• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.489-489
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• 2015

일반적으로 홍수빈도해석을 위한 관측홍수량 자료를 구축하기 위해 수위관측지점별 연속된 수위자료와 개발된 수위-유량관계를 이용한다. 수위자료를 유량자료로 환산하기 위해 해당년도에 개발된 수위-유량관계곡선이 있을 경우에는 각 해당년도 수위-유량관계곡선을 적용하며, 없을 경우에는 해당년도 이전에 개발된 수위-유량관계곡선을 적용하는 것이 일반적이다. 환산된 유량자료를 이용하여 홍수빈도해석을 수행할 경우, 기존 연구들은 최대홍수위까지의 외삽으로 인한 불확실성에 초점이 맞추어져 있다. 그러나, 국내의 경우 수위관측지점별로 수위-유량관계곡선이 매년 꾸준히 개발되어 여러 수위-유량관계곡선이 존재한다. 실제 동일수위에서 2배 이상의 유량차이를 보이기도 한다. 따라서, 본 연구에서는 한강유역을 대상으로 수위관측지점별로 매년 개발된 수위-유량관계곡선, 가장 최근 개발된 수위-유량관계곡선을 각각 적용한 두가지 홍수량 자료계열을 구축하여 지역홍수빈도해석을 수행하여 분위수와 평균홍수량에 미치는 영향을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1052-1056
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• 2004

본 연구에서는 유역내 홍수량 실측지점의 연최대 홍수량 자료 계열을 빈도 분석하여 지표 홍수량 빈도 곡선을 작성하고, 연 평균 홍수량과 유역 특성 인자간의 상관관계식을 유도하여 미계측 지점의 연평균 홍수량에 상응하는 확률 홍수량을 추정할 수 있는 방법을 개발하였다. 대상유역은 홍수자료가 풍부하고 신뢰성 있는 한강유역으로 선정하였으며, 유역의 홍수량은 댐 건설로 인하여 댐 건설 이전의 홍수량에 비하여 줄어들기 때문에 실측 유량자료의 빈도해석을 통한 홍수량 산정시에는 댐과 같은 수공구조물 건설의 영향으로 유역의 조건이 변경됨에 따라 유량자료의 불연속이 발생하는 것을 고려하였다. 한강유역의 홍수빈도 분석시 최적 확률분포형은 Gumbel 분포형으로 채택되었으며, 비 확률홍수빈도곡선을 작성한 결과 유역면적가 단위홍수량 상관성은 0.83정도로 모두 상관성을 보였으며, 지점별 주요지형인자와 연평균홍수량은 높은 상관성을 보이고, 연평균홍수량과 주요지형인자간의 회귀분석을 동하여 산정된 홍수량과 기존 하천정비 기본계획에 수록되어 있는 계획홍수량을 비교검토 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.92-92
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• 2015

도시하천유역은 인위적인 하수계통으로 인해 강우-유출관계의 불확실성이 클 뿐만 아니라 홍수의 도달시간이 매우 짧고 강우-유출관계의 비선형성도 매우 크다. 현재의 수문해석절차에서는 유역의 확률강수량을 수문모형의 입력자료로 활용하여 확률홍수량을 추정하는 방법이 채택되고 있으며, 입력되는 확률강수량의 빈도와 추정되는 홍수량의 빈도가 동일하다는 가정에 근거하고 있다. 그러나 유역에 발생하는 강수량 및 유역의 수문학적 특성에 따라 동일한 강수라 하더라도 유역의 반응 측면에서 변동성이 매우 큰 것으로 알려지고 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 도시하천유역에서 강우-유출관계의 다양한 불확실성요소를 고려하여 확률홍수량을 추정할 수 있는 홍수빈도곡선 개발절차를 수립하고자 한다. 도시하천유역에서 강우-유출 관계의 불확실성을 고려하기 위하여 첫째, 강수 및 강우-유출모형 매개변수의 변동성을 파악한 후 이를 확률밀도함수를 통해 모의할 수 있는 절차를 수립하고 둘째, 강우-유출 모의를 통해 앙상블형태의 유출수문곡선을 도출한다. 최종적으로 도출된 유출수문곡선 앙상블을 토대로 홍수량의 성장곡선(growth curve)를 개발하여 모의기반의 홍수빈도해석을 수행하고, 기존 수문해석절차와의 비교 분석을 통하여 제안된 방법론의 장단점을 평가하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.850-854
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• 2005

본 연구에서는 홍수가 발생할 경우 그 피해에 대한 잠재위험도를 산정하는 방법론을 제시하고자 한다. 이를 위하여 대상유역의 연간 홍수피해 잠재위험도의 기대치를 나타내는 홍수피해 잠재위험 기대치(Expected Potential Risks of Flood Damage, EPR)라는 새로운 개념을 정의하고 이 개념을 이용해 잠재위험도를 산정하도록 한다. 우선 EPR을 선장하기 위한 요소로 대상유역의 노출성(E)과 취약성(V)을 정의하고, 빈도-유량 곡선, 수위-유량 곡선, 수위-노출성$\cdot$취약성 곡선, 빈도-노출성$\cdot$취약성 곡선을 정의하도록 한다. 빈도-유량 곡선은 대상유역의 하천정비기본계획 자료와 실측자료를 이용해 산정하고,, 수위-유량 곡선은 HEC-G대RAS 모형을 이용하여 산정하였다. 대상유역은 경기도 용인시에 위치한 금학천 유역으로, 산정결과는 최대 노출성 및 취약성 지수를 각각 100으로 볼 때, 노출성 지수는 28, 취약성 지수는 32.25이고, 50년 빈도 홍수피해 잠재위험도는 30.13로 산정되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.2687-2692
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• 2010

과거 홍수량 분석을 위해 다양한 연구가 진행되었으며 특히, 홍수량-지속시간-빈도곡선(flood-duration-frequency curves)의 연구가 국외에서 진행되었다. 그러나 국내의 수문자료는 하천의 특정지점에서 홍수량 자료 보다는 수위자료를 쉽게 수집 가능하기 때문에 본 연구에서는 도시유역의 홍수에 따른 홍수위험도를 정량적으로 분석하기 위하여 기존의 강우강도-지속시간-빈도곡선(Indensity-duration-frequency curves)을 응용한 홍수위-지속시간-빈도곡선(flood water level-duration-frequency curves: Fwl-D-F)방법을 제시하였다. 연구의 대상지역은 한강수계 중량천의 중량교 지점으로 18년간의 수위 자료를 이용하여 Fwl-D-F곡선을 산정하였다. 홍수위에 대한 지속기간별 빈도곡선인 Fwl-D-F 곡선은 특정한 홍수위에 따른 값을 빈도개념으로 적용이 가능하므로, 내수침수를 포함한 홍수예보에 많은 도움이 될 수 있으리라 판단된다. 또한, 특정 호우사상에 대한 강우량이 예측되면 작성된 강우강도-지속시간-빈도곡선(I-D-F곡선)과 Fwl-D-F곡선을 연계하여 임의 관측지점의 수위를 예측하는 것이 가능하다고 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권1호
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• pp.59-71
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• 2013

신뢰성 있는 홍수빈도해석을 수행하기 위해서는 충분한 홍수량 및 강우자료가 필요하다. 강우자료의 경우 우리나라 대부분 지역에서 30년 이상의 극치자료가 활용이 가능한 반면 홍수량 자료는 상대적으로 충분한 자료가 확보되지 않아 신뢰성 있는 빈도해석이 어려운 실정이다. 이에 따라 강우모의 기법에 근거한 홍수빈도곡선 유도방안연구가 몇몇 연구에서 제안된 바 있으나, 기본적으로 입력된 강우의 빈도와 홍수의 빈도가 동일하다고 가정함으로 인하여 발생하는 불확실성이 상당부분 내포되어 있다. 이러한 점에서 본 연구의 목적은 강우모의기법과 불확실성 분석이 고려된 홍수빈도곡선 유도방법을 개발하는 것으로 홍수빈도곡선을 유도하는데 있어서의 핵심은 미래에 발생 가능한 극치강수량을 효과적으로 재현할 수 있는 강수량 모의발생 기법과 강우-유출관계의 불확실성 분석에 있다. 본 연구에서는 극치강수량 모의를 위해 불연속 Kernel Pareto 분포를이용한 다지점 강수모의기법과 Bayesian HEC-1 (BHEC-1) 모형을 연계하여 본연구의 대상유역인 대청댐 유역의 강우-유출 관계의 불확실성을 고려한 홍수빈도곡선을 개발하고 모형의 적합성을 평가하였다. 최종적으로 기존 홍수빈도결정방법과 비교를 통해서 모형의 적합성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1183-1186
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• 2008

지속시간과 생기빈도에 따른 홍수량 산정은 여러 수문분야 적용에 있어 매우 유용하며 홍수관련 설계인자를 첨두홍수량 중심에서 지속시간에 대응하는 홍수량으로 확장할 필요가 있다고 하겠다. 본 연구에서는 한강유역 관측 홍수량의 홍수량-지속기간-빈도 분석을 위하여 샘플지역인 한강대교와 여주 지점의 수위자료와 수위-유량 관계식을 사용한 유출량 자료를 활용하여 경험적 QdF곡선과 이론적 QdF모형을 제시하였다. 지속시간에 따른 분석을 위하여 이동평균자료를 사용하여 획득된 지속기간별 연 최대홍수량 자료를 추출하였다. 한강대교 QdF 곡선의 변동특성은 지속기간과 재현기간이 증가함에 따른 최대홍수량 변화폭이 크게 증가하지 않음을 나타내고 이는 한강대교 지점의 유량이 대표하는 유역이 매우 크며 상류의 댐에 의한 홍수통제 등 인위적 영향에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 유역 환경변화로 인한 자료 특성변화에 대한 영향 분석을 위하여 댐건설 전후를 분리한 자료를 이용한 QdF 곡선을 작성, 분석하였다. 댐 건설 전후 강수 자료 자체의 특성 변화와 댐 건설 후 자료기간의 한계를 가짐에도 불구하고 분석결과 댐건설 전후 자료에 대한 QdF 곡선은 댐건설로 인한 유출량 영향 파악을 가능케 하였다. 여주 지점의 QdF 곡선은 지속기간과 빈도변화에 따른 변화양상이 대상 지역 계획홍수량을 넘어서는 자료가 많음을 보였다. 이는 유출량 산정을 위해서 제시된 수위-유량 관계식의 적용범위를 넘어서는 값의 발생으로 인한 인위적인 조정에 기인한 것으로 판단된다. 그러므로 지점별로 분석자료의 타당성 및 정상성을 점검하고 자료에 타당한 개선된 QC과정이 필요함을 알 수 있다. 충주댐 건설전후의 여주 지점 QdF 분석 결과는 특히 댐 건설 후 QdF 곡선의 변화 양상은 댐 건설 후 자료에 대한 새로운 형태의 이론적 QdF모형 제시가 필요함을 보여주었다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2015

기후변화나 인위적인 요인 등에 의해 수문 자료에 비정상성(nonstationarity)이 나타나면서 정상성 가정 하에서 수행되는 빈도해석으로는 정확한 확률수문량 산정이 어려운 실정이다. 최근 이를 보완하기 위한 비정상성 빈도해석에 대한 연구가 진행되고 있고, 이와 더불어 비정상성 지역빈도 해석에 대한 관심도 높아지고 있다. 비정상성 지역빈도해석은 대개 홍수지수법(index flood method)을 기반으로 진행되고 있는데, 홍수지수와 성장곡선(growth curve)에 시간에 따른 변화를 고려하느냐의 여부에 따라 다양한 형태의 홍수지수모형이 적용되고 있다. 본 연구는 다양한 형태의 홍수지수모형의 성능을 평가하여 비정상성 자료에 적합한 형태를 선정하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 위치 매개변수가 시간에 따라 변화하는 비정상성 GEV 분포(GEV100)를 모분포로 하는 지점들로 지역들을 구성하고, Monte Carlo 모의를 통해 발생시킨 자료에 여러 형태의 홍수지수모형을 적용하여 각 모형의 성능을 평가하였다. 모의실험 결과 홍수 지수는 시간에 따른 변화가 없고, 성장곡선은 시간에 따라 변화하는 형태인 홍수지수모형이 다른 형태의 모형에 비해 대체로 더 정확한 확률수문량을 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 우리나라 기상청 관할 강우 관측 지점들 중 GEV100 분포가 적합한 것으로 선정된 지점들을 하나의 지역으로 구성하여 모의실험에서 적용한 것과 동일한, 여러 형태의 홍수지수모형을 적용한 결과 모의실험 결과와 일치하게 성장곡선에만 비정상성 고려된 홍수지수모형이 상대적으로 정확한 확률강우량을 산정하는 것으로 나타났다. 따라서 GEV100 모형 기반의 비정상성 지역빈도해석을 수행하기 위해서는 성장곡선만 시간에 따라 변화하는 홍수지수모형이 적합할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.365-365
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• 2012

이수 및 치수를 위한 수공구조물 설계 및 하천기본계획 수립의 요점은 설계홍수량의 산정에 있으며, 통계적으로 유의성을 가지는 설계홍수량을 산정하기 위해서는 일반적으로 30년 이상 관측된 홍수자료가 요구된다. 우리나라의 경우 대부분의 유역이 미계측 유역이거나 관측년수가 비교적 작은 경우가 많으므로, 상대적으로 자료 연한이 긴 강우자료를 빈도분석한 후 이를 강우-유출 모형에 입력하여 확률홍수량을 추정하는 간접적인 방법이 주로 이용되며 사용된 강우의 빈도가 홍수의 빈도와 동일하다는 가정을 기본으로 한다. 그러나 동일한 강우량이 발생하더라도 강우의 강도, 지속시간, 유역의 선행함수조건 등과 같은 유역 특성에 따라 유출의 특성은 현저히 다르게 나타나며 결국 이러한 특성은 입력자료, 강우-유출 모형, 기후변동성 등과 같은 불확실성 요소로 인식될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 불확실성을 고려할 수 있는 강우-유출 모의기법을 개발하여 이를 통해 홍수빈도곡선을 유도할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 불확실성 분석을 위해 기존 HEC-1 강우-유출 모형에서 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수들의 사후분포를 추정하여 매개변수들의 최적화 및 불확실성 분석을 수행하였다. 마지막으로 기후변화 영향을 통합한 홍수빈도곡선을 유도하기 위해서 극치강수를 모의하는 것이 필요하며, 본 연구에서는 극치값 재현에 있어서 우수한 성능을 발휘하는 Kernel-Pareto Piecewise분포 기반의 강우모의발생 기법을 적용하여 HEC-1모형과 연동되도록 모형을 개발하였다. 본 연구에서 제안하는 방법론은 기존 홍수빈도곡선 유도 방법에서 불확실성을 분석하기 위해 모든 변수들을 독립사상으로 간주하고 Monte Carlo Simulation을 수행함으로서 매개변수들간의 상호연관성, 상관성, 조건부 확률들을 고려할 수 없었던 점을 Bayesian 모형을 통해 매개변수들간의 조건부 확률을 고려한 매개변수의 사후분포 도출을 가능하게 하여 보다 현실적인 강우-유출 관계 도출이 가능하고 불확실성 구간이 자연적으로 도출됨으로서 향후, 신뢰성 있는 수자원 계획수립에 유용한 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.