유역

붉은 점선의 안쪽이 유역, 푸른 선이 수계를 나타낸다

유역(流域)은 흐르는(流) 영역(域)이란 뜻으로 빗물이 모여 하천으로 모이는 영역을 말한다,

유역(流域, 문화어: 류역, drainage basin, watershed, catchment)이란 어느 강이 빗물이나 눈 등의 강수를 모으고 있는 범위이다. 이 범위의 경계를 분수계라고 한다. 또 강의 흐름에 따른 양안의 지역에 한정된 구역만을 "유역"이라고 부르기도 한다.

유역의 형상은 원형, 타원형, 장세형 등이 있고 강의 길이만큼 넓어진다. 이 면적의 산출은 홍수 때의 피해를 입는 장소·양을 예측하기 위한 중요한 요소가 되고 있다. 수문학에서 유역 특성(유역 면적, 경사, 지표면이용, 지표 및 하도 특성, 하천경사, 토양 침투능)을 결정하는 것은 유출수문곡선(runoff hydrograph)을 그리기 위해 필요한 중요한 작업이다.

강 상류에서는 하천의 분수계에 둘러싸인 지역이 명확하지만 강의 하류에서는 홍수 등에 의해 시대와 함께 유로가 변하기 때문에 인접하는 유역과 중복되는 등 분수계가 애매하다. 세계에서 제일 유역 면적이 넓은 강은 705만km²의 아마존강이다. 대한민국에서는 한강의 유역 면적이 가장 넓다.

유역 면적

유역 면적 A(km²)은 분수계로 둘러싸인 부분의 면적이다. 강우―유출관계식의 중요한 인자로 사용된다. 일반적으로 유역 면적을 통해 유출량 Q(m³/sec)를 계산할 때 다음 식의 형태가 사용된다.

$Q=kA^{n}$

k, n: 유역 면적과 유량 자료로부터 회귀 분석하여 얻는 변수

유역 길이

• 유역 길이(basin length, L): 유역 출구부터 본류 따라 유역 경계까지 곡선 거리
• 하천 연장(본류 길이, main stream length, L_c): 유역 출구부터 본류 시작점까지 곡선 거리
• 유역 중심 거리(length to center of area, L_ca): 유역 출구부터 본류 따라 유역 중심에 가장 가까운 지점까지 곡선 거리. 유역중심이란 유역을 수평면에 투영했을 때의 무게중심을 말한다.
• 조정 거리(L_10-85): 유역 출구부터 본류를 따라 하천 길이 10 ~ 85% 구간의 곡선 거리

유역 형상

유역 형상은 긴 형태부터 둥근 형태까지 다양하다. 유역 형상에 따라 유출 특성이 달라진다.

• 폭이 좁고 분기율 높은 경우: 첨두 홍수량 지체 발생
• 둥근 형태 분기율 낮은 경우: 첨두 홍수량 크고 발생시간 짧음

형상계수와 밀집도

유역 형상을 나타내는 방법으로 Horton의 형상계수 R_f가 있다. (R_f < 1, 정사각형은 1, 원형은 0.79)

$R_{f}={\frac {A}{L_{c}^{2}}}$

${\text{유 역 평 균 폭}}={\frac {A}{L_{c}}}$

밀집도(compactness ratio, R_c)는 유역 면적과 동일한 크기의 원에 대해, 원주 길이와 유역 경계 길이 P(km)의 비를 나타낸 것이다. (R_c > 1)

$R_{c}={\frac {0.282P}{A^{1/2}}}$

형상계수 R_f, 밀집도 R_c에 따른 첨두홍수량과 발생시간의 변화를 살펴보면 다음과 같다.

• R_f 크고 R_c ≈ 1 : 첨두홍수량 크고 발생시간 짧음.
• R_f 작고 R_c > 1 : 첨두홍수량 작고 발생시간 긺.

유역고저 또는 기복

유역고저 또는 기복(relief)는 유역에서 유출되는 물의 잠재적인 에너지를 나타내는 지표다. 최대유역고저(maximum basin relief)는 유역출구지점과 유역경계 중 최고점 간의 높이차이다. 유역경계 중 최고점 대신 유역의 평균 높이를 사용하기도 하는데 그 이유는 국지적인 또는 대표성이 없는 봉우리 높이로 인한 영향을 줄이기 위해서이다. 고저비(relief ratio)는 유역고저를 두 지점 간 수평거리로 나눈 값이다.

형상분류

형상으로 유역을 분류하면 수지형, 평행형, 부채형, 격자형, 직사각형, 방사형, 환상형, 복합형 유역이 있다.

• 수지형 유역(dendritic form basin)은 가늘고 긴 직사각형 유역으로, 나뭇가지 형상으로 되어 있는 유역이다. 첨두홍수량이 작고 홍수 지속시간이 긴 특징이 있다. 한반도에서 예성강, 압록강이 수지형 유역이다.
• 평행형 유역(parallel form basin)은 독립된 두 유역을 가진 하천이 평행하게 흐르다가 만나는 형태의 유역이다. 하류에서 지류가 합류되므로 하류 부분에서 큰 홍수가 일어나기 쉽다는 특징이 있다. 한반도에서는 대동강, 삽교천, 청천강 등이 평행형 유역이다.
• 부채형 유역(pinnate or fan shape basin) 또는 선형(扇形) 유역은 유역이 원형이나 부채꼴로 되어 있다. 상류에서 여러 지천이 흘러오다가 한 지점에서 합류되는 형태를 가진다. 일반적으로 분지를 형성하며, 합류점에서 큰 홍수의 가능성을 가지고 있다는 특징이 있다. 한반도의 압록강, 예성강이 부채형 유역이다.
• 격자형 유역(trellis form basin)은 산맥을 횡단하는 지천을 갖고 있는 유역이다. 제 1 지류는 서로 평행, 제 2 지류는 제 1 지류에 직각으로 합류하는 모습을 한다.
• 직사각형 유역(rectangular form basin)은 하천이 직교하는 단층 등의 지질 구조선의 영향을 받다가 지류가 본류에 직각으로 합류하면서 본류도 직각으로 변하는 형태를 가지는 유역이다. 격자형 유역에 비해 공간적 배열성과 규칙성이 덜하다.
• 방사형 유역(radial form basin)은 하나의 중심 고지에서 하천들이 뻗어나가는 형태의 유역이다. 화산과 같은 모습을 떠올리면 된다. 하천 유로장에 비해 유역면적이 작아 홍수 지속시간이 짧다. 한반도에서는 영산강, 안성천, 두만강이 예다.
• 복합형 유역(compound form basin)은 여러 유역 형태 중 두 가지 이상이 복합적으로 나타나는 유역 형상이다. 실제 하천들은 대부분이 복합형 유역이다. 한반도에선 금강, 낙동강이 있다.

유역 평균 경사

유역의 경사는 강우의 침투량, 유출량 결정, 지표면 유출속도에 영향을 주는 인자다. 지표류의 유속, 유역의 침식능, 지역적인 바람 등에 영향을 받는다. 유역의 경사를 산정하는 방법에는 교점법, 등고선연장법, 등고선 면적법이 있다.

유역 평균 고도

유역 평균 고도는 유역 강수량, 증발산량에 영향을 미치는 인자다. 교점법, 등고선 연장법, 등고선 면적법, 면적-고도 곡선방법에 의해 구한다.

하천쟁탈

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같이 보기

• 물수지
• 수계
• 분수계
• 유역변경식
• 내륙유역
• 수문학
• 강우량
• 하천쟁탈

참고 문헌

• 이재수 (2018). 《수문학》 2판. 구미서관. ISBN 9788982252914.