본 연구는 금강유역내 중규모 하천을 대상으로 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사 등 유역의 수리 수문학적 특성 인자를 매개변수로 하여 계획하폭 결정식을 제안하였다. 유도한 계획하폭 산정식은 다중 회귀분석에 의한 결정계수 등의 비교에서 기존에 사용하고 있는 중부지방 경험식, 하천설계기준에 비해 우수한 결과를 나타냈다. 이들 결과를 다른 자료군의 금강수계 동일규모 유역을 대상으로 검증한 결과는 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사의 4개 매개변수로 유도한 관계식이 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구에서 유도한 관계식을 수공실무의 계획 하폭산정에 적용한다면 현재 사용하고 있는 경험식보다 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.
본 연구는 금강유역내 중규모 하천을 대상으로 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사 등 유역의 수리 수문학적 특성 인자를 매개변수로 하여 계획하폭 결정식을 제안하였다. 유도한 계획하폭 산정식은 다중 회귀분석에 의한 결정계수 등의 비교에서 기존에 사용하고 있는 중부지방 경험식, 하천설계기준에 비해 우수한 결과를 나타냈다. 이들 결과를 다른 자료군의 금강수계 동일규모 유역을 대상으로 검증한 결과는 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사의 4개 매개변수로 유도한 관계식이 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구에서 유도한 관계식을 수공실무의 계획 하폭산정에 적용한다면 현재 사용하고 있는 경험식보다 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.
The parameters are determined analyzing the hydraulic and hydrological characteristics of design floods, watershed, channel length, and river bed slope. The models are calibrated while the input hydrologic data are the field data of middle size areas in Guem river basin in Korea. The basic equations...
The parameters are determined analyzing the hydraulic and hydrological characteristics of design floods, watershed, channel length, and river bed slope. The models are calibrated while the input hydrologic data are the field data of middle size areas in Guem river basin in Korea. The basic equations of design width are suggested by the multiple regression analysis and the results show excelled in comparisons as well as calibrations with the existing empirical formulas and the design criteria, respectively. The basic equations of design width in validation process is determined the regression functions with the design floods, watershed, channel length, river bed slope as the four parameters using other database in the same scales watershed. As a results, this study will be used for apply to determine of design width and river alignmentof the watershed in hydraulic fields.
The parameters are determined analyzing the hydraulic and hydrological characteristics of design floods, watershed, channel length, and river bed slope. The models are calibrated while the input hydrologic data are the field data of middle size areas in Guem river basin in Korea. The basic equations of design width are suggested by the multiple regression analysis and the results show excelled in comparisons as well as calibrations with the existing empirical formulas and the design criteria, respectively. The basic equations of design width in validation process is determined the regression functions with the design floods, watershed, channel length, river bed slope as the four parameters using other database in the same scales watershed. As a results, this study will be used for apply to determine of design width and river alignmentof the watershed in hydraulic fields.
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문제 정의
본 연구는 우리나라 금강수계를 중심으로 한 중규모 하천의 계획홍수량, 유역면적, 유로연장 등의 수문 - 수리학적 인자를 사용하여 다중 회귀분석에 의해 중규모 하천의 계획하폭 산정식을 유도한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
또한 지점별로 산정된 계획홍수량, 유역면적, 유로연장 및 하상 경사 등의 지형특성과 제시된 계획하폭과의 상관분석을 통해 관련성이 높은 매개변수를 선택하여 다중 회귀분석을 통한 계획하폭 산정공식을 제안하고자 한다. 이들 결과를 각종 경험식과 설계기준 등에 제시된 기존 하폭 산정식과 비교하여 정확하고 합리적으로 계획 하폭을 산정할 수 있는 방정식을 제시하고자 한다.
제안 방법
수집하였다. 계획하폭 공식 산정에 사용된 매개변수는 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사이며, 이 값들과 계획하폭과의 회귀분석을 통해 상관관계를 파악하여 상관계수가 큰 순서대로 매개 변수화 하여 새로운 계획하폭 산정 공식으로 선정하였다. 그 결과 계획하폭과의 상관관계가 가장 높은 수문학적 지형인자는 유역면적으로 결정계수 R2= 0.
대상하천은 산지와 평지가 고루 분포된 중부지방의 금강수계 지류로서 하천의 지형학적 특성을 대표할 수 있는 홍수량 산정지점을 기준으로 55개 구간을 선정하였다. 또한 지점별로 산정된 계획홍수량, 유역면적, 유로연장 및 하상 경사 등의 지형특성과 제시된 계획하폭과의 상관분석을 통해 관련성이 높은 매개변수를 선택하여 다중 회귀분석을 통한 계획하폭 산정공식을 제안하고자 한다. 이들 결과를 각종 경험식과 설계기준 등에 제시된 기존 하폭 산정식과 비교하여 정확하고 합리적으로 계획 하폭을 산정할 수 있는 방정식을 제시하고자 한다.
하천에서 계획하폭은 현재의 하천부지 및 하도와 하천 이용계획 등에 대해 고려하고 하도전체를 검토 . 결정하여야 하나, 대체적으로 하도계획을 수립할 때 사용하는 계획홍수량과 크기별 계획하폭은 현재 국내에서 제시된 경험공식 등을 참고하여 중규모 하천의 계획하폭을 결정하고 있다.
대상 데이터
실시하였다. 검증에 사용된 또 다른 자료군의 범위는 표 11과 같이 유역면적 1.63~60.58 km2, 유로 연장 0.40~16.50km, 계획홍수량 15.0~700.0 m3/s, 하상경사 0.0002~0.1575인 자료를 이용하여 검증하였으며, 그 결과는 표 12 및 그림 10~그림 14와 같이 나타났다.
대한 자료를 사용하였다. 대상하천은 산지와 평지가 고루 분포된 중부지방의 금강수계 지류로서 하천의 지형학적 특성을 대표할 수 있는 홍수량 산정지점을 기준으로 55개 구간을 선정하였다. 또한 지점별로 산정된 계획홍수량, 유역면적, 유로연장 및 하상 경사 등의 지형특성과 제시된 계획하폭과의 상관분석을 통해 관련성이 높은 매개변수를 선택하여 다중 회귀분석을 통한 계획하폭 산정공식을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 우리나라 중부지방을 대표하는 충청 일원의 하천정비기본계획이 수립된 유역의 지형학적 특성과 측량성과 등의 활용이 가능한 금강수계 지류 14개 지방 2급 하천을 대상으로 하천 수문학적 지형 특성 인자에 대한 자료를 사용하였다. 대상하천은 산지와 평지가 고루 분포된 중부지방의 금강수계 지류로서 하천의 지형학적 특성을 대표할 수 있는 홍수량 산정지점을 기준으로 55개 구간을 선정하였다.
새로운 계획하폭 공식을 제시하기 위해 우리나라 중부지방의 중소하천 중 14개 하천의 55개 지점의 유역 수문 특성 자료를 수집하였다. 계획하폭 공식 산정에 사용된 매개변수는 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사이며, 이 값들과 계획하폭과의 회귀분석을 통해 상관관계를 파악하여 상관계수가 큰 순서대로 매개 변수화 하여 새로운 계획하폭 산정 공식으로 선정하였다.
연구에 이용될 자료는 전체 유역면적 1, 162.2 km2 중에서 농경지 등 평야지역이 차지하는 비율 32%, 임야지역 68%인 중부지방의 대표적인 지역으로 한다. 이들 중규모 하천의 적용범위와 대하천의 범위를 편의상 본 연구에서 분석된 자료에 의하고, 중부지방 중규모 하천의 유역특성 자료범위는 표 3과 같이 제시.
중부공식과 제안 식들과의 비교검증은 금강의 다른 지류 중 최근 하천정비 기본계획이 수립된 중부권(금강수계)내 지방 2급 하천 14개의 70개 지점을 대상으로 실시하였다. 검증에 사용된 또 다른 자료군의 범위는 표 11과 같이 유역면적 1.
성능/효과
(2) 모형추정에서 얻은 매개변수를 이용한 계획하폭산정식으로 5개의 선형 및 비선형식이 유도되었으며, 이들 식 중 #가 결정계수와 평균제곱근오차 비교에서 가장 우수한 식으로 나타났다.
계획하폭 공식 산정에 사용된 매개변수는 계획홍수량, 유역면적, 유로연장, 하상경사이며, 이 값들과 계획하폭과의 회귀분석을 통해 상관관계를 파악하여 상관계수가 큰 순서대로 매개 변수화 하여 새로운 계획하폭 산정 공식으로 선정하였다. 그 결과 계획하폭과의 상관관계가 가장 높은 수문학적 지형인자는 유역면적으로 결정계수 R2= 0.952로 나타났으며, 매개변수별 우선순위를 결정하여 회귀분석을 통한 계획하폭 산정공식을 유도하였다. 식의 유도에 이용된 하천별 매개변수 특성치 범위는 표 8과 같고, 이들 자료를 회귀분석하여 얻은 매개변수별 상관계수는 표 9 및 그림 1~그림 4와 같다.
본 연구에서 유도된 계획하폭의 산정식은 표 10에서와 같이 총 5개로서 이 중 유역면적( km2), 유로 연장( km), 계획홍수량( m3/s), 수로경사의 4개 매개변수를 갖는 선형회귀 방법으로 구한 식 (6)이 결정계수 R 2 =0.93으로 가장 높은 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 또한 이들 관계를 기존 경험식과 제안 공식과의 비교결과는 그림 5~그림 9와 같이 나타났다.
(1) 유역의 수리 . 수문학적 인자들을 매개 변수로 하는 회귀분석을 위한 모형 추정결과는 계획 하폭과의 상관관계에서 유역면적, 계획홍수량, 유로 연장, 하상경사 순으로 상관계수가 높은 것으로 나타났다.
80 이상으로 높게 나타났을 뿐만 아니라, 기존 경험식인 중부공식 보다 결정계수 및 평균 제곱근 오차(RMSE) 값에서 더 우수한 결과를 나타냈다. 이는 본 연구의 제안식이 기존의 경험공식들 보다 계획 하폭의 산정에서 더 정확한 예측 값을 산정한다고 할 수 있다. 이들 5가지 제안공식 중 비선형 회귀분석에 의한 제 안식 (9)가 이들 중 가장 우수한 결과를 나타냈다.
이는 본 연구의 제안식이 기존의 경험공식들 보다 계획 하폭의 산정에서 더 정확한 예측 값을 산정한다고 할 수 있다. 이들 5가지 제안공식 중 비선형 회귀분석에 의한 제 안식 (9)가 이들 중 가장 우수한 결과를 나타냈다. 이 식은 기존의 중부지방 경험공식의 매개변수와 거의 같은 매개변수를 사용하여 산정된 식으로서 앞으로 이식을 적용하여 중부지방 중규모 하천의 계획하폭 결정 시 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
표 12와 같이 검증결과는 5가지 제안식 모두에서 결정계수가 0.80 이상으로 높게 나타났을 뿐만 아니라, 기존 경험식인 중부공식 보다 결정계수 및 평균 제곱근 오차(RMSE) 값에서 더 우수한 결과를 나타냈다. 이는 본 연구의 제안식이 기존의 경험공식들 보다 계획 하폭의 산정에서 더 정확한 예측 값을 산정한다고 할 수 있다.
후속연구
(3) 본 연구에서 제안한 계획하폭 산정식은 유역면적 2.88~160.79 km2, 유로연장 2.30~80 km, 계획홍수량 20~1, 105 m3/s의 중부지방대표수계인 금강수계 중규모 하천자료를 이용하여 유도되었으며, 기 발표된 경험공식과의 비교에서도 그 우수함이 검증된 바, 앞으로 중부지방 중규모 하천의 계획하폭산정 및 하천유역관리의 수공실무에 활용할 수 있을 것이다.
이들 5가지 제안공식 중 비선형 회귀분석에 의한 제 안식 (9)가 이들 중 가장 우수한 결과를 나타냈다. 이 식은 기존의 중부지방 경험공식의 매개변수와 거의 같은 매개변수를 사용하여 산정된 식으로서 앞으로 이식을 적용하여 중부지방 중규모 하천의 계획하폭 결정 시 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
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