• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.377-382
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• 2010

국내에는 약 14,000개의 중 소규모의 저수지들이 있다. 최근에 이상기후로 인한 많은 강우가 발생하여 저수지들의 월류나 파이핑으로 인한 붕괴가 지속적으로 일어나고 있어 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 특히 설계홍수량을 초과하는 월류로 인한 댐 붕괴 발생 시 피해규모가 크기 때문에 전국적으로 본포되어 있는 저수지들의 설계홍수량을 시급히 파악하여 저수지의 수문학적 안전성을 판단하고 설계홍수량이 작은 저수지의 경우 별도로 관리 할 수 있어야 한다. 하지만 기존에 저수지의 안전여부를 판단 할 수 있는 댐 붕괴 모의의 경우 많은 시간과 노력이 요구 되어 저수지의 안전여부를 보다 쉽고 빠르게 판단 할 수 있는 기준 마련이 시급히 필요하다. 본 연구에서는 보다 쉽고 빠르게 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 할 수 있는 간편법에 대하여 연구 하였다. 연구 방법은 HEC-HMS을 이용한 댐 붕괴와 본 연구에서 제시한 간편법을 통하여 홍수량의 비교 검토 및 저수지의 수문학적 안전성을 평가를 하였다. HEC-HMS의 첨두홍수량은 빈도별 지속시간별 확률강우량을 이용하여 산정하였으며, 가능최대홍수량(PMF)은 실제호우전이법으로 산정한 가능최대강수량(PMP)을 이용하였다. 간편법의 첨두홍수량은 합리식과 통합형 강우강도식을 이용하여 산정하였고, 가능최대홍수량(PMF)은 Creager공식을 이용하여 산1)정하였다. 댐 붕괴의 경우 HEC-HMS에서는 댐 붕괴 모듈을 실행하여 모의를 하였고, 간편법의 댐 붕괴는 여수로의 한계 유출을 파악할 수 있는 위어공식을 이용하여 댐 붕괴 모의를 하였다. 마지막으로 산정된 첨두홍수량과 가능최대홍수량(PMF)을 작성된 수문학적 안전성 평가표에 기입하여 비교 분석하였다. 연구결과 HEC-HMS로 산정한 빈도별 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)과 간편법으로 구한 빈도별 첨두 홍수량 가능최대홍수량(PMF)의 차이는 약 편차가 50%정도로 간편법으로 구한 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)이 더 크게 산정되었다. 편차의 발생 이유는 본 연구에서 제시한 간편법의 경우 안전율을 고려한 경험공식을 사용하였기 때문이라고 판단되며, 간편법을 통한 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 다른 대상지역의 소규모저수지에도 적용하여 보고 수문학적 평가방법이 올바르게 적용 될 수 있는지 확인이 필요하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.309-309
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• 2021

댐 설계 시 가능최대강수량(probable maximum precipitation, PMP)으로 인한 홍수량인 가능최대홍수량(probable maximum flood, PMF)이 고려되며, 이를 산정하기 위해서는 단위도가 필요하다. 즉, PMF는 PMP를 입력으로 하여 단위도를 이용한 강우-유출 해석을 통해 얻어진다. 따라서, 동일한 PMP가 고려되더라도 적용되는 단위도에 따라 산정되는 PMF는 달라진다. PMP가 발생하는 상황에서는 평균적인 상황에 비해 단위도의 반응이 보다 빠르고 강해진다(한국개발연구원, 2007; 한국수자원공사, 2008; Kjedsen et al., 2016). 국내의 경우, 아직까지 PMF 산정을 위한 단위도에 대한 명확한 지침은 존재하지 않는다. 댐설계기준해설(국토해양부, 2011)에서는 유역의 평균단위도로 PMF를 추정할 경우 실제보다 낮은 결과치가 도출되는 문제가 있을 수 있다는 점을 경고하는 수준에 그치고 있다. 이에 본 연구에서는 유속 정보를 기반으로 PMF 산정을 위한 단위도를 결정해 보고, 이를 통해 대표단위도로부터 PMF 산정을 위한 단위도를 결정하기 위한 수정 방법을 제안하였다. 추가적으로 이러한 수정단위도를 적용하여, 기존 국내 기준 적용 결과 및 확률 강우량을 통해 산정되는 빈도홍수량과의 비교를 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.790-794
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• 2006

도시화 면적이 증가하면 불투수 면적이 증가하고 그에 따라 도시 하천의 평상시 유출이 감소한다. 도시유역의 평상시 수량을 회복시키는 방법으로는 침투 증진시설(투수성 포장, 침투 트렌치, 침투 측구 등)의 설치, 하수의 고도처리 후 방류, 저수지에 의한 유황 개선, 지하철 용출수 활용 등이 있다. 우리나라의 경우에 일부 도시하천의 수량 감소가 심각한 상황에 이르고 있으며 이를 해결하고자 하는 노력이 최근에 나타나고 있다. 수량을 회복하려면 유량 평가를 위한 현장조사, 수량회복 계획, 재원의 반영, 수량회복 시설의 설치 및 관리의 순서로 단계별 사업이 수행되어야 한다. 계획 단계의 과업에서 필요한 사항은 여러 가지 수량 회복방법의 영향을 정량 평가하는 것이다. 이에 핵심이 되는 것은 수량 회복 요소를 포함하거나 추가한 수문순환평가 도구이다. 본 연구는 기존의 수문 모형을 수정하여 침투 트렌치 모의기능을 갖도록 하는 것과, 이를 가지고 침투 트렌치의 수량 회복 효과를 분석하는 것이다. 침투 트렌치를 모의하도록 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 수정하였으며, 수정된 SWMM으로 학의천 배수유역 중 특정 소유역을 대상으로 하여 시험수행을 실시하였다. 학의천 배수유역 중 9번 소유역을 대상으로 도시 연속유출모의를 수행하여 침투 트렌치의 효과를 분석하였다. 9번 소유역의 경우 산지가 거의 80 %이며, 불투수율과 현지여건, 도로상황을 고려할 때 길이 100 m 규격의 트렌치 약 $10{\sim}20$개 정도가 설치 가능한 것으로 검토되었다. 그러나 현실성을 감안하여 시범수행에서는 10개의 트렌치를 설치하여 그 효과를 분석하였다. 9번 소유역 145번 지점의 유황을 분석한 결과 저수량$(Q_{275})$은 $0.0177m^3/s$에서 $0.0190m^3/s$로, 갈수량$(Q_{355})$은 $0.0176m^3/s$에서 $0.0189m^3/s$로 약 7%가 증가하는 것으로 분석되었다. 결과로부터 침투 트렌치는 저수량 및 갈수량을 증가시키는 보조수단이 될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1103-1107
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• 2009

최근 기상이변에 따른 국지성 호우 등으로 인하여 지역별로 홍수량 차이가 많이 나고 있는 상황으로 유역내 중요시설물 및 인명의 보호를 위해서는 유역의 특성을 정확하게 반영한 홍수분석이 필수적인 실정이다. 유역 주요지점의 정확한 홍수량을 산정하기 위해서는 지역특성이 반영된 호우를 선정하고, 유출모의를 위한 유역특성이 잘 구현되어야 한다. 이를 위해서는 홍수량산정에 영향을 주는 매개변수의 정확한 산정이 필요하며 본 연구에서는 미공병단(US Army Corps)에서 개발하여 배포한 차세대 프로그램인 HEC-HMS(v3.3)를 이용하여 집중시간, 저류상수, Curved Number, 감수상수, 초기손실, 초기기저유량, Threshold 등 7가지 매개변수에 대한 최적화를 수행하였다. 종래에는 첨두홍수량을 중시하여 집중시간과 저류상수는 최적화하고 나머지 변수들은 실측치 및 계산값을 적용하였으나, 금번 연구에서는 첨두홍수량 및 총유출량 모두 관측값에 최대한 일치하도록 7가지 매개변수를 최적화하는 방안 및 최적화시 초기값 선정이 매개변수 최적화에 미치는 영향을 연구하였다. 매개변수 최적화 순서는 먼저 전체적인 평균유출량 또는 평균유출고가 실측치와 모의치 간에 일치하도록 CN, RC를 보정하고 다음 단계로 첨두발생시간이 일치하도록 Tc, K를 보정하고, 마지막으로 홍수 수문곡선의 형태를 결정하는 나머지 매개변수를 조정하여 전체적인 수문곡선의 형태와 첨두홍수량이 일치하도록 수행하였으며, Tc, K, CN 등의 중요 매개변수는 신뢰구간(계산치의 0.8${\sim}$1.2)을 설정하여 목적함수의 수렴을 유도하였다. 위를 이용하여 수렴된 매개변수들로 강우-유출 모의를 분석한 결과를 기존 홍수사상과 비교한 결과 상당히 근접한 결과를 도출할 수 있어, 매개변수는 7가지 모두에 대한 최적화를 가능한 것으로 연구되었으나 목적함수들의 수렴되는 과정에 대해서는 좀 더 심도있는 고찰이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.344-344
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• 2017

Cisangkuy 유역은 인도네시아 제3의 도시인 반둥시의 주요한 식수공급원으로 반둥시 남측에 위치하며, Citarum 강의 제1지류에 해당한다. Cisangkuy 유역은 복잡한 수계 및 다양한 관리주체로 인해 수자원 운영에 많은 어려움이 있다. 반둥의 연간 강우량은 2,380 mm로 강우량은 풍족하나, 강우패턴이 건기(4~9월)와 우기(10~3월)로 구분되어 기간별 극심한 강우량 차이가 발생한다. Cisangkuy 유역은 우기에 Cileunca 및 Cipanunjang 저수지에 최대한 유량을 확보한 후 건기에 유량을 방류하는 시스템으로 운영되고 있다. 특히, 이 두 저수지는 전력회사인 인도네시아 파워에서 관리하고 있으며, 저수지 하류에 3개의 소수력 발전소(Plengan, Lamajan, Cikalong)가 운영되고 있다. Cisangkuy 주 하천 수량의 대부분이 소수력 발전소의 발전용수로 활용하고 있고, 세 발전소를 거친 최종 수량의 일부를 취수장에서 취수하여 식수원으로 사용하고 있기 때문에 상수 수급에 많은 어려움을 겪고 있으며, 우기시 가뭄발생 현상이 잦아지고 있다. 이에 본 연구에서는 Cisangkuy 유역의 장기적인 가뭄으로 인한 유출량 감소에 따른 용수 용도별 공급가능 일수 및 운영안을 검토하였다. 이를 위해 MODSIM 모형을 이용하여 현재 용수공급 체계를 물수지 분석 모형으로 구축하고, 현재 물공급 운영체계에 대해 모형을 검증한 후, 우기인 12월~3월에 대해 가뭄발생을 고려한 물공급 가능일 수를 산정하였으며, 강우 미발생을 고려하여 유역의 유출량을 배제하고, 발전유량 및 생활용수를 우선순위로 적용하였을 때, 공급 가능일수와 관개용수 공급에 따른 가능일수를 검토하였다. 금회 Cisangkuy 유역에 대한 가뭄발생에 따른 용수공급 가능량에 대한 연구결과는 유역 물관리 기관인 BBWSC(Balai Besar Wilayah Sungal or Association of River Region)와 공동연구기관인 PUSAIR가 가뭄극복을 위한 자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• Water for future
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• v.26 no.1
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• pp.51-62
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• 1993

The most significant factor in estimating annual runoff must be the precipitation. But in the previous study, the watershed area instead of precitation was included as an independent variable in regression model in the process of checking accurate data. The criterion of accurate data was the runoff ratio in the range of 20% to 100%. In this study the valid range of evapotranspiration was adopted as a criterion of accurate data and the same data were reexamined. It came up with following model which has a high coefficient of determination and conforms to hydrologic theory. R=-518.25+0.8834P where, R: runoff depth(mm) P: precipitation(mm) This regression model was found to be stable by cross-validation and is proposed as annual runoff estimation model applicable to ungaged small and medium watersheds in Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1459-1463
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• 2007

도시 유역의 하수관거는 대부분 합류식 하수관거로 되어 있기 때문에 도시하천의 물순환을 모의하기 위해 수량적인 측면이나 수질적인 측면에서 강우시의 합류식 하수관거 월류수 즉, CSOs를 고려한다면 보다 정확한 모의가 가능할 것이다. 목감천 유역은 중 상류 지역의 대부분은 농경 또는 임야로 이용되고 있지만, 하구부에는 밀집된 시가지가 전체유역 면적의 약 35.2 %인 $18.66\;km^2$를 형성하고 있고, 이중 대부분이 합류식 하수관거로 되어 있다. 따라서 목감천 유역을 PCSWMM의 TRANSPORT 블럭내의 flow divider를 이용하여 모형을 구성하여 1996년부터 2005년까지 10년 동안의 연속유출모의를 실시하여 물순환 분석을 하였다. 결과를 보면 10년 평균 강수량은 1537.9 mm이며, 직접유출량 비율은 1,263.0 mm, 침투량은 335.7 mm, 증발량은 415.7 mm이다. 또한 10년 평균 상수량은 909.10 mm, 하수량은 736.3 mm(CSOs 355.0 mm), 하천유입하수량은 170.3 mm, 서남 및 역곡하수처리장 이송량은 211.0 mm이다. 부하량 결과를 살펴보면 발생부하량은 10,108,554 kg/year이며 배출부하량은 834,533 kg/year으로, 이는 곧 점오염원을 의미한다. 유역 총 배출량은 1,575,200 kg/year, 비점오염원은 740,667 kg/year, 하수처리장 이송부하량은 1,220,000 kg/year, 목감천 출구지점에서는 355,200 kg/year(CSOs 62,531 kg/year)임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.2026-2031
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• 2010

연구지역인 수영지역은 부산 동남부 해안가에 위치한 도심지역으로서 수영만과 수영강에 직접 접하고 있어 해수침입의 가능성이 존재하고 있다. 본 연구의 목적은 해안가에 위치한 도심지역에서 해수면 이하의 지하수 수위가 분포하고 있고, 이에 따른 지하수 수위 하강의 발생 원인과 해수침입에 의한 지하수 수질 오염에 관한 연구를 수행하였다. 연구지역에서 지하수 수위 및 현장 간이수질(수온, 수소이온농도, 산화-환원전위, 전기전도도, 염도, 용존산소)의 현장조사는 갈수기(2007년 12월)와 풍수기(2008년 7월과 2009년 8월)로 구분하여 약 140여개 관정을 대상으로 실시하였다. 또한, 정밀 지하수 수질 분석을 위하여 2009년 8월에 50지점의 수질 시료(지하수 44지점, 유출지하수 1지점, 수영강 2지점, 해수 3지점)를 대상으로 지화학적 분석을 실시하였다. 지하수 수위 및 수질을 조사한 결과, 갈수기와 풍수기에 상관없이 지하수 수위가 해수면 이하인 지역에서는 해수침입의 가능성이 나타났다. 지하수 수질 유형은 일반 지하수를 지시하는 $Ca(HCO_3)_2$ 유형, 해수침입이나 인위적인 오염 가능성을 지시하는 $NaHCO_3$ 유형, $CaSO_4$ 유형 및 $CaCl_2$ 유형과 직접적인 해수침입을 지시하는 NaCl 유형으로 분류되었다. 연구지역에서 지하수 수위 하강의 원인을 규명하기 위해 지하수 이용량과 지하철에서 발생하는 유출지하수량의 조사를 실시하였다. 지하수 이용량 조사 결과, 306개소에서 $1,531,000m^3$/년을 이용하는 것으로 나타났고, 지하철의 유출지하수량은 6개의 역사에서 $751,000m^3$/년이 발생하고, 이는 지하수 개발가능량인 $951,000m^3$/년의 2.4배를 초과하여 지하수가 배출되어 지하수 수위하강을 초래하고 있다. 지하수 수위의 하강이 발생하는 지역과 비교 분석한 결과, 수영만에 위치한 광안리해수욕장의 유락시설이 밀집한 지역과 유출지하수가 발생하는 역사 주변 지역에서 지하수 수위의 하강이 크게 일어나고 있는 것으로 나타났다. 연구지역에서는 지하수의 이용량과 지하철에서 발생하는 유출지하수에 의해 지하수 수위의 하강이 크게 일어나고, 이들 지역에 해수침입에 의한 지하수 수질 오염이 크게 나타나는 것으로 조사되었다. 또한, 수영강과 인접한 지역에서는 해수의 영향을 받고 있는 수영강의 유입으로 지하수가 염수화 되어 가고 있는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.478-478
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• 2017

소류천 빗물 집수 장치는 노지 밭작물의 관개용수 확보를 위해 상시 흐름이 있거나, 간헐적으로 유출이 발생하는 산간 소류천 또는 배수로에서 빗물을 집수하기 위한 장치이다. 본 연구는 빗물 집수 장치의 집수 능력을 확인하기 위해 인공 수로 시험 장치를 이용한 요인시험을 실시하였으며. 장수군 노하리 산간지의 소류천에 설치하고 2015년 8월 5일부터 11월 15일까지 유출량 및 집수량 그리고 강우량을 관측하였다. 인공 수로 시험 장치를 이용하여 확인한 빗물 집수 장치의 최대 집수 가능량은 약 0.0022 ton/sec(130 L/분)로 나타났다. 빗물 집수 장치는 강우시에만 유출이 발생하는 지점(P1)과 상시 유출이 발생하는 지점(P2)에 설치하였고, 연구기간동안 총 강우량은 334.5 mm가 발생하였다. P1 지점에서는 총 1,722 ton의 유출이 발생하였으며, 273 ton이 집수되었고, P2 지점에서는 총 7,984 ton의 유출이 발생하였고, 125 ton이 집수되었다. 총 유출량 기준 집수 효율은 P1과 P2에서 15.85%, 1.57%로 산정되었고, 최대 집수 가능량 (0.0022 ton/sec)을 기준으로 한 집수 효율도 17.64%와 2.12%로 비교적 낮게 나타났다. 현장에서 빗물과 함께 발생하는 토사 및 부유물질 등에 의한 유입부 막힘이 집수 효율을 낮추는 주요 원인으로 분석되었다. 그러나, 월평균 총집수량은 약 30 ton 이상의 빗물을 저장할 수 있는 것으로 평가되어, 단기적인 물부족을 해소할 수 있는 대안으로 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.123-123
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• 2021

도시하천유역이나 복합유역 등 지역적 성향을 고려한 도달시간 산정에 관한 연구는 현재까지도 미흡한 실정이다. 소규모 유역의 홍수량을 산정할 경우 유하시간보다 유입시간 비중이 상대적으로 크다. 그러나 유하시간만을 고려하여 도달시간을 산정할 때, 소규모 유역의 경우 하도가 없고 유역면적이 5km² 내외 또는 하도의 저류 효과를 기대할 수 없는 경우 도달시간이 짧아 홍수량이 과대 산정된다. 이를 극복하고자 재해영향성평가등의 협의 실무지침에서는 도달시간 이외에 매개변수인 저류상수를 인위적으로 증가시키는 방법을 제안하고 있다. 하지만 이 방법 역시 유역의 물리적인 특성을 나타내는 변수를 왜곡한다는 근복적인 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존 중·대규모 하천을 대상으로 수행된 연구결과를 바탕으로 제안된 홍수 도달시간 산정방법의 한계를 극복하고, 유입시간이 지배적인 소규모 복합유역에 적용 가능한 도달시간 산정방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 실증실험을 통해 기존 유입시간 산정식을 개선하고, 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 정확성을 평가하고자 하였다. 먼저, 홍수도달 시간 측정을 위한 강우유출 실내 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 본체(길이3m×폭1.2m×높이0.8m)와 경사조절 장치(0~15도)를 포함하고 있다. 본체 전면부를 타공(ø10mm)하고 상·하단에서 지표와 기저유출을 집수하여 티핑버킷으로 유량을 측정하였고, 토체 내에는 토양수분센서를 설치하여 강우유출 발생시간 동안 토양수분 변화를 측정하였다. 본 연구에서는 하도흐름인 유하시간(Kraven 공식)을 계산하여 도달시간을 산정하기 보다 지표면 흐름인 유입시간(Kerby 공식)에 보정계수를 도입하여 도달시간을 산정하는 방안을 검토하였다. 실험 결과, 불투수 면적비율이 증가함에 따라 도달시간은 감소하고, 불투수 유역이 하류에 위치할수록 유출발생시간이 빨라졌다. 실증실험 결과를 바탕으로 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 기존 유하시간과 저류상수를 보정하는 도달시간 산정방식(연속형 Kraven)과 유입시간을 보정한 도달시간 산정(수정 Kerby)으로 도출된 유출량을 실측 유량과 비교하였다. 그 결과 제안된 홍수도달시간 산정식에서 모의된 홍수량이 기존 방식과 유사하거나 우수한 첨두홍수량을 보였으며, 설계자 임의성이 배제된 일관성있는 해석값을 제시해 줄 것으로 판단된다.