초록

1. 산지유역에 적합한 홍수모형 및 분포형 매개변수 구축 방안
2. 산지유역 돌발홍수 위험예상지역 선정방안 수립
3. 지상강우자료를 활용한 예측강우의 신뢰성 확보기술 개발
4. 돌발홍수예측을 위한 의사결정 지원 프로세스 개발
5. 강우보정기법을 적용한 예측강우 시스템 구축
6. 의사결정지원시스템 프로토타입 및 경보발령 실시간 전달시스템 개발

Abstract ▼

1. Construct parameters of flood and distributed models in mountain
2. Establish standards dangerous areas predicted for flash flood
3. Develop technique for dependability of prediction rainfall using rainfall observation
4. Develop decision making support process for flash flood prediction

1. Construct parameters of flood and distributed models in mountain
2. Establish standards dangerous areas predicted for flash flood
3. Develop technique for dependability of prediction rainfall using rainfall observation
4. Develop decision making support process for flash flood prediction
5. Construct prediction rainfall system applying rainfall estimation methods
6. Develop prototype of decision making support system and warning system in real time

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ... 17
• 1.1 연구배경 및 목적 ... 17
• 1.2 연구내용 및 방법 ... 19
• 1.3 연구구성 및 흐름 ... 23
• 제 2 장 산지유역에 적합한 홍수모형 적용성 향상 방안 ... 27
• 2.1 집중형 모형의 단위도 합성기법 검토 및 제시 ... 27
• 2.1.1 집중형 모형의 단위도 합성기법 검토 ... 27
• 2.1.2 실시간 유출수문곡선 산정 기법 제시 ... 29
• 2.2 집중형 모형의 예측 적용성 향상을 위한 지배방정식 보완방안 ... 34
• 2.2.1 지형학적순간단위유량도 ... 34
• 2.2.2 집중형 모형의 지배방정식 보완 방안 ... 39
• 2.3 실측자료에 기반한 모형간 유출응답특성 비교 분석 ... 44
• 2.4 돌발홍수 예측 적용도 향상을 위한 모형 보정 방안 ... 54
• 제 3 장 산질유역에 적합한 분포형모형의 매개변수 구축방안 ... 63
• 3.1 GIS를 이용한 자료 전처리 과정 체계화 ... 63
• 3.2 물리적개념의 격자형 산지지형에 적합한 유출해석기법 개발 ... 66
• 3.2.1 $Vflo^{TM}$ 모형 ... 66
• 3.2.2 $Vflo^{TM}$ 모형의 신뢰성 검토 ... 69
• 3.3 분포형 모형의 정확도 향상을 위한 매개변수 구축 ... 76
• 3.3.1 모형 적용을 위한 자료 ... 76
• 3.3.2 모형 적용시 소차발생 원인 분석 ... 81
• 3.3.3 모형 적용을 위한 매개변수 구축 방안 ... 86
• 3.4 분포형 모형의 적용을 위한 시범유역 선정 및 타당성 검토 ... 89
• 3.4.1 분포형 모형의 시범유역 매개변수 구축 ... 89
• 3.4.2 분포형 모형의 시범유역 적용 및 타당성 검토 ... 94
• 제 4 장 산지유역 돌발홍수 워험예상지역 선정방안 수립 ... 101
• 4.1 산지유역 돌발홍수를 특성지표 검토 및 선정 ... 101
• 4.2 돌발홍수 위험지구 선정을 위한 평가요소의 선정 및 분석체계 수립 ... 108
• 4.2.1 돌발홍수 위험지구 평가요소 선정 ... 108
• 4.2.2 돌발홍수 위험지구 분석체계 수립 ... 111
• 4.3 다양한 위험요소를 고려한 돌발홍수예측지점의 선정 및 타당성 검토 ... 122
• 제 5 장 지상강우자료를 활용한 예측 강우의 신뢰성 확보 기술 개발 ... 131
• 5.1 국내외 강우보정기법 의 조사 ... 131
• 5.1.1 강우보정기법의 필요성 ... 131
• 5.1.2 강우보정기법의 조사 ... 133
• 5.2 강우보정기법의 적용 ... 134
• 5.2.1 머징기법을 이용한 강우보정기법 ... 134
• 5.2.2 조건부 합성기법을 이용한 강우보정 기법 ... 136
• 5.2.3 통계적 객관분석을 이용한 강우보정기법 ... 139
• 5.3 시공간적 변동성을 고려할 수 있는 면적강우량 산출기법의 개발 및 적용 ... 141
• 5.3.1 예측강우의 신뢰성 확보를 위한 지상강우자료의 활용 ... 141
• 5.3.2 예측 강우의 품질향상을 위한 면적강우량 산출기법의 적용 ... 146
• 5.4 예측자료의 전처리 기술 및 시스템 개발 ... 148
• 5.4.1 정도 평가 방법 ... 148
• 5.4.2 예측 강우 자료에 대한 정도 평가 ... 150
• 제 6 장 돌발홍수예측을 위한 의사결정 지원 프로세스 개발 ... 159
• 6.1 국내외 홍수예경보 의사결정 지원시스템 사례조사 ... 159
• 6.1.1 국내 홍수예경보 의사결정지원시스템 조사 분석 ... 160
• 6.1.2 국외 홍수예경보 의사결정지원시스템 조사 분석 ... 173
• 6.1.3 국내외 홍수예경보 의사결정지원시스템 비교 분석 ... 202
• 6.2 국내 홍수관련 예경보 정보활용방안 검토 ... 206
• 6.3 돌발홍수예측 및 경보발령 지원 의사결정 프로세스 개발 ... 213
• 제 7 장 요약 및 결론 ... 217
• 7.1 요약 ... 217
• 7.2 결론 ... 219
• 참고문헌 ... 221
• English Summary ... 230
• 그림차례 ... 0
• 그림 1.1 연구 구성도 ... 25
• 그림 1.2 산지돌발홍수예측시스템 구축을 위한 로드맵 ... 26
• 그림 2.1 강우에 대한 선형 비례와 비선형 비례의 차이 ... 27
• 그림 2.2 중첩방법별 유출수문곡선 합성 개념도 ... 30
• 그림 2.3 실시간 합성유출수문곡선 표출 ... 31
• 그림 2.4 강우 입력자료의 예 ... 32
• 그림 2.5 출력자료의 예 ... 33
• 그림 2.6 격자기반 특성속도 산정 ... 40
• 그림 2.7 물리적 기반의 특성속도 산정 절차 ... 42
• 그림 2.8 봉화군 B 지역 ... 45
• 그림 2.9 강우지속시간 20분에 대한 유출응답특성 비교 ... 53
• 그림 2.10 봉화군 B 지역의 특성속도 산정을 위한 GIS 데이터 ... 54
• 그림 2.11 봉화군 B 지역의 Sheet Flow 영역 ... 57
• 그림 2.12 봉화군 B 지역의 Concentrated flow 영역 ... 57
• 그림 2.13 봉화군 B 지역의 Channel flow 영역 ... 58
• 그림 2.14 봉화군 B 지역의 Characteristic Vey ... 59
• 그림 2.15 봉화군 B 지역의 17개 주요지점 ... 60
• 그림 2.16. 봉화군 B 지역의 17개 주요지점 ... 60
• 그림 3.1 GIS 전처리 과정 ... 64
• 그림 3.2 $Vflo^{TM}$ 모형의 구성 개요 ... 67
• 그림 3.3 $Vflo^{TM}$ 모형의 기본개념도 ... 69
• 그림 3.4 안성천유역 VfloU 모형 ... 70
• 그림 3.5 분포형 모형 레이더 강우자료 입력 예 ... 70
• 그림 3.6 평택과 공도 지점의 $Vflo^{TM}$ 모형 홍수량 산정 ... 71
• 그림 3.7 $Vflo^{TM}$ 모형 수문곡선과 관측치 비교 ... 72
• 그림 3.8 분포형 모형 적용을 위한 가상유역 ... 73
• 그림 3.9 남강댐유역 $Vflo^{TM}$ 모형 적용 결과 ... 73
• 그림 3.10 임진강유역에 대한 $Vflo^{TM}$ 모형 적용 ... 74
• 그림 3.11 레이더 강우와 $Vflo^{TM}$ 모형에 의한 유출 모의 ... 74
• 그림 3.12 분포형 모형을 이용한 중랑천 대홍수 모의 ... 75
• 그림 3.13 $Vflo^{TM}$ 모형의 입력자료 구성 ... 76
• 그림 3.14 등고선을 이용한 DEM 생성 ... 82
• 그림 3.15 토양조사자료에 의한 토양원도 작성 순서 ... 84
• 그림 3.16 $Vflo^{TM}$ 모형의 매개변수 구축 과정 ... 86
• 그림 3.17 하천흐름도 ... 90
• 그림 3.18 흐름 누적도 ... 90
• 그림 3.19 유역 경사도 ... 91
• 그림 3.20 하도 경사도 ... 91
• 그림 3.21 하도폭 ... 92
• 그림 3.22 조도계수 ... 93
• 그림 3.23 불투수율 ... 93
• 그림 3.24 수리전도도 ... 94
• 그림 3.25 유효공극률 ... 94
• 그림 3.26 Wetting Front ... 94
• 그림 3.27 $Vflo^{TM}$ 모형의 메인 화면 ... 95
• 그림 3.28 안동댐 유역자료 로딩 화면 ... 95
• 그림 3.29 $Vflo^{TM}$ 모형에 입력된 안동댐유역의 흐름방향 ... 96
• 그림 3.30 강우 입력 모드 ... 96
• 그림 3.31 강우지속시간 20분에 대한 도산수위표지점에서 $Vflo^{TM}$ 모형의 유출해석 화면 ... 97
• 그림 3.32 모형별 첨두유출량 비교 ... 100
• 그림 4.1 봉화군 B 지역의 주변 주요 관광지 ... 102
• 그림 4.2 한계우량의 재현기간에 따른 위험지구 ... 105
• 그림 4.3 하천폭을 고려한 위험지구 선정 ... 106
• 그림 4.4 봉화군 B 지역의 주변 주요 관광지 ... 109
• 그림 4.5 돌발홍수 위험지구 분석 절차 ... 112
• 그림 4.6 PROMETHEE 적용 절차 ... 115
• 그림 4.7 선호함수 유형 ... 116
• 그림 4.8 Entropy 정리 이론 ... 122
• 그림 4.9 GIS를 이용한 평가지표의 자료 획득 과정 ... 123
• 그림 4.10 평가항목 가중치 산정 절차 ... 125
• 그림 4.11 돌발홍수 위험지구 구분 ... 130
• 그림 5.1 MAPLE 자료의 신뢰성 평가에 대한 순서도 ... 132
• 그림 5.2 Cokriging 방법을 이용한 품질향상 방법 ... 136
• 그림 5.3 SCM 방법의 영향원 반경 내의 관측자료 ... 138
• 그림 5.4 SCM 방법의 1차원 개념도 ... 138
• 그림 5.5 지자체 지상강우지점 ... 145
• 그림 5.6 MAPLE 자료 예 ... 145
• 그림 5.7 G/R비 산정시 적용되는 지상강우자료 ... 146
• 그림 5.8 청암 2우량국의 품질 향상 전의 MAPLE 자료 ... 147
• 그림 5.9 청암 2우량국의 품질 향상 후의 MAPLE 자료 ... 147
• 그림 5.10 상대오차 산정 방법 ... 149
• 그림 5.11 평균보정 전.후에 대한 상대오차($10{\times}10km$, 평균-평균) ... 151
• 그림 5.12 평균보정 전.후에 대한 상대오차($10{\times}10km$, 지점-지점) ... 151
• 그림 5.13 평균보정 전.후에 대한 상대오차($30{\times}30km$, 평균-평균) ... 152
• 그림 5.14 평균보정 전.후에 대한 상대오차($30{\times}30km$, 지점-지점) ... 152
• 그림 5.15 평균보정 전.후에 대한 상대오차($100{\times}100km$, 평균-평균) ... 153
• 그림 5.16 평균보정 전.후에 대한 상대오차($100{\times}100km$, 지점-지점) ... 153
• 그림 6.1 의사결정지원시스템의 구성 ... 160
• 그림 6.2 한강유역의 수문관측소 현환 ... 161
• 그림 6.3 한강홍수통제소의 전산장비 구성도 ... 162
• 그림 6.4 낙동강유역의 수문관측소 현황 ... 163
• 그림 6.5 낙동강홍수통제소의 전산장비 구성도 ... 164
• 그림 6.6 금강유역의 수문관측소 현황 ... 165
• 그림 6.7 금강홍수통제소의 전산장비 구성도 ... 165
• 그림 6.8 영산강유역의 수문관측소 현황 ... 166
• 그림 6.9 영산강홍수통제소의 전산장비 구성도 ... 167
• 그림 6.10 섬진강유역의 수문관측소 현황 ... 168
• 그림 6.11 섬진강홍수통제소의 전산장비 구성도 ... 168
• 그림 6.12 홍수시 저수지의 실시간 운영을 위한 의사결정 지원시스템의 설계 ... 170
• 그림 6.13 KOWACO 모형의 파일 구성도 ... 172
• 그림 6.14 KOWACO 모형의 GUI ... 172
• 그림 6.15 미국의 홍수관리 체계도 ... 174
• 그림 6.16 미국의 도플러 레이더를 이용한 기상관측 범위 및 구역 ... 175
• 그림 6.17 수문기상 해석 시스템(HAS)의 구조 ... 176
• 그림 6.18 국립기상청의 홍수예경보 절차 ... 176
• 그림 6.19 NWSRFS 홍수예측 모형 ... 178
• 그림 6.20 NWSRFS 사용되는 모형 ... 179
• 그림 6.21 NWSRFS System의 구조 ... 179
• 그림 6.22 NWS 인터넷의 돌발홍수예경보 상황도 ... 181
• 그림 6.23 미국의 돌발흥수예경보 현황 ... 181
• 그림 6.24 일본의 하천 정보의 흐름도 ... 182
• 그림 6.25 강우레이더를 이용한 강우량측정 ... 185
• 그림 6.26 매스컴에서 나타내는 여러 정보 ... 185
• 그림 6.27 재해 상황에 대한 홍수지도 예 ... 188
• 그림 6.28 유럽 조기 홍수경보 시스템 ... 189
• 그림 6.29 분포형 강우-유출모형으로서의 LISFLOOD 구성 ... 190
• 그림 6.30 LISFLOOD 모형의 모의 개념 ... 190
• 그림 6.31 LISFLOOD 모형의 구조 ... 191
• 그림 6.32 LISFLOOD 모형 의 입력자료 ... 192
• 그림 6.33 호주의 관측 영역 분할과 레이더 관측의 예 ... 193
• 그림 6.34 호주의 홍수예경보 시스템 중 레이더 및 인공위성 영상 ... 194
• 그림 6.35 EFFS 모형 구성 체계 ... 195
• 그림 6.36 EFPS 모형 GUI 화면 ... 196
• 그림 6.37 데이터 중심의 하천유역물관리 의사결정지원시스템 ... 197
• 그림 6.38 MMS의 시스템 구성도 ... 197
• 그림 6.39 CDSS Map Server 시스템 ... 198
• 그림 6.40 IQQM의 주요 구성요소 ... 200
• 그림 6.41 Waterware의 시스템 구조 ... 202
• 그림 6.42 홍수예경보 시스템의 일반적인 구조 ... 203
• 그림 6.43 강우-유출 모형의 분류 ... 205
• 그림 6.44 홍수예경보 발령 경로도 ... 207
• 그림 6.45 QPF 수치 모형의 개략도 ... 210
• 그림 6.46 홍수범람도의 해석이 연계된 후처리과정 ... 212
• 그림 6.47 불확실성을 고려한 의사결정 구간 ... 216
• 표차례 ... 0
• 표 2.1 SCS 무차원 단위도의 시간별 종거 ... 29
• 표 2.2 봉화군 B 지역의 기하학적 특성 ... 46
• 표 2.3 봉화군 B 지역의 CN값 산정 ... 46
• 표 2.4 봉화군 B 지역의 GCIUH 매개변수 ... 46
• 표 2.5 봉화군 B 지역의 GCIUH 첨두유출량 ... 47
• 표 2.6 봉화군 B 지역의 GCIUH 첨두발생시간 ... 48
• 표 2.7 봉화군 B 지역의 GIUH 첨두유출량 ... 49
• 표 2.8 봉화군 B 지역의 GIUH 첨두발생시간 ... 50
• 표 2.9 봉화군 B 지역의 유출응답특성 비교 ... 51
• 표 2.10 지표흐름 산정을 위한 조도계수 값 ... 59
• 표 2.11 봉화군 B 지역의 17개 주요지점에 대한 GIUH 매개변수 ... 61
• 표 3.1 토지 이용도 분류 체계 ... 85
• 표 3.2 토지이용에 따른 조도계수와 불투수율 ... 88
• 표 3.3 토양도에 따른 토양깊이 ... 88
• 표 3.4 토양도에 따른 침투계수 ... 89
• 표 3.5 강우지속시간 20분에 대한 봉화군 B 지역의 유출응답특성 비교 ... 99
• 표 4.1 봉화군 B 지역의 주변 주요 관광지 ... 102
• 표 4.2 재현기간별 강우지속시간별 확률강우량 ... 103
• 표 4.3 한계우량의 재현기간 ... 104
• 표 4.4 하천폭을 고려한 돌발홍수 위험지구 선정 ... 107
• 표 4.5 다기준 의사결정 방법별 비교 ... 114
• 표 4.6 선호함수와 선호임계치 ... 117
• 표 4.7 순위 선호 체계 ... 118
• 표 4.8 평가항목별 수집자료 ... 124
• 표 4.9 평가항목별 가중치 ... 126
• 표 4.10 V형 선호함수 파라미터 ... 127
• 표 4.11 17개 유역에 대한 선호지수 ... 127
• 표 4.12 돌발홍수 위험 순위 ... 128
• 표 4.13 돌발홍수 위험지구 구분 ... 129
• 표 5.1 MAPLE 품질향상에 적용된 지자체 지상강우계 ... 142
• 표 5.2 상대오차 산정 예 ... 149
• 표 5.3 $10{\times}10km$ MAPLE 자료의 상대오차 ... 154
• 표 5.4 $30{\times}30km$ MAPLE 자료의 상대오차 ... 155
• 표 5.5 $100{\times}100km$ MAPLE 자료의 상대초차 ... 156
• 표 6.1 한강수계 관측소 현황 ... 161
• 표 6.2 낙동강수계 관측소 현황 ... 163
• 표 6.3 금강수계 관측소 현황 ... 164
• 표 6.4 영산강수계 관측소 현황 ... 166
• 표 6.5 섬진강수계 관측소 현황 ... 167
• 표 6.6 KOWACO 시스템의 주요 입력자료 ... 171
• 표 6.7 미국의 홍수예경보 담당기관 ... 173
• 표 6.8 일본홍수관리 시스템의 목표 ... 183
• 표 6.9 우리나라 수문관측소 현황 ... 204
• 표 6.10 우리나라 기상레이더 보유 현황 ... 205
• 표 6.11 각국의 홍수예경보 시스템 주계산 과정의 비교 ... 206
• 표 6.12 5대강 홍수예경보 모형 ... 208