KR101544147B1 - Method for measuring river discharge using no-tagline - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하천 유량 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 중소하천의 평저수시 유량을 측정하기 위해서, 횡단 측선(Tagline)의 설치 없이도 하천을 횡단하면서 무측선 측점에서 하천 유량을 측정할 수 있는 무측선 유량 측정 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for measuring a flow rate of a river stream without crossing a river, The present invention relates to a method of measuring a sideline flow.
일반적으로, 하천을 흐르는 물의 양과 공간, 시간적인 변화는 지표수 공급과 수리구조물 설계에 중요하고 필요한 정보이다. 이러한 정보 중에서 가장 직접적인 것은 하천의 한 횡단면을 통과하는 단위시간에 대한 물의 양으로 정의되는 하천 유량이다.In general, the amount, space, and temporal variation of water flow in streams is an important and necessary information for surface water supply and repair structure design. The most direct of this information is the stream flow, defined as the amount of water per unit time passing through a cross section of the stream.
이러한 하천 유량(River Discharge)은 어느 특정 지점에서의 하천수로 내에 흐르는 물량을 뜻하며, 유량은 하천의 횡단면을 단위시간에 통과하는 물의 양으로서, 유량의 단위는 ㎥/s를 사용하는 경우가 많다.This river discharge refers to the amount of water flowing in the river water at a certain point. The flow rate is the amount of water passing through the cross section of the river in a unit time, and the unit of the flow rate is often m 3 / s.
예를 들면, 하천수의 유량은 단위 면적과 상기 단위면적을 지나는 하천수의 속도의 곱으로 나타낼 수 있으므로, 유량계는 단위면적을 통과하는 하천수의 유속을 측정하여 이를 토대로 하천수의 유량을 계산해낼 수 있다.For example, the flow rate of river water can be expressed as the product of the unit area and the velocity of the river water passing through the unit area. Therefore, the flow meter can measure the flow rate of the river water passing through the unit area and calculate the flow rate of the river water.
이와 같이 하천수의 유속을 구하면, 하천의 유량을 간단하게 구할 수 있으나, 하천수의 유속은 측정위치에 따라 달라지기 때문에 특정 위치에서 측정한 유속으로는 정확한 유량을 계산하는 것이 불가능하다.The flow rate of river water can be easily obtained by obtaining the flow rate of river water. However, since the flow rate of river water varies depending on the measurement position, it is impossible to calculate the accurate flow rate by the flow rate measured at a specific location.
따라서 하천을 일정 간격으로 구획하여 각 구역의 하천수의 유속을 측정하고, 상기 측정된 값과 구획된 하천의 단면적을 곱하여 각 구역의 유량을 더하거나, 하천을 일정 간격으로 구획한 뒤 각 구역의 유속을 측정하고, 상기 측정된 유속의 평균값을 내어 하천 전체의 단면적과 곱함으로써 비교적 정확한 하천의 유량을 측정할 수 있다. Therefore, by dividing the river at regular intervals, measuring the flow rate of the river water in each zone, multiplying the measured value by the cross-sectional area of the partitioned river to add the flow rate of each zone, or dividing the river at regular intervals, And the flow rate of the stream can be measured by multiplying the measured flow rate by the cross-sectional area of the entire stream.
한편, 정확한 유량 자료는 수자원의 효율적인 관리에 필수적이다. 하지만 유량을 현장에서 측정하는 것은 많은 인력과 시간이 소요된다. 이에 따라 유량 측정의 효율성을 높이기 위해 자동화된 유량 측정 장치와 방법이 지속적으로 개발되고 있다.On the other hand, accurate flow data is essential for effective management of water resources. However, it takes a lot of manpower and time to measure the flow in the field. Accordingly, automated flow measurement devices and methods are continuously being developed to increase the efficiency of flow measurement.
이러한 하천 유량을 측정하기 위해 가장 보편적으로 사용하는 계측기는 유속계이며, 이러한 유속계의 조작은 하천의 크기와 접근 용이도에 따라 도섭(하천 도보횡단), 교량, 보트, 케이블 등에 따라 달라진다.The most commonly used measuring instrument is an anemometer. The operation of the anemometer varies depending on the size of the stream and the ease of access, such as the crossing (river walk), the bridge, the boat, and the cable.
이러한 유속계를 이용하여 하천의 유속을 측정하는 다양한 방법 중에서 가장 바람직한 방법은 한 측정 단면에 대해 동일시간에 모든 지점에서 동시에 측정하는 것이지만, 이것은 자료의 품질에 비해 막대한 비용 등의 문제가 발생하기 때문에 보편적으로는 하천을 횡단하며, 지점의 유속을 측정하는 도섭법(Wading Method)을 사용하고 있다.Among the various methods for measuring the flow velocity of the river using the flow velocity meter, the most preferable method is to simultaneously measure all the points at the same time for one measurement section. However, since this causes a considerable cost compared to the quality of the data, (Wading Method) is used to measure the flow velocity of a point across a river.
현재까지도 중소하천의 유량을 측정하기 위해 평저수시에 주로 활용하는 방법으로서, 유속계를 이용한 도섭법이 사용되고 있다. 즉, 여러 가지 유량 측정 방법 중에서 하천을 직접 횡단하면서 유속과 수심을 재서 유량을 측정하는 도섭법은 하천 유량 측정이 시행된 이래로 동일한 방법이 고수되어 왔다.Until now, the dredging method using an anemometer has been used as a method to mainly use the small river to measure the flow rate of the small river. That is, among the various flow measuring methods, the same method has been adhered to since the river flow measurement has been performed in the method of measuring the flow rate by measuring the flow velocity and depth while directly crossing the river.
이러한 도섭법은 하천을 건널 수 있고, 흐름이 균일한 적당한 단면에 횡단 측선을 설치하며, 적절한 하폭 간격으로 측정 지점을 선정하여 유속을 측정하는 방법이다. 이러한 도섭법은 대부분의 중소하천에서 평저수시(Low Flow)에 시행하는 방법으로서, 가장 사용 빈도가 높다. 여전히 평저수시 측정에는 도섭법이 가장 널리 활용되고 있지만, 최근 음향 도플러 유속계(Acoustic Doppler Current Profiler: ADCP)를 비롯한 첨단 유량측정 장비도 활용되고 있다. 즉, 최근 하천에서 3차원적인 유속 벡터를 측정할 수 있는 음향 도플러 유속계(ADCP)의 도입으로 하천 내의 특정한 위치에서 유속 분포 정보를 획득할 수 있게 되었다. This method is a method to measure the flow velocity by crossing a river, installing a transverse line on a proper cross section with a uniform flow, and selecting a measurement point at an appropriate lower width interval. This method is the most frequently used method in most low to medium flow streams. Diffusion is the most widely used method for accurate measurement, but advanced flow measurement instruments such as the Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) have also been utilized recently. In other words, by introducing the acoustic Doppler flowmeter (ADCP), which can measure the three - dimensional flow velocity vector in the recent stream, the flow velocity distribution information can be acquired at a specific position in the stream.
상기 음향 도플러 유속계(ADCP)는, 음파의 도플러 효과를 이용하여 유속의 프로파일을 얻기 위해 개발된 유속 측정장치로서, 일정한 주파수의 음파를 송신하고, 해수 중 부유물에 의한 반사음을 수신하여 주파수 변동량을 측정함으로써 반사물의 이동속도를 구한다. 이때, 음파의 송신 시간과 수신 시간의 시간차로부터 반사물까지의 거리를 구할 수 있으므로 시간을 변경시켜 측정함으로써 유속 프로파일을 구할 수 있다. 이러한 ADCP의 종류로는, 예를 들면, 해저에 설치하여 음파를 상방의 해수 중으로 발사하여 해저로부터의 유속 프로파일을 얻는 해저 설치형, 그리고 선박으로부터 음파를 하방의 해수 중으로 발사하여 해표면으로부터의 유속 프로파일을 얻는 선박 탑재형이 있다.The acoustic Doppler velocimeter (ADCP) is a flow velocity measuring device developed to obtain a profile of a flow velocity using a Doppler effect of a sound wave. The acoustic Doppler velocimeter (ADCP) measures the frequency fluctuation by receiving sound waves of a certain frequency, Thereby obtaining the moving speed of the reflected object. At this time, since the distance from the time difference between the transmission time of the sound wave and the reception time can be obtained, the flow velocity profile can be obtained by measuring the time by changing the time. Examples of such ADCP include a submarine installation type in which a sound wave is installed in the seabed to launch a sound wave into an upward seawater to obtain a flow velocity profile from the seabed and a sound velocity from a sea surface is emitted from a ship into a seawater below, There is a ship-mounted type that obtains
이러한 하천 내의 특정한 위치에서의 유속분포 정보는 함께 장착된 GPS(Global Positioning System)에 의한 정밀 측위정보 및 위성지도와 결합되어 정확한 지리 정보를 가지는 수리지리적인(hydrogeographic) 정보가 된다. 이러한 수리지리 정보는 2차원 흐름 모델의 검보정 작업(CAL/VAL activity) 또는 수질 오염 물질의 이송을 해석하는데 활용될 수 있으며, 또한, 낚시, 수영 등의 수상 레크리에이션 목적에도 활용된다. 또한, 전술한 도섭법 유량 측정 방법의 경우에도, 마찬가지로 유속의 벡터를 측정할 수 있는 휴대용 ADV(음향도플러 유속계)가 보급되면서 이러한 정보를 획득할 수 있게 되었다.The flow velocity distribution information at a specific position in the river is combined with the precise positioning information and the satellite map by the GPS (Global Positioning System) installed together, and becomes hydrogeographic information having accurate geographical information. These hydraulic geographic information can be used to interpret the CAL / VAL activity of two-dimensional flow models or the transport of water pollutants, and also to water recreational purposes such as fishing and swimming. In addition, even in the case of the above-described method of measuring the flow rate of the interfering method, it is possible to acquire such information while a portable ADV (acoustic Doppler flowmeter) capable of measuring the flow velocity vector is also spread.
도 1은 종래의 기술에 따른 하찬 유량 측정을 위한 도섭법을 예시하는 사진이다.FIG. 1 is a photograph illustrating a dredging method for measuring a liquor flow rate according to a conventional technique.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 하찬 유량 측정을 위한 도섭법은 측선(Tagline: 10) 설치시에 최단거리, 측정에 편한 하상을 찾기 위해 지체되는 시간과 최소 2인 이상의 측정요원을 필요로 한다는 단점 외에 측정시 유속 측정장비의 측선(10)에 대한 직각 유지 등 고려 사항 및 주의사항이 많다는 애로점이 있다.Referring to FIG. 1, in the conventional art, a dredging method for measuring the liquor flow rate requires a minimum distance at the time of installing a
하지만, 종래의 기술에 따른 도섭법을 이용한 유량 측정시에는 횡단 측선(10)을 설치하기 위해 하천을 반드시 1회 횡단하여야 하고, 또한, 유량을 측정하기 위해 또 다시 하천을 횡단하여야 한다. 즉, 최소 2회의 횡단을 필요로 하며, 종종 3회의 횡단을 하는 경우도 발생한다.However, during flow measurement using the conventional technique, the stream must be traversed once to establish the
예를 들면, 하상재료의 입경이 큰 하천의 경우, 횡단 측선을 하천 한쪽에서 끌어서 회수하기가 곤란하므로 한 번 더 횡단하게 된다. 이러한 과정은 1명의 측정자가 2회 이상 횡단하거나 또는 조력자가 있어야 한다는 것을 의미하므로, 하천 유량 측정의 시간 및 인적 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.For example, in the case of a river with a large grain size of the bed material, it is difficult to collect the transverse sidewall from one side of the river, so that it is crossed once more. This process has the problem that the time and human efficiency of the stream flow measurement is inferior because it means that one measurer must traverse two or more times or have a helper.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유속 측정이 용이한 임의의 무측선(No-tagline) 측점 위치에서 유속, 방향각, 위치정보만 획득하면서 하천을 횡단함으로써, 횡단 측선(Tagline)의 설치 없이 무측선 측점에서 바로 하천 유량을 측정할 수 있는, 무측선 유량 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and has as its object the provision of a method for measuring a flow velocity, a direction angle, and position information at an arbitrary no- Which is capable of directly measuring the flow rate of a stream at a non-sideline point without installing a tagline.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 하천을 횡단하면서 임의의 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득하여, 음향 도플러 유속계(ADCP)의 유속 측정 및 유량 산정 방식을 이용하여 하천 유량을 용이하게 산정할 수 있는, 무측선 유량 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method and apparatus for acquiring flow velocity, direction angle, and position information at an arbitrary no-lateral line position while traversing a river, measuring the flow rate of an acoustic Doppler flowmeter (ADCP) The present invention is intended to provide a method of measuring a free flow line.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 중소하천의 평저수시 유량을 측정하는 유량 측정 방법에 있어서, a) 측량 원점에서 하천변에 특정한 기준지점을 지정하고, 측량기를 사용하여 상기 기준지점을 시준하는 선을 기준선으로 하여 그 각도와 상기 측량 원점과의 거리를 측정하는 단계; b) 상기 기준선을 측량각 0도로 설정하는 단계; c) 하천의 폭 방향을 따라 횡단하면서 유속을 측정하고자 하는 무측선(No Tagline) 측점을 임의로 설정하고, 상기 측량기를 사용하여 상기 무측선 측점에 대해 측량각 및 거리를 각각 측정하고, 상기 측정된 측량각 및 거리에 따라 상기 측량 원점을 기준으로 하는 무측선 측점의 좌표를 생성하는 단계; d) 나침반이 고정된 2방향 유속계를 사용하여 상기 무측선 측점의 유속을 측정하고 상기 나침반을 사용하여 방향각을 측정하며, 상기 무측선 측점의 법선 방향의 유속을 계산하는 단계; e) 하천 횡단 완료시까지 다음 무측선 측점에 대해 상기 c) 단계 및 d) 단계 를 반복하여 수행하는 단계; 및 f) 하천의 폭 방향을 따라 횡단이 완료된 후, 상기 계산된 유속에 대응하는 유량을 산출하는 단계를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above technical object, there is provided a method for measuring a flow rate of a small river in a small river, the method comprising the steps of: a) specifying a reference point on a river side at a measurement origin Measuring a distance between the angle and the origin of measurement using a line that collimates the reference point as a reference line using an instrument; b) setting the baseline to a measurement angle of zero degrees; c) arbitrarily setting a No Tagline point to which the flow velocity is to be measured while traversing along the width direction of the river, measuring the surveying angle and distance with respect to the no-sided line point using the instrument, Generating coordinates of a line-free line point with respect to the surveying origin according to a surveying angle and a distance; d) measuring the flow rate of the no-sided line point using a two-way flow meter with the compass fixed, measuring the direction angle using the compass, and calculating the flow rate in the normal direction of the no-sided line point; e) repeating steps c) and d) for the next no-line point until the completion of the river crossing; And f) calculating a flow rate corresponding to the calculated flow rate after the traverse is completed along the width direction of the stream.
여기서, 상기 c) 단계에서 측정자는 하천을 횡단하면서 상기 임의로 설정되는 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step (c), the measurer acquires only the flow velocity, the direction angle and the position information at the arbitrarily set non-sideline point position while traversing the river.
여기서, 상기 유속계는 2방향 속도 벡터(Vx, Vy)를 측정할 수 있는 휴대용 초음파 유속계(portable ultrasonic velocity meter)이고, 상기 나침반이 상기 유속계에 고정되는 것을 특징으로 한다.Here, the anemometer is a portable ultrasonic velocity meter capable of measuring a two-directional velocity vector (Vx, Vy), and the compass is fixed to the anemometer.
여기서, 상기 측량기는 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기일 수 있다.Here, the instrument may be a GPS instrument or a total station instrument.
여기서, 상기 d) 단계에서 임의의 무측선 측점을 상기 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기의 반사경으로 동시에 찍어나가면서 유속을 측정하고, 방향각을 상기 나침반으로 측정하여 기록하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step (d), the flow velocity is measured while simultaneously taking an arbitrary no-side line point into the reflector of the GPS instrument or the total station instrument, and the direction angle is measured and recorded by the compass.
여기서, 상기 d) 단계에서 상기 무측선 측점의 유속 측정은 측정자가 대략적인 방향을 바라보고 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.Here, in the step d), the measurement of the flow rate of the no-sided line point is characterized in that the measurer can measure and measure the approximate direction.
여기서, 상기 d) 단계에서 하천 내의 특정한 위치에서의 유속분포 정보와 함께 정밀 측위정보 및 위성지도와 결합된 지리 정보를 갖는 수리지리정보(hydrogeographic information) 정보가 함께 획득될 수 있다.Here, in step d), the hydrogeographic information having geographical information combined with the accurate positioning information and the satellite map together with the flow velocity distribution information at a specific position in the river can be obtained together.
본 발명에 따르면, 중소하천의 평저수시 유량 측정시, 유속 측정이 용이한 임의의 무측선(No-tagline) 측점 위치에서 유속, 방향각, 위치정보만 획득하면서 하천을 횡단함으로써, 횡단 측선(Tagline)의 설치 없이 무측선 측점에서 바로 하천 유량을 측정할 수 있다. 이에 따라 하천의 주흐름에 대해 직각 방향으로 횡단하지 않고도 유량을 정확하게 측정할 수 있다.According to the present invention, when measuring the flow rate of small and medium rivers, it is possible to measure the flow rate by crossing the river while acquiring only the flow velocity, the direction angle and the positional information at an arbitrary no- ) Can be measured directly from the no-sideline point. Thus, it is possible to accurately measure the flow rate without traversing in the direction perpendicular to the main flow of the stream.
본 발명에 따르면, 하천을 횡단하면서 임의의 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득하여, 음향 도플러 유속계(ADCP)의 유속 측정 및 유량 산정 방식을 이용하여 하천 유량을 용이하게 산정할 수 있다.According to the present invention, only the flow velocity, the direction angle and the position information are obtained at an arbitrary line-to-line point position while traversing the river, and the flow rate of the stream is easily calculated using the flow rate measurement and flow rate calculation method of the acoustic Doppler flowmeter .
도 1은 종래의 기술에 따른 하찬 유량 측정을 위한 도섭법을 예시하는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에서 측정 방식을 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법의 동작흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에서 유속 및 유량을 계산하는 측정 사례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법을 위한 실내모형 실험의 실험수로에서 임의 횡단 경로를 예시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하천의 무측선 유량 측정 을 위한 실내모형 실험사진들이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하천의 무측선 유량 측정 을 위한 현장 측정시 유속계에 나침반을 고정하는 것을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 하천의 무측선 유량 측정을 위한 현장 측정 사진이다.
도 9a 내지 도 9d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에 의해 측정된 무측선 측점들의 측정 방향과 무측선 측정궤적을 예시하는 도면들이다.FIG. 1 is a photograph illustrating a dredging method for measuring a liquor flow rate according to a conventional technique.
2 is a diagram illustrating a measurement method in the method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method for measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a measurement example for calculating a flow velocity and a flow rate in the method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an arbitrary traverse path in an experimental channel of an indoor model test for a method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 6A to 6C are photographs of indoor model tests for measuring the flow rate of a stream without a sidewall according to an embodiment of the present invention, respectively.
FIGS. 7A and 7B are photographs showing fixing of a compass to an anemometer during field measurement for measuring the flow rate of a non-sidewall of a river according to the embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 8 is a photograph of a field measurement for measurement of a non-sagittal flow rate of a river according to an embodiment of the present invention, in accordance with an embodiment of the present invention.
FIGS. 9A to 9D are views illustrating the measurement direction and the non-sideline measurement trajectory of the no-side line points measured by the no-side line flow measurement method according to the embodiment of the present invention, respectively.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 유량 측정 방법은, 후술하는 바와 같이, 기존의 도섭법 유량 측정시 필수적인 횡단 측선(Tagline) 설치 과정을 생략할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에 따른 유량 측정 방법은 무측선(No Tagline) 유량 측정 방법으로 칭한다.First, since the flow rate measuring method according to the embodiment of the present invention can omit the step of installing a transverse line tag, which is indispensable in measuring the flow rate of the existing method, as described later, the flow rate measuring method according to the embodiment of the present invention Is referred to as a No Tagline flow measurement method.
[무측선 유량 측정 방법][Measuring method of no-sideline flow]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에서 측정 방식을 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a measurement method in the method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 두 가지 방식으로 적용할 수 있다.As shown in FIG. 2, the nonlinear flow rate measuring method according to the embodiment of the present invention can be roughly applied in two ways.
첫째로, 정밀한 GPS 측량기를 사용할 수 있는 경우, 유속계에 GPS와 나침반을 부착하여 병용함으로써 유량 측정 방법을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 GPS 측량기는 인공위성 신호를 수신하는 GPS 안테나, 및 상기 GPS 안테나로부터 수신된 신호를 처리하여 측점의 위치좌표를 산출하여 표시 및 저장하는 소프트웨어가 내장된 GPS 수신기를 포함하여 구성될 수 있다.First, when a precise GPS instrument can be used, a flow measurement method can be performed by using a GPS and a compass in combination with an anemometer. Here, the GPS instrument may include a GPS antenna for receiving satellite signals, and a GPS receiver for processing signals received from the GPS antenna and incorporating software for calculating and displaying position coordinates of the points.
둘째로, 토탈스테이션 측량기를 이용한 좌표 측량 방식으로서, 이러한 방식은 2개의 기준 지점에 대한 좌표 측량을 수행할 별도의 인력이 필요하지만 측정자는 하천 횡단을 하지 않아도 된다. 여기서, 상기 토탈스테이션은 각도와 거리를 측정하여 측점의 위치좌표를 산출하여 표시한다.Secondly, as a coordinate measuring method using a total station instrument, this method requires a separate attraction force to perform coordinate measurement for two reference points, but the measurer does not need to cross the river. Here, the total station calculates the position coordinates of the point by measuring the angle and the distance.
본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 중소하천의 평저수시 유량 측정시, 유속 측정이 용이한 임의의 무측선(No-tagline) 측점 위치에서 유속, 방향각, 위치정보만 획득하면서 하천을 횡단함으로써, 횡단 측선(Tagline)의 설치 없이 무측선 측점에서 바로 하천 유량을 측정할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기를 이용하여 무측선 측점의 위치를 측정하고, 또한, 유속계를 시용하여 2차원 속도 벡터(Vx, Vy)로 주어지는 유속을 측정하며, 또한, 나침반(Compass)으로 방향각을 측정하게 된다.In the method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention, only the flow velocity, the direction angle, and the position information are acquired at an arbitrary no-tagline point position where flow rate measurement is easy By traversing the stream, the stream flow can be measured directly from the sideline point without the installation of a crossline. That is, as shown in FIG. 1, the method for measuring no-side-line flow rate according to the embodiment of the present invention measures the position of a pointless line point using a GPS instrument or a total station meter, The flow velocity given by the velocity vector (Vx, Vy) is measured, and the direction angle is measured by a compass.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 기존의 도섭법 유량 측정 방법을 효율적으로 개선하면서 수리지리정보를 함께 획득할 수 있는 편리한 유속 및 유량 측정 방법이라고 할 수 있다.Therefore, the method of measuring the non-cross-sectional flow rate according to the embodiment of the present invention can be said to be a convenient flow rate and flow rate measurement method capable of efficiently acquiring the hydrographic information while improving the existing irregular flow rate measurement method.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법의 동작흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에서 유속 및 유량을 계산하는 측정 사례를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of the method for measuring a nonlinear flow rate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement example for calculating a flow velocity and a flow rate in the method of measuring a nonlinear flow rate according to an embodiment of the present invention .
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 먼저, 측량 원점에서 하천변에 특정한 기준지점을 하나 지정한다(S110).Referring to FIGS. 3 and 4, in the method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention, a specific reference point is designated to a river side at a measurement origin (S110).
다음으로, 측량기를 사용하여 상기 기준지점을 시준하는 선을 기준선으로 하여 그 각도와 상기 측량 원점과의 거리를 측정한다(S120). 여기서, 상기 측량기는 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기일 수 있다.Next, using the instrument, a line that collimates the reference point is used as a reference line, and a distance between the angle and the measurement origin is measured (S120). Here, the instrument may be a GPS instrument or a total station instrument.
다음으로, 상기 기준선을 측량각 0도로 설정한다(S130).Next, the reference line is set to the measurement angle 0 (S130).
다음으로, 하천의 폭 방향을 따라 횡단하면서 유속을 측정하고자 하는 무측선(No Tagline) 측점을 임의로 설정하고, 측량기를 사용하여 상기 무측선 측점에 대해 측량각 및 거리를 각각 측정한다(S140). 이때, 측정자는 하천을 횡단하면서 상기 임의로 설정되는 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득할 수 있다.Next, a No Tagline point for measuring the flow velocity while traversing along the width direction of the river is arbitrarily set, and the surveying angle and the distance are measured for each of the pointless line points using an instrument (S140). At this time, the measurer can acquire only the flow velocity, direction angle and position information at the arbitrarily set non-sideline point position while traversing the river.
다음으로, 상기 측정된 측량각 및 거리에 따라 상기 측량 원점을 기준으로 하는 무측선 측점의 좌표를 생성한다(S150).Next, coordinates of the line-free line point with reference to the survey origin are generated according to the measured angle and distance (S150).
다음으로, 나침반이 고정된 2방향 유속계를 사용하여 상기 무측선 측점의 유속을 측정하고 상기 나침반을 사용하여 방향각을 측정한다(S160). 이때, 상기 측점의 유속 측정은 측정자가 대략적인 방향을 바라보고 측정해도 무방하며, 임의의 측점을 GPS와 측량기의 반사경으로 동시에 찍어나가면서 유속을 측정하고, 방향각을 나침반으로 측정하여 기록할 수 있다. 또한, 상기 유속계는 2방향 속도 벡터(Vx, Vy)를 측정할 수 있는 휴대용 초음파 유속계(portable ultrasonic velocity meter)일 수 있고, 상기 나침반이 상기 유속계에 고정된다.Next, the flow rate of the no-sided line point is measured using a two-way flow meter with a compass fixed, and the direction angle is measured using the compass (S160). At this time, the flow velocity of the point can be measured by observing the approximate direction of the measuring point, and it is possible to measure the flow velocity while taking an arbitrary point on the reflector of the GPS and the instrument simultaneously and measure the direction angle with the compass have. Also, the anemometer may be a portable ultrasonic velocity meter capable of measuring the two-directional velocity vector (Vx, Vy), and the compass is fixed to the anemometer.
다음으로, 상기 측점의 법선 방향의 유속을 계산한다(S170). 이때, 하천 내의 특정한 위치에서의 유속분포 정보와 함께 정밀 측위정보 및 위성지도와 결합된 지리 정보를 갖는 수리지리정보(hydrogeographic information) 정보가 함께 획득될 수 있다.Next, the flow velocity in the normal direction of the point is calculated (S170). At this time, together with the flow velocity distribution information at a specific position in the stream, accurate positioning information and hydrogeographic information having geographical information combined with the satellite map can be obtained together.
다음으로, 다음 무측선 측점을 설정할지 여부를 결정한다(S180). 즉, 하천 횡단 완료시까지 다음 무측선 측점에 대해 전술한 S140 내지 S170 단계를 반복하여 수행한다.Next, it is determined whether or not to set the next zero-line point (S180). That is, steps S140 to S170 described above are repeatedly performed for the next no-line point until the completion of the river crossing.
다음으로, 하천의 폭 방향을 따라 횡단이 완료된 후, 상기 계산된 유속에 대응하는 유량을 산출한다(S190).Next, after the traverse is completed along the width direction of the river, the flow rate corresponding to the calculated flow rate is calculated (S190).
본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 기존의 단면 유량 측정에 필수적인 것으로 여겨져 왔던 횡단 측선(Tagline)을 사용하지 않고, 이러한 횡당 측선을 설치하기 위해 측정자가 하천을 반드시 1회 횡단하지 않아도 된다. 그 대신에 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기를 사용하여 무측선 측점 위치를 정확하게 결정하고, 나침반을 결합시킨 2방향(x, y) 유속 성분을 측정할 수 있는 유속계를 사용한다. 그에 따라 하천의 주흐름에 대해 직각 방향으로 횡단하지 않고도 유량을 정확하게 측정할 수 있다.The method for measuring a non-sidewall flow according to an embodiment of the present invention is a method for measuring a flow rate of a sidewall without using a transverse line that has been considered to be essential for measuring a cross-sectional flow, You do not have to. Instead, use a GPS instrument or a total station instrument to accurately determine the no-sided line-of-sight position and to measure the two-direction (x, y) velocity component of the compass. Thus, it is possible to accurately measure the flow rate without traversing in the direction perpendicular to the main flow of the stream.
본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은 하천을 횡단하면서 임의의 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득하여, 음향 도플러 유속계(ADCP)의 유속 측정 및 유량 산정 방식을 이용하여 하천 유량을 용이하게 산정할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은 본질적으로는 기존의 음향 도플러 유속계(ADCP)가 하상추적(Bottom Tracking) 또는 GPS 추적(GPS tracking)을 기반으로 유량을 계산하는 것과 동일하다. 다른 점이 있다면, 기존의 ADCP는 진행 방향(하폭 방향)으로 조밀하지만 순간적으로 이동하면서 법선의 유속 성분을 측정하는데 비해서, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은 무측선 측점의 수가 제약이 있으며, 하나의 측점에서 시간 평균한 자료를 얻는다는 점이다.In the method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention, only the flow velocity, direction angle and position information are obtained at an arbitrary no-intersection point position while crossing the river, and the flow rate measurement and flow rate calculation method of the acoustic Doppler flowmeter So that the river flow rate can be easily calculated. In other words, the method of measuring no-side-line flow according to the embodiment of the present invention is essentially equivalent to that of the conventional acoustic Doppler flowmeter (ADCP) calculating the flow rate based on Bottom Tracking or GPS tracking . In contrast, in the method of measuring the non-sidewall flow rate according to the embodiment of the present invention, the number of the non-sidewall point is limited, while the conventional ADCP is dense in the traveling direction And time averaged data is obtained from one point.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법을 구현하기 위해 GPS 측량기와 같은 위치확인 장비와 방향각을 확인하기 위한 나침반이 반드시 필요하지만, 전술한 바와 같이, 횡단 측선의 설치 없이 바로 유량 측정이 가능하고, 임의의 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각, 위치정보만 획득하면서 하천을 횡단함으로써 유량값을 용이하게 산정할 수 있다.In order to implement the method of measuring the non-cross-sectional flow rate according to the embodiment of the present invention, a positioning device such as a GPS instrument and a compass for confirming a direction angle are necessarily required. However, as described above, It is possible to easily measure the flow rate value by traversing the river while acquiring only the flow velocity, the direction angle, and the positional information at an arbitrary no-side line point position.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법의 경우, 중소하천의 평저수시 유량 측정시, 유속 측정이 용이한 임의의 무측선(No-tagline) 측점 위치에서 유속, 방향각, 위치정보만 획득하면서 하천을 횡단함으로써, 횡단 측선(Tagline)의 설치 없이 무측선 측점에서 바로 하천 유량을 측정할 수 있다. 이에 따라 하천의 주흐름에 대해 직각 방향으로 횡단하지 않고도 유량을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 하천을 횡단하면서 임의의 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득하여, 음향 도플러 유속계(ADCP)의 유속 측정 및 유량 산정 방식을 이용하여 하천 유량을 용이하게 산정할 수 있다.As a result, in the case of the method of measuring the non-sidewall flow rate according to the embodiment of the present invention, the flow velocity, the direction angle, and the positional information at the arbitrary no-tagline point position, The river flow can be measured directly from the no-sideline point without the installation of a transverse line. Thus, it is possible to accurately measure the flow rate without traversing in the direction perpendicular to the main flow of the stream. Also, it is possible to easily obtain the stream flow rate by measuring the velocity of the acoustic Doppler flowmeter (ADCP) and calculating the flow rate by acquiring only the flow velocity, the direction angle and the position information at the arbitrary no-sideline point position while traversing the river.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 직각 단면이 일정하게 상하류로 유지될 경우, 이론적으로는 단면에서의 유량 측정과 같은 유량이 계산된다. 하지만, 실제 하천에서는 하상이 일정하지 않고 불규칙하다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법의 검증을 위한 실내모형 실험과 현장 측정을 수행하였다.On the other hand, in the method of measuring the non-sidewall flow rate according to the embodiment of the present invention, when the perpendicular cross-section is kept constantly upstream and downstream, the flow rate such as the flow rate measurement in the cross section is theoretically calculated. However, in the actual river, the river bed is irregular and irregular. Accordingly, an indoor model test and a field measurement were performed to verify the method of measuring the non-sidewall flow rate according to the embodiment of the present invention.
[실내모형 실험][Room model test]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법을 위한 실내모형 실험의 실험수로에서 임의 횡단 경로를 예시하는 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하천의 무측선 유량 측정 을 위한 실내모형 실험사진들로서, 도 6a는 실험 수로 상부에 설치되는 이동 가능한 유속계를 나타내고, 도 6b는 실험 수로를 나타내며, 도 6c는 데이터 분석장치를 각각 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an arbitrary transverse path in an experimental channel of an indoor model test for a method of measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention. FIGS. 6A to 6C are cross- FIG. 6A shows a movable anemometer installed on the upper part of the experimental water, FIG. 6B shows an experimental channel, and FIG. 6C shows a data analyzing device, respectively.
본 발명의 실시예에 따른 유량 측정 방법으로 측정한 유량은 단면에서 횡단 측선을 설치한 상태에서 일반적인 유량 측정 방법으로 동일한 장비, 지속시간 및 20개 내외의 측선의 수를 적용하여 측정한 유량과 비교하였다.The flow rate measured by the flow rate measurement method according to the embodiment of the present invention is a general flow rate measurement method in a state where a transverse sectional line is installed in a cross section and is compared with a flow rate measured by applying the same equipment, Respectively.
본 발명의 실시예에 따른 실내모형 실험의 경우, 다양한 조건으로 횡단 경로를 변화시켜 가면서 유량을 측정하여 비교할 수 있다. 이를 위해서 다음과 같은 실험 조건으로 실험을 수행하였다.In the case of the indoor model test according to the embodiment of the present invention, it is possible to measure and compare the flow rate while changing the transverse path under various conditions. For this, experiments were carried out under the following experimental conditions.
도 5, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 실험 수로의 폭은 200㎝이며, 실험 구간의 길이는 50㎝로 제작되었다. 이때, 수로폭 방향으로는 10㎝씩 총 19개의 측점을 설정하였고, 하류 방향으로는 10㎝씩 측점을 설정하여 총 114개의 측점에서 유속을 측정하였다. 또한, 실험 수로의 수심은 30㎝이고, 공급 유량은 0.2038㎥/s이다. 이때, 실험 수로의 단면은 직사각형 단면이이고, 유속은 10㎐ 측정 빈도를 가지는 Sontek사의 3차원 Micro ADV를 이용하여 측정하였다. 이때, 상기 유속은 u, v 방향의 유속만을 사용하였다.As shown in Figs. 5 and 6A to 6C, the width of the experimental channel was 200 cm, and the length of the experimental section was 50 cm. At this time, a total of 19 points were set at 10 cm in the width direction of the waterway, and a flow velocity was measured at a total of 114 points by setting a point at 10 cm in the downstream direction. Also, the water depth of the experimental channel is 30 cm, and the supply flow rate is 0.2038 m 3 / s. At this time, the cross section of the experimental channel was a rectangular cross section, and the flow rate was measured using Sontek's three-dimensional Micro ADV having a measurement frequency of 10 Hz. At this time, only the flow rates in the u and v directions were used.
구체적으로, 유량 측정은 1점법으로 40초씩 총 400개의 유속 자료를 시간 평균하여 산정하였다. 이때, 유량 계산을 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 가상 횡단 경로(제1 내지 제4 횡단 경로)를 구성하여 실시하였다. 이때, 유량은 중간 단면적법을 이용하여 계산하였으며, 특히, 비스듬하게 대각선으로 횡단한 구간은 유속벡터를 각도 환산하여 법선 유속(Normal Velocity)을 산출하였다.Specifically, the flow rate was calculated by time averaging a total of 400 flow data for 40 seconds with one point method. At this time, for the flow rate calculation, as shown in FIG. 5, four virtual transverse paths (first through fourth transverse paths) were constructed. At this time, the flow rate was calculated by using the intermediate sectional area method. In particular, the normal velocity was calculated by converting the flow velocity vector into an angle by diagonal crossing.
표 1은 실내모형 실험의 실험 결과로서, 제2 횡단경로에서, 공급 유량 대비 최대 1.5% 오차, 및 기준 단면 유량 대비 최대 0.4% 오차가 있었다. 일반적으로, 실내모형 실험에서 유량 측정의 오차는 3% 이내인 점을 고려하면 정확한 측정이 이루어졌다. 이러한 실험 결과에 따라 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법이 상당히 정확하다는 것을 알 수 있다.
Table 1 shows the experimental results of the indoor model test. In the second transverse path, there was a maximum of 1.5% error with respect to the feed flow and a maximum of 0.4% error with respect to the reference cross flow. In general, accurate measurements were made considering the error of flow measurement within 3% in the indoor model test. It can be seen from the results of these experiments that the method of measuring the no-sided flow rate according to the embodiment of the present invention is quite accurate.
[현장 측정][Field measurement]
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하천의 무측선 유량 측정 을 위한 현장 측정시 유속계에 나침반을 고정하는 것을 나타내는 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 하천의 무측선 유량 측정을 위한 현장 측정 사진으로서, 예를 들면, 내성천에서의 측정 사진이다.FIGS. 7A and 7B are photographs showing fixing of a compass to an anemometer during on-site measurement for measuring the flow rate of a non-sagittal stream according to an embodiment of the present invention, and FIG. This is a photograph of a field measurement for measuring the no-sideline flow rate of a river according to the example, for example, a photograph taken at an inland river.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 현장 측정을 위해 현장에서 사용한 2차원 유속계(110)는 Sontek사의 FlowTracker이다. 이때, 상기 2차원 유속계(110)를 사용하여 각 측선에서 1점법으로 40초간 유속을 측정하였다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the two-dimensional
본 발명의 실시예의 경우, 유속계(110)와 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 프리즘이 통합되어 있지 않으므로 별도의 GPS 측량기 및 토탈스테이션 프리즘을 유속 측정 지점에서 사용하였다.In the case of the embodiment of the present invention, a separate GPS instrument and total station prism were used at the flow rate measurement point since the
예를 들면, GPS 측량기는 Topcon사의 가상기준점(Virtual Reference Station: VRS) 장비를 사용하였다. 이러한 GPS 측량기의 측위정밀도는 수평 2㎜이다. 또한, 상기 토탈스테이션은 Topcon사의 장비를 사용하였다. 여기서, 유량 측정의 대상이 되는 하폭은 최소 수 m에 달하므로 상기 수평 2㎜의 측위정밀도는 충분하다고 판단된다.For example, the GPS instrument used Topcon's Virtual Reference Station (VRS) equipment. The positioning accuracy of this GPS instrument is 2 mm horizontally. The total station used was Topcon's equipment. Here, since the lowering width which is the target of the flow measurement reaches the minimum number m, it is judged that the positioning accuracy of the horizontal 2 mm is sufficient.
또한, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 나침반(120)은 아이폰4S의 내장 나침반을 보여주는 어플리케이션을 사용하였다. 현장에서 측정하는 동안 나침반의 오류는 발견되지 않았다.7A and 7B, the
지금까지 현장 측정을 위한 대상 하천은 다양한 하상 재료를 가진 내성천, 공릉천, 영강이며, 대상 측정지점 현황은 표 2에 도시된 바와 같다. 총 4개 측정지점에 대한 하폭, 측선수, 평균측선간격, 하상재료에 대해 표시하였다.So far, the target streams for site measurement are the Yongseon Stream, Goryeung Stream, and Yonggang Stream with various bed materials. The bottom width, side runner, mean sidewall spacing, and bed material are shown for all four measurement points.
도 8에 도시된 바와 같이, 현장 측정 지점의 하폭은 14~22m이고, 평균수심은 0.36~0.61m이다. 측점은 측선 유량 측정과 무측선 유량 측정 모두 20개 정도로 구성하였다.As shown in FIG. 8, the lower width of the field measurement point is 14 to 22 m, and the average depth is 0.36 to 0.61 m. The measurement points were composed of about 20 lines both in the sideline flow measurement and in the nonlinear flow measurement.
구체적으로, 현장 측정 절차는, 먼저, 종래의 기술에 따른 측선 설치에 의한 유량 측정을 실시하여 표 3에 나타낸 바와 같은 측선 유량을 얻었다. 이러한 측정값은 현장 측정 시작과 끝에 각 1회씩 측선 유량을 측정하여 평균하여 얻은 결과이다. Specifically, in the field measurement procedure, first, the flow rate was measured by installing a sideline according to the conventional technique, and the sideline flow rate as shown in Table 3 was obtained. These measurements are the results obtained by measuring the sideline flow at each start and end of the field measurement.
또한, 종래의 기술에 따른 측선 유량 측정이 완료된 후에, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 임의의 측점을 GPS와 측량기 반사경으로 동시에 찍어나가면서 유속을 측정하고, 방향각을 나침반으로 측정하여 기록하는 방식으로 진행하였다.Further, after the measurement of the sideline flow rate according to the conventional technique is completed, the method of measuring the sidelobe flow rate according to the embodiment of the present invention is characterized in that any point is simultaneously captured by the GPS and the instrument reflector, as shown in Figs. 9A to 9D The flow velocity was measured while going out, and the direction angle was measured with a compass and recorded.
도 9a 내지 도 9d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에 의해 측정된 무측선 측점들의 측정 방향과 무측선 측정궤적을 예시하는 도면들로서, 도 9a는 내성천_미림에서 측정한 것을 나타내고, 도 9b는 내성천_용혈에서 측정한 것을 나타내며, 도 9c는 공릉천에서 측정한 것을 나타내고, 도 9d는 영강에서 측정한 것을 각각 나타낸다.9A to 9D are diagrams illustrating measurement directions and a non-sideline measurement trajectory of the non-sideline line points measured by the non-sagittal flow measurement method according to the embodiment of the present invention, FIG. 9B shows the results of measurements of the infertile hemolysis, FIG. 9C shows the results measured in the Bronze Cloth, and FIG. 9D shows the results measured in the Yong River.
도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 무측선 측정 궤적은 다양한 형상이 나오도록 시도되었고, 최대한 유속을 측정하기 쉬운 지점을 찾아다니면서, 측정 궤적을 구성하였다.As shown in FIGS. 9A to 9D, the non-sidewall measurement trajectory was tried to come out in various shapes, and the measurement trajectory was configured while searching for a point at which the flow velocity can be easily measured.
이때, 현장에서 측정된 결과 중에서, 종래의 기술에 따른 측선 유량은 현장에서 바로 계산되지만, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량의 경우, 엑셀 시트를 이용하여 계산하였으며, 그 결과를 정리한 것이 표 3으로서, 측정 결과 비교 및 상대오차를 나타낸다.At this time, among the results measured in the field, the sideline flow rate according to the conventional technique is directly calculated in the field, but in the case of the non-sidelobe flow rate according to the embodiment of the present invention, calculation was performed using an excel sheet, Table 3 shows measurement result comparison and relative error.
한편, 현장 테스트에 의한 4개 지점에 대한 측정 결과는 표 3에 나타낸 바와 같고, 종래의 기술에 따른 측선에 의한 유량측정 결과와 본 발명이 실시예에 따른 무측선에 의한 유량 측정 결과를 각각 비교하였다.On the other hand, the measurement results of the four points by the field test are as shown in Table 3, and the results of the flow measurement by the sideline according to the conventional technique and the flow measurement results by the non- Respectively.
표 3에 나타낸 바와 같이, 비교 결과 측선 유량에 대한 무측선 유량의 상대오차는 5% 이내로 허용범위 이내에 포함된다. 또한, 종래의 기술에 따른 측선 유량의 불확실도가 3% 정도인 점을 고려하면, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량은 유량 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, the relative error of the nonlinear flow rate to the sideline flow is within 5% within the permissible range. Also, considering that the uncertainty of the sideline flow rate according to the related art is about 3%, it can be seen that there is almost no difference in the flowrate of the sidelobe flow according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법에 대한 현장 측정 결과, 종래의 기술에 따른 측선 유량 측정 방법에 비해 5% 이내의 상대오차를 보이고 있어 정확도 면에서 문제가 없음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 여러 유량 측정 방법 중에서 유속계를 이용한 도섭법에 포함되며, 본 발명의 실시예에 따른 무측선 유량 측정 방법은, 현장 측정 시간을 보다 감소시킬 수 있고, 또한 측정인원을 감축시킬 수 있다.As a result of on-line measurement of the method of measuring the non-sidewall flow rate according to the embodiment of the present invention, relative error is less than 5% as compared with the method of measuring the sidewall flow rate according to the prior art, and it is found that there is no problem in accuracy. In addition, the method for measuring a non-cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention is included in an interferometry method using an anemometer among various flow measurement methods, and the method for measuring a cross-sectional flow rate according to an embodiment of the present invention reduces And the number of people to be measured can be reduced.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
110: 2차원 유속계
120: 나침반110: Two-dimensional flow meter
120: compass
Claims (7)
a) 측량 원점에서 하천변에 특정한 기준지점을 지정하고, 측량기를 사용하여 상기 기준지점을 시준하는 선을 기준선으로 하여 그 각도와 상기 측량 원점과의 거리를 측정하는 단계;
b) 상기 기준선을 측량각 0도로 설정하는 단계;
c) 하천의 폭 방향을 따라 횡단하면서 유속을 측정하고자 하는 무측선(No Tagline) 측점을 임의로 설정하고, 상기 측량기를 사용하여 상기 무측선 측점에 대해 측량각 및 거리를 각각 측정하고, 상기 측정된 측량각 및 거리에 따라 상기 측량 원점을 기준으로 하는 무측선 측점의 좌표를 생성하는 단계;
d) 나침반이 고정된 2방향 유속계를 사용하여 상기 무측선 측점의 유속을 측정하고 상기 나침반을 사용하여 방향각을 측정하며, 상기 무측선 측점의 법선 방향의 유속을 계산하는 단계;
e) 하천 횡단 완료시까지 다음 무측선 측점에 대해 상기 c) 단계 및 d) 단계 를 반복하여 수행하는 단계; 및
f) 하천의 폭 방향을 따라 횡단이 완료된 후, 상기 계산된 유속에 대응하는 유량을 산출하는 단계
를 포함하는 무측선 유량 측정 방법.1. A flow measurement method for measuring a flow rate of a small river in a small river,
a) designating a reference point specific to the river side from the surveying origin and measuring the distance between the angle and the surveying origin using a line that collimates the reference point as a reference line using an instrument;
b) setting the baseline to a measurement angle of zero degrees;
c) arbitrarily setting a No Tagline point to which the flow velocity is to be measured while traversing along the width direction of the river, measuring the surveying angle and distance with respect to the pointless line point using the instrument, Generating coordinates of a line-free line point with respect to the surveying origin according to a surveying angle and a distance;
d) measuring the flow rate of the no-sided line point using a two-way flow meter with the compass fixed, measuring the direction angle using the compass, and calculating the flow rate in the normal direction of the no-sided line point;
e) repeating steps c) and d) for the next no-line point until the completion of the river crossing; And
f) calculating a flow rate corresponding to the calculated flow rate after the traversing is completed along the width direction of the stream
Wherein the method comprises the steps of:
상기 c) 단계에서 측정자는 하천을 횡단하면서 상기 임의로 설정되는 무측선 측점 위치에서 유속, 방향각 및 위치정보만 획득하는 것을 특징으로 하는 무측선 유량 측정 방법.The method according to claim 1,
Wherein in the step (c), the measurer acquires only the flow velocity, direction angle and position information at the arbitrarily set non-sideline point position while traversing the river.
상기 유속계는 2방향 속도 벡터(Vx, Vy)를 측정할 수 있는 휴대용 초음파 유속계(portable ultrasonic velocity meter)이고, 상기 나침반이 상기 유속계에 고정되는 것을 특징으로 하는 무측선 유량 측정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the flow velocity meter is a portable ultrasonic velocity meter capable of measuring a two-direction velocity vector (Vx, Vy), and the compass is fixed to the flow velocity meter.
상기 측량기는 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기인 것을 특징으로 하는 무측선 유량 측정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the instrument is a GPS instrument or a total station instrument.
상기 d) 단계에서 임의의 무측선 측점을 상기 GPS 측량기 또는 토탈스테이션 측량기의 반사경으로 동시에 찍어나가면서 유속을 측정하고, 방향각을 상기 나침반으로 측정하여 기록하는 것을 특징으로 하는 무측선 유량 측정 방법.5. The method of claim 4,
Measuring the flow velocity while simultaneously dumping any of the line-free line points to the reflector of the GPS instrument or the total station instrument in step (d), and measuring the direction angle with the compass and recording the measured flow rate.
상기 d) 단계에서 상기 무측선 측점의 유속 측정은 측정자가 대략적인 방향을 바라보고 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 무측선 유량 측정 방법.The method according to claim 1,
Wherein in the step d), the measurement of the flow rate of the non-sideline line point is performed by the measurer in a general direction.
상기 d) 단계에서 하천 내의 특정한 위치에서의 유속분포 정보와 함께 정밀 측위정보 및 위성지도와 결합된 지리 정보를 갖는 수리지리정보(hydrogeographic information) 정보가 함께 획득되는 것을 특징으로 하는 무측선 유량 측정 방법.The method according to claim 1,
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in step (d), the flow velocity distribution information at a specific position in the stream is obtained together with the precision positioning information and the hydrogeographic information having geographical information combined with the satellite map .
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