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정량강수모의를 이용한 실시간 유출예측

Realtime Streamflow Prediction using Quantitative Precipitation Model Output

  • 강부식 (단국대학교 공과대학 토목환경공학과) ;
  • 문수진 (단국대학교 대학원 토목환경공학과)
  • 투고 : 2010.05.03
  • 심사 : 2010.09.11
  • 발행 : 2010.12.31

초록

기상청에서 제공하는 강우수치예보정보를 활용하여 10일이내의 중기유량예측을 수행하였다. 기상청의 원시예보자료로는 2일예보를 위한 RDAPS와 10일예측을 위한 GDAPS예측자료를 활용하였다. 수치예보의 정확도를 제고하기 위하여 강우상세 정보를 생산할 수 있는 강수진단모형(QPM)과 QPM모의결과에 내재된 계통적 편이를 제거하기 위하여 분위사상과정 (Quantile Mapping)을 적용하였다. QPM모의결과를 유출모형의 입력정보로 활용하기 위하여 일관적인 체계를 갖춘 유역강수 정보로 변환하여, 장기연속유출모형인 SSARR모형을 이용하여 금강유역내 주요지점에서의 유량예측을 수행하여 유량예측에 대한 검증을 수행하였다. 2006년 1월 1일부터 6월 20일까지 강수예측을 수행한 결과 2일예측인 RQPM의 경우 기간 총강수량을 기준으로 실적강우대비 89.7%의 강수모의값을 보임으로서 양호한 예측성능을 확인할 수 있었다. 유량예측모의에 있어서는 2일예측의 경우 일부 강우사상에서 예측누락과 예측오류가 발생하였지만 전반적으로 유량예측이 양호한 수준이었다. 다만, 하류지점의 경우 조절유량에 의한 유출모형보정의 어려움과 수위-유량관계곡선의 신뢰도저하등의 이유로 예측성능이 떨어지는 경우도 있었다. GQPM에 대한 10일강우예측은 첨두강수와 강수총량에 있어서 다소 과소한 모의값을 보이고 있으며, 강수보정효과도 RDAPS에 비하여 저조한 수준이었다. 이 부분은 강수예측의 사후보정으로는 한계가 있는 것으로 보여지며 원시예측모형의 안정화를 통하여 개선할 수 있는 부분으로 판단된다.

The mid-range streamflow forecast was performed using NWP(Numerical Weather Prediction) provided by KMA. The NWP consists of RDAPS for 48-hour forecast and GDAPS for 240-hour forecast. To enhance the accuracy of the NWP, QPM to downscale the original NWP and Quantile Mapping to adjust the systematic biases were applied to the original NWP output. The applicability of the suggested streamflow prediction system which was verified in Geum River basin. In the system, the streamflow simulation was computed through the long-term continuous SSARR model with the rainfall prediction input transform to the format required by SSARR. The RQPM of the 2-day rainfall prediction results for the period of Jan. 1~Jun. 20, 2006, showed reasonable predictability that the total RQPM precipitation amounts to 89.7% of the observed precipitation. The streamflow forecast associated with 2-day RQPM followed the observed hydrograph pattern with high accuracy even though there occurred missing forecast and false alarm in some rainfall events. However, predictability decrease in downstream station, e.g. Gyuam was found because of the difficulties in parameter calibration of rainfall-runoff model for controlled streamflow and reliability deduction of rating curve at gauge station with large cross section area. The 10-day precipitation prediction using GQPM shows significantly underestimation for the peak and total amounts, which affects streamflow prediction clearly. The improvement of GDAPS forecast using post-processing seems to have limitation and there needs efforts of stabilization or reform for the original NWP.

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참고문헌

  1. 강부식, 유승엽, 고익환(2007) 강수전망 가중앙상블을 이용한 장기 확률유량예측, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제27권, 제28호, pp. 183-191.
  2. 과학기술부, 한국수자원공사(2004) 실시간 물관리 운영시스템 개발, 21세기 프론티어 수자원의 지속적 확보기술개발사업
  3. 김옥연, 이한세, 김태국, 오재호, 정관영(2003) QPM(Quantitative Precipitation Model)을 이용한 단기강수량 예측, 한국기상학회지, 한국기상학회, Vol. 13, No. 1, pp. 450-453.
  4. 김진훈, 윤원진, 배덕효(2005) 단기예측강우를 활용한 실시간 유량예측기법의 적용, 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제1호, pp. 11-23.
  5. 배덕효, 정창삼, 권원태(2004) 수자원활용측면에서의 고해상도 GCM모의의 효용성, 한국기상학회지, 한국기상학회, 제40권, 제4호, pp. 409-418.
  6. 한국수자원공사, 건설교통부(2004) 유역통합물관리를 위한 하천유출량 예측방안 연구, 연구보고서, 한국수자원공사.
  7. 한국수자원공사(2004) 정량적 강우예측을 이용한 실시간 저수지유입예보시스템 개발(1차년도), 연구보고서, 한국수자원공사.
  8. Bell, R.S.(1978) The forecasting of orographically enhanced rainfall accumulations using 10-level model data, Meteor. Mag., 107, pp. 113-124.
  9. Collier, C.C. (1975) A representation of the effects of topography on surface rainfall within moving baroclinic disturbances, Quarterly J. Royal Meteorological Society, Vol. 101, pp. 407-422.
  10. Kessler, E. (1969) On the distribution and continuity of water substance in atmospheric circulations, Meteor. Monogr., Vol. 10, No. 32, Amer. Meteor. Soc., pp. 1-84.
  11. Leung, L.R., Hamlet, A.F., Lettenmaier, D.P., and Kumar, A. (1999) Simulations of the ENSO hydroclimate signals in the Pacific Northwest Columbia River Basin, Bull. Amer. Meteorol. Soc., 80, pp. 2313-2328. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1999)080<2313:SOTEHS>2.0.CO;2
  12. Misumi, R., Bell, V.A. and Moore, R.J. (2001) River flow forecasting using a rainfall disaggregation model incorporating Small-scale topographic effects, Meteorological Applications, Vol. 8, pp. 297-305.
  13. U.S. Army Corps of Engineers (1987) SSARR User's Manual, North Pacific Division, Portland, Oregon.
  14. Wood, A.W., Maurer, E.P., Kumar, A., and Lettenmaier, D.P. (2002) Long-range experimental hydrologic forecasting for the eastern United States, J Geophys. Res.-Atmos., Vol. 107, pp. 4429, doi:10.1029/2001JD000659.