• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.43 no.6
• /
• pp.533-541
• /
• 2010

It is basic for a flood prediction to calculate direct runoff from rainfall in a basin by the rainfall-runoff model. The direct runoff is calculated from rainfall excess or effective rainfall based on a rainfall-runoff model. The total rainfall minus rainfall loss equals rainfall excess with time. This loss can be treated equal to an infiltration loss under the assumption that the infiltration is a major one among the losses in the rainfall-runoff model. Practically obtaining the infiltration loss $\Phi$ index method, W index method or modified ones of these have been used. In this study it is assumed the loss of rainfall in a basin be a well-known Horton infiltration mechanism. And in case that the parameter set is given in the Horton infiltration model a procedure and assumption for calculating hourly infiltration loss and rainfall excess are offered and the results of its application are compared with those of $\Phi$ index method. By this study it is well shown the value of Horton infiltration function is exponentially decay with time as the Horton infiltration mechanism.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.98-98
• /
• 2015

강우-유출 모형을 이용하여 직접유출량을 산정할 경우, 유역의 유효우량을 산정하기 위해 NRCS-CN(Natural Resources Conservation Service - curve number) 방법을 주로 사용한다. 그러나 NRCS-CN 방법은 초기손실량을 잠재보유수량의 20%로 가정하고 유효우량을 산정한다. 이는 초기손실량을 과대 추정하여 유효우량의 과소산정을 초래한다. 따라서 본 연구에서는 관측된 강우-유출사상을 바탕으로 초기손실량을 추정하는 방법을 보완하였다. 우리나라 홍수기 동안 강우-유출 자료를 확보한 15개의 유역에 대해 658개의 강우-유출사상에 대하여 NRCS-CN 방법을 기반으로, 초기손실량과 유효우량을 산정하고 이를 관측 직접유출량과 비교 분석하였다. 유효우량을 산정하는 방법으로는 NRCS-CN 방법(M1), NRCS-CN 방법에서 초기손실량계수를 감소시킨 방법(M2), 관측 강우-유출 관계를 바탕으로 본 연구에서 제안하는 방법(M3)을 적용하였다. 또한 USDA에서 제시하는 CN값(CNT)과 유역의 경사도를 고려하여 조정한 CN값(CNC)을 각 방법들에 적용하였다. 모형의 성과는 Root Mean Square Error (RMSE), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), 그리고 Percent Bias (PBIAS) 등을 이용하여 평가되었다. 그 결과 CNT를 M1, M2, M3에 적용한 경우 각 유역에서 평균적으로 [RMSE(0.24, 18.12, and 16.04), NSE(0.54, 0.73, and 0.79), PBIAS(36.54, 20.25, and 12.00)]로 나타났으며. 이와 비슷하게 CNC를 M1, M2, M3에 적용하였을 경우의 각 유역에서 평균적으로 [RMSE(17.17, 15.88, and 13.82), NSE(0.76, 0.80, and 0.85), PBIAS(3.06, 4.47, and 0.11)]로 나타났다. 본 연구에서 제안된 M3방법을 사용하여 추정한 유효우량이 관측된 직접유출량과 통계학적으로 가장 가까운 값으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 1990.07a
• /
• pp.49-52
• /
• 1990

강우강도가 큰 집중호우가 지표면에 도달하게 되면 강우량중 상당 부분이 수문학적 손실성분인 침수, 증발산, 차단 및 저류등으로 시간에 따라 분포된다. 이 가운데 지표면에 분포된 식생계 및 낙엽등에 의한 차단(canopy interception effect)과, 지표가 포화시의 증발산(wetted environmental evapotranspiration) 및 각종 저류, 즉 지표면 저류(depression storage), 지표토양층에의 저류(retention storage) 성분 등을 들 수 있으며 이들 각 손실성분은 직접유출로 나타나는 초과우량의 발생시간을 지체시켜 주는 역할을 하나 차단성분 및 저류성분은 시간이 경과함에 따라 결국은 증발산 또는 침투성분으로 흡수된다. 따라서 침투성분은 초과우량 추정에 매우 큰 영향을 줄 뿐 아니라 지표면 아래의 흙의 변형을 야기시키며, 중간유출 및 지하수유출에 기여 한다. 대부분의 호우사상은 강우초기에 강우강도가 지표 흙의 침수계수(hydraulic conductivity)보다 작기 때문에 모두 각 손실성분에 의해 손실되며, 강우강도가 점차 커져 침수능을 초과하면 지표면에 순간적으로 물이 고이게 되는데 이것을 지표심수(surface ponding)라하고, 강우시작부터 이 때까지가 침수시간(ponding time)이 된다. 이 지표침수가 나타나는 순간이 곧 직접유출 시작 시간으로 볼 수 있을 뿐 아니라, 침수시간은 지표면의 물수지면에서 볼 때 초기손실량 및 침수율 결정에 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 각 손실 성분별로 유역의 제반 특성을 고려하여 구한 매개변수로부터 시간에 대한 손실율을 결정하여 산지 하천유역에 발생하는 부정강우사상(unsteady rainfall)의 초과우량을 추정하는 모델을 유도하였다. 대상유역으로는 현재 건설부에서 수행하고 있는 국제수문개발계획(IHP) 대표시험유역 가운데 평창강 수계내의 장평유역으로서, 본 유역은 자기 우량계 및 자기 수위계가 운용되고 있고, 인접 대관령 측후소로부터 기상자료를 획득, 이용할 수 있는 비교적 분석에 양호한 조건을 지닌 유역이다. 모델의 유도 과정은 대상유역 식생계로 피복된 산지유역임으로, 식생차단 저류효과를 고려해서 지표면의 흙에 도달되는 순강우주상도를 얻고 이로부터 침수시간 및 침투율을 결정해서 초과우량을 산정하는 모델을 유도하였다. 강우 지속시간내 즉, 유역이 완전 포화시의 증발산율의 결정은 Morton 모델로부터, 침수시간 및 침투율 결정은 Green-Ampt 방정식을 부정강우사상에 적용할 수 있도록 수정된 모델을 사용하였으며, 분석에 이용된 호우는 1986 ~ 1987년도 발생된 호우사상 가운데 강우강도 및 총 강우량이 비교적 큰 7개 강우사상을 선정하였다. 각 호우사상별로 손실율울 지표면에서 물수지개념을 이용하여 계산하고 산술지상에 구성시킨 결과는 다음 그림과 같다. 이 그림에서 굵은 실선으로 나타낸 곡선(B. L. R)은 각 손실을 곡선을 시간축에 따라 산술평균한 대표손실율곡선이다. 이 대표손실율곡선은 역지수함수형으로서 곡선식의 유도는 회기분석을 이용하였다. 초과우량 주상도를 얻기 위하여 이 대표손실을 곡선을 관측 강우주상도에 적용시켜 본 결과 식생계에 의한 차단 저류율은 약 6mm/hr 정도인 것으로 나타났으며, 이로 인한 침수시간 지체효과는 1~3시간 정도로서 비교적 그 영향이 큼을 알았다. 또한 각 호우사상별 침수시간 계산 결과 그 변동이 큰 것으로 나타났는데 이는 초기 강우강도에 민감하기 때문인 것으로 판단되낟. 한편 유역 포화시의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.288-288
• /
• 2011

최근 들어 관측된 강우-유출 사상으로부터 유출곡선지수(Runoff curve number, CN)를 계산하는 연구가 수행되어왔으며, 이것은 기존 선행토양함수조건(Antecedent Moisture Condition; AMC) 을 이용한 유출곡선지수 적용에 대한 여러 문제점(AMC 기준의 타당성, 초기손실우량과 최대잠재보유수량의 비($I_a$ S=0.20의 적정성))이 부각되면서 선행유출조건을 이용한 유출곡선지수가 제안되었다. 본 연구에서는 선행유출조건(Antecedent Runoff Condition, ARC) 방법을 적용하여 IHP유역인 방림과 상안미 유역의 강우-유출자료로부터 CN을 직접 산정하였다. 먼저 방림과 상안미 유역에서 각각 12개, 10개의 관측된 강우-유출 사상을 통해 초기손실우량과 최대잠재보유수량의 비($I_a$/S)가 기존 가정의 0.20보다 작은 것을 확인하고 수정된 $I_a$/S비를 고려하여 대상 유역에서의 적정 CN을 산정하였다. 실제 강우-유출 사상에서 산정한 각 사상별 CN의 대표값을 찾기 위해 ARC-II의 평균유출조건으로 가정하여 각 사상별 단순평균과 4개의 지속기간(4시간, 3시간, 2시간, 1시간)별로 구분하여 평균한 CN을 구분하였다. 이를 통해 계산된 유효우량과 관측 유효우량과 비교를 실시하였으며 각 사상을 단순 평균한 ARC-II 조건으로 가정하여 계산된 CN의 오차가 가장 작은 것으로 나타났다. 따라서 기존의 선행토양함수조건(Antecedent soil moisture condition, AMC)의 CN으로 산정된 유효우량과 ARC조건으로 산정된 유효우량을 비교한 결과 방림유역에서 는 오차가 ARC 방법의 경우 37.76%, AMC 방법의 경우 51.27%로 평가되었고 상안미 유역에서는 오차가 ARC의 경우 31.97%, AMC 방법의 경우43.08%로 두 유역에서 모두 ARC 방법으로 산정된 CN이 더 적은 오차값을 주었다. 따라서 방림과 상안미 유역에서의 ARC로 산정된 CN값은 유효우량 산정의 정확성을 향상시킬 수 있으리라 판단된다.

• Journal of Korean Society of Forest Science
• /
• v.84 no.4
• /
• pp.502-516
• /
• 1995

The objective of this study was to estimate throughfall, stemflow, interception loss and net rainfall in relation to rainfall interception, and to understand the factors affecting interception process at Pinus taeda stand and Pinus densiflora stand in the Research Forests of Seoul National University, located in Choosan, Kwangyang, Chollanamdo. 1. The gross rainfall during the period of field observation was 3,107.6mm(average 1,035.9mm/year). Most of the daily rainfall intensity was under 30mm, which was 90% in 1992, 81% in 1993 and 88% in 1994. 2. In this study the throughfall, stemflow, interception loss and net rainfall were expressed separately as a function of gross rainfall. The overall throughfall collected during the period of field observation was 2,432.5mm(78.3%) at Pinus taeda stand and 2,699.6mm at Pinus densiflora stand, out of total rainfall of 3107.6mm. The canopy storage capacity, which was determined by the prediction equation between gross rainfall and throughfall was 1.1mm at Pinus taeda stand and 1.3mm at Pinus densiflora stand. 3. The sums of stemflow from measurement of total rainfall at Pinus taeda stand and Pinus densiflora stand was 227.3mm(7.3%) and 62.7mm(2.0%), respectively. The minimum rainfall causing stemflow was estimated as 7.2mm at Pinus taeda stand and 1.9mm at Pinus densiflora stand. 4. Interception loss accounted for 447.8mm(14.4%) at Pinus taeda stand and 345.3mm(11.1%) at Pinus densiflorra stand. 5. Net rainfall was 2,659.8mm(85.6%) at Pinus taeda stand and 2,762.3mm(88.9%) at Pinus densiflora stand. 6. The rates of throughfall and stemflow increased with increasing the gross rainfall. However, the amounts of throughfall and the stemflow were constant above 30mm at Pinus taeda stand and 50mm at Pinus densiflora stand. The rates of interception loss decreased with increasing the gross rainfall. However, the amount of interception loss was constant above 50mm at Pinus taeda stand and Pinus densiflora stand.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.211-211
• /
• 2019

본 연구의 목표는 제주도를 대상으로 한 강우-유출 과정에서 적절한 CN값의 결정 및 초기손실의 규모를 판단하는 것이다. 제주도는 화산 활동으로 형성된 섬으로 투수성이 좋은 다공질 화산암류 및 화산회토로 이루어져 침투가 쉽게 발생한다. 이러한 토양 특성으로 인해 제주도 유역의 유출해석 수행 시 내륙지역과 동일한 방법을 적용하는 데 한계가 있다. 기존 제주도의 강우-유출연구를 살펴보면 초기손실의 고려방법이나 선행함수조건의 고려방법이 달라 상대적인 비교가 모호해지는 문제가 있다. 또한 고려방법에 따라 유출해석 결과가 서로 상충되기도 하여 유의한 결론을 제시하는데 무리가 따른다. 이에 본 연구에서는 제주도 지역의 CN 및 초기손실에 대한 검토를 수행하였다. 이를 위해 대상유역은 한천 유역으로 선정하였으며, 호우사상은 2012년과 2014년에 발생한 태풍 '카눈', 태풍 '볼라벤', 태풍 '산바', 태풍 '나크리' 호우사상을 적용하였다. 한천 유역의 CN과 초기손실에 대한 검토를 위해 강우 자료는 대상 유역 인근 제주(184), 아라(329), 어리목(753), 진달래밭(870), 윗세오름(871) 지점의 강우 자료를 이용하였으며, 유출량 자료는 한천 하류에 위치한 제4한천교에 관측된 수위 및 유속 자료를 이용하였다. 먼저 각 호우사상별 총 유출량을 기저유출과 직접유출으로 분리하고 직접유출량에 대한 유호우량을 산정하였다. 다음으로 산정된 유효우량을 NRCS의 유효우량 산정방법에 적용되는 총 유량-유효우량 관계모형에 적용하여 유역의 최대잠재보유수량을 산정하였다. 이때 초기손실량은 유역의 최대잠재보유수량의 20%, 30%, 40%로 가정하였다. 마지막으로 산정된 최대잠재보유량을 최대잠재보유수량-CN 관계식에 적용하여 CN을 산정하고, 기존 연구에서 적용한 한천 유역의 CN과 비교하여 그 결과를 검토하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.5 no.4
• /
• pp.57-64
• /
• 1985

An optimization model is presented that can be used in the determination of a loss rate function and conceptual runoff models using observed rainfall and runoff data. In order to estimate the lumped parameters and to control inputs of the model, the differential equations, linear for underground flow and non-linear for overland flow, are transformed into state equations. Parameters of a loss rate function and runoff model under stationary assumption can be determined by the following procedures: optimization technique, linear control and non-linear curve fitting theory using several multiperiod storms simultaneously or using individual multiperiod storms. An infiltration equation that includes rainful intensity is used to dtermine the effective rainfall for a given rain of varying. The optimization model is applied to storms in Hyong Song watershed of Wonju area. The results of the new model are compared with earlier one.

• Journal of Korean Society of Forest Science
• /
• v.94 no.6
• /
• pp.488-495
• /
• 2005

This study was conducted to understand the influences of forest structure on throughfall, stemflow and interception loss. The study plots included the natural old-growth deciduous, Pinus koraiensis and Abies holophylla forests in Gwangneung and the rehabilitated young mixed forest in Yangju, Gyeonggido. The Pinus koraiensis and Abies hotophylla had been planted in 1976. The rehabilitated young mixed forest had been established to control erosion in 1974. Total and net rainfall were monitored from March, 2003 to October, 2004. Tipping bucket rain gauge recorded total rainfall. Throughfall and stemflow were measured by custom-made tipping bucket and CR10X data logger at each $10m{\times}10m$ plots at intervals of 30 minutes. Interception loss in the Pinus koraiensis plot were most as 37.2% of total rainfall and least as 22.6% in the rehabilitated young mixed forest. Stemflow in the rehabilitated young mixed forest was 10.7% of total rainfall and stemflow in the Pinus koraiensis plot was 2.4%. The average throughfall ratio ranged from 66% to 77% depending on the canopy coverage. The relationship of stemflow and total rainfall represented in a linear regression equation though the variation of data was large. The ratio of stemflow-conversion was 2% of total rainfall in the Pinus koraiensis plot and 12% in the rehabilitated young mixed forest, respectively. The stem storage of the natural old-growth deciduous was the largest of 0.21 mm whereas that of the Pinus koraiensis plot was the least of 0.003 mm. A deciduous forest produced stemflow more than a coniferous forest due to a smooth bark and steeply angled branches. Interception loss of all study plots increased linearly as total rainfall increased. The distribution of interception loss data related in total rainfall became wider in a deciduous forest than a coniferous. It resulted from seasonality of leaf area index in a deciduous forest. As considered above results, it was confirmed that there were great differences of throughfall, stemflow and interception loss depending on forest stand structures. The simulation model for predicting interception loss must have parameters such as forest stand characteristics and LAI in order to describe the influence of forest structure on interception loss.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.680-683
• /
• 2008

최근의 사전재해영향성 평가 등에서 많이 사용되고 있는 Huff 강우분포는 실제 호우사상의 적용성 보다는 최빈분위의 적용에 따라 특히나 재해 관련하여서는 홍수량이 크게 산정된다는 이유로 인하여 Huff 4분위를 채택하고 있다. 시간분포는 설계홍수량 수문곡선의 모양과 첨두홍수량에 많은 영향을 미치므로 신중하게 적용하여야 한다. 원칙적으로는 해당 지역의 과거 강우자료로부터 강우지속기간 동안에 총강우량이 시간이 경과함에 따라 어떻게 분포되었는지를 통계학적으로 분석하여 그 지역에 적합한 시간분포 모형을 작성하여 사용하여야 한다. 그러나 유출수문곡선에 영향을 미치는 점에 있어 분위별 강우 분포에 따른 손실율과 유출수문곡선과의 관계는 아직 연구가 부족하여 본 연구에서는 확률강우량의 시간분포 산정 방법 중 Huff분포를 이용하여 각 분위별로 유출수문곡선을 산정하였으며, 유효우량 손실과 유출수문곡선과의 관계를 비교 분석하였다. 강우의 손실율은 유출수문곡선의 상승부와 첨두전의 유출총량의 변화에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.108-108
• /
• 2020

본 연구에서는 관측자료를 이용하여 제주도 한천 유역의 침투 특성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 2012년부터 2019년까지 제주도 한천 유역의 주요 호우사상을 선정하고 한천 하류부의 위치한 제2동산교 지점의 유출량 자료를 이용하였다. 먼저 호우사상별 유출량 자료를 이용하여 유효우량(또는 유출고) 산정하고 초기손실을 결정하였다. 다음으로 유효우량과 초기손실을 NRCS CN 방법에 적용하여 최대잠재보유수량과 CN을 산정하였다. 산정된 호우사상별 CN 및 초기손실을 검토하기 위해 선행일수에 따른 선행강우량과 유출량과의 관계와 강우-유출 과정의 각 요소 간의 관계를 확인하였다. 마지막으로 초기손실, 최대잠재보유수량, CN 등 각 요소들의 분포와 이상치를 확인하여 제주도 한천 유역의 적절한 CN 및 초기손실의 규모를 검토하였으며, 그 결과, 제주도 한천 유역의 적절한 초기손실, 최대잠재보유수량, α, 지체시간의 규모는 각각 30 mm~40 mm, 170 mm~190 mm, 0.20~0.23, 50~60, 60 min~90 min으로 나타났다.