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유출모형을 이용한 곡교천 유역의 강우-유출 특성 분석
Analysis of Rainfall-Runoff Characteristics in Gokgyochun Basin Using a Runoff Model 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.2, 2019년, pp.404 - 411  

황병기 (상명대학교 건설시스템공학부) ,  조용수 (상명대학교 건설시스템공학부) ,  양승빈 (상명대학교 환경자원학과)

초록
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곡교천 유역의 홍수-유출 특성을 파악하는 연구를 수행하기 위하여 HEC-HMS 모형을 적용하였다. 이 유역은 일부 소유역에서 대규모 농업용 저수지가 있어 소유역으로부터 발생한 초기 유출이 저수지에 의해서 상당량 저류되는 특징을 갖고 있다. 이러한 현상을 반영하기 위하여 3가지 침투모의 방법을 사용하였으며, 방법 1은 기존의 유출곡선지수법, 방법 2는 방법 1에 표면법 기능을 추가한 방법, 방법 3은 초기 및 일정손실율 방법이다. 모형은 3가지 방법으로 손실계산, Clark의 단위도법으로 강우의 직접유출 변환, 지수함수적 감소법으로 기저유량, Muskingum 법으로 하도추적 하는 과정을 포함한다. 모형에서 최적화 기법을 시행착오법과 병행하여 최적화 변수를 도출하였다. NSE, RAR, and PBIAS 등의 평가지표를 사용하여 모형의 보정을 수행하였다. 유출체적, 첨두유량, 첨두발생시각 등에 대하여 모의치와 실측치를 비교한 결과 초기손실을 반영할 수 있도록 설계된 방법2와 3에서 우수한 결과를 나타낸 반면, 그렇지 못한 방법 1은 모의치와 실측치의 차이가 큰 것으로 나타났다. 복합 강우인 경우에 방법 3은 방법 2에 비하여 좋은 결과를 나타내지 못하였다. 결론적으로 방법 2가 단일 강우나 복합강우 모두 좋은 결과를 주는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 정책입안자가 홍수관리대책을 수립하는 데 유용한 도구로서 사용되어 질 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the HEC-HMS was applied to determine rainfall-runoff processes for the Gokgyuchun basin. Several sub-basins have large-scale reservoirs for agricultural needs and they store large amounts of initial runoff. Three infiltration methods were implemented to reflect the effect of initial l...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 모형의 다양한 강우-유출 사상에 대한 유출체적, 첨두유량 및첨두 발생시각, 도달시간 등에 관한 모의 능력을 평가하고, 유역에서 실제 관측한 수문사상과 모형의 여러 가지 방법으로 산출한 수문사상과 비교 및 분석함으로써, 곡교천 중·하류 지역 하천 특성에 가장 적합한 강우-유출 방법을 도출하고자 한다.
  • 모형[6]이 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 다수의 국내외 적용사례가 있는 HEC-HMS를 이용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
곡교천 유역의 특징은 무엇인가? 곡교천 유역의 홍수-유출 특성을 파악하는 연구를 수행하기 위하여 HEC-HMS 모형을 적용하였다. 이 유역은 일부 소유역에서 대규모 농업용 저수지가 있어 소유역으로부터 발생한 초기 유출이 저수지에 의해서 상당량 저류되는 특징을 갖고 있다. 이러한 현상을 반영하기 위하여 3가지 침투모의 방법을 사용하였으며, 방법 1은 기존의 유출곡선지수법, 방법 2는 방법 1에 표면법 기능을 추가한 방법, 방법 3은 초기 및 일정손실율 방법이다.
지속적인 하천 정비 사업의 문제점은 무엇인가? 이와 같이 최근 우리나라는 기후변화로 인해 매우 큰 강우가 자주 발생하여 하천 시설물 설계빈도 이상의 홍수가 증가하고 있다. 지속적인 하천 정비 사업으로 침수면적은 감소하고 있으나, 도시화, 산업화 등으로 불투수 면적이 증가하고 있고, 하천변의 저지대 개발 및 지하 생활공간 등이 증가하면서 내수배제 불량에 따른 침수위험성이 증대되고 있는 실정이다[2].
홍수량 산정 방안의 종류는 무엇인가? 이와 같은 피해를 저감하기 위해서는 강우-유출과정에 대한 적절한 해석과 정확도 높은 강우의 예측과 홍수량 산정이 필요하다. 홍수량 산정 방안으로 강우-유출 모형을 이용하여 집중형 수문모형과 분포형 수문모형이 있다. 집중형 모형은 유역의 강우-유출 관계를 모의하기 위해 공간적으로 변화하지 않는 수문성분 과정을 대표하는 평균적인 모형 매개변수를 사용하는 반면, 분포형 모형에서는 공간적으로 변하는 물리변수를 사용하여 이를 격자기반으로 풀어서 유출을 산정하게 된다.
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참고문헌 (17)

  1. Ministry of Public Safety and Security(MPSS), 2016, 2015 Annual report of disaster. 

  2. Ministry of Land Infrastructure and Transport(MOLIT), 2016, Master plan for water resources (revision 3.0). 

  3. Hong, J.B., Kim, B.S., Yoon, S.Y., 2006, Evaluation of Accuracy of the Physics Based Distributed Hydrologic Model Using $Vflo^{TM}$ Model, Journal of the Korean Society of Civil Engineer, 26, 613-622. 

  4. USACE, 2015, Hydrologic modeling System HEC-HMS, user's manual (version 4.1), US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, Davis, CA, 2015. 

  5. DHI, 1999, MIKE-SHE water movement: user manual, Danish Hydraulic Institute, Horsholm, Denmark. 

  6. Vieux and Associates, 2004, $Vflo^{TM}$ desktop user manual, Norman, Oklahoma, USA. 

  7. Kim, S.H., Park, M.J., Gang, S.M., Kim, S.J., 2006, Modeling rainfall-runoff simulation system of Jinwie watershed using GIS based HEC-HMS model, Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, Vol.9, No.4, pp.119-128. 

  8. Yang, S.C., Yang, S.K., Lee, J.H., Jung, W.Y., Ko, K.H., 2015, Flood discharge analysis on land use changes in Han Stream Jeju Island, Journal of Environmental Science, 24(4), 425-435. 

  9. Yang, S.K., Kim, M.C., Gang, B.S., Kim, Y.S., Kang, M.S., 2017, Estimation of flood discharge based on observation data considering the hydrological characteristics of the Han stream basin in Jeju Island, 26(12), 1321-1331. 

  10. Jin, S.J. , Ham, C. H. , Cho, K. H., Kim, G. S., 2012, An Application in the Geum River basin using HEC-HMS model, 38th Convention and Civil Expo, Korean Society of Civil Engineers, 525-528. 

  11. Lim, J. H., Lee, B. H., Kim, B. S., 2012, Analysis of flood runoff characteristics in the Youngdong region using HEC-HMS hydrologic model, 38th Convention and Civil Expo, Korean Society of Civil Engineers, 718-721. 

  12. Zema, D. A., 2017, Comparing different infiltration methods of the HEC-HMS model : The Case study of the Mesima Torrent (Southern Italy), Land Degradation and Development, 28, 294-308. 

  13. Abushandi, E., Merkel, B., 2013, Modeling rainfall runoff relationships using HEC-HMS for a single rain event in an arid region of Jordan, Water Resources Management, 27, 2391-2409. 

  14. Jin, H., Liang, R., Tumura, P., 2015, Flood runoff in semi-arid and sub-humid regions, a case study: a simulation of Jianghe watershed in Nothern China, Water, 7, 5155-5172. 

  15. Halwatura. D, Najim, M.M., 2013, Application of the HEC-HMS model for runoff simulation in a tropical catchment, Environmental Modeling and Software, 46, 155-162. 

  16. Ministry of Construction and Transportation(MOCT), 2005, Master plan report on Sapgyechun watershed. 

  17. Water Resources Information System(WAMIS), 2017, http://www.wamis.go.kr 

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