Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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The Geometric Properties of the Drainage Structures based on Fractal Tree

Fractal 나무를 기반으로 한 배수구조의 기하학적 특성

  • 김주철 (한국수자원공사 수자원연구원) ;
  • 김재한 (충남대학교 토목공학과)
  • Published : 2008.08.31
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Abstract

The geometric properties of the drainage structures are analyzed through depicting the drainage network which is composed of the whole drainage paths in the natural basin defined at the specific scale. The theoretical consideration is performed on the general structures of networks organized by ramification process based on Fractal tree and Horton's law. The drainage network is generated via ArcGIS, ordered by Strahler's ordering scheme and investigated with Strahler's order. As a results of the Richardson's method it is shown that there may exist the distinct behavioral characteristics between overland-flow and channel flow and the natural stream networks would be space-filling Fractals. As a result, it is shown that the values estimated by considering the overland-flow on being applied to the field data give the different results from the empirical method applied until now. As expected, therefore the results obtained from this study are sure to be devoted further researches on the channel networks.

본 연구에서는 특정 해상도상에서 정의되는 유역의 모든 배수경로들로 구성되는 배수망을 도시하여 자연유역의 배수구조에 대한 기하학적 특성을 분석하여 보았다. 이를 위하여 Fractal 나무와 Horton의 법칙을 기반으로 분기에 의하여 조직되는 망상구조에 대하여 이론적 고찰을 수행하였다. 배수망의 작도에는 ArcGIS를 적용하였고 작도된 배수망에 대하여 Strahler의 차수기법에 따라 위상구조를 수립하여 차수별 배수구조의 기하학적 특성을 분석하고자 시도하여 보았다. Richardson의 방법에 따라 배수구조의 Fractal 특성을 분석해 본 결과 지표면유동과 하천유동 사이에는 개별적인 거동특성이 존재할 수 있음을 볼 수 있었고 자연유역의 하천망은 공간을 채워가는 Fractal 도형임을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과로부터 지표면유동을 포함한 망상구조에 대한 Fractal 이론을 실제유역에 적용하였을 경우 지금까지의 경험식에 의한 차수법칙과 상이한 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 이의 결과들은 추후 망상구조의 결정에 크게 기여될 수 있으리라 판단된다.

Keywords

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