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관측강우강도의 경향성 기울기 변화를 고려한 강우빈도 해석

Rainfall Frequency Analysis Considering Change of Trend Slope in Observed Rainfall Intensity

한국수자원학회 2011년도 학술발표회, 2011 May 19, 2011년, pp.26 - 30  

장선우 (한양대학교 대학원 건설환경공학과) ,  서린 (한국건설기술연구원) ,  최민하 (한양대학교 건설환경공학과) ,  김태웅 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
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최근 기후변화에 따라 강우의 패턴이 변화하고 있다. 강우일수는 줄어드는 반면, 강우강도는 증가하여, 홍수로 인한 많은 피해에 직면하고 있다. 이러한 기상이변은 홍수방어시스템을 위한 수공구조물에도 많은 영향을 미친다. 수공구조물을 설계할 때, 일반적으로 강우 기록들의 통계적 특성이 정상성을 가진다고 가정한다. 하지만 최근의 강우 자료를 분석하면, 시간에 따라 평균, 분산, 왜곡도와 같은 기본 통계량이 변화하는 것을 알 수 있다. 따라서, 수공구조물의 설계를 위한 확률 강우량은 이러한 기후변화에 따른 자료의 특성을 반영할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 강우 자료의 비정상성의 특성을 이용하여 확률강우량을 산정하는 것이다. 최근 비정상성 강우빈도해석에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이들 연구는 대부분 목표연도까지 경향성의 기울기가 증가, 또는 일정하다고 가정한다. 하지만, 현재는 경향성이 있지만, 목표연도에는 경향성이 없을 경우도 있고, 또는 경향성이 있어도 그 기울기가 적어지는 경향을 보일 수도 있다. 본 연구에서는 현시점과 목표연도의 시점에 대한 경향성 기울기의 변화를 고려하여 비정상성 강우빈도해석을 수행하였다. 대상지점 선정은 통계적 경향성 검정, Mann-Kendall test를 이용하여 1994년(현재시점)에 경향성이 있다고 판단되는 관측지점을 대상지점으로 선정하였다. 분석 방법은 24시간 임계지속시간의 연최대강우자료를 구축하였다. 자료를 현시점까지 선형회귀식을 이용하여 잔차 계열을 산정하고, Gumbel 분포를 이용하여 확률 잔차를 산정하였다. 확률강우량을 추정하기 위해 추세요소를 산정하였다. 기울기의 증가 혹은 감소 경향을 회귀모형을 이용하여 추세요소를 산정하였고, 잔차의 확률빈도와 추세요소의 합으로 비정상상 확률강우량을 산정하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만, 대부분 연구들은 강우의 경향성이 일정 하거나, 경향을 가지고 있는 자료의 추세선이 증가할 것이라는 가정을 가지고 있다. 본 연구에서 강우자료 추세선의 기울기가 증가와 감소에 따라 구분하여 빈도해석의 방법을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 2009년 경향성을 가지고 있는 지점 중 2000년과 비교하여 지속시간 24시간의 연최대 강우량의 추세선 기울기의 증, 감에 따라 구분하였고, 현시점이 2000년이라 가정하여 2009년의 비정상성 강우빈도해석을 위한 방법을 제안하였다. 추세선 기울기의 증가 경향을 가지고 있는 지점은 거창과 문경이었으며, 감소 경향을 가지고 있는 지점은 인제와 추풍령이었다.

가설 설정

  • 1. 본 연구에서 제시한 비정상성 강우빈도해석은 목표연도의 강우자료의 추세선 기울기의 증가와 감소에 따라서 영향을 받는다.
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