• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.5
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• pp.447-457
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• 2014

This research focuses on the changes of return period for nonstationary rainfall data in which exceedance or nonexceedance probability varies depending on time. We examined two definitions of return period under nonstationarity and also performed nonstationary frequency analysis using the nonstationary Gumbel model to investigate variations of return period in Korea. Seogwipo, Inje, Jecheon, Gumi, Mungyeong, and Geochang were selected as subject sites of application. These sites have a trend in rainfall data as well as having more than 30 years data. As the results of application, the return periods considering nonstationarity are different with those considering stationarity. The differences of return periods between nonstationarity and stationarity increase as growing return period increases. In addition, the return period using the expected waiting time method shows lower value than that using the expected number of event method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.340-340
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• 2021

가뭄의 특성상 시점과 종점을 명확하게 정의하기 어렵기 때문에 기준수문량을 설정하고 부족량과 지속기간을 정의하는 것이 일반적이다. 대상 수문량은 강우나 유출량을 사용할 수 있지만, 두 성분간 지체와 감쇄효과로 인하여 빈도해석의 결과는 차이를 보일 수 밖에 없어, 사용 목적에 따라 선별적으로 적용해야 한다. 가뭄빈도해석은 강우를 기반으로 지속기간과 심도를 정의하여 빈도를 해석하는 연구가 선행되어왔지만, 기본적으로 강우의 간헐적 발생특성과 체감도의 한계가 문제로 지적되고 있다. 본 연구에서는 댐 유입량의 Run 시계열 특성을 이용하여 다양한 유황을 기준유량으로 활용하여 가뭄의 시점과 종점에 대한 가뭄사상을 추출하고 지속기간과 누적부족량을 계산하여 가뭄빈도해석의 변수로 설정하였다. 두 변수간의 복잡한 상호 관계를 해석하기 위해 Copula 함수를 이용한 이변량 가뭄빈도해석을 진행하였다. 먼저 소양강댐('74-'19) 유입량, 충주댐('86-'19) 유입량을 연구대상지역으로 설정하여, 두 유역의 유입량의 추세분석을 통해 시간의존성을 파악하였다. 유황분석에 사용되는 분위량중 평수량을 기준값으로 사용하여 각 년별 최대 지속기간과 누적부족량을 추출하였다. Copula 가뭄빈도해석을 수행하기 전에 지속기간에는 GEV, 누적 부족량에는 Log-normal 분포를 적용해 단변량 누적확률분포를 계산하여 재현기간을 도출하였다. 이변량 빈도해석에 Clayton Copula 함수를 적용하여 가뭄빈도해석을 진행하였고, Copula 이변량 재현기간과 SDF곡선을 도출하였다. Clayton Copula를 이용한 이변량 가뭄빈도해석의 결과로 소양강댐의 가장 극심한 가뭄은 1996년으로 단변량 재현기간은 지속기간 기준 9.11년, 누적부족량 기준 17.26년, Copula 재현기간은 141.19년 이며 충주댐의 가장 극심한 가뭄은 2014년으로 단변량 재현기간은 지속기간 기준 17.76년, 누적부족량 기준 18.72년, Copula 재현기간은 184.19년으로 단변량 가뭄빈도해석을 통한 재현기간보다 Copula 재현기간이 높은 결과가 도출되었다. Run 시계열을 바탕으로 한 기준유량의 임계값 기준 Event 산정과 Copula를 이용한 빈도해석은 가뭄분석에 이용되는 자료의 상관관계와 분포특성을 재현하는데 효과적인 특징이 있다. 이를 미루어 보아 Copula 함수를 이용한 가뭄빈도해석의 재현기간은 보다 현실적인 재현기간을 도출할 수 있는 것으로 판단된다. 임계값의 조정을 통해 가뭄빈도해석의 변수의 양이 늘어나면, 보다 정확도 높은 재현기간을 도출하여 수문학적 가뭄을 정의할 수 있을 것이라고 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.290-290
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• 2022

본 연구는 대규모 기후 앙상블 모의 결과를 이용하여 산정된 극한 강우량을 최근 발생한 극한 호우사상의 규모 평가에 적용하는 것을 목적으로 수행되었다. 2018 년 히로시마 호우사상은 지속시간 24 시간에서 재현기간 1,000 년에 상응하는 극한 규모를 나타냈기 때문에 짧은 기간동안 수집된 관측자료만으로 규모를 평가하기 어렵다. 따라서 이를 평가하고자 대규모 기후 앙상블 모의결과 기반의 d4PDF 자료를 이용하였다. 이 자료는 3,000 개의 연 최대 강우자료를 제공하고, 이를 토대로 통계적 모형 및 가정 없이 비모수적으로 10 년부터 1,000 년의 재현기간을 나타내는 지속시간 24 시간의 확률강우량을 산정했다. 산정된 d4PDF 의 확률강우량은 관측강우량의 확률강우량과 비교하였으며, 관측기간에 가까운 50 년의 재현기간에서는 두 확률강우량의 차이가 3.53%였지만 관측기간 (33 년)과 재현기간 (100 년 이상)의 차이가 증가할수록 오차가 10% 이상으로 증가하는 양상을 나타냈다. 이는 장기간 재현기간에서 관측강우량의 확률강우량은 불확실성을 내포하는 것을 의미한다. d4PDF 의 확률강우량에 대해서 2018 년 히로시마 호우사상은 300 년에 가까운 재현기간을 나타냈다. 미래 기후조건에서의 d4PDF 자료를 이용해 확률강우량을산정했으며, 현재 기후조건대비 미래 기후조건에서 10 년부터 1000 년의 재현기간을 나타내는 확률강우량은 모두 20% 이상으로 증가했다. 미래 기후조건의 확률강우량에 대해 2018 년 히로시마 호우사상은 100 년에 가까운 재현기간을 나타냈으며, 이는 미래 기후조건에서 히로시마 호우사상의 발생 확률이 0.33% (현재 기후)에서 1% (미래 기후)로 증가하는 것을 의미한다. 결과적으로, 대규모 기후 앙상블 모의결과 기반의 d4PDF 는 현재 기후조건과 미래 기후조건하에서 극한 규모의 호우사상의 정량적인 평가에 유용하게 활용될 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.4 s.165
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• pp.373-382
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• 2006

In this study a theoretical drought severity-duration-frequency analysis is performed based on a simple Rectangular Pulses Poisson Process Model(RPPM). Data set with various durations are prepared for a given truncation level, whose statistics are then derived to be used for parameter estimation. These parameters are then used for the theoretical drought severity-duration-frequency analysis. The analysis is considered for two cases; one is to consider the overlap probability and the other is not. The drought severity of considering the overlap probability increases more as the return period increases. However, the overlap probability itself decreases as the duration increases, which is because the occurrence probability of events decreases as the duration increases. Also, if the duration increases, the events rarely or even not occur, since parameters of the model cannot be estimated in those cases, so the drought severity may not be computed. This is an obvious limitation of the simple RPPM. In this study the return periods of the important drought events occurred in Seoul are estimated using the results of the study. If the return period of an event is assumed to be the longest one among those with various durations, the return periods of some important event in Seoul are estimated to be between 14 and 35 years. These return periods are not so long to indicate that these droughts can occur frequently.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.11 no.2
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• pp.137-146
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• 2011

In this study, annual maximum storm events are evaluated by applying the bivariate extremal distribution. Rainfall quantiles of probabilistic storm event are calculated using OR case joint return period, AND case joint return period and interval conditional joint return period. The difference between each of three joint return periods was explained by the quadrant which shows probability calculation concept in the bivariate frequency analysis. Rainfall quantiles under AND case joint return periods are similar to rainfall depths in the univariate frequency analysis. The probabilistic storm events overcome the primary limitation of conventional univariate frequency analysis. The application of these storm event analysis provides a simple, statistically efficient means of characterizing frequency of extreme storm event.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.181-181
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• 2018

설계홍수량 산정 시 지점확률강우량을 대상유역 내 면적강우량으로 환산하기 위하여 면적우량 환산계수(areal reduction factor, ARF)를 적용한다. ARF 산정방법은 크게 면적고정형 방법과 호우중심형 방법으로 나뉜다. 면적고정형 방법은 현재 국내 하천설계기준에서 설계강우량 산정 시 활용하고 있는 방법이지만, 동 시간에 발생한 강우사상을 활용하지 않고 지점강우량과 면적강우량의 독립적인 빈도해석을 통해 산정되므로 비현실적인 값이라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 강우사상의 공간분포 특성을 효과적으로 반영할 수 있는 레이더 강우 자료를 활용하여 한강권역의 호우중심형 ARF를 활용하였다. 호우중심형 ARF는 지속기간 1, 3, 6, 12, 24시간에 대하여 산정하였으며, 재현기간은 강우 사상의 규모에 따라 총 다섯 구간(0-10, 10-20, 20-50, 50-80, 80-100년)으로 분류하였다. 지속기간 및 재현기간에 따른 호우중심형 ARF는 강우 사상마다 산정되므로 다양한 값이 산재(scattered)되어 있는데, 대푯값을 선정하기 위하여 Weibull 분포의 비초과확률 95%의 값을 추출하였다. 두 가지 방법으로 산정된 ARF는 지속기간에 대하여 로그형태로 증가하였으나, 재현기간에 따른 관계에서는 차이를 보였다. 면적고정형 ARF는 재현기간에 대한 민감도가 매우 낮았으나, 호우중심형 ARF는 재현기간에 따라 감소하였다. 또한 호우중심형 ARF는 지속시간이 길수록 재현기간에 대한 민감도가 점차 낮아졌으며 지속기간 24시간 이후로는 일정한 값을 보였다. 이러한 차이는 레이더 실 강우를 활용한 호우중심형 ARF 산정 시에 면적고정형 ARF 산정과정에서 고려되지 않는 강우의 시 공간적 특성을 반영하기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 설계홍수량 산정 시 호우중심형 ARF를 적용한다면 보다 현실적인 값을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.4
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• pp.245-253
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• 2019

The objectives of this study are to estimate the return period of flash flood and evaluate its appropriateness based on the actual observation events for small mountainous watersheds in the Han River basin. For these goals, Flash Flood Guidance (FFG) was estimated from 1-hr duration Threshold Runoff (TR) and Saturation Deficit (SD) of soil moisture which was derived from Sejong University Rainfall Runoff (SURR) model. Then, the return period of flash flood was calculated by comparing the rainfall quantile to the 1-hr duration rainfall that exceeded the FFG during the past period (2002-2010). Moreover, the appropriateness of the estimated return period of flash flood was evaluated by using the observation events from 2011 to 2016. The results of the return period of flash flood ranged from 1.1 to 19.9 years with a mean and a standard deviation of 1.6 and 1.1 years, respectively. Also, the result of the appropriateness indicated that 83% of the return periods derived from observation events were within the return period of flash flood range. Therefore, the estimated return period of flash flood could be considered as highly appropriate.

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.3
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• pp.209-217
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• 2016

The rational method is formed area, rainfall intensity and runoff coefficient that is representation of land use or surface type. A runoff coefficient is a range for a each surface conditions. Drainage Sewer Design Guideline revised at 2011 proposes return periods 10~30 year instead of 5~10 year for increasing design flood. Ponce and ASCE refer higher values of runoff coefficient require for higher values of rainfall intensity and return period, therefore runoff coefficient had to be corrected but not. In case of park, land use and surface type are different from Korea and U.S, so impervious area ratio is different. The runoff coefficient for park is estimated considering with impervious area ratio and return period. 1,004's parks in 20 cities are randomly selected for impervious area ratio and runoff coefficient is estimated. And a proportion of 30 year return period runoff coefficient to 10 year return period with rainfall duration is calculated for 69 weather stations. The estimated runoff coefficient is 0.43~0.54 for return period 10~30 year and the difference of region and rainfall duration is not significant.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.4
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• pp.585-593
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• 2013

This study aims to investigate inundation characteristics such as inundated area, inundation depth according to variation in return period of design rainfall and to draw a comparison between the inundation characteristics by adapting design storm using dual-drainage model. Lidar data is used to construct terrain data with $1m{\times}1m$ resolution in Cheongju. The designed storm by return periods(10year, 30year, 50year and 200year) are acquired from Intensity Duration Frequency curve, which are distributed in 5 minutes interval using Huff's method. As a results, the inundation volume is linearly increased, but inundated area is gradually increased in accordance with swell of return period for design storm. On the other hands, as a result of calculating discharge capacity for each points, deficit of discharge capacity is not observed using designed storm of 10 year return period at every points. If the return period is increased up more than 10 years, both the deficit of discharge capacity for each PT and entire study area are enlarged drastically.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.329-333
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• 2018

충청북도 괴산군에 위치한 괴산댐은 비록 규모는 작으나 순수 국내기술진에 의하여 설계, 시공된 최초의 발전용 댐이다. 한편, 2017년 7월 중순 괴산댐 상류에 발생한 집중호우로 인해 괴산댐 유입량이 급격하게 증가한 바 있으며 이로 인해 수위 증가에 따른 수문 방류가 이루어졌으나, 급격한 방류로 인해 하류부 피해가 발생한 바 있다. 해당 시기에 발생한 강우사상은 500년 빈도 이상의 매우 이례적인 현상으로 유입량의 비정상적인 증가는 현 괴산댐의 수문방류능력으로는 대응하기 어려웠을 것으로 판단된다. 건설된 지 60년에 달하는 괴산댐의 건설 당시 설계홍수량은 현재 기후변화로 인한 강우 및 그로 인한 유입량의 증가를 대응하기에는 부족하다고 판단되며 증가된 확률홍수량과 그에 따라 줄어든 재현기간을 재산정할 필요가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 비정상성 가정에 따른 재현기간 산정방법인 기대 대기시간과 기대 초과사상수 정의를 이용하여 괴산댐 유역의 확률홍수량을 재산정하고, 기존 방법과 비정상성을 고려한 방법 간의 비교를 통해 재현기간과 확률홍수량의 변화를 살펴보고자 한다.