[논문]경향성 분석과 수문학적 민감도 기법을 이용한 화천댐 유입량의 연별 변동량 규명

김상욱; 이철응

doi:10.3741/jkwra.2018.51.5.425

경향성 분석과 수문학적 민감도 기법을 이용한 화천댐 유입량의 연별 변동량 규명
Identification of yearly variation in Hwacheon dam inflow using trend analysis and hydrological sensitivity method 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.51 no.5, 2018년, pp.425 - 438

김상욱 (강원대학교 공과대학 토목공학과) , 이철응 (강원대학교 공과대학 토목공학과)

초록
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물순환에 영향을 미치는 원인과 결과를 분석하는 기존의 연구들은 대부분 강우-유출모형을 사용하고 있어 모형의 구축 및 매개변수의 보정과 검증에 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상자료만을 이용하여 유량의 변동성분을 정량화할 수 있는 수문학적 민감도 분석기법을 화천댐 상류유역에 적용하고 화천댐 유입량에 대한 1967~2017년 동안의 변동량을 자연적 요인과 인위적 요인으로 분리하여 제시하였다. 다양한 변동점 탐색기법을 사용한 결과 1999년이 통계적으로 유의한 변동점으로 탐색되었으며, 이를 활용하여 수문학적 민감도 분석을 5가지의 Budyko 함수들을 이용하여 산정한 결과 평균적으로 18.99억 $m^3/y$의 유입량 감소가 임남댐 건설로 인하여 발생된 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 기존 연구자들의 화천댐 유입량 감소량에 비해 다소 크게 산정된 결과이며, 이는 2000년대 이후 증가된 강우량 및 화천댐 유입량의 감소가 주된 영향을 미친 결과로 추정된다. 향후 월별, 계절별 단위의 분석이 추가로 연구될 필요가 있으며, 미래의 기후변화 상황을 고려한 예측을 통한 실효성 있는 계획이 수립될 필요가 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Existing studies that analyze the causes and effects of water circulation use mostly rainfall - runoff models, which requires much effort in model development, calibration and verification. In this study, hydrological sensitivity analysis which can separate quantitatively the impacts by natural factors and anthropogenic factor was applied to the Hwacheon dam upper basin from 1967 to 2017. As a result of using various variable change point detection methods, 1999 was detected as a statistically significant change point. Especially, based on the hydrological sensitivity analysis using 5 Budyko based functions, it was estimated that the average inflow reduction amount by Imnam dam construction was $1.890\;billion\;m^3/year$. This results in this study was slightly larger than the those by existing researchers due to increase of rainfall and decrease of Hwacheon dam inflow. In future, it was suggested that effective water management measures were needed to resolve theses problems. Especially, it can be suggested that the monthly or seasonal analysis should be performed and also the prediction of discharge for future climate change should be considered to establish resonable measures.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	모수적 검정이란?	관측된 시계열 자료에 있어서 특정 시점을 전후로 모집단의 평균 및 분산 특성이 동일한지의 여부를 규명하기 위해서는 통계학적 가설 검정(statistical hypothesis test)이 활용될 수 있으며, 통계학적 가설은 모수적 검정(parametric test)과비모수적 검정(non-parametric test)으로 구분된다. 모수적 검정은 모집단의 통계적 특성이 정규분포 등의 특정 분포를 따른다는 가정이 활용됨에 따라 이 같은 가정이 만족되지 않는 경우 검정력의 신뢰성이 감소될 수 있는 단점이 있으나 두 모집단의 평균 및 분산특성을 규명함에 있어 가장 기본적으로 사용될 수 있는 기법이다.
	통계학적 가설 검정 진행은 어떻게 되는가?	두 모집단의 평균에 대한 통계학적 가설 검정은 주로 두 모집단의 평균의 차이가 통계적으로 유의한지의 여부를 검정하게 되며, 이를 위해서는 두 모집단의 분산인 1과 2에 대한정보수집의 유무와 관측값 크기의 대 ․ 소여부에 따라 검정을 위한 분포 및 검정절차의 선택이 결정된다. 즉 대표본(일반적으로 자료개수가 30 이상)인 경우 two sample Z-test를, 소표본(일반적으로 자료개수가 30 미만)인 경우 two sample t-test를 사용하며, 모집단의 분산을 모르는 경우는 표본 표준편차를 이용한 검정절차를 진행하게 된다.
	유량 또는 댐유입량는 무엇에 의해 변동되는가?	특정 지점에서 관측된 유량 또는 댐유입량 자료는 관측된 상류지점에서의 강수, 온도, 증발산 등의 자연적 요인(natural factor)과 토지이용도의 변화, 댐 건설, 취수 등의 인위적 요인(anthropogenic factor)이 총체적으로 반영된 자료로 시간에 따라 변동된다. 수문순환에 영향을 미치는 요인을 분석하기 위한 기존 연구는 주로 수문학적 요인들과 자연적 요인 및 인위적 요인들 사이의 관계를 규명하는 데 초점을 두고 진행되었다(Pike 1964; Nash and Gleick 1991; Burn 1994).

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