• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.51 no.9
• /
• pp.813-826
• /
• 2018

Recently, weather radar system has been widely used for effectively monitoring near real-time weather conditions. The radar rainfall estimates are generally relies on the Z-R equation that is an indirect approximation of the empirical relationship. In this regards, the bias in the radar rainfall estimates can be affected by spatial-temporal variations in the radar profile. This study evaluates the uncertainty of the Z-R relationship while considering the rainfall types in the process of estimating the parameters of the Z-R equation in the context of stochastic approach. The radar rainfall estimates based on the Bayesian inference technique appears to be effective in terms of reduction in bias for a given season. The derived Z-R equation using Bayesian model enables us to better represent the hydrological process in the rainfall-runoff model and provide a more reliable forecast.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.929-929
• /
• 2012

제주도는 연평균 강우량이 1,975mm에 달하는 우리나라 최다우 지역이지만 하천은 주로 한라산 정상을 중심으로 남 북사면 방향으로 급한 경사를 이루며 발달하고 있으며 하천연장은 대부분 15km 내외로 내륙지역의 하천에 비하여 매우 짧은 특성을 보이고 있다. 투수성이 높은 지질학적 특성으로 인하여 집중 호우시 짧은 기간 동안만 유출이 발생하고 평상시 대부분의 하천은 건천의 상태로 유지되고 있다. 향후 기후변화에 의하여 강우량 및 강우강도의 증가로 인한 강우패턴 변화로 집중호우 및 강력한 태풍의 가능성이 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있으나 제주도에서는 기초 수문자료의 확보조차 어려운 실정이며 강우사상에 따른 하천유출 특성 해석 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 제주도 도심부에 위치한 화북천 유역을 대상으로 SWAT 모델 및 WMS(HEC-HMS) 모델을 이용하여 장단기 강우에 따른 유출 특성을 해석하고자 한다. 유역 내 수문 기상 자료는 기상청 관할 AWS 및 기상관측지점 자료를 수집하여 사용하였으며 DEM(미국 USGS), 토지피복도(국가수자원 종합정보시스템), 토양통도(농업과학기술원)의 자료를 각각 구축하여 모델의 입력자료로 사용하였다. 또한 제주특별자치도 수자원본부에서 운영하는 화북천 하류지점의 실 관측자료를 이용하여 모델의 결과치를 검 보정 하였으며, 모의결과의 적합성을 판단하기 위하여 상관계수의 제곱( ), 평균 제곱근 오차(RMSE), 모형 효율성계수(ME)를 이용하였다. 모델링 기법을 이용하여 장기간(2008.1.1~2010.12.31) 동안의 유출량을 산정한 결과 2008년에는 전체 유역 평균 강우량 중에서 5.66%가 유출되었으며, 2009년도에는 3.47%, 2010년도에는 8.12%가 유출되었다. 화북천 유역은 단일강우 40~50mm 발생시에도 유출은 발생하지 않으나 선행강우가 발생시에는 20mm의 강우에도 반응을 하고 50mm 이상에서 급격한 유출이 발생하는 특징을 도출하였다. 향후 유역 내의 많은 실측 유출량 관측자료를 구축하고 모델 개선을 통하여 모델링 기법을 적용한다면 보다 정밀한 하천유출량 산정 및 유출특성 해석이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.401-401
• /
• 2015

본 연구에서는 기타재배지(벚나무재배지)에서 발생하는 비점오염물질 유출 및 수질특성을 살펴보고자 2014년 5월부터 9월까지의 총 12회의 강우사상에 대해 유출특성을 분석하고 오염물질별 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC) 및 오염부하를 산정하였다. 모니터링 기간동안 2.6~95.8 mm의 강우가 발생하였으며, 조사된 총 12회의 event 중 단 2회 유출이 발생하였다. 강우강도는 0.33~5.28 mm/hr의 범위로 나타났으며, 선행무강우일수는 0.6~21.2일, 총 유출량은 $0.92{\sim}20.75m^3$, 유출율은 0.03~0.18의 범위로 나타났다. 강우모니터링 결과, EMC는 TOC 3.4~10.3 mg/L(평균 6.9 mg/L), BOD 6.3~6.9 mg/L(평균 6.6 mg/L), COD 22.0~28.8 mg/L(평균 25.4 mg/L), SS 101.8~962.8 mg/L(평균 532.3 mg/L), T-N 4.295~11.864 mg/L(평균 8.080 mg/L) 그리고 T-P 1.109~1.582 mg/L(평균 1.346 mg/L)의 범위로 나타났으며, 각 강우사상에 대한 단위면적당 오염부하는 TOC 0.08~0.58 kg/ha, BOD5 0.05~1.07kg/ha, CODMn 0.22~3.76 kg/ha, SS 0.77~164.4 kg/ha, T-N 0.090~0.734 kg/ha, T-P 0.008~0.270 kg/ha의 범위로 산정되었다. 벚나무재배지의 수질 항목간 Pearson 상관계수를 분석한 결과, 항목 중 $COD_{Mn}$가 다른 수질항목과 유의성을 갖고 높은 상관관계가 나타나 초기유출효과 분석을 위한 대표 수질항목으로 선정하였다. 벚나무재배지의 경우 초기유출 발생에 의한 오염부하의 급격한 증가는 나타나지 않았으며, 누적오염부하량비의 그래프에서는 대부분의 강우사상에서 기울기가 직선에 가깝게 나타났다. 기타재배지의 경우 대부분 투수지역으로 초기세척효과가 비교적 작은 것으로 나타났으며, 지속적으로 오염물질을 배출하는 특성을 보이는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.710-714
• /
• 2005

가능최대홍수량(Probable Maximum Flood; PMF)은 "지역에서 합리적으로 가능한 극심한 기상학적 그리고 수문학적인 조건들의 가장 심각한 조합으로 예상되는 홍수"라 정의되며, 가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation, PMP) 입력으로 한 강우-유출관계에 의해서 산정되어진다. 본 연구에서는 댐과 같은 대규모 수공구조물의 설계와 평가의 기준이 되는 PMF 산정시 영향을 미치는 요소와 그에 따른 PMF를 비교$\cdot$검토하였다. PMF 산정방법 중 시간분포방법에 따른 가능최대호우(Probable Maximum Storm; PMS)의 구축과 단위도의 선정이 PMF의 값에 영향을 크게 미침을 알 수 있었다. 또한 기존 댐설계시 산정된 PMP/PMF와 재산정한 PMP/PMF의 변화를 비교$\cdot$고찰하였다. 평균적으로 기존 댐설계시에 비해 금회 산정한 PMP는 약 $27\%$, PMF는 약 $42\%$의 증가를 보였다. PMF의 증가는 PMP의 증가와 더불어 기존 단위도보다 실측자료에 근거한 단위도가 더 빠르고 강한 강도의 유역반응을 초래한 영향으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.274-277
• /
• 2011

기후변화는 전 세계적으로 많은 관심을 얻고 있으며 그로 인한 재산과 인명피해의 증가가 우려되고 있다. 기후변화에 대해 가장 취약한 부분은 수자원분야이며 수자원 활용의 극대화를 위하여 여러 예측방법이 활용되고 있다. 본 연구에서는 기상변화의 예측 및 모델링 기법 중 하나와 수문모델의 융합 기법을 활용하였다. 선행 연구에서는 레이더 강우자료와 지상 우량계의 강우자료로 여유추정시간에 대한 단기 예측만이 가능하게 하였는데 이 방법은 조금 더 여유 추정시간을 증가 시키는 장점이 있다. 이 연구에서는 여유추정시간의 증가에 대한 정확성을 검증하기 위하여 청미천 유역을 대상으로 연구를 실시하였다. 연구 방법으로는 ArcGIS와 Arc-View을 사용하여 대상유역의 Curve Number (CN) 값을 추출하고, 강우예측모형인 Weather Research Forecast (WRF) - Advanced Research WRF (ARW) 결과자료와 과거 강우자료의 비교 검증을 통하여 모형의 적용성을 평가하였다. 두 자료는 HEC-HMS의 입력자료가 되며, 이를 바탕으로 지역 유출량 산정 및 지표면 유출 모의를 통한 강우-유출현상을 검토 자료로 활용할 수 있다. 본 연구를 바탕으로 청미천 유역 지표면에서의 강우-유출모의를 개선하여 대상유역의 현상을 보다 유사하게 나타내고자 하였으며, 이와 함께 WRF-ARW 모형을 통하여 여유추정시간의 증가를 모색하고 지역강우 모형이 대한민국 지형의 잘 어울리는 최적화된 매개변수들의 조합을 알아내고 그의 적용현실성을 평가하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.64-64
• /
• 2022

이상기후로 인해 돌발적이고 국지적인 호우 발생의 빈도가 증가하게 되면서 짧은 선행시간(~3 시간) 범위에서 수치예보보다 높은 정확도를 갖는 초단시간 강우예측자료가 돌발홍수 및 도시홍수의 조기경보를 위해 유용하게 사용되고 있다. 일반적으로 초단시간 강우예측 정보는 레이더를 활용하여 외삽 및 이동벡터 기반의 예측기법으로 산정한다. 최근에는 장기간 레이더 관측자료의 확보와 충분한 컴퓨터 연산자원으로 인해 레이더 자료를 활용한 인공지능 심층학습 기반(RNN(Recurrent Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), Conv-LSTM 등)의 강우예측이 국외에서 확대되고 있고, 국내에서도 ConvLSTM 등을 활용한 연구들이 진행되었다. CNN 심층신경망 기반의 초단기 예측 모델의 경우 대체적으로 외삽기반의 예측성능보다 우수한 경향이 있었으나, 예측시간이 길어질수록 공간 평활화되는 경향이 크게 나타나므로 고강도의 뚜렷한 강수 특징을 예측하기 힘들어 예측정확도를 향상시키는데 중요한 소규모 기상현상을 왜곡하게 된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 보완하기 위해 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)을 적용한 초단시간 예측기법을 활용하고자 한다. GAN은 생성모형과 판별모형이라는 두 신경망이 서로간의 적대적인 경쟁을 통해 학습하는 신경망으로, 데이터의 확률분포를 학습하고 학습된 분포에서 샘플을 쉽게 생성할 수 있는 기법이다. 본 연구에서는 2017년부터 2021년까지의 환경부 대형 강우레이더 합성장을 수집하고, 강우발생 사례를 대상으로 학습을 수행하여 신경망을 최적화하고자 한다. 학습된 신경망으로 강우예측을 수행하여, 국내 기상청과 환경부에서 생산한 레이더 초단시간 예측강우와 정량적인 정확도를 비교평가 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.528-528
• /
• 2012

최근 집중호우에 따른 강우강도의 증가로 유역에서 토양침식량 뿐만 아니라, 하천유사량(fluvial sediment)의 규모를 증대시켜 많은 유사 관련 문제를 초래하고 있다. 또한, 하천유사량의 유출 증가로 인해 홍수시에 유사가 하도와 저수지내로 유입됨에 따라 통수단면적과 저수지용량을 감소시켜 이수나 치수 기능을 방해하는 결정적인 역할을 하게 된다. 따라서, 이와 같은 문제들을 해결하기 위하여 보다 정확한 유사유출량을 파악하는 것이 중요하다. 현재 국내에서 유사유출량을 산정하는데 있어 국내 실정에 맞는 유사유출량 산정기법이 요구되나 유사측정지점 및 측정자료의 부족으로 인해 국외에서 개발된 모형이나 경험식 등을 통해 추정하는 방법에 의존하고 있는 실정이다. 이와 같이 추정에 의한 방법은 신뢰성이 떨어지는 단점이 있어 실무자들로 하여금 침사지, 저수지 및 댐 등의 설계시에 유출되어지는 유사유출량을 파악하기에는 다소 무리가 있다. 따라서, 본 연구에서는 팔당호로 유입되는 경안천 유역의 실측 유사량자료를 바탕으로 유량-총유사량 관계식을 제시하여 보다 정확한 유사유출량을 산정하여 실무자들에게 신뢰성 있는 자료를 제공하는데 목적이 있다. 유사유출량 산정 절차로는 경안천 유역에 설치되어 있는 경안수위관측소에서 3년간(2008년 ~ 2010년) 실측된 유사량자료를 바탕으로 기존의 총유사량 산정식 Ackers-White(1973), Engelund-Hansen(1967), Einstein(1950)등을 이용하여 산정한 총유사량과의 비교분석을 수행하였으며, 분설 결과를 토대로 경안천 유역에 적합한 총유사량 산정식을 선정하였다. 선정된 총유사량 산정식으로 산정한 총유사량과 국통해양부 유량조사보고서(2010, 2011)에 제시된 수위-유량관계곡 선식으로 산출한 유량자료와의 회기분석을 통해 유량-총유사량 관계식을 제시하였으며, 제시된 유량-총유사량 관계식을 적용하여 연간 유사유출량을 산정하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.34 no.6
• /
• pp.1765-1777
• /
• 2014

This study evaluated PMM (Probability Matching Method) for parameter estimation of the Z - R relation. As a first step, the sensitivity analysis was done to decide the threshold number of data pairs and the data interval for the development of a histogram. As a result, it was found that at least 1,000 number of data pairs are required to apply the PMM for the parameter estimation. This amount of data is similar to that collected for two hours. Also, the number of intervals for the histogram was found to be at least 100. Additionally, it was found that the matching the first-order moment is better than the cumulative probability, and that the data pairs comprising 30 to 100% are better for the PMM application. Finally, above findings were applied to a real rainfall event observed by the Bislsan radar and optimal parameters were estimated. The radar rain rate derived by applying these parameters was found to be well matched to the rain gauge rain rate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.274-274
• /
• 2020

환경부 홍수통제소의 경우는 전국단위의 강수량(지상, 레이더), 하천수위, 유사량 관측과 국부적으로 증발산량과 토양수분 관측이 이루어지고 있는 상황이며, 기상청 및 다른 공공기관도 각 목적에 맞게 수문기상관측이 이루어지나 유역(또는 지역) 단위의 물순환 과정(강우량, 유출량, 증발산량, 지하수함양량, 토양수분량 등 포함)을 규명하는 조사·연구는 매우 미비한 실정이다. 개별적인 물순환 성분별 수문조사에서 벗어난 전체적인 관점을 고려한 유역단위의 물순환 과정을 규명하는 것은 매우 중요하다. 즉 물순환 성분별 명확한 수문량 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 따라서 물순환 성분별 명확한 분석을 위해서는 중·소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중·소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 유역(유역면적 8.48㎢, 유로경사 2.15%, 경기도 파주시 적성면 소재)의 신뢰성 높은 2019년 관측자료를 이용하여 물순환 성분인 강우량, 하천유출량, 증발산량과 지하수 함양량의 자료를 산정하였으며, 물순환 성분별 균형을 이루는 자료를 생성하였다. 기본 관측자료인 강우량은 각 지점강우량의 관측자료의 비교·검토 등 품질관리를 통해 자료를 확정하고 유역평균강우량을 산정하였다. 하천수위는 기준수위표와의 검토를 통해 자료를 확정하였으며, 하천유출량은 유량측정성과와 단면검토를 통해 수위-유량관계곡선식을 개발하고, 확정된 수위자료를 적용하여 산정하였다. 그리고 증발산량은 유역내의 기상관측자료를 활용하여 잠재증발산량을 산정하였으며, 지하수함양량은 유역내에 관측된 지하수위자료를 이용하여 지하수 함양량을 산정하였다. 각 물순환 성분별로 산정된 자료는 과거년 자료와 비교·평가를 통해 균형성을 판단하였다. 각 성분별 최대치와 최소범위, 평균값을 고려하고, 강우일수, 강우의 강우강도와 지속기간, 기상자료(기온, 일조시간, 습도, 풍속 등)를 충분히 고려하였다. 각 물순환 성분별로 생성된 2019년의 설마천 유역의 총강우량은 1,024.1mm이며, 하천유출량은 608.6mm(총강우량 대비 59.4%), 실제증발산량은 385.1mm(37.6%), 지하수함양량은 30.4mm(3.0%)이다. 여기서, 실제증발산량과 지하수 함양량은 1개 지점에서 산정값이나, 물순환의 폐합 조건을 고려하여 산정된 결과이다. 향후 유역 전체를 대표하는 기법의 개발은 필요한 실정이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.273-273
• /
• 2020

환경부 홍수통제소의 경우는 전국단위의 강수량(지상, 레이더), 하천수위, 유사량 관측과 국부적으로 증발산량과 토양수분 관측이 이루어지고 있는 상황이며, 기상청 및 다른 공공기관도 각 목적에 맞게 수문기상관측이 이루어지나 유역(또는 지역) 단위의 물순환 과정(강우량, 유출량, 증발산량, 지하수함양량, 토양수분량 등 포함)을 규명하는 조사·연구는 매우 미비한 실정이다. 개별적인 물순환 성분별 수문조사에서 벗어난 전체적인 관점을 고려한 유역단위의 물순환 과정을 규명하는 것은 매우 중요하다. 즉 물순환 성분별 명확한 수문량 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 따라서 물순환 성분별 명확한 분석을 위해서는 중·소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중·소규모 유역단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 차탄천 유역(유역면적 190.64㎢, 유로경사 0.96%, 경기도 연천군 소재)의 신뢰성 높은 2019년 관측자료를 이용하여 물순환 성분인 강우량, 하천유출량, 증발산량의 자료를 산정하였으며, 물순환 성분별 균형을 이루는 자료를 생성하였다. 기본 관측자료인 강우량은 각 지점강우량의 관측자료의 비교·검토 등 품질관리를 통해 자료를 확정하고 유역평균강우량을 산정하였다. 하천수위는 기준수위표와의 검토, 상·하류 검토를 통해 자료를 확정하였으며, 하천유출량은 유량측정성과와 단면검토를 통해 수위-유량관계곡선식을 개발하고, 확정된 수위자료를 적용하여 산정하였다. 그리고 증발산량은 유역내의 기상관측자료를 활용하여 잠재증발산량을 산정하였다. 각 물순환 성분별로 산정된 자료는 과거년 자료와 비교·평가를 통해 균형성을 판단하였다. 각 성분별 최대치와 최소범위, 평균값을 고려하고, 강우일수, 강우의 강우강도와 지속기간, 기상자료(기온, 일조시간, 습도, 풍속 등)를 충분히 고려하였다. 각 물순환 성분별로 생성된 2019년의 차탄천 유역의 총강우량은 975.9mm이며, 하천유출량은 507.9mm(총강우량 대비 52.0%), 실제증발산량은 366.4mm(37.5%), 지하수함양량은 101.6mm(10.4%)이다. 여기서, 실제증발산량은 유역내 1개 지점의 잠재증발산량을 산정하여 추정한 값이며, 지하수 함양량을 산정을 위한 지하수위 관측정이 부재한 상황이나 물순환의 폐합 조건을 고려하여 산정하였다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.