• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2010.02a
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• pp.53.2-53.2
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• 2010

국내 홍수빈도해석 지침서 제공을 위한 기초 연구로서 미국 홍수빈도해석 지침서인 Bulletin 17B과 같이 국내 적합한 홍수빈도해석 기법을 제시하고자 하였다. 홍수빈도해석 지침서의 핵심은 확률분포형과 매개변수 추정법을 제시하는 것이며 이에 GEV(Generalized Extreme Value), GLO(Generalized Logistic) 분포, B-GLS(Bayesian Generalized Least Square) 기법을 대상으로 다양한 연구를 수행하였다. B-GLS 기법을 이용하여, 국내 대유역에 골고루 위치하며 댐의 영향을 받지 않는 31개 지점의 연최대 일유량 시계열의 L-변동계수(L-moment coefficient variation)와 L-왜도계수(L-moment coefficient skewness)를 추정할 수 있는 회귀모형을 제안하였다. 위 회귀모형을 구성하기 위한 유역특성으로는 유역면적, 유역경사, 유역평균강우 등을 사용하였다. Bayesian-GLS(B-GLS) 적용 결과를 OLS(Ordinary Least Square) 및 B-GLS 기법에서 지점간의 상관관계를 고려하지 않는 Bayesian-WLS(Weighted Least Square)와 비교 평가하여 그 우수성을 입증하였다. 따라서 본 연구에서 제안된 B-GLS에 의한 지역회귀모형은 국내의 미계측유역이나 또는 관측 길이가 짧은 계측유역의 홍수빈도분석을 위해 매우 유용할 것으로 기대된다. 또한 수행된 연구의 내용을 공론화하는 노력이 계속된다면 공감대가 형성된 가이드라인을 제정되는데 일조를 하리라 확신한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.3
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• pp.139-154
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• 1993

The major purpose of this study is to develop a regionalized regression model, which predicts flood peaks from the characteristics of the ungaged catchments, through the regional flood frequency analysis for the selected stage gauging stations located on several natural rivers of Korea. The magnitude and the frequency of flood peaks with specified recurrence intervals were estimated from the flood frequency analysis on the 28 selected stage gauging stations distributed on the five major rivers of Korea. The results of the analysis were compared with the predictions from the two different flood frequency models. From the statistical evaluation of these models, it was revealed that the POT model (Peaks Over a Threshold model), which is based on the partial duration method, is more effective in predicting flood peaks from short period records than the ANNMAX model (ANNual MAXimum model) which is based on the annual maximum series method. A regionalized regression model was developed to facilitate the estimation of design floods for ungaged catchments through the regression analysis between flood peaks and the topographic characteristics of the catchments assumed to be important in runoff processes. In addition to this, the correlation diagrams are presented which show the relationships between flood peaks with specified recurrence intervals and the major characteristics of the catchments.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1098-1102
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• 2004

본 연구에서는 수도권을 포함하는 한강하류부에서 가장 중요한 측수지점중 하나인 인도교지점의 연 최대 홍수량 자료에 내해서 빈도해석을 시행하였다. 자료를 3개의 자료(자료 I : $1918\~1940$, 자료 II: $1952\~2002$, 자료 III: 결측치를 제외한 $1918\~2002$)로 구분하였으며, 수문자료에 일반적으로 많이 사용하는 13가지 확률 분포형을 적용하여 매개변수를 추정한 뒤 적합성여부를 판정하였으며, 적합도 검정방법 및 도시적인 방법을 통하여 적정 확률분포형을 선정하였고, 채택된 분포형(gamma-3, GEV, Gumbel, Weibull-2)에 내하여 확률홍수량을 산정하였다. 또한, 위치도시공식(plotting position formula)과 역사적 홍수정보(historic information)를 이용한 빈도해석 결과와도 비교${\cdot}$분석하였다. 그 결과 확률분포형 가운데에는 GEV와 Gumbel 분포형이 인도교지점의 홍수빈도해석에 적합한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.287-287
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• 2022

홍수빈도분석의 실용적 측면의 목적은 특정 재현기간에 대하여 발생 가능한 홍수량을 설계홍수량(design flood)으로 설정함으로써 댐, 제방, 배수시설, 하수관거 등의 치수기능을 가진 치수시설물이 설계홍수량 내에서 홍수로 인한 피해를 발생시키지 않도록 그 규모와 기능을 설계함에 있다. 특히 우리나라의 경우 유량자료의 부족으로 강우빈도분석을 수행하여 재현기간별 확률강우량을 먼저 산정하고 이를 강우-유출모형을 통해 확률홍수량으로 전환한 뒤 하천등급에 따른 재현기간 기준에 따라 설계홍수량을 산정하고 있다. 그러나 이와 같이 결정된 설계홍수량이 특정유역에서 발생될 수 있는 피해규모에 대해 얼마나 적정한 지의 여부를 과학적으로 판단하기 위한 연구는 국내·외에서 찾아보기 어려우며, 이러한 문제를 개선하기 위한 기초 이론을 제공하는 것이 본 연구의 가장 중요한 목표이다. 홍수빈도분석을 통해 산정된 설계홍수량의 적정성 여부를 과학적으로 판단하기 위해 최근에 진행된 해외의 몇몇 연구에서는 총 기대비용함수(total expected cost function)의 개발에 근거한 최적설계홍수량을 활용할 수 있음을 제안한 바 있다. 이 개념은 계획된 설계홍수량 이상에서 발생될 수 있는 피해함수(damage function) 및 기대피해함수(expected damage function)와 비용함수(cost function)가 결정되면, 이로부터 총 비용을 나타내는 총 기대비용함수(total expected cost function)을 도출하고 총 기대비용함수가 최소가 되는 최적설계홍수량(optimal design flood)을 산정하여 이를 계획된 설계홍수량(tentative design flood) 비교함으로써 계획된 설계홍수량의 적정성을 판단하는 과정을 기초이론으로 활용한다. 본 연구에서는 불확실성으로 발생되는 범위를 고려한 최적설계홍수량을 산정하기 위하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하였으며, 자료의 종류에 따른 홍수량의 변화를 분석하기 위하여 년최대계열 및 부분시계열 자료를 각각 적용하였다. 한강유역에서 가평대성, 여주 및 한강대교 수위표 지점에서 측정된 자동관측유량장치에 의한 홍수량 자료를 활용하였으며, 최적설계홍수량이 기존 설계홍수량에 비해 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.221-221
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• 2023

기후변화에 관한 정부 간 협의체 6차 보고서에 따르면 강우 변동성이 증가함에 따라 홍수 피해가 빈번해질 것으로 예상된다. 집중호우, 태풍, 장마 등 물 관련 재해의 발생빈도와 규모가 댐의 홍수조절능력을 초과하는 경우 홍수량을 예측하고 댐 모의 운영을 통해 댐 방류량을 결정하기 어렵다. 그러므로 댐의 안정성 확보를 위해 기존의 댐 운영방식을 검토하고 개선하여 홍수조절용량을 확보하는 과정이 필요하다. 본 연구의 목적은 기존의 저수지 운영방식을 분석하고 극한의 홍수에 대비하여 저수지 운영 방식을 개선하는데 있다. 연구 대상 댐으로는 합천댐과 섬진강댐을 선정하였다. 합천댐과 섬진강댐은 홍수조절을 위해 Rigid ROM(일정률-일정량 방식)을 사용하고 있으며 200년 빈도 홍수량에 맞춰 설계되었다. 그러나 합천댐은 계획방류량(6,200 m³/sec)이 댐 하류지역의 설계홍수량(2,885 m³/sec)보다 2배 이상 크기 때문에 계획방류량만큼 방류하지 않더라도 하류에서 홍수피해가 발생하는 문제가 있다. 2020년, 섬진강댐은 200년 빈도의 홍수량보다 작은 홍수가 발생했음에도 불구하고 하류 지역에서 홍수 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 우리나라에서 홍수기에 일반적으로 사용되는 저수지 운영 방식 - Auto ROM, Rigid ROM, Technical ROM -을 적용하여 댐의 안정성과 하류 홍수피해를 최소화하기 위한 최적의 운영 방안을 검토하였다. 200년 빈도 홍수량과 2020년 홍수 자료를 이용하고 저수지 운영 방식의 변경을 통해 홍수조절효과를 검토하였다. 또한, 홍수조절효과가 미약할 시 사전 방류를 통해 홍수조절효과를 향상시켰다. 본 연구는 안전하고 효율적인 댐 운영 방식을 분석함으로써, 타 다목적 댐 운영에 대한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1157-1161
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• 2004

본 연구의 목적은 TIN(Triangulated Irregular Network)을 생성하고, GIS 기반의 지형도, 토양도 및 토지 이용도를 이용하여 WMS 6.1 모델로 홍수위별 홍수범람도를 작성하는데 있으며, 대상유역은 양화천 유역의 세1지류인 매류천과 안금천, 대신천 유역으로 선정하였다. 대상유역내의 실제 홍수범람자료를 조사하였고, Arc-view를 이용하여 DEM (Digital Elevation Model), 토지 이용도, 토양도의 GIS DB를 구축하였다. 본 연구에서 50년 빈도의 홍수위를 분석한 결과 모형을 사용한 피해 예상 지역과 실제 홍수위로 인한 피해지역이 유사하게 나타났다. 20년 빈도 홍수위에서 500년 빈도 홍수위로의 증가로 인한 침수면적의 증가율은 매류천이 가장 작았고, 안금천이 가장 컸다. 본 연구에서는 기존의 저해상도 DEM이 제외지 및 하천 제방의 영향을 전혀 고려하지 못 하였던 점을 개선하여 저해상도 DEM과 항공사진 측량자료인 고해상도 DEM을 합성하여 더욱 신뢰성 있는 홍수범람도를 작성하였다. 이 결과는 대상유역의 홍수발생시 홍수예경보 및 재해발생시 대피장소의 결정과 시설물 관리업무의 기초 자료로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 홍수피해의 판단자료로 이용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.144-148
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• 2009

지구온난화로 인한 홍수빈도 및 강우강도의 증가로 홍수피해의 규모는 더욱 증가하고 있다. 그리고 방재대책도 발생한 피해에 대한 복구를 주된 정책으로 하던 소극적 자세에서 벗어나 과학적 공학적 접근을 통해 재해에 대응할 수 있는 기술을 개발하는 적극적 홍수방어 체계를 구축하고 있다. 또한, 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 따른 확정론적인 방법에 의존하기 보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량 확충 및 매개변수의 불확실성 분석이 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 일반적으로 수공구조물의 설계 시에는 설계홍수량을 사용하는데 이는 홍수특성, 홍수발생빈도, 홍수발생 가능성 등을 수공구조물의 규모와 파괴 시 예상되는 피해 정도에 따라 요구되는 안전성을 함께 고려해 수공구조물의 설계기준으로 활용된다. 설계홍수량은 지속시간과 재현기간을 사전에 지정하여 빈도분석을 통해 설계강우량을 산정하고 이를 강우-유출 분석을 함으로써 산정된다. 설계강우량은 빈도분석을 위해 선택된 강우형태에 따른 수문학적 무작위성을 포함하고 있다. 따라서 시간적 변동을 고려한 적절한 강우양상 형태의 선택은 수문학적으로 안전한 수공구조물의 설계 및 평가에 매우 큰 영향을 미친다. 현재의 경우는 강우형태에 대한 선택이 경험에 의해 임의로 이루어지므로, 토목공학자는 여러 가지 발생 가능한 강우형태에 따른 시간적 분포에 대해 고려해야 한다. 본 연구에서는 Huff분위에 따른 무차원 누가 강우곡선을 이용해 강우변동양상 생성을 위한 제약조건을 log-ratio 변환을 이용해 극복하였으며, 결과의 통계 특성치를 Johnson 분포를 통해 표준정규분포로 변환시켰다. 무작위 변수 발생 후 강우양상별 표준정규값의 상관행렬을 이용하여 상관성이 있는 무작위변수로 변환하였다. 얻어진 상관성을 갖는 무작위변수는 log-ratio 역변환을 통해 상관성을 갖는 변수로 재변환해서 무차원화된 강우곡선을 얻을 수 있었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.10
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• pp.737-748
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• 2022

Due to the lack of flood data, the water engineering practice calculates the design flood using rainfall frequency analysis and rainfall-runoff model. However, the rainfall frequency analysis for arbitrary duration does not reflect the regional characteristics of the duration and amount of storm event. This study proposed a practical method to calculate the design flood in a watershed considering the characteristics of storm event, based on the bivariate rainfall frequency analysis. After extracting independent storm events for the Pyeongchang River basin and the upper Namhangang River basin, we performed the bivariate rainfall frequency analysis to determine the design storm events of various return periods, and calculated the design floods using the HEC-1 model. We compared the design floods based on the bivariate rainfall frequency analysis (DF_BRFA) with those estimated by the flood frequency analysis (DF_FFA), and those estimated by the HEC-1 with the univariate rainfall frequency analysis (DF_URFA). In the case of the Pyeongchang River basin, except for the 100-year flood, the average error of the DF_BRFA was 11.6%, which was the closest to the DF_FFA. In the case of the Namhangang River basin, the average error of the DF_BRFA was about 10%, which was the most similar to the DF_FFA. As the return period increased, the DF_URFA was calculated to be much larger than the DF_FFA, whereas the BRFA produced smaller average error in the design flood than the URFA. When the proposed method is used to calculate design flood in an ungauged watershed, it is expected that the estimated design flood might be close to the actual DF_FFA. Thus, the design of the hydrological structures and water resource plans can be carried out economically and reasonably.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.246-246
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• 2018

일반적으로 감조하천의 홍수위는 홍수량과 조위에 의해 결정된다. 그러나 하류에 하구둑이 있는 경우, 홍수위는 하구둑의 운영에 더 많은 영향을 받게 된다. 이러한 감조하천구간의 설계홍수위를 산정할 때는 하구둑의 운영과 조위 조건을 모두 고려해야한다. 본 연구에서는 하구둑의 운영을 모의할 수 있는 부정류 계산모형을 개발하고 이를 낙동강에 적용하여 하구둑과 창녕함안보 구간에 대해 100년 빈도 계획홍수위를 산정하였다. 하구둑의 수문 운영 전략은 하구둑 직상류 수위가 외조위보다 낮거나 같을 경우 수문이 폐쇄되도록, 그 외의 경우에는 수위가 상승할수록 개도를 증가시키도록 수립되었다. 조위 시나리오로 가상조위를 부산 검조수위표의 4대 분조 조화분석 자료를 활용하여 생성하였다. 대조기와 소조기를 포함한 다양한 조위 조건과 매개변수를 달리한 여러 운영방안에 대해 100년 빈도 홍수사상을 모의하였다. 수문 운영 방안에 포함된 매개변수들과 조위 조건에 대한 민감도 분석을 수행하여 매개변수들의 변화에 따른 계산결과들의 분석을 수행하고 모의 계산된 홍수위들로부터 100년 빈도 계획홍수위를 산정하였다.