• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.703-703
• /
• 2012

대규모 하천이 많은 미국과 유럽 등은 정상 침투해석을 실시하여 제방을 설계하지만, 우리나라의 경우 상류 지역은 하천경사가 급하여 홍수지속시간이 짧고, 하류 지역은 하천경사가 완만하여 홍수지속시간이 길어 비정상 침투해석을 통해 제방을 설계한다. 설계 홍수파형을 정상상태로 해석하면 대상지점의 홍수파형이 갖는 홍수지속시간과 감수부 경사가 고려되지 않아, 상류 지역은 과대한 외력이 설정될 수 있으며, 하류 지역은 과소한 외력조건으로 과소 설계될 우려가 있어 시간에 따른 수위 변화를 고려한 비정상 침투해석이 필요하다. 비정상 침투해석을 위해서는 제방에 대한 외력조건으로 적용될 하천의 홍수파형이 필요하지만 국내에서는 홍수위와 지속시간 등 홍수파형의 시간분포에 대한 명확한 기준이 없어서 실무에서는 설계하고자하는 대상지점의 계획홍수량에 사용된 홍수파형의 계획홍수위와 홍수지속시간을 이용하여 설계홍수파형을 결정하여 사용하고 있다. 본 연구는 제방에 대한 부정류 침투해석을 위해 사용되는 설계홍수파형을 결정하는 방법을 소개하고, 우리나라 5대강 유역에 위치한 수위관측소 중 수위자료가 충분히 구축된 지점을 대상으로 과거 홍수사상 기간의 수위수문곡선과 계획홍수량 산정에 사용되었던 설계수문곡선을 이용하여 홍수파형을 결정하였다. 제방의 비정상 침투해석을 위한 설계홍수파형은 홍수지속시간과 감수부 경사로 결정된다. 본 연구에서 산정한 설계홍수파의 홍수지속시간은 대부분의 지점에서 계획홍수파의 지속시간보다 크게 산정되었으며, 실무에서 사용되는 계획홍수파의 지속시간이 과소산정되었음을 알 수 있었다. 홍수파의 감수부 경사의 경우, 본 연구에서 산정한 설계홍수파의 감수부 경사가 계획홍수파의 감수부 경사보다 비교적 완만한 것으로 나타났으며, 이는 지속시간이 긴 실제 홍수사상이 반영된 결과로 판단된다. 현재 비정상 침투해석을 위해 외력으로 설정되는 홍수파형은 계획홍수량 산정시 이용한 계획 홍수파형만을 사용한다. 이 경우 과거 홍수사상의 홍수지속시간이 반영되지 않아 안정성 측면에서 계획홍수파형과 과거 홍수를 모두 고려한 본 연구의 방법이 더 타당할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.245-245
• /
• 2020

설계홍수량의 결정은 하천기본계획, 댐 설계 등 수리·수문학적으로 중요한 변수 중 하나이다. 설계홍수량 산정을 위해서는 확률강우량 산정 및 강우-유출 모형의 일련의 과정을 통해 이루어지며, 홍수량 산정 표준지침(2018)에 자세히 수록되어 있다. 그러나 국내외 다양한 연구에서는 빈도별 확률홍수량의 경우 계측된 유량자료를 활용하여 직접 홍수빈도해석을 수행하는 것이 가장 정확한 방법이라 알려져 있지만, 홍수빈도해석을 위한 자연유량이 부족할 뿐만 아니라 홍수수문곡선(hydrograph)을 얻을 수 없는 단점이 있다. 더불어 우리나라의 경우 주요지점을 제외하고는 계측이 잘 이루어지지 않고 있으며, 수위-유량관계곡선(rating-curve)을 통해 산정된 유량자료를 활용하고 있어 자료의 신뢰성이 낮은 문제가 있다. 이러한 이유로 우리나라에서는 강우-유출 모형을 활용하여 빈도별 홍수량을 산정하고 있으며, 확률강우량의 시간분포를 입력자료로 하여 홍수수문곡선을 취득하고 있다. 그러나 확률강우량의 우량주상도 변환시 국내에서는 일반적으로 Huff 4분위법을 활용하지만, 실제홍수사상과 비교했을 때 과소 및 과대 추정하는 경우가 많다. 더불어 분포된 우량주상도를 면밀히 살펴보면 빈도해석된 확률강우량과 비교하였을 때 상당히 낮은 강우 빈도를 가지고 있다. 즉, 우량주상도는 특정 지속시간의 확률강우량을 Huff 분포를 활용하여 얻어지지만, 관측소별로 산정된 확률강우량의 빈도개념이 무너진다는 것이다. 이러한 결과로 인해 확률홍수량은 확률강우량과의 빈도개념의 상이하다고 할 수 있으며, 홍수빈도해석과의 비교에서도 차이를 보이고 있어 우량주상도의 개선 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 일관적으로 사용되어지는 Huff 3분위 50%를 지양하고, Huff의 다양한 분위(quartile)과 Blocking 방법 등을 비교·검토하여 보다 국내 실정에 부합하는 확률강우량의 우량주상도를 제공할 수 있는 연구를 진행하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.350-350
• /
• 2017

저수지의 설계홍수량 산정 시 인근의 기상관측 자료를 활용하고 있으나 인근에 기상관측 자료가 없거나 저수지 배후 유역이 큰 경우에는 단일 기상관측 자료를 이용하기에는 한계가 있다. 따라서 실무적으로 지점별 기상관측소의 자료를 이용하여 설계홍수량을 산정할 때에는 각 관측소 자료를 이용하여 확률강우량을 산정하고 Thiessen 가중평균을 한 후 면적우량환산계수 (ARF)를 곱하여 사용하고 있는데, Thiessen 방법의 경우 방법이 간단하지만 지형 고도 효과는 무시되고 우량계의 지배면적에 의한 우량계의 분포 상태만을 고려하게 된다. 그러므로 설계홍수량 산정시 사용되는 Thiessen 방법은 공간적 불확실성을 내포하고 있고, 특히 소규모 저수지의 설계홍수량을 산정하는 경우에는 저수지 유역의 국소적인 특징을 나타내기 어렵다. 본 연구에서는 설계홍수량 산정 시 저수지 위치에 해당하는 확률강우량의 공간적 불확실성을 평가하기 위하여 SIS(Sequential Indicator Simulation) 방법을 이용하였다. SIS 방법은 Kriging 기법과 마찬가지로 베리오그램으로부터 얻어지는 공간적 상관관계를 기반으로 하고 있는 방법으로 Kriging 기법과 달리 공간분포의 국소적인 특성을 평가할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
• /
• 2006.05a
• /
• pp.224-227
• /
• 2006

수공구조물의 설계의 기준이 되는 것을 설계홍수량이며, 설계홍수량의 정확한 추정은 경제적인 관점 아주 큰 영향을 미친다. 설계홍수량을 과다하게 설정하는 경우 과다한 비용이 소요되므로 과다 설계라는 결과를 초래하게 되기 때문이다. 이러한 관점에서 볼 때 합리적인 설계홍수량의 산정을 위해서는 수문시스템의 입력 자료인 강우량의 정확한 산정이 선행되어야 할 필수조건이라 할 수 있다. 이에 기존의 설계홍수량 추정시 배제되어 왔던 동시간 강우자료에 의한 영향을 강우량의 관점에서 비교 분석하였다. 본 연구에서 살펴본 바와 같이 기존에 사용되고 있는 비동시간 강우자료에 의한 강우분석은 강우량을 과다하게 추정하게 되므로 수공구조물의 설계에 사용되는 설계홍수량의 추정을 과다하게 산정되게 할 것으로 판단되며, 이는 공사비용의 증가로 과다설계를 초래할 것으로 판단된다. 따라서 앞으로 보다 많은 동시간 강우자료의 사용을 위해 강우의 관측을 정확히 해야 하며, 이를 직접 설계에 적용해야 할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.9
• /
• pp.627-635
• /
• 2017

It is required to estimate reliable design floods for hydraulic structures in order to respond more effectively to recent climate change. In this study, differences of design floods that were estimated the flood frequency analysis (FFA) and the design rainfall-runoff analysis (DRRA) were analyzed. In Korea, due to lack of measured flood data, the DRRA method is used in practice to determine the design floods. However, assuming the design floods estimated by the FFA as true values, the DRRA method over estimated the design floods by 79%. Thus, this study proposed a practical method to estimated design flood in ungauaged watersheds through regressive adjustment of flood quantiles estimated from the DRRA method. To this end, after investigating the differences between design floods acquired from the FFA and the DRRA method, nonlinear regression analyses were performed to develop the adjustment formulas for 8 large-dam watersheds. Applying the adjustment formula, the accuracy was improved by 65.0% on average over the DRRA method. In addition, when considering the watershed size, the adjustment formula increases the accuracy by 2.1%p on average over when not considering the watershed size.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.212-212
• /
• 2018

설계홍수량 산정요령(MLTMA, 2012)이 배포된 이후 실무에서는 홍수량을 산정할 때, Clark 단위도(Clark, 1945)를 적용하는 것으로 획일화되는 추세다. SCS 단위도(SCS, 1972)가 설계홍수량 산정요령에서 배제된 것은 Clark 단위도와 비교해서 도달시간 등 유역 매개변수를 같게 대입하더라도 홍수량이 과다 산정되는 경향 때문이다(e.g., Singh, 2000; Kilduff et al., 2010; Bhunya et al., 2011). 그럼에도 불구하고 SCS 단위도는 단변량 모형으로 적용 방법이 매우 간단하고, 실무에서 주로 사용되는 상용프로그램 대부분에 내재되어 있는 등 실무에서의 효용가치가 높은 편이다. SCS 단위도의 높은 첨두홍수량을 조정하고자 첨두시간 산정 공식을 수정한 SCS 방법이 제안되었으나(e.g., Ministry of Construction, 1992; Jung and Moon, 2001), 이는 첨두시간이 크게 산정되도록 하여 첨두홍수량을 낮추려는 시도로 도달시간, 기저시간 등 유역의 물리적인 특성을 왜곡한다. 반면에 SCS 단위도의 기울기(Peak Rate Factor; PRF)는 유역 경사에 따라 300에서 600 사이의 값을 갖게 되고 평균값으로 484가 제안되었으나(SCS, 1972), 이를 맹목적으로 사용하기에는 무리가 있다. 실험을 통해서 75-100, 284, 100-575 등 다양한 범위의 PRF 값이 제시되었고(e.g., Woodward et al., 1980; Wanielista et al., 1997), PRF에 직접 비례해서 첨두홍수량이 결정되는 SCS 단위도의 특성을 고려할 때, 유역의 조건에 맞는 적절한 PRF를 산정하는 것이 우선이다. 본 연구에서는 SCS 단위도의 첨두시간과 같은 종속변수 대신 PRF를 조정하는 방법에 주목해서 Clark 단위도로 산정된 홍수량과 서로 상호보완이 될 수 있도록 국내의 유역 환경에 적합한 SCS 단위도 적용 방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2004.05b
• /
• pp.313-317
• /
• 2004

본 연구에서는 설계홍수량 산정시 강우-유출모형의 입력인자인 설계강우량의 시간적 분포 방법을 실제 유역의 복잡 다양한 강우특성이 고려되도록 강우분포방법을 제시하고자 하였다. 연구는 무한천 예당지 상류유역에 적용하였으며, 설계강우의 시간분포를 위해 유역 내${\cdot}$외의 우량관측소를 이용 설계홍수량산정지점, 동시간의 강우자료를 만들고 유역 내 강우로 인한 유출의 기여도 가장 큰 지속시간별 강우사상을 이용하여 특정지점을 대표하는 강우분포방법을 개발하였다. 본 연구를 통해 기존 설계강우의 시간분포방법의 문제점들을 보완하여 재현기간별, 지속시간별, 대표누가우량곡선을 개발함으로써 설계홍수량 산정시 복잡 다양한 강우의 특성이 유역에 최대한 반영될 수 있도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.432-432
• /
• 2017

국내에서 설계홍수량 산정시, 실무 적용성이 높은 설계강우-유출 모형을 채택하고 유출모형으로는 단위도 방법을 적용하여 설계홍수량을 산정한다. 설계홍수량을 산정함에 있어 설계강우-유출관계 모형을 적용하기 위한 필수요소로 확률강우량 산정이 선행되어야 한다. 확률강우량은 유역면적이 25.9 m를 초과할 경우 면적평균확률강우량을 사용하여야하나 지점평균확률강우량을 주로 사용하고 있다. 이는 해당 유역 강우의 공간적 분포를 고려하고 있지 않기 때문에 각 강우관측소에서 관측되는 지점 강우자료를 면적평균확률강우량으로 산정하는데 매번 복잡한 자료처리과정을 거쳐야 하는데 있다. 따라서 비교적 산정이 간편한 지점평균확률강우량을 사용하여 면적평균확률강우량으로 손쉽게 전환할 수 있는 각 유역별 ARF(Areal Reduction Factor) 의 필요성이 대두된다.(이등, 정등 2002) 본 연구에서는 일반적으로 유역의 강우 빈도해석시 이용되는 면적고정형 방법을 사용하여 표본면적에 대하여, 설계홍수량 산정요령(국토부, 2012)에 제시 된 4대강 유역의 ARF와 제주도 한천유역의 수문학적 특성을 반영한 ARF를 산정하여 비교 하였다. 표본면적($100km^2$)에 대하여 기존 4대강 유역의 ARF와 본 연구에서 산정된 ARF 비교 결과 권역별, 빈도별, 지속시간에 따른 ARF는 제주 도심지 유역 기준 최대 18.63%(영산강유역) 작게 산정되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 해당유역의 수문학적 특성 미반영으로 인해 설계홍수량이 과다 및 과소 산정되어 안정적인 수공구조물 결정을 저해하는 중요 요소로 작용 될 수 있어 제주도 전 유역에 적용 가능한 ARF 산정 및 기준 설정 등의 조치가 요구된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.33 no.4
• /
• pp.1361-1375
• /
• 2013

The design flow considering nonstationarity is estimated to determine the design flood related to hydraulic structure quantitatively based on the design process for stream restoration in the Mokgamcheon watershed proposed by Lee et al. (2011). The purpose of this research is to suggest new ways that the design flood was calculated considering nonstationarity at the Mokgamcheon watershed. Storm-unit hydrograph method to calculate design flood and direct frequency analysis were applied and nonstationarity was considered for the frequency analysis through extRemes toolkit developed at NCAR (National Center for Atmospheric Research). Although the method of direct flood frequency analysis due to dealing with flowrates directly has a more reliable than strom-unit hydrograph method, as a result, the method of direct flood frequency analysis underestimated the design flood than strom-unit hydrograph method due to the characteristics of the flow data. Therefore, the flood of storm-unit hydrograph method (100 years frequency) was determined as the design flood in the Mokgamcheon watershed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.36-36
• /
• 2016

하천정비나 유역종합 치수계획 등 수자원계획을 수립하는 과정에 있어 하천의 설계홍수량 추정은 필수적이며, 하천의 수공구조물의 안전성과 수문학적 위험도를 산정하는데도 활용되고 있다. 그러나 매년 관측되는 강우량 자료에 비해 유출량 자료의 길이가 비교적 짧아 신뢰성 있는 홍수량자료의 구축이 어려운 실정이며, 미계측 유역에 위치한 중소규모 하천의 설계홍수량과 같은 수문학적 자료는 매우 제한적이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 기 수립된 하천정비기본계획의 자료들을 활용하여 유역의 특성(면적, 경사, 고도)이 고려되는 새로운 홍수량 산정식을 개발하였으며, Bayesian GLM(generalized linear method) 기법을 활용하여 미계측 유역의 지역화를 통한 홍수량의 추정이 가능하도록 하였다. 또한 Hierarchical Bayesian 기법을 활용하여 개발된 공식에 활용되는 매개변수의 불확실성을 구간을 산정하였다. Bayesian 기법의 도입으로 산정되는 홍수량의 불확실성 구간을 정량적으로 제시할 수 있었으며, 제안된 연구 결과는 미계측 유역의 홍수량을 추정하는 도구로서 활용성이 높을 것으로 기대된다.