The Analysis of Hydrological Response Structure Based on Spatial Correlation of Extracted Geomorphic Variables by Using DEM

DEM에 의해 추출된 지형인자의 공간상관성을 기반으로 한 수문학적 응답구조의 해석

  • 김주철 (수자원공사 수자원연구원) ;
  • 최용준 (충남대학교 대학원 토목공학과) ;
  • 김재한 (충남대학교 토목공학과)
  • Received : 2010.05.04
  • Accepted : 2010.05.28
  • Published : 2010.06.30

Abstract

The hydrological-geomorphic character is closely related with runoff in basin. A development of GIS greatly helps investigating about mechanism between theirs. We analyze local slope and hillslope length which are related with hydrological response. But variation of these geomorphic variables has very wide range at each pixel. So there's a limit as to use directly. Therefore we investigate a relation between hydrological response and distributed geomorphic variables according to statistical character of distributed map considering spatial correlation. As a result, the local slope affects peak discharge, and the hillslope length affects peak discharge and time, mean and variance of hydrological response. Henceforth these hydrological-geomorphic analyze methods can be improved that hydrology response is directly analogized with DEM data.

유역에서의 수문지형학적 특성들은 유출현상과 깊은 상관성을 가지고 있다. 지리정보체계의 발달은 양자간의 역학관계를 규명하는데 커다란 도움을 주었다. 본 연구에서는 이러한 지형인자 중 수문응답과 밀접한 관계로 알려진 국부경사와 지표면거리에 대한 분석을 실시하였다. 그러나 이상의 지형인자는 각 pixel별 변동성이 매우 크기 때문에 DEM으로부터 추출된 자료를 직접 사용하는 것은 한계를 가지게 된다. 따라서 공간상관성을 고려한 분포도의 통계적 특성을 이용해 수문응답함수 특성과 분포된 지형학적인자간의 관계를 살펴보았다. 분석결과 국부경사는 첨두유량에, 지표면거리는 첨두유량, 평균 및 분산에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 이러한 수문지형학적 분석 기법은 DEM자료로부터 수문응답을 직접 유추할 수 있는 유용한 기법으로 발전될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. 김주철, 김재한, 2007, "DEM을 이용한 수로망의 형태학적 표현", 한국수자원학회논문집, 40권, 4호, pp.287-297.
  2. 김주철, 이상진, 2010, "GIS 기반 유역 배수 밀도의 공간분포도 작성", 한국지형공간정보학회지,18권, 1호,pp.3-9.
  3. 최용준, 김주철, 정관수, 2010, "배수경로 이질성을 기반으로 한 Nash 모형의 매개변수 동정", 한국수자원학회논문집, 43권, 1호, pp.1-13.
  4. Bras, R. L., 1990, "Hydrology-An introduction tohydrologic science", Addison Wesley.
  5. Di Lazzaro, M., 2009, "Regional analysis of storm hydrographs in the rescaled width function framework". Journal of Hydrology, doi:10.1016/ j.jhydrol.2009.04.027.
  6. D'odorico, P. and Rigon, R., 2003, "Hillslope and channel contributions to the hydrologic response".Water Resources Research, Vol.39, No.5, 1113.doi:10.1029/2002WR001708.
  7. Gupta, V. K., Waymire, E. and Wang, C. T., 1980,"A Representation of an instantaneous unit hydrograph from geomorphology", Water Resources Research, Vol.16, No.5, pp.855-862. https://doi.org/10.1029/WR016i005p00855
  8. Ijjasz-Vasquez, E. J. and Bras, R. L., 1995, "Scalingdigital elevation models", Geomorphology, Vol.12,pp.299-311. https://doi.org/10.1016/0169-555X(95)00012-T
  9. Montgomery, D. R. and Foufoula-Georgiou, E., 1993,"Channel network source representation using digitalelevation models", Water Resources Research,Vol.29, No.12, pp.3925-3934. https://doi.org/10.1029/93WR02463
  10. Nash, J. E., 1957, "The form of the instantaneousunit hydrograph.", IASH Assemblee Generale deToronto, Vol.45, pp.114-121.
  11. Rinaldo, A., Rigon, R. and Marani, M., 1991."Geomorphological dispersion". Water Resources Research, Vol.27, No.4, pp.513-525. https://doi.org/10.1029/90WR02501
  12. Rodriguez-Iturbe, I. and Rinaldo, A., 2003, "Fractalriver basins-Chance and self-organization", Cambridge.
  13. Rodriguez-Iturbe, I. and Valdes, J. B., 1979, "The geomorphologic structure of hydrologic response", Water Resources Research, Vol.15, No.6, pp.1409-1420. https://doi.org/10.1029/WR015i006p01409
  14. Tucker, G. E., Catani, F., Rinaldo, A. and Bras, R.L., 2001, "Statistical analysis of drainage densityfrom digital terrain data", Geomorphology, Vol.36, pp.187-202. https://doi.org/10.1016/S0169-555X(00)00056-8