• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.33 no.4
• /
• pp.1361-1375
• /
• 2013

The design flow considering nonstationarity is estimated to determine the design flood related to hydraulic structure quantitatively based on the design process for stream restoration in the Mokgamcheon watershed proposed by Lee et al. (2011). The purpose of this research is to suggest new ways that the design flood was calculated considering nonstationarity at the Mokgamcheon watershed. Storm-unit hydrograph method to calculate design flood and direct frequency analysis were applied and nonstationarity was considered for the frequency analysis through extRemes toolkit developed at NCAR (National Center for Atmospheric Research). Although the method of direct flood frequency analysis due to dealing with flowrates directly has a more reliable than strom-unit hydrograph method, as a result, the method of direct flood frequency analysis underestimated the design flood than strom-unit hydrograph method due to the characteristics of the flow data. Therefore, the flood of storm-unit hydrograph method (100 years frequency) was determined as the design flood in the Mokgamcheon watershed.

• Water for future
• /
• v.28 no.5
• /
• pp.191-203
• /
• 1995

In this study, the past flood levels of Goan station, which is one of major gaging stations and located at downstream of Paldang dam, were converted based on the 1994's cross section and the flood quantiles were estimated from flood frequency analysis. The recently established rating curve was used to convert flood levels. And the parameters of the several probability distributions commonly used in hydrologic analysis were estimated based on the method of probability weighted moments and the goodness of fit tests were applied to those distributions. As a result, the gamma-2 and gamma-3 distributions were selected as the appropriate models. The flood lovels and quantiles for selected return periods were calculated based on those distributions. Furthermore, frequency analysis using historical flood information was performed to overcome the misleading caused by missing data.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.139-154
• /
• 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
• /
• 2015.05a
• /
• pp.26-26
• /
• 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.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.52 no.10
• /
• pp.657-669
• /
• 2019

To estimate accurate design quantiles considering statistical characteristics of hydrological data is one of the most important procedures in the design of hydraulic structures. While at-site frequency analysis estimates design quantile using observed data at a site of interest, regional frequency analysis (RFA) utilizes a number of sites included in a hydrologically homogeneous region. Therefore, RFA could provide a more accurate design quantile at ungauged site or sites with short observation period. In this review article, RFA is classified into stationary RFA and nonstationary RFA depending on the characteristic of hydrological data, and the basic concept, procedure, and application of each technique are explained in detail focused on the index flood method. Additionally, a review of the state of the art for RFA procedure is presented. This paper is finalized by describing the stationary regional rainfall frequency analysis over South Korea contained in the amendment of "Standard guidelines for design flood estimation" and various future study topics related to nonstationary RFA.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.9
• /
• pp.627-635
• /
• 2017

It is required to estimate reliable design floods for hydraulic structures in order to respond more effectively to recent climate change. In this study, differences of design floods that were estimated the flood frequency analysis (FFA) and the design rainfall-runoff analysis (DRRA) were analyzed. In Korea, due to lack of measured flood data, the DRRA method is used in practice to determine the design floods. However, assuming the design floods estimated by the FFA as true values, the DRRA method over estimated the design floods by 79%. Thus, this study proposed a practical method to estimated design flood in ungauaged watersheds through regressive adjustment of flood quantiles estimated from the DRRA method. To this end, after investigating the differences between design floods acquired from the FFA and the DRRA method, nonlinear regression analyses were performed to develop the adjustment formulas for 8 large-dam watersheds. Applying the adjustment formula, the accuracy was improved by 65.0% on average over the DRRA method. In addition, when considering the watershed size, the adjustment formula increases the accuracy by 2.1%p on average over when not considering the watershed size.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.41 no.4
• /
• pp.405-412
• /
• 2008

Rainfall quantiles were estimated by applying the FORGEX method. The circle network and two elliptical ones with the ratios of 1 to 1.5 and 1 to 2.0 were used and compared to find appropriate one for rainfall data. Annual maximum data were collected from 376 sites and standardized by the median. The networks were organized from the subject sites and then pooled and netmax data were collected from each network. Then, the growth curves and quantiles were estimated. When the subject site had small differences of quantiles from index flood method and at-site frequency analysis, those of the estimated quantiles from circle and elliptical networks were small. In contrast, the sites where the quantile differences are big have big differences of quantiles from circle and elliptical networks. The estimated quantiles from the elliptical network are more accurate than those from the circle network, because the ellipse network contains more sites in South Korea. Moreover, the ellipse with ratio of 1 to 2.0 shows closer quantiles to those from index flood method than one with ratio of 1 to 1.5. It is, therefore, found that the FORGEX method with 1 to 2.0 ellipse network is appropriate regional frequency analysis in South Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.178-178
• /
• 2021

최근 들어 기후변화로 인한 극심한 가뭄 피해가 한반도에 발생하고 있다. 가뭄 상황에 대비하여 댐을 안정적으로 운영하기 위해서는 갈수빈도 유입량에 대한 분석이 필수적이다. 갈수빈도해석의 경우, 홍수빈도해석과 유사하게 확률밀도함수의 극값에 대한 확률값을 산정하며, 확률 분포형의 역함수에 비초과확률을 대입하여 산정한다. 그러나 홍수와 달리 가뭄은 지속기간이 긴 특성 탓에 자기상관을 고려해야하며, 댐 및 저수지 등 대규모 시설물의 경우 일반적인 하천과 달리 저류효과로 인해 누적 유량에 대한 고려가 필요하다. 이에 K-water는 자체 제작한 누가차분법 및 Disaggregation 두 가지 방법을 채택하여 실무에서 사용해왔다. 그러나 누가차분법을 사용할 경우, 빈도유입량이 지나치게 크게 산정되는 문제가 있으며, Disaggregation 방법을 사용하는 경우, 특정 빈도 이상의 극한가뭄에서 유입량의 차이가 유의미하지 않아 산정된 빈도유입량과 최근 발생한 극심한 가뭄의 실측유입량간 큰 차이가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 자기상관을 고려한 선형회귀모형에 근거하여 빈도유입량을 배분하는 방법을 제안한다. 또한, 앞서 서술한 네 가지 빈도유입량 방법(월빈도분석, 누가차분법, K-water Disaggregation, 자기상관 선형회귀모형)에 대한 수식적 비교를 수행하며, 국내 댐 유역에 적용 및 평가를 통해 자료 특성에 따른 적절한 빈도유입량 산정방식에 대한 기준을 제안한다. 본 연구를 통해 가뭄특성을 고려한 합리적인 댐 유입량을 산정함으로써 보다 유연한 수자원시설물의 가뭄대응이 이루어질 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.130-130
• /
• 2022

기후변화로 인한 기상이변 현상으로 폭우와 홍수 등 수문학적 극치 사상의 출현 빈도가 잦아지고 있다. 따라서 이러한 기상이변 현상에 적응하기 위하여 보다 정확한 확률강우량 측정의 필요성이 증가하고 있다. 대장 지점의 미래 확률강우량 계산을 위해선 기후변화 시나리오의 비정상성을 고려해야 한다. 본 연구는 비정상적인 미래 기후에서 확률강우량이 어떻게 변화하는지 측정하는 것을 목표로 한다. Representative Concentration Pathway (RCP4.5)에 따른 우리나라의 확률강우량 계산에 인공신경망을 포함한 정상성, 비정상성 확률강우량 산정 모델들이 사용되었다. 지점빈도해석(AFA), 홍수지수법(IFM), 모분포홍수지수법(PIF), 인공신경망을 이용한 Quantile & Parameter regression technique(QRT & PRT)이 정상성 자료에 대해 확률강우량을 계산하는 모델로 사용되었으며, 비정상성 자료에 대해서는 비정상성 지점빈도해석(NS-AFA), 비정상성 홍수지수법(NS-IFM), 비정상성 모분포홍수지수법(NS-PIF), 인공신경망을 사용한 비정상성 Quantile & Parameter regression technique(NS-QRT & NS-PRT)이 사용되었다. Rescaled Akaike information criterion(rAIC)를 사용한 불확실성 분석과 적합도 검정을 통해서 generalized extreme value(GEV) 분포형 모델이 정상성 및 비정상성 확률강우량 산정에 가장 적합한 모델로 선정되었다. 이후, 관측자료가 GEV(0,0,0)을 따르고 시나리오 자료가 GEV(1,0,0)을 따르는 지점들을 선택하여 미래의 확률강우량 변화를 추정하였다. 각 빈도해석 모델들은 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 bias, relative bias(Rbias), root mean square error(RMSE), relative root mean square error(RRMSE)를 바탕으로 측정하여 정확도를 계산하였으며 그 결과 QRT와 NS-QRT가 각각 정상성과 비정상성 자료로부터 가장 정확하게 확률강우량을 계산하였다. 본 연구를 통해 향후 기후변화의 영향으로 확률강우량이 증가할 것으로 예상되며, 비정상성을 고려한 빈도분석 또한 필요함을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.374-374
• /
• 2019

지구온난화의 영향으로 기상이변으로 인한 피해가 증가하여 이를 예방하기 위해 풍수해 피해 예측의 필요성이 증가하였다. 이에 따라 관련 기관 및 지자체별로 각자 다른 필요성과 목적에 ?라 다양한 형태의 풍수해 관련 피해예상도가 작성되어 왔다. 풍수해 피해예상도 작성을 위해서는 시간적, 경제적 비용이 많이 소모되며, 일반적으로 정해진 빈도에 의해서만 작성되기 때문에 다양한 빈도의 작성은 불가능하다. 본 연구에서는 빈도별 홍수량과 빈도별 피해예상도를 활용하여 피해예상도를 작성하기 위해 보간기법을 마련하여 적용하고자 한다. 풍수해 피해예상도는 과거의 침수흔적과 홍수범람해석을 통하여 침수가 예상되는 지역을 미리예측한 지도로 방재대책 수립 및 재해정보지도 작성을 위한 기본 자료로 활용하는데 목적이 있다. 데이터의 보간은 불연속적으로 주어진 데이터 점들을 이용하여 그 점들 사이의 값을 추정하는 방법의 한 종류로 활용하는 데이터에 따라 보간기법이 달라진다. 보간법은 선형보간, 라그랑제 다항식 보간, 네빌레의 반복 보간, 뉴튼 다항식에 의한 보간법 등이 존재한다. 각 보간법의 내용과 특성, 활용법을 분석 비교하여 피해예상도 보간기법 모듈에 적용할 수 있는 방법을 제시하였다. 빈도별 홍수량과 빈도별 피해예상도를 활용하여 보간 기법을 적용하기 매우 제한적이며 여러 보법 중 특성을 파악했을 때 선형보간법이 가장 적합한 방법이라 판단된다. 또한, 선형보간을 위한 변수로 확률빈도보다는 홍수량 자료를 사용하는 것이 정확도를 더 향상시킬 수 있으며 침수흔적도와 DEM을 사용하여 침수용량을 파악하고 피해예상도를 선형보간하여 작성한다. 침수용량을 파악하여 선형보간하여 침수용량에 대한 임의의 홍수량을 산정하고 이를 바탕으로 피해예상도를 홍수량과 침수용량에 대한 관계를 정리하였으며 피해예상도를 선형보간하여 작성할 수 있다. 선형보간하여 작성된 피해예상도는 빈도별 강우와 실시간 지속 강우를 기반으로 해당 지역에 대한 침수 피해 예상에 활용 할 수 있다.