• 대한공간정보학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.37-44
• /
• 2013

최근 기상 이변에 따라 단시간에 집중되는 돌발홍수에 의해 해마다 막대한 인적, 물적 피해를 입고 있다. 이러한 국지성호우에 의한 산지하천이나 미소하천에서 첨두유출량을 예측하기 위한 도구로서 GIS를 적용하고 있는 추세이다. 하지만 수문학적 접근이 주를 이루고 있으며 GIS를 이용한 지형분석으로의 접근은 매우 미비한 실정이다. 본 연구에서는 돌발홍수를 발생시키는 강우량을 GIS기법과 GcIUH의 모형을 연계하여 산정하였고, 유역별 GcIUH 매개변수를 추출하여 한계유량에 따른 GcIUH 매개변수간의 상관관계를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1412-1417
• /
• 2007

국내에서는 빈약한 홍수량 자료로 인해 일반적으로 설계호우의 개념과 강우-유출해석을 통해 설계홍수량을 추정하여 이용하고 있다. 그러나 강수량 자료를 이용하여 강우-유출해석에 의해 유출량을 산정함으로써 설계홍수량을 추정하는 방법은 분석과정에서 불확실성이 높다는 문제점이 있다. 따라서 강우-유출해석의 정확성을 높이기 위해 설계자의 주관성을 배제한 객관적인 입력변수 추정방법이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 강우-유출해석을 수행하는 대신 지형인자와 기후인자로만 단위유량도 유도가 가능한 GcIUH(지형기후학적 순간단위도)를 국내 유역에 적용하고자 한다. 이를 위해 국립국토지리원에서 제공하는 1:25,000 유역도에서 추출된 최고차 하천의 길이 $L_{\Omega}$와 길이비 $R_L$를 산정하였다. GIS와 유역도로부터 산정된 각각의 $L_{\Omega}$와 $R_L$를 이용하여 지점별 단위도를 각각 유도하고, 유도된 단위도로부터 유출수문곡선을 계산하였다. 실제 지형도에 의해 산정된 GcIUH와 유역면적, 유역평균경사별 첨두유량, 그리고 첨두시간의 상관성을 비교 검토한 결과, 유역평균경사별 첨두유량이 상관성이 높게 나타났으며, 첨두시간은 유역면적이나 유역평균경사에 상관없이 비교적 정확하게 실측치와 일치하였다. 본 연구에서는 유역평균경사별 첨두유량의 상관성을 분석하여 GcIUH의 보정계수인 a를 도입하여, a 값을 유역평균경사별로 제시하였다.

• 한국습지학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.571-580
• /
• 2012

본 연구에서는 산지하천 유역인 설마천 유역에 대하여 GIS기법을 이용한 지형기후학적 순간단위도(GcIUH)를 유도하고, 돌발홍수 예측을 위한 기준우량을 산정하는 것을 목적으로 하고 있다. GIS기법을 적용하여 GcIUH를 유도하였으며, 유효우량을 산정하기 위한 NRCS-CN값을 산정하였다. 산정된 GcIUH를 이용하여 2011년 주요 호우사상에 대하여 분석하였다. 그 결과 전적비교의 경우 한계유출량을 초과하지 않는 것으로 분석되었으며, 사방교의 경우 모의된 첨두유출량이 약 $149.4m^3/s$로 한계유출량을 초과하는 것으로 분석되었다. 기준우량을 산정하기 위하여 50년 빈도의 설계홍수량에 해당하는 수심을 한계수심으로 설정하고, 지속기간을 고려하여 돌발홍수 기준우량을 산정하였다. 향후에는 다양한 홍수사상에 대하여 분석하고 이를 통해 한계유출량 및 기준우량의 적합성을 평가하고자 하며, 이를 바탕으로 산지하천 유역의 특성을 고려한 돌발홍수예측시스템 프로토타입을 개발하고자 한다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
• /
• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume II
• /
• pp.884-887
• /
• 2006

This paper focuses on minimizing flood damage in the Yeongdeok basin of South Korea by establishing a flood prediction model based on a geographic information system (GIS), remote sensing, and geomorphoclimatic instantaneous unit hydrograph (GcIUH) techniques. The GIS database for flash flood prediction was created using data from digital elevation models (DEMs), soil maps, and Landsat satellite imagery. Flood prediction was based on the peak discharge calculated at the sub-basin scale using hydrogeomorphologic techniques and the threshold runoff value. Using the developed flash flood prediction model, rainfall conditions with the potential to cause flooding were determined based on the cumulative rainfall for 20 minutes, considering rainfall duration, peak discharge, and flooding in the Yeongdeok basin.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제36권4호
• /
• pp.533-545
• /
• 2003

본 연구에서는 설마천 유역에서 관측된 여러 강우-유출사상을 분석하여, 각 사상마다 GIUH의 특성속도를 추정하고, 이를 분석하여 그 변동특성을 살펴보았다. 특히, 본 연구에서는 강우의 특성에 따른 특성속도의 변화에 초점을 맞추어 분석하였다. 설마천 유역의 순간단위도는 HEC-1모형을 이용하여 유도하였으며, 이렇게 유도된 순간 단위도의 첨두유량과 첨두시간을 GIUH의 그것과 비교함으로서 특성속도가 계산될 수 있도록 하였다. 각 강우사상별 특성속도는 GcIUH 및 강우의 여러 특성과 비교분석하였다. 이 과정을 통하여 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) GIUH의 특성속도는 GcIUH의 그것보다 변동정도가 크고 아울러 약간 크게 산정되었으나 그 경향은 유사한 것으로 파악되었다. (2) 총유효우량(또는, 평균유효우량)이 GIUH의 특성속도를 상대적으로 잘 설명함을 파악할 수 있었다. 이는 회귀분석의 결과로 나타나는데 그 결정계수가 0.6 전후로 크게 나타났다. (3) 반대로 강우의 지속 기간이나 최대강우강도는 GIUH의 특성속도를 결정하는데 큰 영향을 끼치지 못하고 있음을 파악하였다. 회귀분석 결과 결정계수는 최대 0.3을 넘지 않았다. (4) 본 연구에서 분석한 강우사상들의 경우 GIUH의 특성속도의 분포가 평균 0.402m/s 표준편차0.173 m/s인 정규분포를 따르는 것으로 나타났으며, 주로 0.4∼0.5 m/s 사이에 대부분의 값이 위치하는 것으로 나타났다. 그 변동계수는 0.43정도로 유출의 경우(대략 1.0 정도)에 비해 훨씬 적은 변동특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.319-319
• /
• 2012

최근 GIS의 발달로 지리정보를 정확하게 분석한 후 각종 수리 해석에 활발히 적용되고 있다. 수문지형학(Hydrogeomorphology)은 Rodriguez-Iturbe(1971)가 유역의 지형학적 인자를 기초로 하여 순간단위도를 유도하는 방법을 제시하는 것을 시작으로 Rodriguez-Iturbe와 Gonzalez-Sanabria(1982)가 지형학적 순간단위유량도(GIUH, Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph) 매개변수와 유효우량만으로 함수를 표시하는 지형기후학적 순간단위유량도(GcIUH, Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph)를 유도하여 오늘날까지 발전해 오고 있다. GIS를 활용한 돌발홍수 및 지형학적 지형 기후학적 순간단위도 유도 및 한계유출량에 관한 연구에서 Sweeney(1992)는 돌발홍수능의 표준적인 산정 알고리즘을 제시하였고, Carpenter 등(1999)은 GIS와 연계하여 돌발홍수능을 산정하는데 중요한 한계유출량 산정방법에 관해 연구하였으며, 국내에서는 김운태 등(2002)은 GIS를 이용한 미소유역 규모의 한계유출량 산정 시스템을 개발한 바 있으며, 황보종구(2007)는 국내 유역에 적합한 GcIUH 산정방안에 관한 연구를 수행한 바 있다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원에서 1995년부터 운영해 온 설마천 유역에 대하여 GIS 기법을 활용하여 강우-유출 해석시 GcIUH의 매개변수를 산정하여 유역에 적합한 돌발홍수 기준우량을 산정하는 것을 목적으로 하였다. GIS 기법의 적용결과를 통해 산정된 설마천 유역의 지형학적 특성은 <표 1>과 다음과 같다. 한편, 돌발홍수의 개념에서 한계유출량( )은 소하천의 제방을 월류하기 시작하여 홍수를 일으키기 시작할 때의 유효우량으로 정의되며, 유역전반에 걸쳐 균등하게 내리는 단위유효우량으로 인해 발생하는 직접유출 수문곡선이므로 제방이 가득 찬 상태의 유량 즉, 제방이 월류하기 시작할 때의 유량은 등류상태의 흐름을 해석하는 Manning의 공식으로부터 산정할 수 있으며(Chow et al., 1988), 설마천 유역의 경우 50년 빈도 홍수량에 해당하는 수위와 한계유량을 산정하였다. 향후 2011년 홍수 분석을 통해 한계유량 및 기준우량의 적합성을 평가하고 이를 바탕으로 설마천 유역의 돌발홍수예측을 위한 기준우량의 산정 등을 통해 산지 특성을 고려한 돌발홍수예측시스템 프로토타입을 개발하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.81-90
• /
• 2001

동역학적 홍수빈도분석 모형은 미계측유역에서의 빈도분석을 위해 제안되었다. 본 연구에서는 이와 같은 동역학적 홍수빈도분석 모형을 평창강유역 내 총 6개 소유역에 적용하여 보았다. 보통 동역학적 홍수빈도분석 모형은 크게 강우 모형, 강우손실 모형, 그리고 유출 모형으로 이루어져 있으며 본 연구에서는 Rectangular Pulse 모형-SCS 유효유량 산정방법-지형 기후학적 순간단위도(GcIUH)방법으로 이루어진 동역학적 홍수빈도분석 모형을 이용하였다. 입력자료로 대상 유역의 L-moment법에 의한 통계학적 빈도분석 결과를 이용하였고 모형에의 적용결과 산정된 재현기간 값을 통계적 분석에 의한 재현기간과 비교하였다. 그 결과 전체적으로 동역학적 홍수빈도 분석의 결과가 크게 산정되고 있음을 알 수 있었으나 평창강유역의 관측자료 부족과 유역의 물리적 특성만으로 빈도분석이 수행될 수 있다는 점을 고려하면 동역학적 홍수빈도분석 모형이 미계측유역에서 소규모 수공구조물의 설계 홍수량 산정 시 대체방법으로 이용될 수 있음을 판단할 수 있었다. 또한 해상도의 영향 분석 결과 그다지 큰 영향을 주고 있지 않음을 확인할 수 있었으며 따라서 동역학적 홍수빈도분석 모형이 보다 보편적으로 이용 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제39권2호
• /
• pp.151-160
• /
• 2006

본 연구에서는 돌발홍수 예경보시스템의 수문학적 구성요소인 한계유출량을 Manning의 제방월류 유량, 지형기후 학적 순간판위도 기법을 활용하여 한강유역을 대상으로 산정하였다. 한강유역의 3" DEM자료를 이용하여 미세소유 역 구분($1.02\~56.41km^2$), 하도 및 하도경사를 GIS로부터 추출함으로써 한계유출량 산정을 위한 유역 매개변수를 구축하였다. 또한 유역 및 하도간의 지역적 회귀분석을 위해 실측 소하천 하도단면자료를 수집하여 통계학적으로 최적의 회귀식을 추정하고, 이를 통해 한계유출량 계산의 하도 입력자료를 생성하였다. 이러한 유역 및 하도 매개변수를 통해 한강 headwater 유역에서 산정된 한계유출량은 $2mm/h\~14mm/6hr$의 범위를 보이며, 지속시간 1시간인 경우 $97\%$가 8m보다 작은 값이고 6시간인 경우 $98\%$가 14mm보다 작은 값으로 산정되었다. 계산된 한계유출량과 유역 및 하도 매개변수사이의 민감도는 유역면적과 같은 유역의 지형인자보다는 하도경사, 하폭, 마찰경사와 같은 하도 지형인자에 비교적 큰 변동성을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 한강유역 한계유출량을 국외의 타 연구사례와 비교 한 결과 그 계산결과가 적절한 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.317-327
• /
• 2005

홍수는 자연재해 중 가장 일반적이며 빈번하게 발생한다. 일반적으로 홍수는 수일간에 걸친 강우에 의하여 발생하지만 집중호우에 의한 돌발홍수는 단 시간에 발생하는 특징이 있다. 본 논문은 지리정보시스템으로 지형자료를 취득한 후 지형기후학적 순간단위유량도로 산악에서 돌발홍수예측을 위한 지리정보시스템의 적용에 관한 연구이다. 본 연구에서의 돌발홍수 발생 범위는 수심이 0.5m, 0.7m, 1.0m 로 설정하였다. 또한, 지속시간별-강우량별 홍수량 조견표를 작성하여 홍수대피 기준을 제안하였다. 본 연구는 기존의 획일된 경보 발령시스템에 비하여 유역에 적합한 기준을 제시하여 지형정보를 고려한 경보발령시스템에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제33권3호
• /
• pp.315-330
• /
• 2000

지형형태학적 순간단위도(GIUH)는 미계측유역이나 관측자료가 충분하지 않은 유역의 적용을 목적으로 한다. 이를 위해서는 GIUH의 동역학적 매개변수인 특성속도의 정도 있는 추정이 가장 중요한 요소이나 아직까지 그에 대한 정확한 산정방법은 개발되어 있지 못한 실정이다. 실측된 강우 유출자료가 존재할 경우, 특성속도의 추정은 상대적으로 용이하나. GIUH의 목적에 맞지 않는다. 이 미계측 유역에 대한 유출 해석임을 상기한다면 특성속도 역시 지형형태학적인 해석을 바탕으로 산정되어야 하고, 그와 더불어 실제 적용에 합리적이며 간편한 식의 구조로 표현되어야 한다. 이에 본 연구에서는 GIUH 이론을 위천의 고노, 통곡, 효령 유역에 적용하고, 실측 자료를 근거로 한 최적화 과정을 통하여 특성속도를 산정하였다. 그렇게 구한 특성속도는 GcIUH 및 기타 집중시간에 관한 경험공식과의 비교를 통해 가장 적절한 방법을 선정할 수 있도록 하였다. 비교 결과 Kerby, 김남원, Kinematic Wave, Brasby-Williams 공식 등이 비교적 실측치와 근사한 값을 주는 것으로 조사되었으나, Kerby, Kinematic Wave 공식 등의 경우 조도계수 n값이 다소 주관적으로 추정될 수 있으며, 또한 특성속도가 이들 계수에 따라 크게 변화하는 단점이 있는 것으로 나타났다. 따라서, 비교적 정확하고도 객관적인 값을 주는 김남원 및 Brasby-Williams공식을 유역의 특성속도 산정공식으로 제시할 수 있을 것으로 보인다.