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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 전국 유역특성인자를 분석하고 수문학적 군집화를 수행하기 위해 기상, 수문 계측정보 및 지형공간정보를 수집하여 수자원단위지도의 표준유역별 지형, 기상, 수문학적 유역특성인자를 산정하고자 한다. 요인분석을 통해 산정된 유역특성인자 중 유역을 특징을 결정짓는 대표유역특성인자를 산정하고, 요인분석 결과로 산정된 요인의 주성분 점수를 이용하여 군집분석을 통해 계측유역에 대하여 수문학적으로 유사한 유역으로 미 계측 유역을 군집화하여 전국 유역특성을 분석하고자 한다.
- 영국 FEH에서는 유역 내 호소나 저수지에 의한 홍수저감 특성을 나타내는 유역특성인자로서 홍수저감특성계수(Index of Flood Attenuation due to Reservoirs and Lakes; FARL)를 산정하여 제시하고 있다. FARL을 국내실정에 맞게 적용하기 위해 농업용저수지와 다목적댐 자료를 이용하여 홍수저감특성을 분석하고 적용성을 확인해 보았다. 국내의 농업용 저수지 17,611개 중 홍수조절 기능을 가지는 일정규모 이상의 농업용저수지 3,372개를 고려하였으며, 5대강 수계의 다목적댐 15개를 고려하여 저수지 홍수저감특성계수를 산정하였다.
- 본 연구에서는 국내 유역의 종합적인 특성인자 산정을 위하여 영국의 사례를 적용하여 유역의 물리적인 특성 및 형태적인 특성에 편중 되어 있는 국내 유역특성인자를 보완하고, 상대 적으로 부족한 수문적인 특성인자를 산정하여 국내 유역 적용가능성을 평가하였다. 또한 통계분석을 통한 본 연구의 계측, 미 계측 유역의 군집화 방법 및 결과는 미계측유역의 홍수량 산정을 위한 매개변수 지역화 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
제안 방법
- 따라서, 본 연구에서는 전국 유역특성인자를 분석하고 수문학적 군집화를 수행하기 위해 기상, 수문 계측정보 및 지형공간정보를 수집하여 수자원단위지도의 표준유역별 지형, 기상, 수문학적 유역특성인자를 산정하고자 한다. 요인분석을 통해 산정된 유역특성인자 중 유역을 특징을 결정짓는 대표유역특성인자를 산정하고, 요인분석 결과로 산정된 요인의 주성분 점수를 이용하여 군집분석을 통해 계측유역에 대하여 수문학적으로 유사한 유역으로 미 계측 유역을 군집화하여 전국 유역특성을 분석하고자 한다.
- 자료의 손실을 최소화하면서 여러 변수사이의 상관관계를 기초로 주어진 변수의 개수보다 적은 수의 요인으로 자료의 변동을 설명하는 기법이며, 여러 가지 분석 방법들 중에서 주성분 분석(Principal Component Analysis)방법을 주로 사용한다. 본 연구에서는 주성분 분석에 의하여 요인을 추출하고 고유값이 1.0 이상인 성분을 기준으로 요인의 수를 결정하였다. 또한 베리맥스법을 이용하여 인자를 회전시키고 인자 부하량이 가지는 분산의 제곱이 최대화 되도록 함으로써 변수와 요인사이의 관계를 쉽게 해석할 수 있도록 하였다.
- 0 이상인 성분을 기준으로 요인의 수를 결정하였다. 또한 베리맥스법을 이용하여 인자를 회전시키고 인자 부하량이 가지는 분산의 제곱이 최대화 되도록 함으로써 변수와 요인사이의 관계를 쉽게 해석할 수 있도록 하였다.
- 전국의 유역특성을 분석하기 위해 수자원 정보를 관리하는 국내 사례와 수문 선진국가의 사례를 비교 검토하여 국내에 적용 가능한 유역특성인자를 결정하였다. 세계적인 기준으로 많은 수문관측시설을 오랜 기간 운영하고 있는 대표적인 수문 선진국가인 영국의 사례를 검토하였다.
- 지형공간정보로 표준유역도 및 하천도는 위에서와 같이 홍수통제소에서 제공받았으며, 그 외 DEM, 토양도 및 토지이용도를 구축하였다. 전국 1:5000 및 1:25,000 NGIS 수치지도를 이용하여 30m DEM을 구축하였고, 토양도는 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도를 이용하였으며, 토지이용도는 환경부 환경지리정보서비스(http://egis.
- 이후 전국 홍수량 산정을 위한 매개변수 지역화를 위해 표준유역을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다. 먼저 표준유역 단위 유역출구 지점에 수위관측소가 존재하는지 여부를 확인하여 1차적인 계측 및 미 계측 유역을 구분하였고, 최근 양질의 시간자료 보유현황과 수위-유량 관계곡선식의 확인, 유출율 등을 추가적으로 검토하여 최종적으로 전국을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다(그림 2).
- 이후 전국 홍수량 산정을 위한 매개변수 지역화를 위해 표준유역을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다. 먼저 표준유역 단위 유역출구 지점에 수위관측소가 존재하는지 여부를 확인하여 1차적인 계측 및 미 계측 유역을 구분하였고, 최근 양질의 시간자료 보유현황과 수위-유량 관계곡선식의 확인, 유출율 등을 추가적으로 검토하여 최종적으로 전국을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다(그림 2). 최종적으로 선정된 계측유역은 73개이다.
- 앞서 구축된 DEM을 이용하여 먼저 유역의 지형 및 하천특성인자를 산정하였다. 공간자료중 DEM은 수문분석의 첫 번째 단계에서 사용되는 유역의 물리적이고 형태적인 특성에 관한 유역특성인자를 산정함에 있어서 중요한 자료로서, 유역의 경계와 면적을 추출할 수 있고, 유역 내의 표고, 경사, 방향분포 등을 분석할 수 있다.
- 유역의 지형특성인자로 표준유역별 유역면적, 유역둘레 유역평균폭, 형상인자, 형상계수, 단일 형상계수, 원형비, 세장률, 수계밀도, 섬세비, 기복비, 상대기복, 기복수, 유역평균표고, 유역평균경사를 산정하였으며, 산정공식은 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)를 참고하였다.
- 유역의 기상특성인자로 표준유역별 연평균과 홍수기로 나누어 강수량 및 잠재증발산을 산정하였다. 연평균 강수량은 과거 10년(2003∼2012)의 연평균 강수량 값을 사용하였고, 연평균 잠재증발산량 산정을 위해 증발산량 산정방법으로 FAO Penman-Monteith 공식(Verhoef and Feddes, 1991)을 사용하였다.
- 유역의 토양특성인자로 표준유역별 포장용수량, 영구위조점, 유효토양수분과 같은 토양종류별 수문학적 토양특성을 산정하고 Sand, Clay, Silt에 대한 비율을 산정하였다. Rawls 등(1982)은 미국 1085개 토양수분 특성자료로부터, Brooks-Corey의 유효포화도-모관수두의 관계를 각각의 토양에 대한 공극분포지수, 기포압력 및 총 공극률 등에 대한 통계분석을 실시하여 제시한 바 있다.
- Rawls 등(1982)은 미국 1085개 토양수분 특성자료로부터, Brooks-Corey의 유효포화도-모관수두의 관계를 각각의 토양에 대한 공극분포지수, 기포압력 및 총 공극률 등에 대한 통계분석을 실시하여 제시한 바 있다. 또한 유역의 토지이용특성인자로 표준유역별 도시화비 및 산림면적비를 산정하였다.
- 유역의 수문특성인자로 유출곡선지수(CN값) 및 영국에서 사용하고 있는 저수지 홍수저감특성계수(FARL)를 산정하였다. 유출곡선지수를 산정하기 위해 토양도상의 토양형별 면적 구분과 토지이용도상의 토지이용별 면적 구분을 중첩시켜 수문학적 토양그룹-토지이용분류도 면적으로 구분하였다.
- 유역의 수문특성인자로 유출곡선지수(CN값) 및 영국에서 사용하고 있는 저수지 홍수저감특성계수(FARL)를 산정하였다. 유출곡선지수를 산정하기 위해 토양도상의 토양형별 면적 구분과 토지이용도상의 토지이용별 면적 구분을 중첩시켜 수문학적 토양그룹-토지이용분류도 면적으로 구분하였다. 이후 동일 수문학적 토양그룹-토지이용분류도 면적에 대하여 CN값을 부여한 다음, 면적가중 평균하여 유역의 평균 CN값을 산정하였다.
- 유출곡선지수를 산정하기 위해 토양도상의 토양형별 면적 구분과 토지이용도상의 토지이용별 면적 구분을 중첩시켜 수문학적 토양그룹-토지이용분류도 면적으로 구분하였다. 이후 동일 수문학적 토양그룹-토지이용분류도 면적에 대하여 CN값을 부여한 다음, 면적가중 평균하여 유역의 평균 CN값을 산정하였다. GIS 기법에 의한 CN 산정절차는 그림 4와 같으며, 표준유역별 전국 평균 CN은 65로 분석되었으며, 최저 41∼최고 99까지 분석되었다.
- FARL을 국내실정에 맞게 적용하기 위해 농업용저수지와 다목적댐 자료를 이용하여 홍수저감특성을 분석하고 적용성을 확인해 보았다. 국내의 농업용 저수지 17,611개 중 홍수조절 기능을 가지는 일정규모 이상의 농업용저수지 3,372개를 고려하였으며, 5대강 수계의 다목적댐 15개를 고려하여 저수지 홍수저감특성계수를 산정하였다. 산정공식은 저수지 만수면적(surface area) 및 유역면적(subcatchment area) 자료를 이용하여 다음과 같은 간단한 수식에 의해 계산된다.
- 이후 연평균강수량과 연평균증발산량 변수에 대해 홍수기(6월∼9월)에 해당하는 기간으로 강수량과 증발산량을 변수를 재산정하여 주성분분석을 실시하였다.
- 지형, 수문, 기상자료로부터 다양한 유역특성인자를 추출하고 분석한 결과는 앞서 제시하였다. 이후 다변량 통계분석 방법 중 요인분석을 이용하여 국내 표준유역 단위로 산정된 유역특성인자들의 상관관계를 검토하여 동일한 정보를 제공하고 있는 특성인자를 배제하고, 유역을 특성을 특징적으로 표현하는 대표 유역특성인자들을 추출하였다. 이후 요인분석의 성분점수를 이용한 계층적 군집분석 통하여 전국의 표준유역을 수문학적으로 유사성 있는 유역으로 군집화 하였다.
- 이후 다변량 통계분석 방법 중 요인분석을 이용하여 국내 표준유역 단위로 산정된 유역특성인자들의 상관관계를 검토하여 동일한 정보를 제공하고 있는 특성인자를 배제하고, 유역을 특성을 특징적으로 표현하는 대표 유역특성인자들을 추출하였다. 이후 요인분석의 성분점수를 이용한 계층적 군집분석 통하여 전국의 표준유역을 수문학적으로 유사성 있는 유역으로 군집화 하였다.
- 분석 결과 유사한 특성을 나타내는 변수들이 많고, 변수들의 공통적인 특성이 뚜렷하게 나타나지 않으므로 통계적 기법으로 유형을 분류하고 결과를 설명하는데 충분치 않을 수 있다고 판단되었다. 따라서 중복변수를 제거해 가면서 변수들의 공통적인 특성이 뚜렷하게 나타날 때까지 요인분석을 반복하였다. 2차 요인분석 결과 주성분은 변수는 16개, 주성분은 5개로 나타났고 설명력은 81.
- 3%로 우수하게 나왔지만, 추출된 변수를 보면 통계학적인 한계로 인해 수문학적으로 중요한 의미가 있는 변수들이 많이 누락되어 있는 것을 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수문학적으로 중요한 변수로 판단되는 4개 변수(강수량, 잠재증발산량, 유출곡선지수, 홍수저감특성계수)를 추가하여 16개의 변수로 주성분분석을 재실시하였다. 그 결과는 표 3과 같으며, 78.
- 2%로 상승하였다. 따라서 이후 군집분석에는 홍수기 강수량과 증발산량을 이용한 주성분분석 결과를 이용하였다.
- 이를 이용하여 총 850개의 표준유역 중 자료가 없는 유역을 제외한 795개 표준유역에 대해 지형학적 유역특성인자(유역면적, 유역둘레, 유역 평균 폭, 형상계수, 형상인자, 원형비, 세장률, 수계밀도, 섬세비, 기복비, 상대기복, 기복수, 유역평균표고, 유역평균경사, 하천총길이, 최원 유로연장, 유로연장 등), 기상·수문학적 유역특성인자(연평균 강수량, 연평균 잠재증발산량, 포장용수량, 영구위조점, 유효토양수분량, 도시화 비, 산림면적 비, 유출곡선지수, 저수지 홍수 저감특성계수 등)를 구축하였다.
- 본 연구에서는 전국의 유역특성인자 분석을 위해 기상, 수문 계측정보 및 지형공간정보를 수집하여 표준유역별 지형, 기상, 수문학적 유역특성인자를 산정하고, 다변량 통계분석을 통해 계측유역에 대하여 수문학적으로 유사한 유역으로 미 계측 유역을 군집화하여 전국 유역 특성을 분석하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 첫째, 전국 유역특성인자 산정에 앞서 영국 FEH의 표준화된 유역특성인자와 국내 WAMIS 를 비교 검토하여 국내 적용 가능한 지형, 하천, 기상, 토양, 토지이용 및 수문학적 유역특성인자 30개를 선정하였다. 이후 분석단위를 수자원 단위지도 기반의 전국 표준유역으로 설정하고, 전국 강우관측소 및 수위관측소의 자료를 수집하고 양질의 자료보유현황을 검토하여 전국을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다.
- 둘째, 유역특성인자 산정을 위해 DEM, 하천도, 토지이용도 및 정밀토양도를 수집하였다. 이를 이용하여 총 850개의 표준유역 중 자료가 없는 유역을 제외한 795개 표준유역에 대해 지형학적 유역특성인자(유역면적, 유역둘레, 유역 평균 폭, 형상계수, 형상인자, 원형비, 세장률, 수계밀도, 섬세비, 기복비, 상대기복, 기복수, 유역평균표고, 유역평균경사, 하천총길이, 최원 유로연장, 유로연장 등), 기상·수문학적 유역특성인자(연평균 강수량, 연평균 잠재증발산량, 포장용수량, 영구위조점, 유효토양수분량, 도시화 비, 산림면적 비, 유출곡선지수, 저수지 홍수 저감특성계수 등)를 구축하였다.
- 셋째, 특히 영국에서 사용되는 홍수저감특성 계수를 국내유역에 대하여 산정하고 적용성을 검토하였다. 국내유역의 농업용저수지와 다목적댐 자료를 이용하여 홍수조절능력에 따른 홍수 저감특성을 분석한 결과, 전국 농업용저수지와 다목적댐에 의해 홍수저감능력이 향상되었음을 확인하였다.
- 넷째, 이후 다변량 통계기법인 요인분석을 통해 앞서 구축한 유역특성인자들 간의 상관관계를 분석하여 각 유역을 특징짓는 16개의 대표 유역특성인자들을 추출하였고, 군집분석을 통해 계측 유역에 대하여 수문학적으로 유사한 미계측 유역을 군집화하였다. 그 결과 각 권역별로 동일권역 내 포함되어 군집화 된 경우가 한강이 87 %로 가장 많았고 모든 권역이 동일권역에서 가장 많은 군집화가 이루어졌다.
대상 데이터
- 전국의 유역특성을 분석하기 위해 수자원 정보를 관리하는 국내 사례와 수문 선진국가의 사례를 비교 검토하여 국내에 적용 가능한 유역특성인자를 결정하였다. 세계적인 기준으로 많은 수문관측시설을 오랜 기간 운영하고 있는 대표적인 수문 선진국가인 영국의 사례를 검토하였다. 영국의 홍수량 산정방법은 국가 기관에서 홍수량 산정 방법과 정확한 적용 지침을 제공하고 있어, 참여 기술자의 주관적인 판단을 배제하여 모든 유역에 대하여 일관된 설계홍수량 산정이 가능한 특징을 보여주고 있다(Kim et al.
- 전국의 기상관측소는 기상청에서 운영하는 74개 관측소로 과거 30년(1983∼2012)의 강우, 온도, 풍속, 일사량, 상대습도 자료를 수집하였다.
- 0이 제작되었다. 본 연구에서는 홍수통제소로부터 가장 최근에 제작된 수자원단위지도 Ver.3.0을 제공받아 사용하였으며, 전국적으로 수자원단위지도의 가장 작은 단위인 표준유역(850개) 기반으로 유역특성인자 정리를 시도하였다.
- 본 연구에서는 유역특성인자 산정에 활용될 전국 기상, 수문 계측정보를 수집하였다. 전국의 기상관측소는 기상청에서 운영하는 74개 관측소로 과거 30년(1983∼2012)의 강우, 온도, 풍속, 일사량, 상대습도 자료를 수집하였다.
- 전국의 기상관측소는 기상청에서 운영하는 74개 관측소로 과거 30년(1983∼2012)의 강우, 온도, 풍속, 일사량, 상대습도 자료를 수집하였다. 또한 전국의 강우자료 수집을 위해서 앞서 구축된 기상청 74개 기상관측소를 포함한 국토해양부 429개 강우관측소 및 수자원공사 163개 강우관측소의 자료를 수집하고 검토하였으며, 전국의 수위관측소는 국토해양부 374개 관측소및 수자원공사 136개 관측소의 자료를 수집하여 검토하였다.
- 지형공간정보로 표준유역도 및 하천도는 위에서와 같이 홍수통제소에서 제공받았으며, 그 외 DEM, 토양도 및 토지이용도를 구축하였다. 전국 1:5000 및 1:25,000 NGIS 수치지도를 이용하여 30m DEM을 구축하였고, 토양도는 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도를 이용하였으며, 토지이용도는 환경부 환경지리정보서비스(http://egis.me.go.kr)에서 제공하는 2007년 중분류 토지이용도를 이용하였다(그림 1). 분석에 앞서 DEM, 토양도 및 토지 이용도와 표준유역도를 검토해본 결과 섬지역이나 북한에 인접한 지역은 DEM, 토양도 및 토지이용도 자료가 없는 유역이 존재하였다.
- 분석에 앞서 DEM, 토양도 및 토지 이용도와 표준유역도를 검토해본 결과 섬지역이나 북한에 인접한 지역은 DEM, 토양도 및 토지이용도 자료가 없는 유역이 존재하였다. 총 850개의 표준유역 중 지형공간정보 Raw data가 없는 지역은 제외하고 최종적으로 전국 795개의 표준유역에 대하여 유역특성인자를 산정하였다.
- 먼저 표준유역 단위 유역출구 지점에 수위관측소가 존재하는지 여부를 확인하여 1차적인 계측 및 미 계측 유역을 구분하였고, 최근 양질의 시간자료 보유현황과 수위-유량 관계곡선식의 확인, 유출율 등을 추가적으로 검토하여 최종적으로 전국을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다(그림 2). 최종적으로 선정된 계측유역은 73개이다.
- 본 연구에서는 요인분석을 위하여 주성분분석을 적용하였으며, 분석을 위한 자료는 앞서 795개 표준유역에 대하여 구축된 30개의 유역 특성인자이다. 먼저 30개 변수를 모두 사용하여 요인분석을 수행한 결과 고유값(Eigenvalue)이 1.
- 첫째, 전국 유역특성인자 산정에 앞서 영국 FEH의 표준화된 유역특성인자와 국내 WAMIS 를 비교 검토하여 국내 적용 가능한 지형, 하천, 기상, 토양, 토지이용 및 수문학적 유역특성인자 30개를 선정하였다. 이후 분석단위를 수자원 단위지도 기반의 전국 표준유역으로 설정하고, 전국 강우관측소 및 수위관측소의 자료를 수집하고 양질의 자료보유현황을 검토하여 전국을 계측 및 미 계측 유역으로 구분하였다.
데이터처리
- 본 연구에서는 전국 유역특성인자의 분석을 위해 다변량 통계분석을 이용하였다. 지형, 수문, 기상자료로부터 다양한 유역특성인자를 추출하고 분석한 결과는 앞서 제시하였다.
이론/모형
- 데이터를 구성하고 있는 관측대상을 어떤 기준에 의하여 분류하는 통계기법으로 데이터의 구조를 알 수 있는 유효한 수단이다. 본 연구에서는 구축된 유역특성인자들의 요인분석결과로 산정된 요인의 주성분 점수를 이용하여, 유클리디안 거리(Euclidean distance)를 이용한 Ward 방법을 이용하여 계층적 군집분석을 실시하였다. Ward 방법은 각 개체를 병합하는 단계에서 잔차제곱합의 증분을 최소화 하도록 군집들을 병합시키는 방법이다.
- 데이터를 구성하고 있는 관측대상을 어떤 기준에 의하여 분류하는 통계기법으로 데이터의 구조를 알 수 있는 유효한 수단이다. 본 연구에서는 구축된 유역특성인자들의 요인분석결과로 산정된 요인의 주성분 점수를 이용하여, 유클리디안 거리(Euclidean distance)를 이용한 Ward 방법을 이용하여 계층적 군집분석을 실시하였다. Ward 방법은 각 개체를 병합하는 단계에서 잔차제곱합의 증분을 최소화 하도록 군집들을 병합시키는 방법이다.
- 연평균 강수량은 과거 10년(2003∼2012)의 연평균 강수량 값을 사용하였고, 연평균 잠재증발산량 산정을 위해 증발산량 산정방법으로 FAO Penman-Monteith 공식(Verhoef and Feddes, 1991)을 사용하였다.
성능/효과
- GIS 기법에 의한 CN 산정절차는 그림 4와 같으며, 표준유역별 전국 평균 CN은 65로 분석되었으며, 최저 41∼최고 99까지 분석되었다.
- 그림 6에는 전국 표준유역별 산정결과를 농업용저수지만을 고려한 경우와 다목적댐을 같이 고려한 경우를 비교하여 나타내었다. 전국 농업용저수지의 분포와 상당히 일치하는 것으로 나타났으며 다목적댐을 고려한 경우가 댐 유역의 홍수저감능력이 향상되 었음을 확인하였다.
- 본 연구에서는 요인분석을 위하여 주성분분석을 적용하였으며, 분석을 위한 자료는 앞서 795개 표준유역에 대하여 구축된 30개의 유역 특성인자이다. 먼저 30개 변수를 모두 사용하여 요인분석을 수행한 결과 고유값(Eigenvalue)이 1.0 이상인 주성분은 7개로 나타났으며, 7개 주성분에 대한 설명력을 나타내는 누가분산비는 78.6%로 산정되었다. 분석 결과 유사한 특성을 나타내는 변수들이 많고, 변수들의 공통적인 특성이 뚜렷하게 나타나지 않으므로 통계적 기법으로 유형을 분류하고 결과를 설명하는데 충분치 않을 수 있다고 판단되었다.
- 6%로 산정되었다. 분석 결과 유사한 특성을 나타내는 변수들이 많고, 변수들의 공통적인 특성이 뚜렷하게 나타나지 않으므로 통계적 기법으로 유형을 분류하고 결과를 설명하는데 충분치 않을 수 있다고 판단되었다. 따라서 중복변수를 제거해 가면서 변수들의 공통적인 특성이 뚜렷하게 나타날 때까지 요인분석을 반복하였다.
- 따라서 중복변수를 제거해 가면서 변수들의 공통적인 특성이 뚜렷하게 나타날 때까지 요인분석을 반복하였다. 2차 요인분석 결과 주성분은 변수는 16개, 주성분은 5개로 나타났고 설명력은 81.4%였으며, 3차 요인분석을 수행한 결과 최종적으로 12개의 변수가 선정되었고 30개 변수를 모두 적용했을 때 보다 더 향상된 88.3%의 설명력을 갖는 3개의 주성분이 추출되었다. 추출된 3개의 주성분은 변수들의 특성이 뚜렷하게 나타났다.
- 추출된 3개의 주성분은 변수들의 특성이 뚜렷하게 나타났다. 추출된 제 1성분은 Sand 비율, Clay 비율, Silt 비율, 영구위조점, 포장용수량, 유효토양수분과 높은 상관성을 보이므로 유역의 토양특성과 관련이 있고, 제 2성분은 유역의 평균표고, 평균경사, 산림면적비와 높은 상관성을 보이므로 유역의 위치와 관련이 있으며, 제 3성분은 유역면적, 둘레, 평균폭과 높은 상관성을 보이므로 유역의 크기에 밀접한 관련이 있음을 예상할 수 있었다.
- 0%의 설명력을 갖는 4개의 주성분이 추출되었다. 이중 유출곡선지수는 토양도 및 토지이용과 관련된 변수로 유역의 위치와 관련이 있는 제2성분으로 묶여졌고, 나머지 강수량, 잠재증발산량, 유출곡선지수, 홍수저감 특성계수는 새롭게 추가된 제4성분으로 묶여졌는데 이 성분은 유역의 기상 또는 수문학적 특성과 밀접한 관련 있는 것으로 나타났다. 이후 연평균강수량과 연평균증발산량 변수에 대해 홍수기(6월∼9월)에 해당하는 기간으로 강수량과 증발산량을 변수를 재산정하여 주성분분석을 실시하였다.
- 1번∼17번 유역은 한강권역, 18∼37번 유역은 낙동강권역, 38∼59번 유역은 금강권역, 60∼65번 유역은 섬진강권역, 66 ∼73번 유역은 영산강권역의 계측유역으로, 같은 권역에 속한 유역들이 수문학적으로 유사한 특성을 갖는 것으로 분석되었다.
- 62로 이전보다 높게 분석되었다. 추출된 4개의 성분에 대한 설명력도 78.2%로 상승하였다. 따라서 이후 군집분석에는 홍수기 강수량과 증발산량을 이용한 주성분분석 결과를 이용하였다.
- 그림 7(b)에는 군집화 과정에서 동일권역 내에 포함되어 묶인 결과를 나타내었다. 한강의 경우 87%, 낙동강은 69%, 섬진강은 52%로 반 이상이 동일 권역 내에서 군집화가 이루어 졌고, 금강의 경우 41%, 영산강의 경우 27%로 동일권역 내 유역의 유사성이 다소 떨어지는 것을 알 수 있었다. 표 5에는 권역별로 군집화 된 표준유역의 수를 나타내었다.
- 셋째, 특히 영국에서 사용되는 홍수저감특성 계수를 국내유역에 대하여 산정하고 적용성을 검토하였다. 국내유역의 농업용저수지와 다목적댐 자료를 이용하여 홍수조절능력에 따른 홍수 저감특성을 분석한 결과, 전국 농업용저수지와 다목적댐에 의해 홍수저감능력이 향상되었음을 확인하였다.
후속연구
- , 2013). 또한 일관된 홍수량 산정을 뒷받침하는 유역특성 자료를 데이터베이스 형태로 제공하고 있기 때문에 국토의 많은 부분이 미계측 유역으로 되어있는 우리나라에 적용성을 검토할 필요성이 높다고 판단된다.
- 국내의 경우 유역의 물리적인 특성 및 형태적인 특성은 많은 부분 제공되고 있으나, 유역의 수문적인 특성(유역의 호수 및 저수지의 홍수 저감 영향, 기후 및 토양 특성을 반영하는 특성인자 등)은 미흡하다. 이러한 부족한 부분을 보완하고, 국내 유역의 종합적인 특성인자 산정을 위하여 영국의 수문적인 특성인자의 국내 유역적용 가능성을 평가하고, 세부적인 산정 방법에 관한 연구가 필요하다. 또한 유역특성인자들의 수문적인 의미와 이론적인 산정 과정을 검토하고, 유역 홍수량과의 관계 분석을 통하여 국내 유역의 특성을 반영하고 있는지 검증이 필요하다.
- 이러한 부족한 부분을 보완하고, 국내 유역의 종합적인 특성인자 산정을 위하여 영국의 수문적인 특성인자의 국내 유역적용 가능성을 평가하고, 세부적인 산정 방법에 관한 연구가 필요하다. 또한 유역특성인자들의 수문적인 의미와 이론적인 산정 과정을 검토하고, 유역 홍수량과의 관계 분석을 통하여 국내 유역의 특성을 반영하고 있는지 검증이 필요하다.
- 본 연구에서는 국내 유역의 종합적인 특성인자 산정을 위하여 영국의 사례를 적용하여 유역의 물리적인 특성 및 형태적인 특성에 편중 되어 있는 국내 유역특성인자를 보완하고, 상대 적으로 부족한 수문적인 특성인자를 산정하여 국내 유역 적용가능성을 평가하였다. 또한 통계분석을 통한 본 연구의 계측, 미 계측 유역의 군집화 방법 및 결과는 미계측유역의 홍수량 산정을 위한 매개변수 지역화 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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