• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2020

설계홍수량의 결정은 하천기본계획, 댐 설계 등 수리·수문학적으로 중요한 변수 중 하나이다. 설계홍수량 산정을 위해서는 확률강우량 산정 및 강우-유출 모형의 일련의 과정을 통해 이루어지며, 홍수량 산정 표준지침(2018)에 자세히 수록되어 있다. 그러나 국내외 다양한 연구에서는 빈도별 확률홍수량의 경우 계측된 유량자료를 활용하여 직접 홍수빈도해석을 수행하는 것이 가장 정확한 방법이라 알려져 있지만, 홍수빈도해석을 위한 자연유량이 부족할 뿐만 아니라 홍수수문곡선(hydrograph)을 얻을 수 없는 단점이 있다. 더불어 우리나라의 경우 주요지점을 제외하고는 계측이 잘 이루어지지 않고 있으며, 수위-유량관계곡선(rating-curve)을 통해 산정된 유량자료를 활용하고 있어 자료의 신뢰성이 낮은 문제가 있다. 이러한 이유로 우리나라에서는 강우-유출 모형을 활용하여 빈도별 홍수량을 산정하고 있으며, 확률강우량의 시간분포를 입력자료로 하여 홍수수문곡선을 취득하고 있다. 그러나 확률강우량의 우량주상도 변환시 국내에서는 일반적으로 Huff 4분위법을 활용하지만, 실제홍수사상과 비교했을 때 과소 및 과대 추정하는 경우가 많다. 더불어 분포된 우량주상도를 면밀히 살펴보면 빈도해석된 확률강우량과 비교하였을 때 상당히 낮은 강우 빈도를 가지고 있다. 즉, 우량주상도는 특정 지속시간의 확률강우량을 Huff 분포를 활용하여 얻어지지만, 관측소별로 산정된 확률강우량의 빈도개념이 무너진다는 것이다. 이러한 결과로 인해 확률홍수량은 확률강우량과의 빈도개념의 상이하다고 할 수 있으며, 홍수빈도해석과의 비교에서도 차이를 보이고 있어 우량주상도의 개선 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 일관적으로 사용되어지는 Huff 3분위 50%를 지양하고, Huff의 다양한 분위(quartile)과 Blocking 방법 등을 비교·검토하여 보다 국내 실정에 부합하는 확률강우량의 우량주상도를 제공할 수 있는 연구를 진행하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.531-544
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• 2012

본 연구에서는 주어진 호우사상을 베타분포로 적절히 표현하기 위한 매개변수의 결정 방법을 제시하였다. 이를 위해 첨두에 대한 고려를 추가한 경우와 그렇지 않은 경우, 실제 우량주상도 및 첨두를 중심으로 재배열된 수정 우량주상도를 사용하는 경우 등을 고려하여 그 특성을 비교 검토하였다. 본 연구는 서울 지점의 2010년 독립 호우사상과 1961~2010년 사이의 연 최대치 독립 호우사상을 대상으로 베타분포를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 베타분포를 이용하여 실제 호우사상의 우량주상도 형태를 유사하게 표현하기 위해서는 첨두에 대한 추가적인 고려가 필요한 것으로 확인되었다. 둘째, 첨두를 중심으로 시간강우를 좌우 순차적으로 재배열한 수정 우량주 상도를 이용하는 경우가 실제 우량주상도를 이용하는 경우보다 실제 강우의 시간분포 특성에 보다 가까운 베타분포를 유도함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.117-117
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• 2019

최근 전 지구적으로 기후변화에 따른 국지성 집중호우와 도시화로 인해 내수침수피해가 증가하고 있다. 이를 예방하기 위해 각 도시에서는 하수도 정비기본계획을 수립하고 하수도시설물을 운용하고 있다. 그러나 하수도정비기본계획에 활용되는 설계강우가 실제강우의 특징을 모두 반영하는 데에는 한계가 있다. 따라서 하수도 시설 설계 시에는 설계강우의 특징을 파악하고 실제강우와 비교하여 차이를 이해할 필요가 있다. 본 연구에서는 실제강우와 설계강우의 총 강우량을 비교하여 하수도시설물 설계강우의 적절성을 평가하고자 한다. 대상지역은 국내 대표도시 7곳을 대상으로 선정하였으며, 실제강우는 과거 침수피해 기간에 대한 기상청 관측 강우자료를 활용하였다. 비교평가를 위해 실제강우 기반의 설계강우를 산정하였으며, 국내 하수도 정비기본계획에서 제시한 설계강우 산정기법을 활용하였다. 적절성 평가는 총 강우량 산정에 영향을 미치는 우량주상도와 총 강우량에 대하여 수행하였다. 우량주상도 비교 결과 설계강우에 비해 실제강우는 단기간에 강우량이 집중되는 형태를 보였으며 강우 지속기간이 길어질수록 첨두 강우강도에 근접한 강한 강우가 연속되는 경향을 보였다. 총 강우량 비교 결과 설계강우의 총 강우량이 실제강우의 총 강우량 보다 높은 경우에도 침수피해가 발생한 사례가 있었으며, 대부분 지속시간이 6시간 이하의 단기 집중호우 기간에 속하였다. 본 연구결과는 각 도시별 하수도정비기본계획 수립 시 설계강우 산정 방법을 개선하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.615-619
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• 2004

본 연구에서는 유출해석에 있어서 중요한 기존 설계강우의 시간분포 방법의 문제점을 해결하고 강우의 통계적 특성과 유역특성에 맞는 설계강우의 시간분포 방법을 개발하고자 하였다. 홍수량 산정지점별로 인근 관측소의 Thiessen 가중치를 부여하여 지속시간별로 호우사상을 호우 중심에 따라 4개 분위로 구분한 다음 분위별 호우사상을 무차원화 하여 누가우량곡선으로 변환한 후 산정지점별로 지속시간별 설계강우를 분포시킨다. 본 연구의 결과로 지속시간별 분위를 구분함으로써 기존 Huff의 4분위법에서 문제점으로 제시된 평활화된 무차원누가곡선으로 인한 첨두홍수량의 과소산정 등을 해결할 수 있었고, 홍수량산정지점에 대하여 지점별 대표누가우량곡선의 작성이 가능하여 현재 제시된 우량관측소별 우량주상도의 지점별 적용시 대표 우량관측소 선정 등의 어려움을 해결할 수 있이 설계홍수량 산정시 유역의 시${\cdot}$공간적 특성에 따른 강우의 특성이 최대한 반영되도록 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.237-247
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• 2020

본 연구의 목적은 실제 침수 강우자료를 활용하여 설계강우 주요 요소인 강우량 및 우량주상도가 실측 침수사상을 적절히 반영하는지 분석하는 것이다. 대상지역은 홍수발생 시 피해액이 높은 대도시 7곳을 선정하였다. 확률 강우량과 실측 강우량 비교분석 결과 IDF 곡선을 통한 강우량은 실측 강우사상의 총 강우량보다 낮게 산정되는 경우가 57%로 실측 강우의 강우량을 적절히 반영하고 있지 못한다고 판단되었다. 이러한 경향은 재현빈도가 저 빈도이며 호우 유형이 태풍 또는 전선성 호우일 경우 심해지는 것으로 나타났다. 강우강도 식별 강우량 비교결과 단기간에서는 Talbot 식, 장기간에는 Japanese 식이 안정적인 것으로 나타났다. 우량주상도 비교 결과 최대강우강도는 Mononobe 방법이 형태는 Huff 방법이 가장 적절히 반영하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.361-372
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• 2013

본 연구에서는 1961~2010년 사이의 서울 지점 연 최대치 독립 호우사상들을 베타분포로 분석하여 서울지점의 대표 호우사상을 결정하였다. 구체적으로 살펴보면, 먼저, 첨두강우량을 기준으로 연최대치 호우사상들을 상위 50%와 하위 50%로 구분한다. 각각의 경우에 대해 첨두강우량의 평균을 지나는 베타분포를 유도한다. 마지막으로, 유도된 두 베타분포의 산술평균을 우량주상도로 나타내어 대표 호우사상을 결정한다. 이렇게 유도된 대표 호우사상은 실제 호우사상과 유사한 모양을 갖는 것으로 확인되었으며, 특히 Huff 분포에 비해 큰 첨두 강우량을 갖는 것으로 확인되었다. 여러 강우시간분포 모형들과 비교해 본 결과 Keifer & Chu 모형이 본 연구의 결과와 가장 유사한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1990년도 수공학논총 제32권
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• pp.49-52
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• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.325-343
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• 2003

본 연구는 설계확률강우량에 대한 다양한 강우의 시간적 분포유형을 시화호 유역에 적용하여 강우분포유형에 따른 유출특성을 비교 분석하였으며 시화호의 저수지 추적을 통하여 저수위에 미치는 강우분포유형의 특성을 분석하였다. 저수지추적시 외조위 조건을 고려하였으며, 저수위를 산정할 수 있는 프로그램(IWSEA)을 개발하였다. 연구결과를 요약하면 저수지 유입 홍수유량은 Mononobe분포식을 적용할 때 제일 크게 나타났고, 최고저수위는 외조위 조건이 소조일 때, 강우분포유형을 Pilgrim-Cordery방법을 적용하였을 때 가장 높게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.699-704
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• 2005

합리식(rational formula)은 일정한 강우강도를 갖는 호우로 인한 소유역의 첨두홍수량을 결정할 때 대표적으로 사용되고 있다. 기존의 합리식 틀 안에서 유역의 기하학적인 형상이 타원의 형태와 비슷하다면 유역의 형상을 고려한 수정된 합리식으로 첨두홍수량을 결정할 수 있다. 수정된 합리식에서는 강우가 전체 지속시간 동안 유역에 균등하게 분포한다는 기존의 합리식의 가정과는 달리 강우가 유효우량주상도의 각 시간간격에 균등하게 분포한다고 가정한다. 이러한 가정은 강우 지속시간이 도달시간 보다 작은 경우에도 합리식을 적용할 수 있음을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 유역의 기하학적인 형상이 타원형에 가까운 예곡천 유역에 합리식과 수정합리식을 적용 한 후 그 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 수정합리식에의한 첨두유량이 합리식보다 상당히 적게 산정되었다. 이는 합리식이 식생이 발달한 투수유역에서 첨두유량을 과다 산정한다는 기존 연구결과와 일치하는 것이다. 따라서 수정합리식은 합리식 가정의 한계를 보완하면서 비교적 단순한 프로세스를 유지하고 있어 조건이 부합되는 소유역에서 유용할 것으로 판단되었다.

• 물과 미래
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• 제24권1호
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• pp.109-117
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• 1991

포화-비포화 영역에서 transient흐름 해석을 위해 유체의 연속방정식과 Darcy 법칙으로부터 다공질 매체에서의 흐름 지배방정식을 유도하였다. 수치해는 가중잔차원리에 입각한 Galerkin 유한요소법으로 구하며, 시간도함수항에는 유한차분법을 적용하였다. 해석에서는 실제 자연상태에서 발생되는 부정호우자료를 이용하고 이때의 지표하 흐름 해석에 필요한 강우 주상도는 제 손실성분을 고려한 초과우량 추정모형으로부터 얻었다. 비포화 토양에서의 흐름을 고려하기 위해 투수계수, 압력수두 및 체적함수비의 상호 함수관계를 이용하였다. 모형은 대칭인 2차원으로서 비등방성, 이질 토층으로 구성하였다.