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저류함수법의 매개변수 추정: 2. 범용모형의 적용성
Parameter Estimation of the Storage Function Model: 2. Applicability of the Universal Model 원문보기

한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, v.10 no.6, 2010년, pp.131 - 138  

최종남 (수원대학교 공과대학 토목공학과) ,  안원식 (수원대학교 공과대학 토목공학과) ,  김형수 (인하대학교 사회기반시스템공학부) ,  박민규 (고려대학교 방재과학기술연구센터)

초록
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본 연구에서는 저류함수법의 매개변수 추정을 위해 개발한 범용모형을 토대로 관측수문자료를 보유하고 있는 16개 댐유역에 적용하여 그 적정성을 확인하였다. 저류함수법의 기존 매개변수 추정식은 대부분 한정된 조건에서 얻어졌고 다양한 유역특성을 고려할 때 물리적 의미가 없는 값이 얻어지는 경우가 많아 미계측유역에서 적용이 회피되어 왔다. 본 연구에서 개발된 매개변수 추정결과는 이러한 문제를 보이지 않으면서도 다양한 유역특성인자의 변화에 민감하게 반응할 수 있는 특성을 보여주고 있었다. CN방법에 의해 직접적으로 도출된 유효우량과 함께 범용모형을 이용한 매개변수 추정을 토대로 미계측유역에서 저류함수법의 활용성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We verified the applicability of the developed universal model for the parameter estimation through the rainfall-runoff analysis at 16 watersheds. The existing parameter estimation equations derived from the restricted conditions sometimes, gave the meaningless results which cannot reflect the water...

주제어

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문제 정의

  • 이를 위해 대상 댐유역의 지형인자를 GIS를 이용하여 검토하고, 이를 기초로 선행연구에서 개발된 범용모형을 적용하여 매개변수를 산정하였다. 그리고 댐유역의 관측 수문곡선과의 비교를 통해 개발된 모형의 적용성을 보이고자 한다.
  • 본 연구에서는 개발된 범용모형의 적용성을 확인하고 기존 실무에서 사용되는 절차에 따라 홍수량을 산정하는 경우에도 저류함수법을 이용하여 용이하게 홍수유출해석을 실시할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 대상 댐유역의 지형인자를 GIS를 이용하여 검토하고, 이를 기초로 선행연구에서 개발된 범용모형을 적용하여 매개변수를 산정하였다.
  • 본 연구에서는 약 35,000여회에 해당하는 상이한 유역특성 및 유출영향 특성인자를 검토하여 개발된 저류함수법의 매개변수를 추정하기 위한 범용모형의 적용성을 검토하였다. 개발된 모형을 관측 유량자료를 보유하고 있는 국내 16개 댐유역에 적용하여 유출특성의 재현성을 살펴봄으로써 그 적정성을 확인할 수 있었다.
  • 본 연구에서는 위에서 살펴본 강우-유출 해석과정의 문제점들에 기초하여 국내 홍수량 추정의 객관성 및 정확도를 개선하기 위한 방안을 모색하기로 한다. 이를 위해 기존에 주로 사용하고 있는 선형모형인 단위도법보다 개선된, 강우-유출과정의 비선형성을 고려할 수 있는 모형으로서 저류함수법을 선정하였다.
  • 그렇에도 불구하고 국내 실무에서 저류함수법이 잘 쓰여지지 않았던 이유는 미계측유역에서 양호한 유출모의결과를 보여줄 수 있는 적용절차와 매개변수 추정방법론이 부재하였기 때문이다. 본 절에서는 선행 연구결과로 제시된 저류함수법의 매개변수를 추정하기 위한 범용모형을 설명하고 이를 이용하여 미계측유역에서도 기존의 유출해석 절차처럼 사용할 수 있는 방법론을 정리하여 제시하기로 한다.
  • 기존의 저류함수법의 매개변수 추정식은 미계측유역의 특정 조건에서 음수로 얻어지는 등 많은 문제를 보여왔고, 뿐만 아니라 국내에서 보편적으로 사용되어온 CN법과 연계시켜 사용하기에도 어려움이 있었다. 이에 본 연구에서는 CN법으로 얻은 유효우량을 기초로 미계측유역에서 직접유출량을 산정할 경우에 활용가능한 저류함수법의 적용방법을 소개하였다. 특히, GIS 등에 의해 얻어진 유역의 지형인자들에만 기초하더라도 무난한 강우유출 적용결과를 얻을 수 있는 매개변수 추정을 위한 범용모형의 적용성을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일반적으로 수문모형의 적용은 어떻게 이루어지는가? 수문순환 과정은 매우 복잡한 특징을 가지고 있고, 유출현상은 이들 인자들의 복합적인 요인을 받고 있으므로 특정 유역의 강우-유출관계를 수문모형으로 적절하게 나타내는 것은 매우 어려운 일이다 (김경탁과 최윤석, 2003; 윤용남, 2007). 일반적인 수문모형의 적용에서는 유역특성 및 유출과정의 주요 인자를 매개변수화하고 이들 매개변수를 실측자료에 근거하여 검보정함으로써 수문모형의 적정성을 확보하려고 한다. 이 경우 사용되는 수문모형의 적정성과 정확도는 여러 측면에서 검토될 수 있다.
강우-유출 관계해석의 정도를 검토할 때 고려되는 사항은? 이 경우 사용되는 수문모형의 적정성과 정확도는 여러 측면에서 검토될 수 있다. 김성준 등 (2002)은 강우-유출 관계해석의 정도를1) 모형의 종류, 2) 매개변수, 그리고3) 이용자료의 오차라는 세 가지에 기초하여 검토할 수 있다고 소개하였다. 이중 어떤 모형을 사용하는지의 모형의 종류와 관련된 문제는 유출해석시 강우의 형태에 따른 대상유역의 반응을 얼마나 물리적으로 정확하게 나타낼 수 있느냐의 문제로서 가장 중요하다.
저류함수법의 적용결과가 우수하게 나타나도 국내 실무에서 저류함수법이 잘 쓰이지 않는 이유는? 홍수예경보시스템의 운영결과에 대한 평가에서 일반적으로 합성단위도법 모형에 의한 예경보 결과에 비해 저류함수법의 적용결과가 거의 항상 우수하게 나타나고 있다. 그렇에도 불구하고 국내 실무에서 저류함수법이 잘 쓰여지지 않았던 이유는 미계측유역에서 양호한 유출모의결과를 보여줄 수 있는 적용절차와 매개변수 추정방법론이 부재하였기 때문이다. 본 절에서는 선행 연구결과로 제시된 저류함수법의 매개변수를 추정하기 위한 범용모형을 설명하고 이를 이용하여 미계측유역에서도 기존의 유출해석 절차처럼 사용할 수 있는 방법론을 정리하여 제시하기로 한다.
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참고문헌 (15)

  1. 김경탁, 최윤석 (2003) 유역분할에 따른 유출응답에 관한 연구. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제6호, pp. 911-924. 

  2. 김성준, 권형중, 유철상, 하은호 (2002) 강우오차와 유출오차 - (1) 유출모형의 매개변수 추정 및 민감도 분석. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제22권, 제6-B호, pp. 753-763. 

  3. 김태균, 윤강훈 (2007) SCS 초과우량산정방법을 이용한 저류함수법 적용. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제40권, 제7 호, pp. 523-532. 

  4. 박진욱, 유철상, 김중훈 (2002) Nash 모형과 Diskin 모형을 이용한 순간단위도의 유도 및 비교 연구. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제 33권, 제1호, pp. 123-132. 

  5. 백경록, 최종남, 유철상, 김중훈 (2000) 강우-유출관계의 변동성에 관한 고찰, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제20권, 제3-B호, pp. 377-386. 

  6. 송재현, 김형수, 홍일표, 김상욱 (2006) 저류함수모형의 매개변수 보정과 홍수예측 (1) 보정 방법론과 모의 홍수수문곡선의 평가. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제26권, 제1B호, pp. 27-38. 

  7. 유철상, 정광식 (2001) 면적평균강우량의 추정 및 추정오차. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제34권, 제4호, pp. 317-326. 

  8. 윤용남 (2007) 수문학 - 기초와 응용. 청문각. 

  9. 정성원, 황석환 (2007) 우리나라의 유량조사 현황. 물과 미래, 한국수자원학회, Vol.40, No.12, pp. 30-37. 

  10. 정동국, 전용운, 이범희 (2008) 저류함수모형 매개변수 산정 개선방법의 한강유역 적용. 한국방재학회논문집, 한국방재학회, 제8권, 제2호, pp. 149-158. 

  11. 최종남, 안원식, 김형수, 박민규 (2010) 운동파모형을 이용한 저류함수법 매개변수의 특성 평가. 한국방재학회논문집, 한국방재학회, 제10권, 제4호, pp. 93-102. 

  12. 최종남, 안원식, 김형수, 박민규 (2010) 저류함수법의 매개변수 추정: 1.범용모형 개발, 한국방재학회논문집, 한국방재학회, 제10권, 제6호, pp. 119-130. 

  13. 한국수자원공사 (2004) 댐의 수문학적 안정성검토 및 치수능력증대 기본계획 수립, 기술보고서. 

  14. Kimura, T. (1961) The flood runoff analysis by the storage function model. The public works research institute, Ministry of construction. 

  15. Sorooshian, S. and Gupta, V.K. (1995) Model calibartaion. Computer Models of Watershed Hydrology, Water Resources Publication, Highlands Ranch, Co. 

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