• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2019

우리나라는 대부분이 산지(약 65%)로 구성되어 있어 강우 시 그 공간적 분포의 변동성이 매우 큰 편이며, 특히 전형적인 산지지형인 댐 유역의 경우 고도 변화 등에 기인한 지형특성 등에 따라 강우의 형태 및 패턴과 이에 따른 유출변화가 큰 복잡한 특성을 갖는다. 이로 인해 단순히 지점강우들을 공간보간(평균)한 면적강우를 홍수 유출모의 등에 활용할 경우 그 신뢰도가 매우 낮은 경우가 많아, 수문모의에 있어 레이더에 기반을 둔 공간 분포형 강우 등의 도입 검토가 요구된다. 한편, 최근 기상청에서는 보다 정확한 레이더 강수량 추정 값의 제공을 위해 "레이더-AWS 강우강도(Radar-AWS Rainrates, RAR)" 산출 기술을 지속적으로 개선하고 있으며, 이는 지상 우량계 대비 상당한 정확도를 보이고 있다. 본 연구에서는 국내 산지지형을 대표하며, 타 댐 유역에 비해 비교적 수문(수위/유량)관측소와 자료가 많은 용담시험유역에 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)을 적용해 산지지형 댐 유역에서 강우의 시공간적 변동성과 이에 따른 홍수량의 정확한 분석을 통해 홍수 시 댐 유입량의 정확한 산정 등에 활용할 목적으로 홍수 유출모의를 수행하고자 한다. 모의에는 최근 5년(2014~2018년)동안 발생한 비교적 독립적인 1~2개(연도별)의 홍수사상을 적용하였으며, 모형은 분포형 강우를 적용할 수 있는 비교적 간단한 모형인 HEC-HMS를 활용하였다. HEC-HMS는 주로 집중형 수문모형(Lumped Hydrologic Model)으로 분류되어 레이더 강우와 같은 분포형 자료의 입력을 주로 적용치는 않고 있지만, HEC-GeoHMS와 ModClark 방법을 활용하면 격자단위의 분포형 강우를 적용할 수 있는 형태의 모델 구축이 가능하다. 모의 결과는 기존 유역평균 강우를 적용한 방법과 비교를 통해 그 개선점을 검토하고자 하며, 이를 통하여 산지지역 댐 유역의 홍수특성을 보다 더 정확하게 분석해보고자 한다. 한편, ModClark을 적용한 홍수 유출모의는 단순히 소유역별 도달시간의 격자별 비율을 고려한 홍수추적으로 그 해석상의 한계가 있어, 최근 개발된 하이브리드 수문모형(Hybrid Hydrologic Model, Distributed-Clark) 등도 동일유역에 대해 도입 적용할 계획에 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.597-611
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• 2013

본 연구에서는 Clark 모형의 시간-면적곡선의 구성 방법과 적용성을 검토하고 모멘트 원리에 의한 도달시간, 저류상수를 합리적으로 산정하기 위한 방법론을 고찰해 보았다. 격자 기반으로 폭 함수를 구성하고 운동과정을 순수 이류현상으로 가정하여 시간-면적곡선으로 사용하였다. 또한 도달시간과 저류상수는 모멘트 법의 원리에 따라 Clark 모형 구조에 적용하여 해석적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 적용성 검토를 위해 (1) HEC-1에서 기본적으로 제공하는 좌우 대칭형상인 무차원 시간-면적곡선을 적용하고 매개변수 산정은 관측유출수문곡선과 계산된 유출수문곡선의 오차를 최소화하는 HEC-1의 최적화 기법 사용, (2) HEC-1에 폭 함수 기반의 시간-면적곡선을 적용하고 매개변수 산정은 HEC-1의 최적화 기법 사용, (3) 폭 함수 기반의 시간-면적곡선을 이용하여 모멘트 원리에 따라 매개변수를 직접 산정하는 방법을 적용하였다. 방법별로 산정된 Clark 모형의 매개변수들을 HEC-1을 이용하여 직접유출량을 산정하고 관측 직접유출량과 비교하여 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 정량적으로 비교하기 위해 산정한 첨두유량과 첨두발생 시간의 상대오차 및 효율계수 E(Efficiency Coefficient)를 비교한 결과, 시간-면적곡선을 폭 함수로 대체하여 HEC-1으로부터 추정된 매개변수가 관측값을 잘 반영하였다. (2) Clark 모형의 올바른 적용을 위해서는 HEC-1에서 기본적으로 제공하는 좌우 대칭형상인 무차원 시간-면적곡선보다는 적용 대상유역의 배수구조가 적절하게 반영된 시간-면적곡선의 사용이 합리적일 것으로 판단된다. (3) 본 연구 방법은 첨두유량과 첨두시간의 상대오차 범위와 재현정도를 나타내는 효율계수를 비교하여 볼 때 대체로 양호하게 모의되었고, 대상유역별 유량측정성과인 하천평균유속과 비교했을 때 본 연구 방법이 다소 실제 유속에 접근하고 있음을 확인하였다. (4) 본 연구에서 모멘트 원리를 기반으로 제안한 매개변수 추정을 위한 방법은 유역의 이류현상과 저류현상을 정량적으로 계량할 수 있는 효율적인 관계식으로 사용할 수 있음을 확인하였다. (5) 본 방법에 의해 계산된 수문곡선이 대부분 관측수문곡선의 우측으로 왜곡되고 첨두유량은 과소평가 되는 것을 보이고 있다. 이것은 평균과 분산만을 고려하여 유역을 하나의 평균이송속도로 모의한 본 연구의 한계점으로 판단된다. 만약 모멘트의 왜곡도를 고려하고 유역을 지표면과 하천으로 나누어 평균이송속도를 모의한다면 물리적인 특성을 충분히 반영하여 매개변수를 추정 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.105-116
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• 2011

최근 몇 년간 기후변화에 의해 기상이변이 발생하고 있으며 이에 따른 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 저감하기 위한 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 이에 본 연구에서는 레이더강우 격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였으며, 가-분포 강우-유출 모형인 ModClark 모형을 이용하여 강원도 인제군의 내린천 유역을 대상으로 광덕산 레이더자료를 이용하였다. ModClark 모형 구성을 위한 GIS 지형공간 자료는 30m, 150m, 250m, 350m 격자크기의 DEM을 사용하였으며, 2006년 7월 14일부터 7월 17일까지의 관측레이더 강우자료를 500m, 1km, 2km, 5km, 10km 사용하여 유출모의를 실시하고, 각각의 격자해상도에 따른 모의 결과를 비교하기 위해 유출 수문곡선을 작성하고 유출량 변화를 모의하였다. 분석 결과 첨두유량 및 유출체적에 대해서는 DEM 30m~150m, 레이더강우 500m~2km 크기의 격자일 때 가장 최적의 유출 모의를 한 것으로 분석되었으며, 통계적 분석에 의한 분석결과에서는 모든 DEM 격자는 레이더강우 격자가 500m인 경우, 모든 레이더강우 격자는 DEM 30m인 경우에 모형의 적합성이 높은 것으로 나타났고, 민감도 산정 결과 지수 등급이 높은 DEM이 분포형 모형의 결과 값에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 최근 집중형 모형에서 분포형 모형을 이용한 강우-유출해석이 이루어지고 있기에 모델링 구성을 위한 효율적인 의사결정의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.695-708
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• 1998

최근 중·소규모의 도시전역과 자연유역에서 임계지속기간의 개념을 도입하여 설계홍수량을 산정하는 사례가 늘어나고 있는 추세에 있다. 그러나, 임계지속기간에 관한 연구는 미흡한 상태이며 특히 자연유역에 대해서는 거의 없는 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 자연유역을 대상으로 Clark모형을 이용하여 강우분포 형태, 첨두강우 발생위치, 빈도에 따른 임계지속기간 및 첨두유량을 산정하고, 적용모형의 매개변수들에 대한 민감도분석을 실시함으로써 각종 인자들이 설계홍수량에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1454-1458
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• 2007

The determination of feasible design flood is the most important to control flood damage in river management. Model parameters should be calibrated using observed discharge but due to deficiency of observed data the parameters have been adopted by engineer's empirical sense. Storage constant in the Clark unit hydrograph method mainly affects magnitude of peak flood. This study is to estimate the storage constant based on the observed rainfall-runoff data at the three stage stations in the Imjin river basin and the three stage stations in the Ansung river basin. In this study four methods have been proposed to estimate the storage constant from observed rainfall-runoff data. The HEC-HMS model has been adopted to execute the sensitivity of storage constant. A criteria has been proposed to determine storage constant based on the results of the observed hydrograph and the HEC-HMS model.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1491-1494
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• 2010

2000년 이후 국지성 호우로 인한 지역별 홍수량의 차이가 현저히 많이 나고 있다. 때문에 유역 내 주요시설물 및 인명피해를 줄이기 위해서는 유역의 특성을 최대한 반영한 홍수 분석이 필요하다. 본 연구에서는 충주댐 유역의 실측 강우량 및 유입량 자료를 이용하여 단위도를 유도하였다. 단위도 산정 방법은 강우자료의 모의기능을 추가한 Modified Clark 방법을 이용하였다. 단위도 관련 직접유출의 형태를 결정하는 주요 매개변수는 도달시간 $T_c$와 저류상수 K에 의하여 결정되며, 홍수량 산정 시 가장 중요한 매개변수라고 할 수 있다. 충주댐 유역의 2002년부터 2007년까지의 강우자료 중 대표 강우사상을 분리하여 강우사상별 매개변수를 추정하였다. 추정 결과 강우 사상별 형태에 따라 매개변수가 다르게 나타났다. 이는 강우의 패턴에 따라 댐에 유입되는 매개변수가 다르기 때문인 것으로 보인다.

• 물과 미래
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• 제19권1호
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• pp.65-74
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• 1986

본 연구는 소하천유역으로 부터의 홍수유출계산을 위한 단일선형저수지 모형의 적용 타당성을 조사하기 위한 것이다. 지금까지의 유역추적모형에서는 모형의 지배변수인 저장변수(storage coefficient)를 유역특성인자와의 상관관계식으로부터 결정하여 사용하는 것이 보통이었으나 본 연구에서는 유역특성인자 뿐만 아니라 강우특성인자도 상관관계에 포함시켜 복합회귀식에 의해 계산된 저장상수를 사용하여 단일 선형저수지 모형으로 계산한 홍수유출수문곡선을 측정 수문곡선과 비교함으로써 단일 선형저수지 모형의 타당성을 검토하였으며 기타 유출모형인 Clark 방법, Nash 모형 및 Nakayasu의 종합단일도법에 의한 홍수유출계산방법 등에 의한 결과와도 비교 검토하였다.본 연구의 결과로 단일선형저수지 모형은 유역면적이 작은 경우에 대체로 정확한 결과를 주나 유역면적이 커지면 정확성이 떨어지고 오히려 Clark 방법에 의한 유출계산이 실측치에 더 가까운 결과를 줌을 알 수 있었다. 그러한 전술한 바 저장변수를 위한 복합방정식ㅇ르 배수면적이 큰 유역의 자료로부터 도출하여 사용하면 큰 유역의 홍수유출 계산을 위해서도 단일선형저수지 모형을 적용할 수 있을것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.770-774
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• 2006

The determination of feasible design flood is the most important to control flood damage in river management. Model parameters should be calibrated using observed discharge but due to deficiency of observed data the parameters have been adopted by engineer's empirical sense. Storage coefficient in the Clark unit hydrograph method mainly affects magnitude of peak flood. This study is to estimate the storage coefficients based on the observed rainfall-runoff events at the four stage stations in the Hantan river basin. Model calibration is the process of adjusting model parameter values until model results match historical data. An objective function which is the percent difference between the observed and computed peak flows is available for measuring the goodness-of-fit between computed and observed hydrographs. By sensitivity analysis for the storage coefficient, it has been shown that the storage coefficients affect the peak flows. The Clark parameters adopted in the River Rectification Basic Plan have been estimated through an iterative process designed to produce a hydrograph with the peak flow.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.212-212
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• 2018

설계홍수량 산정요령(MLTMA, 2012)이 배포된 이후 실무에서는 홍수량을 산정할 때, Clark 단위도(Clark, 1945)를 적용하는 것으로 획일화되는 추세다. SCS 단위도(SCS, 1972)가 설계홍수량 산정요령에서 배제된 것은 Clark 단위도와 비교해서 도달시간 등 유역 매개변수를 같게 대입하더라도 홍수량이 과다 산정되는 경향 때문이다(e.g., Singh, 2000; Kilduff et al., 2010; Bhunya et al., 2011). 그럼에도 불구하고 SCS 단위도는 단변량 모형으로 적용 방법이 매우 간단하고, 실무에서 주로 사용되는 상용프로그램 대부분에 내재되어 있는 등 실무에서의 효용가치가 높은 편이다. SCS 단위도의 높은 첨두홍수량을 조정하고자 첨두시간 산정 공식을 수정한 SCS 방법이 제안되었으나(e.g., Ministry of Construction, 1992; Jung and Moon, 2001), 이는 첨두시간이 크게 산정되도록 하여 첨두홍수량을 낮추려는 시도로 도달시간, 기저시간 등 유역의 물리적인 특성을 왜곡한다. 반면에 SCS 단위도의 기울기(Peak Rate Factor; PRF)는 유역 경사에 따라 300에서 600 사이의 값을 갖게 되고 평균값으로 484가 제안되었으나(SCS, 1972), 이를 맹목적으로 사용하기에는 무리가 있다. 실험을 통해서 75-100, 284, 100-575 등 다양한 범위의 PRF 값이 제시되었고(e.g., Woodward et al., 1980; Wanielista et al., 1997), PRF에 직접 비례해서 첨두홍수량이 결정되는 SCS 단위도의 특성을 고려할 때, 유역의 조건에 맞는 적절한 PRF를 산정하는 것이 우선이다. 본 연구에서는 SCS 단위도의 첨두시간과 같은 종속변수 대신 PRF를 조정하는 방법에 주목해서 Clark 단위도로 산정된 홍수량과 서로 상호보완이 될 수 있도록 국내의 유역 환경에 적합한 SCS 단위도 적용 방안을 제시하고자 한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.75-83
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• 2001

본 연구에서는 자연형하천으로 정비된 소하천의 실태조사를 통해 정비현황의 문제점을 조사하였다. 수원천 수계에 포함된 창사천을 대상으로 현장관측을 실시하였다. 창사천에서 관측된 강우량, 유속, 수심 등의 자료를 이용하여 운동파 모형의 적용성을 평가하였으며, 실무에서 널리 사용되고 있는 SCS, Clark, RRL 모형과도 비교하였다. 운동파방정식을 창사천유역에 적용했을 때 실측치와 비교적 유사한 결과를 얻을 수 있었다.