$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

베이즈 이론을 활용한 적정 하천설계빈도 결정
Determination of the Optimal Return Period for River Design using Bayes Theory 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.38 no.6, 2018년, pp.793 - 800  

류재희 (한양대학교 대학원 건설환경시스템공학과) ,  이진영 (한양대학교 대학원 건설환경시스템공학과) ,  김지은 (한양대학교 대학원 건설환경시스템공학과) ,  김태웅 (한양대학교 공학대학 건설환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구는 최근 빈번히 발생하는 홍수재해에 대비하고 안정적인 치수대책 수립을 위하여 공학적 판단에 근거한 하천의 적정 설계빈도 결정방안을 제시하였다. 지방하천의 설계빈도는 하천의 중요도 및 지역특성에 따라 최소 50년부터 최대 200년까지 설정되고 있으나, 적용범위가 넓어 하천의 지형적, 치수적 특성을 제대로 반영하지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 지방하천의 적정 설계빈도를 결정하기 위하여 7개의 평가인자(시가화 침수면적, 유역면적, 형상계수, 하도경사, 수계 및 하천차수, 배수영향구간, 이상강우 발생빈도)에 대하여 베이즈 이론을 적용하여 가중치를 산정하였다. 또한, 기후변화를 고려한 홍수피해잠재능을 산정하였고, 시군구별 잠재능을 구분하여 적정 설계빈도를 결정하였다. 충청남도 382개 지방하천에 대하여 현행 설계빈도의 적정성을 평가하였다. 382개의 현행 하천설계빈도보다 상향되는 하천은 65개 하천으로 상대적으로 시가화 침수면적이 크게 산정되고 홍수피해잠재능이 큰 지역의 하천이며, 하향되는 하천은 169개로 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is necessary to determine an optimal design frequency for establishing stable flood control against frequent flood disasters. Depending on the importance of river and regional characteristics, design return periods are suggested from at least 50 years up to 200 years for river design. However, du...

주제어

#하천설계빈도   #베이즈 이론   #지방하천   #홍수피해잠재능  

표/그림 (11)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 하지만, 의사결정과정에서 전문가들의 검증없이 수행된다면 가중치의 값이 편중될 수 있으며, 주관적 응답에 의해 결정될 수 있는 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 충청남도에서 제안된 방법을 개선하기 위하여 베이즈이론을 적용하여 공학적 객관성을 확보하고자 한다.
  • 본 연구는 기존의 하천설계빈도의 결정 과정에서 적용되었던 특정한 기준값이나 설계자의 주관적, 경험적인 판단의 개입을 최소화하고 공학적인 객관성을 확보하기 위해 베이즈 이론을 적용하여 평가인자에 대한 가중치를 산정하고 정규분포에 따른 적정 설계빈도를 산정하였다. 그 결과, 평가항목의 점수 구성에 따라 뚜렷한 특징을 보이며, 복합적인 평가로 인하여 어느 하나의 평가인자가 높더라도 다른 평가인자가 낮으면 낮게 점수가 부여되어 전반적으로 적정 하천설계빈도가 하향되는 것으로 분석되었다.
  • 본 연구는 하천의 설계빈도를 결정함에 있어서 정량적인 분석방법을 제시하고 적용하는 것을 목적으로 충청남도 492개 하천 중 자료수집이 가능한 382개 지방하천에 대하여 4개의 평가항목에 따른 7개 평가인자별 가중치를 산정한 후, 평가표에 따른 점수를 산정하였다. 산정된 점수는 정규분포를 따른다는 가정과 분포함수의 99%가 50년에서 100년의 재현기간을 가진다고 가정하였다.

가설 설정

  • 본 연구에서는 관측자료에 대한 확률밀도함수가 정규분포를 따른다고 가정했으며, 이에 대한 우도함수는 최우추정법(maximum우 likelihood method)을 사용하여 결정하였다. 또한, 무정보적 사전분포로 모수의 불변성을 극복하는 제프리스(Jeffreys) 사전분포를 적용했으며, Eq.
  • 본 연구는 하천의 설계빈도를 결정함에 있어서 정량적인 분석방법을 제시하고 적용하는 것을 목적으로 충청남도 492개 하천 중 자료수집이 가능한 382개 지방하천에 대하여 4개의 평가항목에 따른 7개 평가인자별 가중치를 산정한 후, 평가표에 따른 점수를 산정하였다. 산정된 점수는 정규분포를 따른다는 가정과 분포함수의 99%가 50년에서 100년의 재현기간을 가진다고 가정하였다. 그리고 PFD의 잠재성, 위험성 요소를 4개의 그룹으로 분리하여 A그룹에 속하면 잠재성과 위험성이 크기 때문에 큰 빈도값을 선택하는 방법으로 적정 하천설계빈도를 결정하였다.
  • 충청남도의 382개 하천에 대하여 평가표로 평가점수를 산정한 후, 산정된 점수를 정규분포에 적용하여 누가분포함수(CDF)의 99%가 일반적으로 지방하천의 설계기준인 50년 빈도부터 100년 빈도에 해당한다고 가정하였다. 충청남도의 지방하천 중 200년 빈도에 해당하는 하천은 없기 때문에 이러한 가정은 타당하다고 판단된다.
  • 일반적으로 과거자료, 전문가의 지식 또는 자료의 특성 등에 대한 정보를 활용하여 사전분포를 유도한다. 하지만,본 연구에서는 각 자료에 대한 모형의 모수들과 관련된 정보가 거의 없기 때문에 무정보적 사전분포를 가정하였다. 무정보적 사전분포는 정보적 사전분포와 달리 사전분포의 초모수(hyper-parameter)들에 대한 유도가 필요 없기 때문에, 베이지안 기법을 적용하는데 있어서 간단하고 효율적이다(Kim and Suh, 2009).
  • 홍수피해잠재능(PFD)은 “수문요소 뿐만 아니라 사회경제적인 요소까지 포괄하여 특정 치수단위구역의 홍수에 대한 잠재적인 피해 취약도를 나타내는 지수”라 정의되며, ｢수자원장기 종합계획(Water Vision 2020)｣에서 지역적 특성과 치수계획의 일관성을 유지하기 위해 고안된 지표이다(MOLIT, 2000). 홍수피해잠재능은 잠재성과 위험성으로 구분된다. 잠재성 요소(FPO)는 동일조건하에서 홍수가 발생했을 때 발생할 수 있는 잠재적 피해 정도이며,위험성 요소(FRI)는 어떤 지역에 대해 홍수피해가 발생할 가능성 및 홍수 방어능력 정도를 나타낸다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
베이즈 이론은 무엇인가? 베이즈 이론은 두 확률변수의 조건부 확률에 대한 수학적 정리로 새로운 근거가 제시될 때 신뢰값을 갱신하는데 활용된다. 베이지안 기법은 과거의 자료 또는 유사한 정보를 사전정보라 하고 이를 현재의 정보와 결합하여 사후정보를 추정하는 것이다.
우리나라의 연평균 강수량이 지닌 특징은 무엇인가? 우리나라의 연평균 강수량은 약 1,300mm로 세계 평균 강수량의 약 1.3배이지만 연강수량의 약 70%가 여름에 집중되어 계절적 변동 폭이 매우 크다. 또한 전 국토의 약 64%이상이 산지인 지형적 특성으로 인해 하천은 유로연장이 짧고 경사가 급하고 하천의 유출량은 단기간에 집중적으로 증가한다.
일본이 홍수피해를 경감시키기 위해 실시하는 전체 유역을 고려한 접근방법은 무엇인가? 일본은 우리나라와 같이 하류 및 저지대에 인구와 자산이 집중되어 있으며 매년 반복되는 홍수피해를 경감시키기 위해 전체 유역을 고려한 접근방법을 사용하고 있다. 유출억제지역, 홍수지체지역,지지지역으로 구분하여 지역의 용도에 알맞은 개발계획을 수립함으로써 유역의 홍수피해를 최소화하기 위해 노력하고 있다(JICE,2000). 또한 유역면적이 10km2 이상인 유역에 대하여 도시하천 100년 빈도, 주요 하천 50년 빈도, 기타하천 30년 빈도로 구분하여 지역적 중요도와 유역 크기에 따라 설계 빈도를 달리 설정하고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (12)

  1. Birks, C. J., Pickles, M. L., Bray, C. W. and Taylor, K. (1992). Standards of service for flood defence: a framework for planning and monitoring, Kluwer Academic, Dordrecht, Boston. 

  2. Chungcheongnam-do (2015). Chungcheongnam-do river basin planning manual (in Korean). 

  3. Chungcheongnam-do (2017). Determination frequency of proper design of stream in Chungcheongnam-do (in Korean). 

  4. De Ronde J. G. (1998). "Risk assessment and management of potential flooding in the Netherlands." Floodplain Risk Management: Proceedings of an International Workshop on Floodplain Risk Management, Hiroshima, 11-13 November 1996 edited by S. Fukuoka, Balkema, Rotterdam. 

  5. JICE (Japan Institute of Construction Engineering). (2000). Comprehensive strategy for floodplain management. 

  6. Kim, C. S. and Suh, M. S. (2009). "Change-point and change pattern of precipitation characteristics using bayesian method over South Korea from 1954 to 2007." Korean Meteorological Society, Vol. 19, No. 2, pp. 199-211 (in Korean). 

  7. Kim, D. H. (2018). Determination of design frequency of local rivers considering disaster condition, Master Thesis, Kangwon National University, Korea (in Korean). 

  8. Min, B. M. (2010). Estimation of the potential flood damage for flood safety evaluation of Young-San River Basin, Ph.D. Dissertation, Chosun University, Korea (in Korean). 

  9. MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) (2000). Water vision 2020 (in Korean). 

  10. MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) (2008a). Guidelines for calculating the potential risk of urban flood damage and the design frequency of the watershed (in Korean). 

  11. MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) (2008b). Guidelines for establishing a comprehensive watershed flood control plan (in Korean). 

  12. MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) (2016). Commentary of rivers design standard (in Korean). 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로