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이변량 지역빈도해석을 이용한 우리나라 극한 강우 분석
Bivariate regional frequency analysis of extreme rainfalls in Korea 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.51 no.9, 2018년, pp.747 - 759  

신주영 (연세대학교 토목환경공학과) ,  정창삼 (인덕대학교 토목환경공학과) ,  안현준 (연세대학교 토목환경공학과) ,  허준행 (연세대학교 토목환경공학과)

초록
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다변량 빈도해석지역빈도해석의 장점을 동시에 가지는 다변량 지역빈도해석은 다양한 변수를 고려함으로써 수문 현상에 대하여 많은 정보를 얻을 수 있고 많은 가용 자료 수로 인하여 높은 정확도의 분석결과를 도출할 수 있다. 현재까지는 우리나라의 강우 자료를 이용하여 다변량 지역빈도해석이 시도된 적이 없어 국내의 강우 자료를 대상으로 다변량 지역빈도해석의 적용성을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 다변량 지역빈도해석의 매개변수 추정, 최적 분포형 선정, 확률수문량 성장곡선 추정 등에 집중하여 이변량 수문자료인 연 최대 강우량-지속기간 자료에 대하여 이변량 지역빈도해석의 적용성을 평가하였다. 기상청 71개 지점에 대하여 분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 적용된 지역강우자료의 최적 copula 모형으로는 Frank와 Gumbel copula 모형이 선택되었고 주변분포형에 대해서는 지역별로 Gumbel과 대수정규분포와 같은 다양한 분포형이 최적 분포형으로 선택되었다. 상대제곱근오차(relative root mean square error)를 기준으로 지역빈도해석이 지점빈도해석보다 안정적이고 정확한 확률수문량 곡선 추정을 하였다. 이변량 강우분석에서 지역빈도해석을 적용하면 안정적인 수공구조물 설계기준 제시와 강우-지속기간 관계를 모형화 할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Multivariate regional frequency analysis has advantages of regional and multivariate framework as adopting a large number of regional dataset and modeling phenomena that cannot be considered in the univariate frequency analysis. To the best of our knowledge, the multivariate regional frequency analy...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • (2018)이 수행하였다. 본 연구에서는 Shin et al. (2018)의 후속 연구로 이변량 지역빈도해석에서 매개변수 추정방법, 최적 확률분포형 선정, 확률수문량 산정에 대한 연구를 진행하여 국내 연최대 강우량-지속기간 자료에 대한이변량 지역빈도해석의 적용성을 평가하였다.
  • 두 번째 단계는 동질지역 내에서 지역 확률수문량 성장곡선을 구하는 단계이다. 본 연구에서는 두 번째 단계인 동질지역 내에서 지역 확률수문량 성장곡선을구하는 단계에 관하여 연구를 진행하였다. 수문학적 동질지역을 구분하기 위해서는 우선 군집분석을 통하여 개략적인 수문학적 동질지역을 만든 다음, 생성된 군집안의 지점 자료들이 동질한지를 L-comoment의 기반의 이질성척도를 이용하여 판단한다.
  • 본 연구에서는 이변량 지역빈도해석기법의 한국의 극한 강우사상 관한 적용성을 평가하였다. 분석 자료로는 연최대강우량-지속기간 자료를 사용하였다.
  • Chebana and Ouarda (2009)는 이변량 자료에 대하여 copula 모형을 이용한 이변량 지역빈도해석 방법을 제안하였다. 이 연구에서는 일변량 자료에서 사용되는 지수홍수법을 이변량자료에 적용할 수 있도록 수정하였다. Ben Aissia et al.

가설 설정

  • 본 연구에서는 이변량 지역빈도해석을 실시하기 때문에 기존에 사용되는 지점자료의 확률수문량에 대한 RRMSE가 아닌 확률수문량 곡선 전체에 대한 RRMSE를 계산하여야 한다. 실제 확률수문량의 참값을 알 수 없기 때문에, 본 연구에서는 관측 값 대신 모의실험을 통하여 참값을 가정하고, 이변량모형의 성능을 평가하였다. 이변량 빈도해석에서 사용되는 RRMSE는 Eq.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
빈도해석은 수공학분야에서 무엇을 위해 수행되는가? 수공학분야에서 빈도해석은 극한 현상을 모의하거나, 수공구조물의 설계기준을 산정하기 위해서 널리 사용되고 있다. 전통적으로 일변량 자료에 대한 빈도해석이 수공학분야에서 널리 사용되어 왔다.
다변량 자료가 일변량 자료보다 빈도해석에 널리 사용된 이유는 무엇인가? 전통적으로 일변량 자료에 대한 빈도해석이 수공학분야에서 널리 사용되어 왔다. 다변량 자료를 이용할 경우 일변량에서 분석할 수 없는 다양한 정보를 얻을 수 있기 때문에 다변량 자료를 이용한 빈도해석이 연구되었다. 국내에서도 극한 강우와 가뭄과 같은 다양한 극한 현상에 대해서 다변량 빈도 해석이 연구되고 있다(Joo et al.
다변량 빈도해석이 가지는 단점을 극복한 방법은 무엇인가? 다변량 빈도해석이 가지는 단점을 극복하기 위해 지역빈도해석기법을 다변량 빈도해석에 적용하는 연구가 많이 진행되고 있다. Chebana and Ouarda (2009)는 이변량 자료에 대하여 copula 모형을 이용한 이변량 지역빈도해석 방법을 제안하였다. 이 연구에서는 일변량 자료에서 사용되는 지수홍수법을 이변량자료에 적용할 수 있도록 수정하였다. Ben Aissia et al.
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참고문헌 (19)

  1. Abdi, A., Hassanzadeh, Y., Talatahari, S., Fakheri-Fard, A., Mirabbasi, R., and Ouarda, T .B. M. J. (2017). "Multivariate regional frequency analysis: Two new methods to increase the accuracy of measures." Advances in Water Resources, Vol. 107, pp. 290-300. 

  2. Bellman, R., Corporation, R., and Collection, K. M. R. (1957). Dynamic programming. Princeton University Press. 

  3. Ben Aissia, M. A., Chebana, F., Ouarda, T .B. M. J., Bruneau, P., and Barbet, M. (2015). "Bivariate index-flood model: case study in Quebec, Canada." Hydrological Sciences Journal, IAHS, Vol. 60, No. 2, pp. 247-268. 

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  15. Nam, W. S., Kim, T., Shin, J.-Y., and Heo, J.-H. (2008). "Regional rainfall frequency analysis by multivariate techniques." Journal of Korea Water Resources Association, KWRA, Vol. 41, No. 5, pp. 517-525. 

  16. Nelsen, R. B. (2006). An introduction to copulas. Springer. 

  17. Requena, A. I., Chebana, F., and Mediero, L. (2016). "A complete procedure for multivariate index-flood model application." Journal of Hydrology, Vol. 535, pp. 559-580. 

  18. Shin, J.-Y., Jeong, C., Joo, K., and Heo, J.-H. (2018). "Hydrological homogeneous region delineation for bivariate frequency analysis of extreme rainfalls in Korea." Journal of the Korea Water Resources Association, KWRA, Vol. 51, No. 1, pp. 49-60. 

  19. Song, H.-K., Joo, K., Jeong, J., and Heo, J.-H. (2016). "A comparative study on the inter-event time with the time-resolution of rainfall data." Proceedings Korea Water Resources Association Conference 2016, KWRA, p. 167. 

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