기법은 특정 배수 유역의 해당 유출물에 대한 강우 단위의 영향을 정량화하기 위한 실용적이고 비교적 적용하기 쉬운 도구를 제공한다.UH 이론은 유역의 유출 반응이 선형적이고 시간 불변적이며, 유효 강우가 유역에서 균일하게 발생한다고 가정한다.현실 세계에서는, 이러한 가정들 중 어느 것도 엄밀하게 사실이 아닙니다.그럼에도 불구하고 UH 방법을 적용하면 일반적으로 자연 유역의 홍수 대응에 대한 합리적인 근사치가 산출된다.UH 이론의 기초가 되는 선형 가정은 시간 경과에 따른 폭풍 강도의 변화(즉, 폭풍 습도계)를 시뮬레이션하기 위해 개별 폭풍 구성요소에 중첩 및 비례의 원리를 적용하여 결과 누적 수로도를 결정한다.이를 통해 임의의 강우 이벤트에 대한 하이드로그래프 반응을 비교적 쉽게 계산할 수 있다.
순간 단위 수로 그래프는 개념을 더욱 정교하게 만든 것이다. IUH의 경우 입력 강우는 모두 개별 시점에 발생한다고 가정한다(분명히 실제 폭풍우의 경우는 해당되지 않는다).이러한 가정을 하면 단위 수로를 구성하는 데 관련된 분석을 크게 단순화할 수 있으며, 지형학적 순간 단위 수로를 만드는 데 필요하다.
GIUH의 생성은 특정 배수 유역에 대한 위상 데이터만 주어진다면 가능하다.실제로, 주어진 순서의 스트림 수, 주어진 순서의 스트림의 평균 길이 및 주어진 순서의 스트림으로 직접 배수되는 평균 토지 면적만 절대적으로 필요하다(필요한 경우 명시적으로 계산하지 않고 추정할 수 있다).따라서 유역의 GIUH를 유량 높이 또는 유량에 대한 데이터 없이 계산할 수 있으며, 항상 사용할 수 있는 것은 아닙니다.
지표면 수문학 수문그래프
지표면 수문학(수문 지질학)에서 수위(수층을 가로질러 선별된 우물에서 관찰된 유압 헤드)의 기록이다.
일반적으로 비시험 조건(예: 대수층의 계절 변동을 관측하기 위해) 동안 대수층의 헤드를 모니터링하기 위해 수로그래프가 기록된다.대수층 테스트를 수행할 때 결과 관측치는 시험 전 수준에서 차감되고 종종 수위 변화만 처리되기 때문에 일반적으로 드로다운이라고 한다.
래스터 하이드로그래프
래스터 하이드로그래프는 대규모 다차원 데이터 세트의 변동과 변화를 시각화하고 식별하기 위한 픽셀 기반 플롯입니다.원래 Keim(2000)에 의해 개발된 그것들은 쾰러(2004)에 의해 연간 및 연간 흐름 변화를 강조하기 위한 수단으로 수문학에 처음 적용되었다.WaterWatch의 래스터 하이드로그래프는 Koehler가 개발한 것과 같이 Y축에는 년, X축에는 일수를 나타냅니다.사용자는 Daily, 7-Day, 14-Day 및 28-Day 스트림흐름에 대해 스트림플로우(실제 값 또는 로그 값), 스트림플로우 백분위수 또는 스트림플로우 클래스(저흐름의 경우 1, 고흐름의 경우 7)를 플롯할 수 있습니다.래스터 하이드로그래프에 대한 보다 포괄적인 설명은 Strandhagen 등을 참조하십시오.(2006).
Lag-1 수계
Lag-1 하이드로그래프는 시간축 없이 달성할 수 있는 방전 그래프이다(Koehler 2022).이 기술을 사용하면 Q, dQ/dt, dQ2/dt2 등의 데이터 속성과 증가, 감소 또는 변화하지 않는 흐름을 하나의 그래프에서 쉽게 확인하고 이해할 수 있습니다.흐름 펄스 기준선을 쉽게 추가하고 해석할 수 있습니다.이 방법론은 시계열 시리얼 상관관계 lag-1 그래프를 기반으로 하며 스트림플로우 데이터 내에 존재하는 일반적으로 원하지 않는(그러나 여전히 중요한) 자기상관을 사용합니다.
X축은 날짜 Q의t 방출을 나타내며 Y축은 다음날의 방출을 나타냅니다t+1. Q. 데이터 준비 및 플롯 방법은 자기 상관 지연 1 그림과 동일합니다. 여기서 1은 1일 또는 일일 시간 단계를 나타냅니다.다음 표는 시계열 방전이 어떻게 이동되는지를 보여줍니다.데이터에 대해 시간적 시퀀스를 유지하는 것이 중요합니다.x 값을 "오늘의 흐름"으로 생각하고 y 값을 "내일의 흐름"으로 생각하면 데이터의 순서를 시각화하는 데 도움이 됩니다.
| 날짜. | Qt(x) | Qt+1(y) |
|---|---|---|
| 1927년 7월 11일 | 43,200 | 43,300 |
| 1927년 7월 12일 | 43,300 | 88,100 |
| 1927년 7월 13일 | 88,100 | 103,000 |
| 1927년 7월 14일 | 103,000 | 110,000 |
| 1927년 7월 15일 | 110,000 | 78,900 |
| 1927년 7월 16일 | 78,900 | 55,900 |
| 1927년 7월 17일 | 55,900 | 45,300 |
| 1927년 7월 18일 | 45,300 | 33,300 |
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- 킴, 2000년 검사픽셀 지향 시각화 기술 설계: 이론과 응용 프로그램.IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 6(1), 59-78.
- 쾰러, R. 2004래스터 기반 수문 시계열 분석 및 시각화애리조나 대학교 박사 학위 논문입니다투싼, AZ, 189 p.m.
- 쾰러, R. 2022준비 과정으로, Lag-1 Hydrograph – 스트림플로우 시계열 데이터를 플롯하는 대체 방법.미국 수문학 협회 회보, 2022년 겨울.
- Strandhagen, E., Marcus, W.A. 및 Meacham, J.E. 2006.강의 뷰: 더 큰 Yellowstone 생태계의 흐름을 나타냅니다(http://geography.uoregon.edu/amarcus/Publications/Strandhagen-et-al_2006_Cart_Pers.pdf) 핫링크).지도원근법, 제55호, 가을
- L. 셔먼, "단위 그래프법에 의한 강우로부터의 흐름", 엔지니어링 뉴스 레코드, 제108호, 1932, 페이지 501-505.
외부 링크
- 미국 지질조사국(USGS)은 미국의 수천 개 하천에 대한 실시간 스트림플로우 데이터를 제공합니다.
- 미국 지질조사국(USGS)은 또한 미국의 모든 스트림플로 게이징 스테이션에 래스터 하이드로그래프[1]를 작성하기 위한 온라인 툴킷을 제공한다.
- SCS Dimensionless 유닛 하이드로그래프.
- 유닛 하이드로그래프를 계산하고 사용하기 위한 SERC 활동 및 Matlab 코드.
