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문제 정의
- 또한 확률 강우량으로부터 지형 기후학적 순간단 위유 량도의 첨두유량과 확률홍수량을 비교하는 방법과 단위유량도(Clark, SCS, Nakayasu) 및 지형 기후학적 순간단위유 량도에서 산정된 첨두유량을 실측자료와 비교.분석하여 미계측 소유역의 지형 기후학적 순간 단위 유량 도의 적용 타당성을 검토하고자 한다.
- 집중시간의 산정식으로 많이 사용되고 있는 기존의 경험 식을 적용하여 지형기 후학적순간단위유량도의 특성 속도를 산정하고 비교함으로써 지 형 학적순간단위유량도에의한 특성속도의 객관성 여부를 판별하고자 하였다. 그런데 기존의 집중시간 경험식은 최대 홍수파의 평균유속으로 이것은 운동파 이론에 따른 파속이므로 유역 평균유속을 구하기 위하여 수로의 단면을 구형으로 가정할
가설 설정
- 토양종류 및 토지이용상태를 기초로 산정한 CN(Curve Number)값은 표 2와 같이 AMC-Ⅱ의 조건에서 58.0이며 AMC-Ⅲ 조건에서는 76.0였는데 안전적인 측면을 고려하여 홍수시에는 선행강우로 인하여 유역이 충분히 포화되어 있다고 가정하여 AMC-Ⅲ 조건의 CN값 76.0으로 결정하였다.
제안 방법
- 같다. 1. GIS Tool을 활용하여 수문특성인자를 도출하고, 지형학적 순간단위유량도의 동역 학적 매개변수인 특성 속도를 강우사상별로 추정하였다. 2004년 하반기 에 발생한 4 개의 강우사상을 대상으로 얻어진 두 개의 특성 속도는 산술평균하여 대표값을 산전 한 후 지형 기후학적 순간 단위 유량 도의 특성속도와 비교한 결과 전반적으로 지형학적 순간 단위 유량 도의 특성속도는 지형 기후학적 순간 단위 유량도 보다 다소 크게 나타나는 것으로 분석되었다.
- 2004년 하반기 에 발생한 4 개의 강우사상을 대상으로 얻어진 두 개의 특성 속도는 산술평균하여 대표값을 산전 한 후 지형 기후학적 순간 단위 유량 도의 특성속도와 비교한 결과 전반적으로 지형학적 순간 단위 유량 도의 특성속도는 지형 기후학적 순간 단위 유량도 보다 다소 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 2. G1S 기법으로 산정되는 지형기 후학적 순간 단위 유량 도의 첨두유량과 확률홍수량을 비교하는 방법과 단위 유량도(Clark, SCS, Nakayasu) 및 지형 기후학적 순간 단위 유량 도에서 산정된 첨두유량을 실측자료와 비교. 분석하여미계측 소유역의 지형기후학적순간단위유량도 적용 타당성을 검토하여 돌발홍수 기준선정이 가능함을 알 수 있었다.
- 2004년 9월에 발생한 2개의 강우사상을 이용하여 지형 기후학적 순간 단위 유량 도와 Nakayasu의 종합 단위 유량 도법, SCS의 무차원 단위유량도법 및 Clark의 유역 추적에 의한 순간단위유량도에 의한 홍수수문곡선과 실측자료와 비교하였다. 유량관측은 대상유역 출구지점에 설치되어있는 10x5m 크기의 구형콘크리트 암거에서 프로펠러식 하천유속계인 BMF-002(영국 Velport)를 사용하여 시간별 유량을 산정하였다.
- 2004년 하반기에 발생한 4개의 강우사상을 대상으로 식 (1), 식 (2)를 이용하여 지형학적순간단위유량도의 특성 속도를 계산하고 지 형 기후학적 순간단위유량도의 특성 속도와 비교하였다. 지형 기 후학적 순간단위유량도의 특성 속도를 산정하는데 필요한 변수인 하폭의 결정은 결과에 상당한 영향을 줄 수 있는데 수문학적 안정성 확보 및 치수 능력 증대방안 수립보고서(한국수자원공사, 2003) 에수록된 유역 하류부 하천 종.
- 3. 집중시간 산정식으로 많이 사용되고 있는 기존의 경험 식을 적용하여 지 형 기후학적 순간단위유량도의 특성 속도를 산정하고 비교함으로써 지 형 학적 순간 단위 유량 도에 의한 특성속도의 객관성 여부를 판별하였다. 지형 학적 순간 단위 유량도, 지형기 후학적 순간단위유량도 및 Kerby, 김 남원, Kirpich, Riziha, Carter, Brasby-Williams, Brasby- Williams 등 기타 집중시간 산정공식에서 구한 유역 특성 속도를 비교한 결과 각 공식별로 차이가 다소 큰 것으로 나타나고 있으나 Kerby 및 Brasby-Williams 공식 등이 비교적 실측치와 근사함을 알 수 있었으며 GIS 기법으로 유출 산정에 효율적임을 알 수 있었다
- 된다. 그러나, 대상 유역은 5日이하의 소규모 유역으로 연평균 유출량이 0.065m3/s이며 월 최대 유출량이 0.820m3/s에 불과하므로 기저유량을 고려하지 않고 직접 유출량을 그대로 홍수량으로 보았으며 Clark 방법으로 구한 단위유량도에 빈도별 유효우량을 곱하여 확률홍수량을 산정하였다.
- 횡단측량 이외의 본류 구간 하천 단면자료가 없다. 따라서 위의 보고서와 현장 조사를 통하여 평균하폭을 결정하였다. 표 4에 나타난 각 강우 사상에 대한 두 개의 특성속도값은 산술평균하여 대표 값으로 산정하고 이를 지형기 후학적순간단위유량도의 특성 속도와 비교하였다.
- 추정하였다. 또한 확률 강우량으로부터 지형 기후학적 순간단 위유 량도의 첨두유량과 확률홍수량을 비교하는 방법과 단위유량도(Clark, SCS, Nakayasu) 및 지형 기후학적 순간단위유 량도에서 산정된 첨두유량을 실측자료와 비교.분석하여 미계측 소유역의 지형 기후학적 순간 단위 유량 도의 적용 타당성을 검토하고자 한다.
- 본 연구에서는 5灿2미만의 소유역을 중심으로 GIS 기법으로 활용하여 수문특성인자를 도출하고, 지형학적 순간 단위 유량 도의 동역학적 매개변수인 특성속도를 호우 사상별로 추정하였다. 또한 확률 강우량으로부터 지형 기후학적 순간단 위유 량도의 첨두유량과 확률홍수량을 비교하는 방법과 단위유량도(Clark, SCS, Nakayasu) 및 지형 기후학적 순간단위유 량도에서 산정된 첨두유량을 실측자료와 비교.
- 비교하였다. 유량관측은 대상유역 출구지점에 설치되어있는 10x5m 크기의 구형콘크리트 암거에서 프로펠러식 하천유속계인 BMF-002(영국 Velport)를 사용하여 시간별 유량을 산정하였다.
- 지형(기후)학적 순간단위유량도를 활용하여 미계측 미소 유역의 특성을 분석한 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1.
- 홍수 도달시간이 짧은 유역임을 감안하여 단위 유량 도의 단위시간을 0.25시간으로 하여 1mm의 유효우량에 대한 단위 유량 도를 구하였다. 그림 6과 같이 Nakayasu의 종합 단위 유량 도법 SCS 의 무차원 단위유량도법 및 Clark의 유역 추적법으로 구한 단위유량도를 비교한 결과 단위 유량 도의 첨두유량은 SCS 방법이 가장 크고 Nakayasu 방법이 가장 작으며 Clark 방법은 앞의 두 방법의 중위의 값에 해당하는 크기로 나타났다.
대상 데이터
- 강우의 시간적 분포를 분석하기 위하여 지역별 양상 및 실제 시간별 강우분포를 잘 반영하여 최근 국내에서 많이 사용하고 있는 Huff 방법을 적용하였으며, 누가분포 자료는 인근지역 인 포항관측소의 50% 누가계열치를 사용하였다. 그림 7은 HUFT의 4분위 무차원 누가 우량곡선을 나타내고 있다.
- 대상유역은 유역면적 5km2이하의 소유역으로 그림 3 과 같이 Horton 차수에 의한 하천망을 추출하여 지형학적 순간 단위 유량 도의 매개변수를 산정하였다. 유역의 특성치를 지리정보시스템으로 각각 산정하여 정리하면 표 3과 같으며, 해당유역의 지형형태학적 특성을 그래프로 나타내면 그림 4와 같다.
데이터처리
- 유역 인근에 위치한 경주 우량관측소의 63 개년(1914~1941년, 1963~1997년)에 걸친 일최대 강우 자료를 이용하여 정규분포, Log-Normal(2 변수), Log-Normal (3변수), Iwai, Pearson Type-Ⅲ, Log-Pearson Type-Ill, Gumbel 분포 등 7가지 수문통계학적 방법으로 비교 검토하고, 산정된 값의 적정성을 판단하기 위하여 Chi- SquareCx2) 검정 방법을 이용하여 각 분포형의 적합도를 분석하였다. 그 결과 정규분포법과 Log-Normal(2변수, 3 변수)법은 부적합한 분포형으로 분석되었으며, 그 외 분포형은 모두 X2의 값이 95% 신뢰도 기준의 한계치 내로 분석되었다.
- 따라서 위의 보고서와 현장 조사를 통하여 평균하폭을 결정하였다. 표 4에 나타난 각 강우 사상에 대한 두 개의 특성속도값은 산술평균하여 대표 값으로 산정하고 이를 지형기 후학적순간단위유량도의 특성 속도와 비교하였다. 전반적으로 지형 학적 순간 단위 유량 도의 특성 속도가 지형기후학적순간단위유량도 보다 약간 큰 경향을 나타내고 있는 것으로 분석되었으나 정확한 특성 속도 도출을 위해서는 더 많은 강우사상이 필요할 것으로 판단된다.
- 확률강우량의 산정은 실측 연최대 유량계열의 통계처리에 의한 직접적인 방법과 강우로부터 산정하는 간접적인 방법이 있으며 대상유역은 미계측 유역이므로 간접방법으로 확률강우량을 산정하기 위하여 강우 빈도 분석을 실시하였다. 유역 인근에 위치한 경주 우량관측소의 63 개년(1914~1941년, 1963~1997년)에 걸친 일최대 강우 자료를 이용하여 정규분포, Log-Normal(2 변수), Log-Normal (3변수), Iwai, Pearson Type-Ⅲ, Log-Pearson Type-Ill, Gumbel 분포 등 7가지 수문통계학적 방법으로 비교 검토하고, 산정된 값의 적정성을 판단하기 위하여 Chi- SquareCx2) 검정 방법을 이용하여 각 분포형의 적합도를 분석하였다.
이론/모형
- 그림 6과 같이 Nakayasu의 종합 단위 유량 도법 SCS 의 무차원 단위유량도법 및 Clark의 유역 추적법으로 구한 단위유량도를 비교한 결과 단위 유량 도의 첨두유량은 SCS 방법이 가장 크고 Nakayasu 방법이 가장 작으며 Clark 방법은 앞의 두 방법의 중위의 값에 해당하는 크기로 나타났다. Clark의 방법으로 단위 유량 도를 유도함에 있어서 필요한 매개변수인 도달시간 (Tc)과 저류상수(K)는 각각 Rziha공식과Clark공식을 이용하였다.
- 75km이며, 하천경사는 1/35에서 1/55이다. 지형정보구축 및 연산은 Arcview 등 GIS Tool과 30m 격자를 가지는 수치표고모형(Digital Elevation Model, DEM)을 이용하여 유역특성 인자를 산정하였다. 그림 1은 DEM에 의하여 형성된 소유역의에 대한 수치표고모형과 3차원 지형을 나타내며, 소유역의 유역면적 및 유로 연장 등 지상학적 인자는 표 1과 같다.
성능/효과
- 표 8은 확률홍수량과 단위 유량 도별 첨두유량과의 관계를 나타낸 것이다. S.C.S, Nakayasu 단위유량도에 의한 첨두유량은 확률홍수량과의 비율이 각각 0.67~0.69의 범위로 지형기후학적순간단위유량도에 의한 첨두유량 비(0.91 ~ 0.94) 보다 다소 과대 또는 과소 산정되어 미계측 소유역에도지형기후학적순간단위유량도 적용 타당성이 있는 것으로 분석되었다.
- 유역 인근에 위치한 경주 우량관측소의 63 개년(1914~1941년, 1963~1997년)에 걸친 일최대 강우 자료를 이용하여 정규분포, Log-Normal(2 변수), Log-Normal (3변수), Iwai, Pearson Type-Ⅲ, Log-Pearson Type-Ill, Gumbel 분포 등 7가지 수문통계학적 방법으로 비교 검토하고, 산정된 값의 적정성을 판단하기 위하여 Chi- SquareCx2) 검정 방법을 이용하여 각 분포형의 적합도를 분석하였다. 그 결과 정규분포법과 Log-Normal(2변수, 3 변수)법은 부적합한 분포형으로 분석되었으며, 그 외 분포형은 모두 X2의 값이 95% 신뢰도 기준의 한계치 내로 분석되었다. 산정방법별 일최대 확률강우량 산정 결과는 표 6과 같다.
- 25시간으로 하여 1mm의 유효우량에 대한 단위 유량 도를 구하였다. 그림 6과 같이 Nakayasu의 종합 단위 유량 도법 SCS 의 무차원 단위유량도법 및 Clark의 유역 추적법으로 구한 단위유량도를 비교한 결과 단위 유량 도의 첨두유량은 SCS 방법이 가장 크고 Nakayasu 방법이 가장 작으며 Clark 방법은 앞의 두 방법의 중위의 값에 해당하는 크기로 나타났다. Clark의 방법으로 단위 유량 도를 유도함에 있어서 필요한 매개변수인 도달시간 (Tc)과 저류상수(K)는 각각 Rziha공식과Clark공식을 이용하였다.
- 분석되었다. 단위유량도법 (Clark방법, Nakayasu 방법, SCS방법)을 이용하여 산정된 첨두유량 변화율은 관측치를 기준으로 0.01~0.65로 지형 기후학적 순간 단위 유량 도로 산정된 결과(0.07 ~ 0.67)와 근사함을 확인 할 수 있으며, 첨두시간에 대한 편차(0.41 ~0.71)는 거의 없는 것으로 나타나 지형기후학적순간단위유량도에 의한 분석이 미계측 소유역의 유출특성을 비교적 잘 반영하는 것으로 판단된다.
- G1S 기법으로 산정되는 지형기 후학적 순간 단위 유량 도의 첨두유량과 확률홍수량을 비교하는 방법과 단위 유량도(Clark, SCS, Nakayasu) 및 지형 기후학적 순간 단위 유량 도에서 산정된 첨두유량을 실측자료와 비교. 분석하여미계측 소유역의 지형기후학적순간단위유량도 적용 타당성을 검토하여 돌발홍수 기준선정이 가능함을 알 수 있었다.
- 집중시간 산정식으로 많이 사용되고 있는 기존의 경험 식을 적용하여 지 형 기후학적 순간단위유량도의 특성 속도를 산정하고 비교함으로써 지 형 학적 순간 단위 유량 도에 의한 특성속도의 객관성 여부를 판별하였다. 지형 학적 순간 단위 유량도, 지형기 후학적 순간단위유량도 및 Kerby, 김 남원, Kirpich, Riziha, Carter, Brasby-Williams, Brasby- Williams 등 기타 집중시간 산정공식에서 구한 유역 특성 속도를 비교한 결과 각 공식별로 차이가 다소 큰 것으로 나타나고 있으나 Kerby 및 Brasby-Williams 공식 등이 비교적 실측치와 근사함을 알 수 있었으며 GIS 기법으로 유출 산정에 효율적임을 알 수 있었다
후속연구
- 표 4에 나타난 각 강우 사상에 대한 두 개의 특성속도값은 산술평균하여 대표 값으로 산정하고 이를 지형기 후학적순간단위유량도의 특성 속도와 비교하였다. 전반적으로 지형 학적 순간 단위 유량 도의 특성 속도가 지형기후학적순간단위유량도 보다 약간 큰 경향을 나타내고 있는 것으로 분석되었으나 정확한 특성 속도 도출을 위해서는 더 많은 강우사상이 필요할 것으로 판단된다.
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