[수문학] 증발과 증산

수자원 개발 계획 장기유출량 산정 시 유역 내 증발산량의 비중이 크다. 따라서 수자원의 양적 손실에 대한 산정이 필요하다. 치수적인 측면에서는 무시 가능하나 이수측면에서는 중요 고려사항 중 하나이다.

용어정리
증발산 : 증발과 증산에 의한 물의 수증기화
증산 : 식물 잎 표면을 통한 수증기화
증발 : 수표면을 통해 액체가 기체로 변함
강우 : 수증기가 응축하여 땅에 내리는 모든 것, 강우량, 강설량 등이 있다.
침투 : 강수가 떨어진 후 지표면을 통해 토양 내로 이동하는 것
유출 : 강수가 떨어진 후 지표면이나 지하수를 통해 하천으로 흐르는 현상

 

 

1. 증발의 원인

• 온도 : 물분자 운동에너지가 온도가 높아짐에 따라 상승하고, 증기압도 상승한다.
• 바람 : 기화된 물 분자를 다른 곳으로 이동시켜 실제 증기압을 감소시킨다. 따라서 바람이 강할수록 증발량이 증가함
• 상대습도 : 공기중공기 중 상대 습도가 낮으면 공기 중으로 날아가는 수분입자가 감소하여 증발률 증가
• 대기압 : 대기압이 작아지면 수표면에서 날아가는 물분자가 증가하여 증발률 증가. 고지대가 증발이 더 잘된다.
• 수질 : 물속 불순물이 포화증기압을 증가시켜 증발을 방해한다. 수질이 좋으면 증발이 잘됨

증발산모식도

 

2. 증발산량 산정방법

• 물수지 방법
  • 유역 내 유입, 유출, 저류량을 측정해 물수지 계산을 하여 산정
  • 측정 오차가 심하다는 단점이 있음
  • E = P + I - O ± u ± S
  • E:증발산량, P:총 강우량, I:지표유입량, O:유출량, u:지하유출입량, S:지표 및 지하저류량의 변화량
• 에너지 수지법
  • 에너지 보존원리 적용
  • 저수지 수면에서 저장되는 에너지 유입유출을 고려
• 공기동력학적방법(Dolton)
  • Dolton법칙 : 자유수면으로 부터의 물분자 이동은 연직방향의 증기압 경사에 비례한다.
  • 기본식 : E = K x fu(es - ea)
  • E 증발량, K 상수, fu 풍속의 함수, es 포화증기압, ea 실제증기압
• 증발접시에 의한 방법
  • 산정식 : 저수지 증발량 = 증발접시증발량 X 증발접시계수 (계수는 일반적으로 0.7)
  • 증발접시 종류(설치위치 기준)
    • 지상식 증발접시 : 저렴, 일반적, 지상에 설치
    • 함몰식 증발접시 : 증발접시 일부 혹은 전체를 땅속에 설치
    • 부유식 증발접시 : 증발접시를 수면 위에 부유
  • 국내에서는 주로 지상식 증발접시 주로 이용