극치강우자료의 경향성에 대한 시간적 변동 전망

서린,최민하,김태웅 한국습지학회 2010 한국습지학회지 Vol.12 No.2

지구온난화로 인한 기후변화에 관한 연구에 따르면, 최근 지구온난화의 징후가 매우 뚜렷하며, 강우의 강 도는 증가할 것으로 예측되고 있다. 매해 발생하는 극한수문사상으로 인한 피해가 꾸준히 증가하고 있는 추세이 며, 증가하고 있는 집중호우의 발생 빈도는 강우자료의 추세에 분명히 영향을 미치고 있다. 현재 수자원 계획이 나 설계에 수행되고 있는 확률강우량 산정법은 강우자료가 정상성을 지니고 있다고 가정하여 빈도분석을 실시하 고 있다. 이러한 정상성 확률강우량 산정방법은 최근의 관측강우의 증가 추세를 반영하지 못하여 기후변화에 따 른 이상강우에 매우 취약할 수 있다. 본 연구에서는 강우시계열에서 나타나는 경향성의 시간적 변동 분석을 위해 현재 경향성이 나타나지 않는 강우관측소 51개 지점에 대하여, 강우 관측자료가 가지는 통계적 특성을 유지하면 서 추계학적 시계열 모의발생기법을 이용하여 강우자료를 발생시킨 후 경향성 검정을 실시하였다. 그 결과 대상 지점 51개 중 13개 지점에서 향후 10년 이내에 경향성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 강우의 변동 추 이가 현재와 같이 계속 진행된다면, 비록 현재에는 정상 시계열로 판단되는 강우 시계열일지라도 향후 비정상성 을 갖게 됨을 반증한다. 따라서 목표연도의 확률강우량을 산정할 경우 강우의 증가 경향성을 충분히 반영할 수 있는 비정상성 확률강우량 산정 방법이 적용되어야 할 것이다.

농촌용수지구의 원격강우계측시스템 자료 특성

오승태 ( Seoungtae Oh ),김진택 ( Jintaek Kim ),나민철 ( Minchul Na ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

기후변화에 따른 국지성 호우로 인하여 지역별로 강우량의 차이가 많이 나타나고 있다. 그리고 물관리에 있어서 과거 농촌용수 관리는 담당인력이 직접 수리시설물에 가서 수동으로 관리하던 시대에서 최근 원격으로 관리하고 운영하는 수준까지 이르게 되었다. 이에 농촌용수 정보화 시스템 구축을 위해 원격 제어계측시스템으로 농업에서의 중요한 강우 계측시설을 설치하여 인근 AWS의 강우량과 원격강우계측기의 자료를 비교하고 분석하여 농업분야에서 통합정보시스템을 구축하고자 하는 수위계, 유량계, 강우계, CCTV 등과 같은 계측시설을 원격계측시스템을 구축할 수 있는 기반을 마련하고자 한다. 원격강우계측기의 장치구성은 USN 기반으로 태양전지, 밧데리, CDMA, 강우계로 구성되어있다. 원격강우계측기에서 관측된 강우량은 CDMA 통신으로 연구원 서버에 전송되면 Web에서 관측 자료를 시간별 일별 검색 및 다운로드 할 수 있다. 원격강우계측기의 현장 적용을 위해서 한국농어촌공사에서 시범지구로 운영하는 4(이동, 광의, 외산, 인정)지구의 강우관측자료와 인근 AWS의 강우 관측자료를 비교하였다. 원격강우계측기의 설치 위치는 대부분이 저수지 취수탑 인근에 설치하였다. 강우관측자료를 비교한 결과 2011년 6월에서 7월까지의 자료를 비교하였으며 이동지구의 경우 이동 AWS와의 차이가 439 mm 정도 작게 측정되었으며 광의지구는 구례 AWS와 171 mm, 인정지구는 속초 AWS와 47 mm로 나타났다. 외산지구는 청양 AWS와 92 mm로 많이 측정되었다. 인근 AWS와 원격강우계측기의 강우패턴을 살펴보면 비슷한 경향을 보이고 있으며 다소 지역적 특성과 관측지점의 거리, 국지성 호우로 인하여 강우량의 차이를 보이고 있다. 따라서 본 연구결과 농촌용수 통합시스템 구축을 위한 기상관측 강우요소를 원격으로 계측할 수 있는 시스템 기반을 마련할 수 있으며 앞으로 농촌용수 통합시스템 뿐만 아니고 국가 물관리정보화 구축 기반에 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.

극치강우사상의 시간변동 특성을 고려한 강우시간 분포 개발

조현곤,김광섭 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.4

In this study, a new approach to design the time distribution of probable rainfall is suggested to reflect the characteristics of the temporal variability of extreme rainfall events. Time of rainfall concentration and quantile characteristics of the intense rainfall period are analyzed to form the time distribution of designed storms. The developed approach was applied for Seoul to verify its applicability with Huff method, Yen & Chow method, and SCS method. Traditional approaches have limitations that the temporal distributions of rainfall using Huff method and the Yen & Chow method are too smooth to reflect extreme storms. The temporal distributions of rainfall using the SCS method is over concentrated at center. The suggested method demonstrated that it illustrated well of the characteristics of time distribution of extreme rainfall events. 본 연구에서는 빈도분석을 이용하여 획득한 확률강우량의 시간분포를 결정할 때 극치강우사상의 시간분포 특성을 반영하는 강우시간분포 방법을 제시하였다. 극치강우사상에 대하여 강우집중시간과 강우집중시간 동안 발생하는 강우량의 총강우량 대비 비율을 분석하여 설계강우량에 대한 강우시간분포를 구성하였다. 개발된 강우시간분포의 적용성을 검증하기 위하여 서울지점에 대하여 기존의 방법인 Huff 방법과 Yen & Chow 방법 및 SCS방법의 결과와 비교·분석하였다. 일반적인 강우시간분포 방법인 Huff 방법과 Yen & Chow 방법은 극치강우사상의 시간분포 특성을 반영하기에는 너무 평활화하는 한계를 보였다. SCS방법의 경우 강우분포가 지나치게 중앙집중 되는 단점을 보였다. 본 연구에서 제시한 방법에 따른 강우시간분포는 실제 극치강우사상의 시간분포특성을 잘 반영하는 것으로 판단된다.

강우에너지식 유도를 통한 전국 월별 강우침식인자 특성 분석

이종설,원진영 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.3

The Rainfall kinetic energy equation derived in United States has been used or the result of rainfall erosivity factor using this equation has been applied for soil erosion estimation in the field. But the rainfall energy equation depends on the characteristic of observed location. So, in this study the correlation equation between rainfall intensity and rainfall energy was proposed using raindrop distribution data measured at Daegwanryeong observatory. Also monthly rainfall erosivity factors of 76 observatories were estimated with different rainfall energy equation considering the seasonal rainfall characteristic. And the monthly rainfall erosivity factor maps were conducted using the values of rainfall erosivity factors for the estimation of monthly soil erosion. 현재 실무에서는 토양침식량 산정 시, 미국에서 개발된 강우에너지식을 사용하여 강우침식인자를 계산하거나, 이 식을 이용한 강우침식인자 산정 결과를 적용하고 있다. 그러나 관측지역의 기후적․지리적 특성 및 분석 조건에 따라 강우에너지식은 상당한 차이를 보일 수 있으므로, 본 연구에서는 대관령 지점의 강우입경분포 자료를 이용하여 강우강도와 강우에너지의 상관관계식을 제안하였다. 제안된 식은 국내외에서 주로 사용되는 강우에너지식과 비교하였으며, 관측데이터를 이용하여 그 적용성을 검증하였다. 또한 계절에 따라 강우침식능에 영향을 줄 수 있는 강우특성이 달라짐에 착안하여 강우에너지식에 따른 전국 76개 관측소의 월별 강우침식인자를 산정하였고, 이를 이용하여 월별 토양침식량 산정을 위한 등강우침식도를 제시하였다.

확률강우량을 초과하는 호우사상의 발생특성 분석

조덕준,전병훈 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.2

The present paper describes applicability in practice for the design rainfall by the analysis of characteristics of the probability rainfall. In general, the size of hydraulic structures is determined by the rainfall suitability of the design rainfall is very important. To this end, in the last 50 years historical hourly rainfall data for each return period and duration of rainfall issued by more than the probability for rainfall occurrence and rainfall characteristics such as size and periodicity causes were analyzed. In addition,the annual trend of average rainfall events greater than the probability were analyzed. This study shows excess rainfall caused by the number of occurrence of rainfall return period were much more than that, the average rainfall exceeds the rainfall was growing up. Therefore, to adopt the probable rainfall as the design rainfall can not meet the flood protection as it aims. 본 연구에서는 확률강우량의 특성분석을 통하여 실무 설계강우량의 적합성을 평가하였다. 일반적으로 수공구조물의 크기는 강우량으로 결정되므로 설계강우량의 적합성은 매우 중요한 요소이다. 이를 위하여 지난 50년간의 시간강우자료에 대하여 각 재현기간 및 지속시간별로 확률강우량 보다 큰 호우사상에 대하여 발생횟수, 호우규모 등의 특성과 발생주기성 등을 분석하였다. 또한 확률강우량보다 큰 호우사상들의 평균값에 대한 연변화 추세를 분석하였다. 연구결과 확률강우량을 초과하여 발생한 호우사상의 발생도수가 재현기간을 크게 상회하였으며, 초과호우사상의 평균강우량도 증가하는 추세로 나타났다. 이는 현재의 확률강우량을 그대로 설계강우량으로 적용하는 것은 목표로 하는 홍수방재을 충족시킬 수 없음을 의미한다.

강우관측소의 공간적 특성 및 설치고도를 반영한 강우관측망 평가

이지호,전환돈 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.6

The evaluation of raingauge network is important to estimate the area average rainfall and the radar rainfall calibration for flash floodwarning in mountainous areas. Basically, the necessary criterions for accurate area average rainfall estimate and flash flood warningare the uniform spatial distribution of raingauge network. This study has evaluated the raingauge network which is considered the spatialdistribution and the density of rain gauge by altitude. The Euclidean distance method is adopted to consider the spatial distributionand the density of rain gauge by altitude for satisfying the both criteria, and is applied to 5 river basins. The spatial distributionof rainfall network is quantified by the nearest neighbor index and the characteristic of installation altitude is evaluate by CV(Coefficientof variation) of equal-altitude-ratio of the density. As a result, it can be found that Namgang Dam basin is excellent in uniformityof the spatial distribution and the density of rain gauge by altitude. Furthermore, the evaluation of persuasive raingaugenetwork will be possible if the raingauge network is evaluated by the installation objective of regulatory agency. 강우관측망은 유역의 면적평균강우량 산정과 산악지역에서의 효과적인 돌발홍수 예측을 위한 레이더 자료의 보정에 있어 중요하다. 일반적으로 면적평균강우량산정 및 돌발홍수의 정도 있는 예측을 고려하면 강우관측소는 공간적으로 균등하게 설치된 경우가 가장 이상적이다. 이에 본 연구에서는 강우관측소의 평면적 분포특성과 고도별 설치밀도를 반영할 수 있는 관측망 구축에 초점을 맞추어 강우관측망을 평가하였다. 강우관측소의 평면적 분포특성과 고도별 설치밀도를 동시에 고려하기 위해 유클리디언 거리를 이용하여 2개의목적함수를 통합하였으며, 이를 5대강 유역에 적용하였다. 강우관측소의 평면적 분포특성은 최근린 지수를 이용하여 정량화하였으며,고도별 설치밀도 특성은 등면적비별 설치밀도의 변동계수를 이용하여 평가하였다. 그 결과 남강댐 유역이 강우관측소의 평면적 특성과 고도별 설치밀도의 균등성이 우수함을 확인하였다. 향후 관할 기관별 설치목적에 의해 강우관측망을 평가한다면 보다 설득력이 있는 관측망 평가가 가능할 것이다.

불포화토 칼럼시험을 통한 연속강우와 반복강우의 강우침투속도 분석

박규보 ( Kyu Bo Park ),채병곤 ( Byung Gon Chae ),박혁진 ( Hyuck Jin Park ) 대한지질공학회 2011 지질공학 Vol.21 No.2

본 연구는 불포화 풍화토별 강우지속시간 및 비강우시간에 따른 강우침투속도 관계를 파악하기 위하여 국내에서 산사태 발생빈도가 높은 선캠브리아기 편마암 풍화토와 백악기 화강암 풍화토를 대상으로 불포화 풍화토 칼럼시험을 하였다. 본 연구에서는 일정시간 간격으로 체적함수비를 측정하기 위하여 함수비 측정 TDR센서를 이용하였다. 강우강도 조건은 20 mm/h로 선정하여 연속강우와 반복강우를 재현하였으며, 반복강우의 경우 강우시간과 비강우시간을 조절하였다. 그리고 흙의 단위중량조건은 편마암 풍화토의 경우 현장 건조단위중량보다 낮고 칼럼상부유출이 일어나지 않는 1.35 g/cm3, 화강암 풍화토의 경우 현장 건조단위중량인 1.21 g/cm3로 선정하였다. 편마암 풍화토와 화강암 풍화토 총 강우량 200 mm인 조건에서 2.090 × 10(-3)~2.854 × 10(-3) cm/s와 1.692 × 10(-3)~2.012 × 10(-3) cm/s로 총 강우량 100 mm에서의 1.309 × 10(-3)~1.871 × 10(-3) cm/s와 1.175 × 10(-3)~1.581 × 10(-3) cm/s보다 강우침투속도가 빠르게 나타났다. 이는 동일 시간당 토층 내 주입되는 물의 양이 200 mm조건에서 100 mm조건보다 많기 때문이다. 완전 건조 상태의 강우침투속도와 강우가 반복되어 물을 함유하고 있는 상태의 강우 재침투속도를 비교해 보면, 편마암 풍화토와 화강암 풍화토의 최초 강우침투속도인 1.309 × 10(-3)~2.854 × 10(-3) cm/s와 1.175 × 10(-3)~2.012 × 10(-3) cm/s보다 강우 재침투속도가 1.307 × 10(-2)~1.718 × 10(-2) cm/s와 1.789 × 10(-2)~2.070 × 10(-2) cm/s로 높게 나타났다. 이는 토층 내 공기의 함입량이 줄어들어서 불포화 투수계수에 영향을 미치는 흡입력(matric suction)이 감소한 것이 원인으로 생각된다. Unsaturated soil column tests were performed for weathered gneiss soil and weathered granite soil to assess the relationship between infiltration velocity and rainfall condition for different rainfall durations and for multiple rainfall events separated by dry periods of various lengths (herein, ``rainfall break duration``). The volumetric water content was measured using TDR (Time Domain Reflectometry) sensors at regular time intervals. For the column tests, rainfall intensity was 20 mm/h and we varied the rainfall duration and rainfall break duration. The unit weight of weathered gneiss soil was designed 1.21 g/cm3, which is lower than the in situ unit weight without overflow in the column. The in situ unit weight for weathered granite soil was designed 1.35 g/cm3. The initial infiltration velocity of precipitation for the two weathered soils under total amount of rainfall as much as 200 mm conditions was 2.090 × 10(-3) to 2.854 × 10(-3) cm/s and 1.692 × 10(-3) to 2.012 × 10(-3) cm/s, respectively. These rates are higher than the repeated-infiltration velocities of precipitation under total amount of rainfall as much as 100 mm conditions (1.309 × 10(-3) to 1.871 × 10(-3) cm/s and 1.175 × 10(-3) to 1.581 × 10(-3) cm/s, respectively), because the amount of precipitation under 200 mm conditions is more than that under 100 mm conditions. The repeated-infiltration velocities of weathered gneiss soil and weathered granite soil were 1.309 × 10(-3) to 2.854 × 10(-3) cm/s and 1.175 × 10(-3) to 2.012 × 10(-3) cm/s, respectively, being higher than the first-infiltration velocities (1.307 × 10(-2) to 1.718 × 10(-2) cm/s and 1.789 × 10(-2) to 2.070 × 10(-2) cm/s, respectively). The results reflect the effect of reduced matric suction due to a reduction in the amount of air in the soil.

엔트로피와 지니 불순도를 이용한 강우 관측망 설계: 강원도 지역을 중심으로

권태용(Taeyong Kwon),윤상후(Sanghoo Yoon) 한국데이터정보과학회 2020 한국데이터정보과학회지 Vol.31 No.4

한반도는 집중호우, 홍수와 같은 강우와 관련된 자연재해로 인해 사회 및 경제적 피해를 입는다. 수자원에 연관된 자연재해를 효율적으로 모니터링하기 위해선 강우의 특성을 파악할 수 있는 강우 관측망 설계가 필요하다. 강원도는 태백산맥을 포함한 해발고도가 높은 산지지역으로 댐이 많고, 축산업과 고랭지 배추와 같은 1차 산업이 발달했다. 강원도의 자연재해는 산지지역을 중심으로 발생하므로 피해를 줄이기 위해선 강우 관측망 설계가 필요하다. 정보이론은 강우 관측망의 설계 및 불확실성을 평가하는 데 널리 사용되어왔다. 본 연구에서는 정보이론 중 엔트로피와 지니 불순도를 통해 강원도의 강우 관측망을 설계하고자 한다. 정보이론을 통해 선정된 강우 관측망으로 선정되지 않은 강우 관측소의 강우량을 예측하였다. 이를 통해 계산되는 평균제곱근오차를 이용하여 선정된 강우 관측망을 정량적으로 평가하였다. 추가로 모든 강우 관측망 조합들의 평균제곱근오차를 통해 엔트로피와 지니 불순도로 선정된 강우 관측망의 성능을 평가하였다. 연구결과 조건부 확률분포를 이용한 강우 관측망이 결합확률분포에 비해 우수하였다. 정보이론 중 엔트로피가 지니 불순도에 비해 강우 관측망 설계에 적절하였다. 계절별로 보면 정보이론은 강우량이 많은 여름철에 적절하고 강우량이 적은 겨울철은 적절하지 않았다. The Korean Peninsula suffers social and economic damage from natural disasters related to rainfall, such as torrential rains and floods. In order to monitor natural disasters associated with water resources, it is necessary to design a rain gauge network. Gangwon Province is a mountainous area including the Taebaek Mountains, with many dams, and primary industries such as livestock and highland cabbages. A rain gauge network design is necessary to reduce damage because natural disasters in Gangwon Province occur mainly in mountainous areas. Information theory has been widely used to assess the design and uncertainty of rain gauge networks. In this study, we want to design a rain gauge network in Gwangwon through entropy and Gini impurity. The rain gauge network was quantitatively evaluated with the root mean square error obtained by predicting the rain gauge network. In addition, the rank of rain gauge network was assessed by all combinations of rain gauge network. A rain gauge network using conditional entropy was suggested between spring and autumn because the rain gauge network was negatively affected by low precipitation during the winter season.

강우관측소의 설치고도를 고려한 강우관측소 평가

이지호,전환돈 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

강우량은 관측소의 설치고도에 따라 관측량의 편차가 심하며, 이로 인해 도시지역과 산지지역의 강우발생 특성이 다르다. 이로 인해 산지 돌발홍수가 자주 발생하고 있으며, 따라서 산악 지역의 경우 강우관측소의 밀도가 높아야 한다. 강우관측소의 고도를 고려한 관측망의 평가는 유역평균강우량 산정 및 레이더 자료의 보정에 있어 중요한 과정이 된다. 이에 본 연구에서는 강우관측소의 설치고도를 고려한 강우관측망을 평가방법론을 제시하였다. 강우관측소의 설치고도를 고려한 강우관측망 평가를 위해 고도별 면적에 해당되는 관측소 설치밀도의 변동계수(CV: Coefficient of Variation)를 이용하였다. 변동계수는 자료의 표준편차와 평균의 비를 의미하며 표준편차를 평균으로 나누어 간단히 산정할 수 있다. 일반적으로 변동계수가 작으면 자료의 분포가 균일(고도별로 설치된 관측소가 일정)하다고 판단하며, 반대로 변동계수가 크면 자료의 편차가 심해 고도별도 설치된 강우관측소의 밀도가 일정하지 않다고 판단할 수 있다.

강우의 공간분포에 따른 침식 및 퇴적의 변동성 분석

이기하,이건혁,정관수,장창래,Lee, Gi-Ha,Lee, Kun-Hyuk,Jung, Kwan-Sue,Jang, Chang-Lae 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.7

본 연구에서는 용담댐 상류, 천천 시험유역을 대상으로 분포형 수문모형을 이용하여 강우의 공간분포 특성에 의한 유역에서의 침식 및 퇴적양상을 분석하고, 유출 및 유사량 모의결과에 미치는 영향을 분석하였다. 일반적으로 강우의 공간적 분포를 묘사하기 위해 사용되는 지점 강우 내삽기법(Thiessen Polygon: TP, Inverse Distance Weighting: IDW, Kriging) 및 레이더 강우 합성기법(Gauge-Radar ratio: GR, Conditional Merging: CM)을 이용하여 태풍으로 인한 3개의 집중호우 사상기간동안의 강우장을 생성한 후 각 기법들에 의해 생성된 강우장의 양적, 공간적 특성을 평가하였다. 또한, 각 기법별로 생성된 공간분포형 강우를 분포형 수문모형에 적용하여 강우의 공간분포에 따른 유역에서의 강우-유사-유출분석 및 유역에서의 침식 및 퇴적양상을 비교 분석하였다. 그 결과, 지상 우량계를 이용한 내삽기법의 경우 유사한 우량주상도 및 수문응답을 나타내었으며, 원시 레이더 자료 및 GR기법에 의한 결과는 각각 과소, 과대산정된 반면 CM기법은 레이더 강우의 공간적 특성을 유지하면서 양적으로도 개선된 결과를 보여주었다. 또한 양적으로 유사한 강우장임에도 불구하고, 각 기법에 의한 강우장의 공간적 특성으로 인하여 대상유역내 침식 및 퇴적양상은 매우 상이하게 나타났다. This paper presents the effect of spatially-distributed rainfall on both rainfall-sediment-runoff and erosion or deposition in the experimental Cheoncheon catchment: upstream of Yongdam dam basin. The rainfall fields were generated by three rainfall interpolation techniques (Thiessen polygon: TP, Inverse Distance Weighting: IDW, Kriging) based only on ground gauges and two radar rainfall synthetic techniques (Gauge-Radar ratio: GR, Conditional Merging: CM). Each rainfall field was then assessed in terms of spatial feature and quantity and also used for rainfall-sediment-runoff and erosion-deposition simulation due to the spatial difference of rainfall fields. The results showed that all the interpolation methods based on ground gauges provided very similar hydrologic responses in spite of different spatial pattern of erosion and deposition while raw radar and GR rainfall fields led to underestimated and overestimated simulation results, respectively. The CM technique was acceptable to improve the accuracy of raw radar rainfall for hydrologic simulation even though it is more time consuming to generate spatially-distributed rainfall.