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발표자 김 남 원 , 원 유 승 한국건설기술연구원 수자원연구부

면적우량 감소계수. 발표자 김 남 원 , 원 유 승 한국건설기술연구원 수자원연구부. 목 차. 필요성 면적우량 감소계수란 국내외 연구동향 분석 결과비교 결론. 필요성. 설계홍수량 산정을 위해 재현기간별 첨두유량 및 수문곡선이 필요 우리나라 홍수량자료 부재로 설계호우 - 단위도법이 주로 이용되고 있음 설계호우 설정시 유역면적 확률강우량이 필요함 (Areal I-D-F) 현재 , - 우리나라는 ' 한국 확률강우량도 (2000)' 에 의해서 점강우량의 I-D-F 가

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발표자 김 남 원 , 원 유 승 한국건설기술연구원 수자원연구부

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  1. 면적우량 감소계수 발표자김 남 원, 원 유 승 한국건설기술연구원 수자원연구부

  2. 목 차 • 필요성 • 면적우량 감소계수란 • 국내외 연구동향 • 분석 • 결과비교 • 결론

  3. 필요성 • 설계홍수량 산정을 위해 재현기간별 첨두유량 및 수문곡선이 필요 • 우리나라 홍수량자료 부재로 설계호우-단위도법이 주로 이용되고 있음 • 설계호우 설정시 유역면적 확률강우량이 필요함(Areal I-D-F) • 현재, - 우리나라는 '한국 확률강우량도(2000)' 에 의해서 점강우량의 I-D-F가 전국적으로 작성되어 있으며, - 설계실무에서도 점강우량에 의한 확률강우량을 작성, 이용하고있는실정 • 이를 면적 확률 강우량으로 전환하는 일종의 전환기법이 요구됨

  4. 현재문제 A. 점 확률강우량 설정의 문제 1. 일강우량의 사용문제 - 관습에 의해 I-D-F를 사용하지않고, 일강우량을 사용하여 시간강우량 자료로 전환함 • 24시간 강우량 = 일 강우량 X 1.161 → 전환계수 • - 이 전환계수는 일강우량과 24시간 강우량의 평균적인 관계일 뿐 • 전환계수가 될 수 없음 → 하천설계기준 수정 필요 • [해결책] • 현재 우리나라의 다량의 시간자료가 있음 • '한국 확률강우량도'사용, 또는 시간자료 이용

  5. 현재문제(계속) 2. 면적 대표 점강우량과 면적 강우량의 구분 - 현재 일부 수자원 설계실무에서는 한 유역내외에 포함된 여러개의 지점 확률강우량을 산술 평균 또는 티센평균하여 평균면적 확률강우량이라고 가정함 - 그러나 이것은 그 유역을 대표하는 점 확률강우량임 “예로, 한국확률강우량도에서 등우선 여러개가 한 유역을 지날 경우, 그것을 평균하면 그 유역의 대표 점 확률 강우량임”

  6. 현재문제(계속) B. 면적 확률강우량의 산정과 문제 - 유역면적 확률강우량 (Areal I-D-F, Areal D-D-F) 은 그 유역의 동시강우량 자료를 유역 평균한 후 이 자료를 연 최대치, 연 초과치 계열에 의한 빈도분석에 의해 산정된 I-D-F 또는 D-D-F임 - 우리나라는 유역면적 확률강우량을 산정할 수 있는 상당한 자료를 보유하고 있음에도 불구하고, 관행적으로 점강우량을 산정하고 있는 실정임 따라서, 점강우량을 면적강우량으로 전환할 수 있는 관계가 필요함.

  7. 면적우량 감소계수란 • 점 강우량을 면적강우량으로 전환하기 위한 계수

  8. ② Geographically Fixed Area ① Storm fixed Area 면적우량 감소계수란(계속) • 경험적 분류 storm – centred → ARFS Fixed Area → ARFF

  9. 정의(Bell의 분류) 1. 2. ←지속기간 → ←지속기간 (미국) → ←지속기간 (영국)

  10. 국외 연구동향 • Storm Centred - U. S. Weather Bureau (1961) • Fixed Area - U. S. Weather Bureau (1958) ARF1 - NERC (1975), FSR ARF2 - Bell (1976), Niemczynowicz (1982) →재현기간에 따라 약간 다름 - Osborn 등 (1979) → 지역에 따라 다름

  11. 국외 연구동향 (이론해석) • Rodriguez - Iturbe, I. , Mejia, J.M. (1974) - 점강우량과 면적강우량의 이론적 근거 - 공간 상관관계 이용 • Sivapalan, M. , Blöschl. G. (1988) - 점 확률강우량 → 면적 확률강우량에 적합한 이론해석 - 평균적 개념에 대한 해석 불분명 - 재현기간에 따라 변화함 - 추가적인 이론적 배경

  12. 국내 연구동향 이길춘(1987) : 한강유역 37개 우량관측점, 12년 기록자료이용 ARF 산정 → 재현기간 함수 김남원(1988) : Bell(1976) 연구 소개와 우리나라 ARF 산정 필요성 제기 건설교통부(1988) : 전국적인 ARFS산정, 한강유역의 ARFF산정 김원, 윤강훈(1992) : 37개 IHP시험유역에 Bell(1976)방법이용하여 산정 KICT 보고서에 상세히 기술, 재현기간함수 300㎢ 이내 김규호 등(2001) : 한강유역을 대상으로 → 재현기간에 따라 다름 건설교통부(2000)의 결과임

  13. 국내 연구동향(계속) 허경회,허준행(2001) : 한강유역, Asquith,W.H. and Famiglietti,J.S.(2000) 방법이용 정종호 등(2002) : 1일, 2일 강우량을 이용하여, ARF 산정 전통적인 방법이용 –재현기간별 무관 유철상, 김경준(2004) : - 강우지속기간과 무강우시간을 혼합한 확률밀도 함수이용 - 혼합 감마 분포 이용 - 구체적 이론해석 못함 - 1일 강우량에 대하여,

  14. 평가 ARF Fixed-Area Storm-Centred 경험적해석 이론적해석 경험적해석 • USBR(1961) • Eagleson(1972) • 건설부(1988) • Bell(1976) • Niemczynowicz(1982) • 김규호 등(2002) • 정종호 등(2002) • Asquith and Famiglietti(2000) • Rodriguez-Iturbe and Mejia(1974) • Sivapalan, M. and Blöschl, G. (1988)

  15. 현재 국내문제 1. 여러 학자들마다 아주 다른 ARF 제시. 그 크기가 매우 다르며, 경우에 따라서는 ARF 크기가 약 2배 차이나는 경우도 있음 - 다른 지역의 적용 2. Fixed Area 방법을 채택하고 있으나, 유역면적의 등방성 원칙에 대한 견해 및 적용 불분명 3. 실제적인 ARF Guide가 필요

  16. 명제 • 국내 ARF 크기의 실제적인 변동폭은 얼마나 될 것인지 정의 • Sivapalan 과 Blöschl (1998) 에 의하면 “Storm-Centred 방법의 ARF는 Fixed Area 의 값보다 약간 작다” 라는 결론을 제시했다. * 단, Storm-Centred 방법은 많은 수의 동시 우량자료가 필요하며, 호우 면적에 따른 평균강우량을 한꺼번에 계산해야하는 번거로움으로 인해 지금까지 잘 이용되고 있지 못함

  17. 시도 • 김남원, 원유승(2004)은 '호우이동을 고려한 D-A-D 분석방법'을 개발 • 이 결과는 건설교통부 '한국의 주요호우'에 우리나라 주요 호우 131개가 수록되어 있음(1999년까지) • 남한지역을 하나의 전체 유역으로 간주 - 호우 원인에 관계없이 Storm-Centred 방법으로 평균 ARF 산정, 재현기간에 따른 ARF 산정 • 국내외 ARF와 비교검토

  18. 분석 방법 해당 지속기간의 호우 면적별 지점 (100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10000) 로 31년간의 3배인 93개를 구축하여 연 초과치 계열을 작성한다 지점과 각 면적별로 확률강우량을 산정한다 각, 재현기간별 점우량으로 그 재현기간에 따른 각 면적별 확률강우량을 나누어 각 재현기간별 ARF를 산정한다 Fitting한다

  19. 분석 결과 • 지속기간 1시간에 대한 면적별 평균

  20. 지속기간별 면적별 평균

  21. 지속기간별 2년 빈도의 면적감소계수

  22. 지속기간별 100년 빈도의 면적감소계수

  23. 지속기간 1, 6, 24, 48시간별 재현기간 2, 10, 100년별 면적감소계수

  24. 분석 결과의 비교 • 지속기간 24시간(또는 1일), 재현기간 2년

  25. 지속기간 24시간(또는 1일), 재현기간 100년

  26. 지속기간 1시간, 재현기간 2년

  27. 지속기간 6시간, 재현기간 2년

  28. 토의 및 결론 • Storm-Centred 방법에 의한 우리나라 ARF는 Houston의 Fixed ARF 와 비교하여 볼 때 큰 값을 나타내고 있음 • Storm-Centred ARFS는 재현기간에 따라 약간의 변동이 있으나 큰 변동이 없는 것으로 판단됨 • 기존에 적용된 ARF는 현재 계산된 ARFS 보다 많은 차이가 있으며, 더욱이 그 변동이 큰 것으로 평가됨 • Fixed ARF에 대한 충분한 조사가 필요함

  29. 참고문헌 • 건설교통부(2001)한국확률강우량도 작성, 한국가능최대량 추정 pp. 117-146 • 김원, 윤강훈(1992)면적우량환산계수의 산정과 그 지역적 변화, 한국수문학회지, 제 25권 3호 pp. 79-86 • 정종호, 나창진, 윤용남(2001)한강유역의 면적감소계수산정, 2001년 한국수자원학회 학술발표회 논문집(1) pp. 371-376 • 허경회, 허준행(2001)우량비를 이용한 한강유역의 면적우량환산계수의 산정, 대한토목학회 2001 학술발표회 논문집 pp. 1-4 • Rodriguez-Iturbe, I. and Mejia, J.M.(1974) The Design of Rainfall Networks in Time and Space Water, Water Resources Research, Vol. 10(4), pp. 713-728 • Rodriguez-Iturbe, I. and Mejia, J.M.(1974) On the Transformation of Point Rainfall to Areal Rainfall, Water Resources Research, Vol. 10(4), pp. 729-735 • Sivapalan, M., and Bloschl, G.(1998) Transformation of point rainfall to areal rainfall: Intensity-duration-frequency curves, Journal of Hydrology, Vol. 204(1-4), pp. 150-167 • Niemczynowicz, J.(1986) An Investigation of the Areal and Dynamic Properties of Rainfall and its Influence on Runoff Generating Processes, Department of Water Resources Engineering, Lunds Institute of Technology/University of Lund, Report No. 1005 • 이길춘(1987)지점우량의 지역빈도해석에 관한 연구, 연세대학교 대학원, 박사학위논문 • 박성식, 김규호(2000)설계강우량 결정을 위한 면적유량 환산 계수, 2000년도 학술발표회논문집, 대한토목학회, pp. 73-92

  30. 감사합니다.

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