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수문관측기기 호우피해에 따른 결측자료의 생성
The Formation of Missing Data through Heavy Rain Damage of the Hydrological Gauging Instrument 원문보기

한국수자원학회 2012년도 학술발표회, 2012 May 16, 2012년, pp.305 - 309  

김동필 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 수자원연구실) ,  이동률 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 수자원연구실)

초록
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한국건설기술연구원의 주요사업인 "산지하천 유역의 홍수예측을 위한 수문조사(2011~2015년)"의 Test-bed 유역중의 하나인 설마천 유역(경기도 파주시 적성면)의 중류부에 위치한 사방교 수위관측소는 2011년 7월 중부지방의 집중호우에 의해 수위관측소가 유실되는 초유의 사태가 발생한 바 있다. 이에 따라 수위관측기기와 부대시설물이 모두 피해를 입었으며, 그 이후 수위관측소 운영이 중단되었다. 다만 유역출구인 전적비교 수위관측소는 일부분 피해가 있었으나, 정상적인 기능을 유지하여 결측이 없는 운영이 이루어졌다. 2011년 사방교 수위관측소의 수위관측 자료는 호우피해 발생 이전 관측자료 수집이 이루어진 2011년 7월 8일 13:30분까지 자료가 있으며, 그 이후는 호우피해에 의한 관측기기의 유실로 모두 결측이다. 따라서 본 연구는 2011년 7월 8일 13:30분 이후 관측이 이루어지지 못한 사방교 수위관측소의 유량자료를 모의 생성한 후 유역출구인 전적비교 수위관측소의 유량자료와 상 하류 유량 및 유출률 검토를 통하여 미관측기간의 결측자료를 최종 생성하였다. 최종 모의 생성된 유량자료는 2011년 이전의 유역의 수문학적 특성과 매우 유사한 경향을 보이므로 모의 생성된 결과는 매우 양호한 것으로 판단된다. 이러한 결과는 설마천 유역의 지속적인 운영과 아울러 6개 우량관측소의 우량자료와(2011년 7월 집중호우에 의해 1개 우량관측소 유실 발생), 유역출구인 전적비교 수위관측소의 신뢰성 높은 수위, 유량자료가 있었기에 가능한 일이다. 설마천 유역 수문자료는 홈페이지(http://seolmacheon.kict.re.kr)와 동시에 운영되는 '설마천-차탄천 수문정보시스템'을 통해 유역정보 및 자료를 저장하고 있으며, 제공을 통해 자료를 공유하고 있다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 따라서, 본 연구에서는 사방교 수위관측소의 유역평균우량(2010년 1월∼2011년 12월), 유량(2010년 1월∼2011년 7월)과 증발산량(2010년 1월∼2011년 12월, 2011년에는 설마천 유역에서 기상관측이 이루어지 못하였으므로 인근 동두천, 문산 기상청의 2개년 기상자료를 이용하여 산정) 자료의 이용과 모형의 적용을 통하여 결측기간의 유량자료를 모의 생성한 후 유역출구인 전적비교 유량자료 및 유출률 검토를 통하여 유량자료를 확정하였다.
  • 즉, 사방교 수위관측소의 2011년 7∼12월의 모의 유량 자료를 생성하였으며, 유역출구인 전적비교 유량자료와 비교 및 유출률 검토를 통하여 유량자료를 확정하였다.

대상 데이터

  • 본 연구는 설마천 유역의 중류부 위치한 사방교 수위관측소의 2011년 7월 24∼28일 발생한 657.9㎜의 호우로 인한 관측기기의 유실로 결측이 발생한 바 있으며, 지속적으로 축적해온 수문자료로부터 결측기간의 수문자료를 생성하였다.
  • 설마천 유역의 사방교 수위관측소의 관측기기 호우피해에 따른 결측자료의 생성을 위한 수문자료는 표 2와 같다. 수문분석을 위한 대상기간의 자료는 2010년 이후의 자료만을 이용하였으며, 수문분석을 위한 시간 간격은 일단위로 하였다. 관측된 6개 우량관측소의 지점우량을 타 지점과 비교 검토하여 확정하였으며, 티센 가중법을 적용하여 유역평균우량을 산정하였다.
  • 유역의 증발산량 산정을 위한 최소한의 기상자료로는 일기온(최고, 최저), 일상대습도(최대, 평균, 최소), 일평균 풍속, 일조시간, 관측소고도, 위도자료 등이다. 이들 기상 자료는 설마천 유역 인근에 위치한 동두천, 문산 기상청의 자료를 이용하였다. 그리고, 2010년에 개발된 사방교 수위관측소의 수위-유량관계곡선식 등이 있다.

이론/모형

  • 수문분석을 위한 대상기간의 자료는 2010년 이후의 자료만을 이용하였으며, 수문분석을 위한 시간 간격은 일단위로 하였다. 관측된 6개 우량관측소의 지점우량을 타 지점과 비교 검토하여 확정하였으며, 티센 가중법을 적용하여 유역평균우량을 산정하였다. 유역의 증발산량 산정을 위한 최소한의 기상자료로는 일기온(최고, 최저), 일상대습도(최대, 평균, 최소), 일평균 풍속, 일조시간, 관측소고도, 위도자료 등이다.
  • 설마천 유역의 사방교 수위관측소의 관측기기 유실 이후의 결측기간의 유출량을 모의하기 위한 분석 모형으로는 NWS-PC 모형을 선정하였다. 미국 국립 기상국(NWS)의 수문예측사업 그룹은 강수, 눈의 축적과 융해, 토양함수상태의 계산, 흐름에 대한 매개변수 최적화 등의 유출 예측 체계를 프로그램화하여 NWSRFS 모형을 개발하였으며, NWS-PC 모형은 NWSRFS 모형의 축소모형으로 크게 토양함수 상태계산 부모형과 흐름에 대한 추적 부모형으로 구분된다.
  • 미국 국립 기상국(NWS)의 수문예측사업 그룹은 강수, 눈의 축적과 융해, 토양함수상태의 계산, 흐름에 대한 매개변수 최적화 등의 유출 예측 체계를 프로그램화하여 NWSRFS 모형을 개발하였으며, NWS-PC 모형은 NWSRFS 모형의 축소모형으로 크게 토양함수 상태계산 부모형과 흐름에 대한 추적 부모형으로 구분된다. 토양함수 상태계산 모형은 수문순환 과정의 토지부분에서 입력된 강우를 하도 흐름의 유입량으로 변환시키며, 흐름에 대한 추적 모형의 기능은 하도 유입량의 유역 또는 소유역 출구의 유출로 추적하며 운동파 추적법이나 단위도 Muskingum 방법의 조합을 사용한다. NWS-PC 모형은 1시간단위 또는 일단위의 유출 분석에 적합한 모형으로 입력되는 자료는 유역에 적용할 토양함수 상태 관련 매개변수 및 하도추적을 위한 유역특성자료가 포함된 주입력 파일과 강우량, 잠재증발산량, 유출량 등이 입력되어 있는 총 4개의 입력화일이 요구된다.
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