한국공간정보시스템학회 논문지 (Journal of Korea Spatial Information System Society)

대한공간정보학회 (Korea Spatial Information System Society)
권호 표지

집수평면의 신장도에 대한 정량적 평가

The Quantitative Evaluation of Catchment Plan-Form Elongation

  • 김주철 (한국수자원공사 Kwater연구원) ;
  • 이상진 (한국수자원공사 Kwater연구원) ;
  • 노준우 (한국수자원공사 Kwater연구원)
  • 발행 : 2009.09.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 연구에서는 집수평면의 신장도와 밀집도 그리고 등가타원에 대한 개념을 이론적인 고려와 함께 실제 유역에 적용하여 보았다. GIS를 기반으로 산정된 대상유역들에 대한 집수평면과 등가타원을 상류로부터 하류방향으로 진행하면서 변화 양상을 관찰해 본 결과 현재 논의되고 있는 Hack의 법칙에 대한 두 가설이 무작위적으로 상호작용을 할 경우 나타날 수 있는 유역 형상들에 대한 모집단처럼 보여졌다. 또한 집수평면의 최대 및 최소관성적률의 비 $R_i$가 유로연장과 집수평면에 대한 등적원(等積圓)의 직경 사이의 비 E보다 유역형상의 신장도를 보다 민감하게 평가하는 것으로 나타났다. 집수평면에 대한 밀집도는 정의별로 상이한 양상을 보였다. 이러한 결과는 형상의 정량화가 갖는 난점에 기인하는 것으로 2개 이상의 밀집도들에 대한 복합적 고려를 통한 평가나 프랙탈 이론의 적용 등이 앞으로 수행되어야 할 것으로 보인다.

In this study the concepts on the elongation, compactness and equivalent ellipse of catchment plan-forms are applied to the real basins considering their theoretical frameworks. The catchment plan-forms and corresponding equivalent ellipses, obtained from GIS, are inspected on downstream directions. As a result the catchment plan-forms seem to be the population of the basin shapes which come from the random interaction between two conjectures on Hack's law being controversial recently. The ratio of the maximum and minimum inertia moments of the catchment plan-form Ri is more sensitive to evaluate the elongation of the basin shapes than the ratio of the main channel length and diameter of circle which has the same area as the catchment plan-form E. The catchment plan-forms compactness measures show distinct aspects according to their different definitions. These results are caused by the difficulties to quantification of the shapes and the composite consideration with more than two compactness measures and the fractal analysis are therefore required to recover them.

키워드

참고문헌

  1. Abraham, A. D., "Channel network: A geomorphological perspective", Water Resources Research, 20(2), 1984, pp. 161-188. https://doi.org/10.1029/WR020i002p00161
  2. Bak, P., How nature works, Coperincus/Springer-Verlag, New York., 1996.
  3. Eagleson, P. S., Dynamic Hydrology, McGraw-Hill., 1970.
  4. Gray, D. M., "Interrelationships of watershed characteristics", J. Geophys. Res, 66(4), 1961, pp. 1215-1223. https://doi.org/10.1029/JZ066i004p01215
  5. Gregory, K. J. and Walling, D. E., Drainage basin form and process, A geomorphological approach, Edward Arnold., 1973.
  6. Hack, J. T., "Studies of longitudinal profiles in Virginia and Maryland", U.S. Geol. Surv. Prof. Paper, 1957, 294-B.
  7. Hergarten, S., Self-organized criticality in earth system, Springer-Verlag, New York., 2002.
  8. Horton, R. E., "Drainage-basin characteristics", EOS Trans. AGU, 13, 1932, pp. 350-361. https://doi.org/10.1029/TR013i001p00350
  9. Horton, R. E., "Erosional development of streams and their drainage basins: hydrophysical approach to quantitative morphology", Bulletin of the Geological Society of America, 56, 1945, pp. 275-370. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO;2
  10. Knight, J. L., "GIS based compactness measurement using fractal analysis", Proceedings of the 1997 UCGIS annual assembly and summer retreat, 1997, Online. Available:http://www.spatial .maine.edu/~onsrud/ucgis/testpro/knight/knight.html
  11. Moussa, R., "On morphometric properties of basins, scale effects and hydrological response", Hydrological Processes, 17, 2003, pp. 33-58. https://doi.org/10.1002/hyp.1114
  12. Mandelbrot, B. B., The Fractal geometry of nature, W. H. Freeman, New York., 1982.
  13. Niemi, R. G., Grofman, B., Carlucci, C. and Hofeller, T., "Measuring compactness and the role of a compactness standard in a test for partisan and racial gerrymandering", Journal of Politics, 52(4), 1990, pp. 1155-1181. https://doi.org/10.2307/2131686
  14. Shumm, S. A., "Evolution of drainage systems and slopes in badlands ar Perth Amboy, New Jersey", Geol. Soc. Am. Bull., 67, 1956, pp. 597-646. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1956)67[597:EODSAS]2.0.CO;2
  15. Shreve, R. L., "Statistical law of stream numbers", Journal of Geology, 74, 1966, pp. 17-37. https://doi.org/10.1086/627137
  16. Smart, J. S., "Channel Networks", Advances in Hydroscience, 8, 1972, pp. 305-346.
  17. Strahler, A. N., "Quantitative geomorphology of drainage basins and channel networks", 1964, pp. 4.39-4.76, In: Handbook of Applied Hydrology. McGraw-Hill.
  18. Tarboton, D. G., "Terrain Analysis Using Digital Elevation Models in Hydrology", 23rd ESRI International Users Conference, San Diego, California., 2003.
  19. 김재한, 수문계의 수학적 모형, 선형계를 중심으로, 도서출판새론, 2005.
  20. 양창현, 구조역학, 청문각, 1996.
  21. 이원환, 최신하천공학, 동명사, 1999.