• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.4B
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• pp.363-374
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• 2008

Intensity-Duration-Frequency (IDF) curve that is essential to calculate rainfall quantiles for designing hydraulic structures in Korea is generally formulated by regression analysis. In this study, IDF curve derived by the cumulative distribution function ("IDF by CDF") of the proper probability distribution function (PDF) of each site is suggested, and the corresponding parameters of IDF curve are computed using genetic algorithm (GA). For this purpose, IDF by CDF and the conventional IDF derived by regression analysis ("IDF by REG") were computed for 22 Korea Meteorological Administration (KMA) rainfall recording sites. Comparisons of RMSE (root mean squared error) and RRMSE (Relative RMSE) of rainfall intensities computed from IDF by CDF and IDF by REG show that IDF by CDF is more accurate than IDF by REG. In order to accommodate the effect of the recent intensive rainfall of Korea, the rainfall intensities computed by the two IDF curves are compared with that by at-site frequency analysis using the rainfall data recorded by 2006, and the result from IDF by CDF show the better performance than that from IDF by REG. As a result, it can be said that the suggested IDF by CDF curve would be the more efficient IDF curve than that computed by regression analysis and could be applied for Korean rainfall data.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.10
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• pp.823-832
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• 2007

In this study, the separation of short and long durations for estimation the parameters of IDF curve is suggested by using Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA). Objective functions are to minimize root mean squared error (RMSE) and relative RMSE between observed and computed values. The criteria for separation are two; the first one is to estimate more precisely the parameters of IDF curve and the second is to make a single IDF curve without non-continuous duration point. For this purpose 22 rainfall recording gauges operated by Korea Meteorological Administration are selected and three IDF curves that are used generally in South Korea are tested. The result shows that the IDF curve developed by Heo et al. (1999) would be the best of three tested IDF curves, and the suggested parameter estimation method using MOGA can compute more reliable parameters compared with empirical regression analysis.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.191-191
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• 2021

최근 이상기후 및 기후변화에 의한 영향으로, 집중호우 및 대형호우 사상이 빈번하게 발생하고 이로 인한 홍수피해가 급증하고 있다. 지난 2020년 한반도 전역에서 발생한 호우사상은 56일간 지속된 최장기간 강우로 기록되었고, 일부 유역에 대해서 500년 빈도의 강우로 기록되기도 하였다. 이는 2020년 기준 치수시설물 설계기준 중 최상위 기준인 200년 빈도를 상회하는 대규모 호우사상으로, 기후위기에 따른 기존 치수대책의 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존 설계기준 산정을 위한 강우강도-지속기간-빈도 곡선(Intensity-Duration-Frequency curve, IDF curve) 작성 시 사용된 강우 빈도해석의 대안으로서 연초과확률을 이용한 IDF 곡선 산정을 제안하고자 한다. 기존 치수시설물 설계기준에서 활용되고 있는 강우 빈도해석의 경우 분포형의 종류에 따라서 극한사상에 대한 불확실성이 큰 문제를 가지고 있으며, 최상위 기준인 200년 빈도를 넘는 빈도에 대해서 산정된 값을 사용하기에는 어려움이 있다. 또한 통계학적 이론에 근거하여 산정되는 '빈도(Frequency)' 라는 개념의 의미는 발생가능성을 내포한 재현기간으로 명확한 반면, 관련 의사결정자 혹은 민간에서 받아들이는 의미는 발생주기 혹은 재발에 대한 보장기간 등으로 오해하는 경향이 있어, 혼란을 야기하고 있다. 따라서 설계기준 산정을 위한 IDF 곡선 작성시 빈도(Frequency)를 연강우량에 대한 초과확률인 연초과확률(Annual Exceedance Probability)에 근거하여 산정하여 보다 직관적인 설계기준을 제시하고자 한다. 또한 홍수피해 발생이력을 기준으로 대상지역을 선정하고, 기존 빈도(Frequency)에 근거한 IDF 곡선 및 설계기준과 연초과확률에 근거한 IDF 곡선 및 설계기준을 산정 및 비교하여 적용성을 평가하고, 효율적인 치수시설물의 설계기준을 제안하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.436-436
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• 2017

IDF(intensity-duration-frequency) 곡선은 재현기간을 고려하여 수공구조물 설계에 필요한 설계강우량을 산정하는데 사용되고 있다. 국내의 경우 IDF 곡선은 지점빈도해석으로부터 지속기간별로 산정되고 있으며 지속기간별 분포형 선택과 같은 많은 가정으로 인해 불확실성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 이러한 극한 강우량의 스케일 특성을 통해 서로 다른 기간에 걸쳐 통계적으로 접근하고자 하였다. 이를 위해 지속기간 24시간의 강우자료로부터 연최대강우량을 추출하여 스케일 특성을 통해 지속기간 24시간 이하 또는 이상의 스케일링(scaling) IDF 곡선을 유도하였다. 본 연구를 위해 k-means 방법으로부터 지역을 구분하여 지역빈도해석을 실시하였고, 기상청 산하의 강우 지점을 미계측 지점으로 가정한 후 하향스케일링(down-scaling)과 상향스케일링(up-scaling)을 적용한 후 지속기간 24시간 이외의 확률강우량을 추정하였으며, 빈도해석 결과와의 비교를 통해 스케일링 IDF 곡선의 적용성을 판단하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.10
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• pp.811-821
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• 2007

The intensity-duration-frequency (IDF) curves by Talbot, Sherman and Japanese type formulas are widely used in South Korea since the parameters are easily estimated. However, these IDF curves' accuracies are relatively worse than those of the IDF curves developed by Lee et al. (1993) and Heo et al. (1999), and different parameters for the given return periods should be computed. In this study, parameter estimation method for the IDF curve by Heo et al. (1999) is suggested using genetic algorithm (GA). Quantiles computed by at-site frequency analysis using the rainfall data of 22 rainfall gauges operated by Korea Meteorological Administration are employed to estimate the parameters of IDF curves and minimizing root mean squared error (RMSE) and relative RMSE (RRMSE) of observed and computed quantiles are used as objective functions of GA. The comparison of parameter estimation methods between the empirical regression analysis and the suggested method show that the IDF curve in which the parameters are estimated by GA using RRMSE as an objective function is superior to the IDF curves using RMSE.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.275-275
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• 2023

기후변화는 우리의 현실로 다가와 있지만 기후변화로 인해 어떠한 일이 벌어질 것인지는 정확하게 알 수 없는 문제가 있다. 특히 호우의 강도와 지속시간 등은 수문설계에 영향을 미치는 주요한 인자 임에도 불구하고 과학적이고 합리적인 추론이 쉽지 않다. 본 논문에서는 일본에서 대규모 기후 앙상블 모의실험 기반으로 생성된 d4PDF(Data for Policy Decision Making for Future Change)자료 중 시간 단위의 강수앙상블 모의 자료를 이용하여 기상청 서울지점의 강우강도-지속시간-생기빈도 곡선(Intensity-Duration-Frequency Curve; IDF 곡선)의 변화를 추정해 보았다. 이를 위하여 대용량의 자료를 확보하고 서울지점에서의 과거 50년간의 실측자료와 동일기간의 모의자료에 대한 연최대치 계열에 분위사상법을 적용하여 모의자료의 계통적 오차를 소거할 수 있는 함수를 추정하고 이를 이용하여 미래 시나리오에 적용함으로써 지구평균기온 상승에 대응하는 서울관측지점의 IDF 곡선을 추정하여 제시하였다. 추정 결과의 내용은 다양한 요소에 의해 영향을 받는 미래 기후에 대한 내용이라 신뢰성의 평가가 어렵지만 기존의 강우강도에 일률적으로 위험률을 곱하는 방식보다는 좀 더 합리적인 방법이라 생각되며 향후 수문설계 등에 고려될 수도 있을 것이다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.1
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• pp.29-41
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• 2017

Design rainfalls are one of the most important hydrologic data for river management, hydraulic structure design and risk analysis. The design rainfalls are first estimated by a point frequency analysis and the IDF (intensity-duration-frequency) curve is then constructed by a nonlinear regression to either interpolate or extrapolate the design rainfalls for other durations which are not used in the frequency analysis. It has been widely recognised that the more reliable approaches are required to better account for uncertainties associated with the model parameters under circumstances where limited hydrologic data are available for the watershed of interest. For these reasons, this study developed a hierarchical Bayesian based GLM (generalized linear model) for a regional frequency analysis in conjunction with a scaling function of the parameters in probability distribution. The proposed model provided a reliable estimation of a set of parameters for each individual station, as well as offered a regional estimate of the parameters, which allow us to have a regional IDF curve. Overall, we expected the proposed model can be used for different aspects of water resources planning at various stages and in addition for the ungaged basin.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.175-175
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• 2011

IDF 곡선은 수리구조물의 설계에 이용되며 본 연구에서는 기후변화를 고려한 GCM의 시간적 공간적 축소화기법을 통하여 미래의 IDF 곡선을 생성하였다. GCM자료로는 HadCM3과 CGCM3의 지역주의와 경제발전을 지향하는 A2시나리오를 이용하였다. GCM자료에 대한 공간적인 축소화기법으로 다중회귀 모형인 SDSM(Statistical DownScaling Model)을 이용하여 2030년, 2050년, 2080년의 미래의 일강우 자료를 생성하였다. 이를 다시 시간적 축소화기법인 GEV분포를 이용한 Scaling-Invariance기법을 적용하여 시단위의 강우자료를 생성하였다. 이를 통해 최종적으로 HadCM3과 CGCM3에 대한 각각 미래의 IDF곡선을 생성하였다. CGCM3의 경우 지속적인 강우강도의 증가를 보였지만 HadCM3의 경우 2050년대 감소하다 2080년대 다시 증가하는 양상을 보였다. 또한 CGCM3의 경우 HadCM3의 경우보다 좀 더 높은 강우 강도를 보였다. 본 연구의 대상지역은 서울지역이며 생성된 자료의 신뢰성을 확보하기위하여 서울기상관측소의 1961년부터~2000년까지의 일단위 강우자료를 이용하여 검 보정을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.168-168
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• 2022

최근 인간의 인위적인 활동으로 인하여 대기 중 온실가스의 배출량이 급격히 증가하였고, 이에 따라 전 세계적인 지구온난화로 인한 이상기후가 발생하고 있다. 특히, 홍수, 가뭄, 태풍 등 극한 수문 현상들의 변화가 두드러지게 나타나고 있으며, 강우 특성의 변화는 극한 수문 현상의 직접적인 요인으로 작용한다. 현재 확률강우량을 추정하는 가장 보편적인 방법은 과거 강우 자료를 바탕으로 빈도해석을 수행하고 있으며, 지속기간별로 산정한 확률강우량은 강우강도-지속기간-빈도(Intensity-Duration-Frequency, IDF)곡선으로 유도하여 수공구조물 설계에 사용되고 있다. 그러나 기후변화의 영향으로 집중호우와 잦은 홍수로 인한 피해가 증가함에 따라 과거 강우자료를 바탕으로 확률강우강도를 활용하여 확률 강우량을 추정하는 것이 매우 어려워졌다. 따라서, 본 연구에서는 1975년도부터 2020년도까지의 현재기간 모의자료, 2021년도부터 2100년도까지의 미래 강우자료와 기후변화 시나리오인 RCP 4.5와 RCP 8.5를 활용한다. 또한, 부산지역을 대상으로 비정상성 GEV 모형을 활용하여 지역빈도해석을 수행하였고, 미래 설계강우량 산정을 위한 비정상성 IDF곡선을 유도하여 분석하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.5
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• pp.425-435
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• 2004

Mainly, observed maximum rainfall has been evaluated by point rainfall, but actually it should be considered by means of average areal rainfall. Average areal rainfall is an estimated value computed through DAD(rainfall Depth-Area-Duration) analysis. By using this value, an average and maximum areal rainfall according to area-duration relationship could be computed. In this study, we assume that the whole Korea region is hydrologically homogeneous, and then analyze using the storm-centered DAD(moving-area DAD) method for the past century data. From this analysis, we evaluate the yearly variation of observed maximum areal rainfall through area-duration relationship. And we also construct an IDF(rainfall Intensity-Duration-Frequency) curve by using the annual time series data which is composed of maximum areal rainfall. The characteristics of IDF and observed maximum areal rainfall is also evaluated.