A Case Study for the Determination of Time Distribution of Frequency Based Rainfall

확률강우의 적정시간분포 결정에 관한 연구

In recent, the heavy rainfall is frequently occurred and the damage tends to be increased. So, more careful hydrologic analysis is required for the designs of the hydraulic or disaster prevention structures. The time distribution of a rainfall is one of the important factors for the estimation of peak flow in hydrologic and hydraulic designs. This study is to suggest a methodology for the estimation of a rainfall time distribution which can reflect the meteorologic and topographical characteristics of Daejeon area. We collect the 34 years' rainfall data recorded in the range of 1969 to 2002 for Daejeon area and we performed the rainfall analysis with the data in between May and October of each year. According to the Huff method, the collected data corresponds to the first quartile which the rainfall is concentrated in the primary stage but the suggested method shows the different rainfall distribution with the Huff method in time. The reason is that the Huff method determines the quartile in each storm event while the suggested one determines it by estimating the dimensionless distribution of rainfall in duration after the accumulation of rainfall in time. The rainfall distributions estimated by two methodologies were applied to the Gabcheon basin in Daejeon area for the estimation of flood flow. Here we use the SCS method for the effective rainfall and unit hydrograph for the flood discharge. As the results, the peak flow for 24-hour of 100-year frequency was estimated as a $3421.20m^3/sec$ by the Huff method and $3493.38m^3/sec$ by the suggested one. We can see the difference of $72.18m^3/sec$ in between two methods and thus we may carefully determine the rainfall time distribution and compute the effective rainfall for the estimation of the peak flow.

최근 증가하고 있는 집중호우로 인해 피해 규모가 대형화 되어가고 있는 추세로 수공구조물 설계 시 보다 정확한 수문분석을 요구 하고 있다. 강우의 시간분포는 정확한 수공구조물의 설계 시 첨두홍수량 산정에 가장 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 대전지역의 기상학적, 지형학적 특성에 맞는 적절한 강우분포형을 제시하고자 한다. 본 연구는 대전지역의 강우관측이 시작된 1969년부터 2002년까지 34년 중 강우가 집중되는 기간인 5월부터 10월사이의 강우자료를 바탕으로 강우분석을 실시하였다. Huff 방법에 의한 강우분포의 형태는 초기에 호우가 집중되는 1분위로 나타났고, 본 연구에 의한 방법은 Huff방법의 3분위에 속하는 53%에서 호우가 집중되는 양상으로 나타났다. 즉, Huff 방법과 본 연구에서 제안한 방법으로 호우사상의 시간분포를 결정하였는데 그 형태가 다르게 나타났다. 이는 Huff 방법이 호우사상별로 분위를 결정 하는 반면 본 연구에서는 지속시간별 강우량을 누가하고 지속시간별 분포형태를 무차원화하여 결정하였다. 강우의 시간분포 형태가 다른 두 가지 방법으로 실제 유역인 갑천유역에 적용하여 홍수량을 산정하였다. 유효우량 산정 시 토양의 특성을 고려한 SCS방법을 사용하였고, 홍수량 산정은 단위도법에 의해 추정하였다. 홍수량 추정결과 100년 빈도, 지속시간 24시간 첨두홍수량은 Huff 방법의 경우 $3421.20m^3/sec$로 나타났고, 본 연구 방법의 경우는 $3493.38m^3/sec$로 나타났다. 이처럼 첨두홍수량의 차이가 나타난 이유는 강우의 시간분포와 홍수도달시간이 서로 상이하여 다른 결과를 보였고, 본 연구 방법으로 강우를 분포시켰을 때 첨두홍수량이 Huff 방법보다 $72.18m^3/sec$ 정도 커짐을 알 수 있었다. 유효우량 산정 시 초기의 강우량이 크면 손실우량도 커지고, 강우의 시간분포 형태에 따라 첨두홍수량도 차이를 보이게 되므로 강우의 시간분포 결정시 신중을 기하여야 할 것으로 사료된다.