발표자 김 남 원, 원 유 승 한국건설기술연구원 수자원연구부 면적우량 감소계수

■ 필요성 ■ 면적우량 감소계수란 ■ 국내외 연구동향 ■ 분석 ■ 결과비교 ■ 결론 목 차 목 차

필요성  설계홍수량 산정을 위해 재현기간별 첨두유량 및 수문곡선이 필요  우리나라 홍수량자료 부재로 설계호우 - 단위도법이 주로 이용되고 있음  설계호우 설정시 유역면적 확률강우량이 필요함 (Areal I-D-F)  현재, - 우리나라는 ' 한국 확률강우량도 (2000)' 에 의해서 점강우량의 I-D-F 가 전국적으로 작성되어 있으며, - 설계실무에서도 점강우량에 의한 확률강우량을 작성, 이용하고있는실정  이를 면적 확률 강우량으로 전환하는 일종의 전환기법이 요구됨

현재문제 A. 점 확률강우량 설정의 문제 1. 일강우량의 사용문제 - 관습에 의해 I-D-F 를 사용하지않고, 일강우량을 사용하여 시간강우량 자료로 전환함 24 시간 강우량 = 일 강우량 X → 전환계수 - 이 전환계수는 일강우량과 24 시간 강우량의 평균적인 관계일 뿐 전환계수가 될 수 없음 → 하천설계기준 수정 필요 [ 해결책 ]  현재 우리나라의 다량의 시간자료가 있음  ' 한국 확률강우량도 ' 사용, 또는 시간자료 이용

현재문제 ( 계속 ) 2. 면적 대표 점강우량과 면적 강우량의 구분 - 현재 일부 수자원 설계실무에서는 한 유역내외에 포함된 여러개의 지점 확률강우량을 산술 평균 또는 티센평균하여 평균면적 확률강우량이라고 가정함 - 그러나 이것은 그 유역을 대표하는 점 확률강우량임 “ 예로, 한국확률강우량도에서 등우선 여러개가 한 유역을 지날 경우, 그것을 평균하면 그 유역의 대표 점 확률 강우량임 ”

현재문제 ( 계속 ) B. 면적 확률강우량의 산정과 문제 - 유역면적 확률강우량 (Areal I-D-F, Areal D-D-F) 은 그 유역의 동시강우량 자료를 유역 평균한 후 이 자료를 연 최대치, 연 초과치 계열에 의한 빈도분석에 의해 산정된 I-D-F 또는 D-D-F 임 - 우리나라는 유역면적 확률강우량을 산정할 수 있는 상당한 자료를 보유하고 있음에도 불구하고, 관행적으로 점강우량을 산정하고 있는 실정임 따라서, 점강우량을 면적강우량으로 전환할 수 있는 관계가 필요함.

면적우량 감소계수란 점 강우량을 면적강우량으로 전환하기 위한 계수

면적우량 감소계수란 ( 계속 ) 경험적 분류 storm – centred → ARF S Fixed Area → ARF F ① Storm fixed Area ② Geographically Fixed Area

정의 (Bell 의 분류 ) → → ( 미국 ) ( 영국 ) ← 지속기간

국외 연구동향 Storm Centred - U. S. Weather Bureau (1961) Fixed Area - U. S. Weather Bureau (1958)ARF 1 - NERC (1975), FSRARF 2 - Bell (1976), Niemczynowicz (1982) → 재현기간에 따라 약간 다름 - Osborn 등 (1979) → 지역에 따라 다름

국외 연구동향 ( 이론해석 ) Rodriguez - Iturbe, I., Mejia, J.M. (1974) - 점강우량과 면적강우량의 이론적 근거 - 공간 상관관계 이용 Sivapalan, M., Blöschl. G. (1988) - 점 확률강우량 → 면적 확률강우량에 적합한 이론해석 - 평균적 개념에 대한 해석 불분명 - 재현기간에 따라 변화함 - 추가적인 이론적 배경

국내 연구동향 이길춘 (1987) : 한강유역 37 개 우량관측점, 12 년 기록자료이용 ARF 산정 → 재현기간 함수 김남원 (1988) : Bell(1976) 연구 소개와 우리나라 ARF 산정 필요성 제기 건설교통부 (1988) : 전국적인 ARF S 산정, 한강유역의 ARF F 산정 김원, 윤강훈 (1992) : 37 개 IHP 시험유역에 Bell(1976) 방법이용하여 산정 KICT 보고서에 상세히 기술, 재현기간함수 300 ㎢ 이내 김규호 등 (2001) : 한강유역을 대상으로 → 재현기간에 따라 다름 건설교통부 (2000) 의 결과임

국내 연구동향 ( 계속 ) 허경회, 허준행 (2001) : 한강유역, Asquith,W.H. and Famiglietti,J.S.(2000) 방법이용 정종호 등 (2002) : 1 일, 2 일 강우량을 이용하여, ARF 산정 전통적인 방법이용 – 재현기간별 무관 유철상, 김경준 (2004) : - 강우지속기간과 무강우시간을 혼합한 확률밀도 함수이용 - 혼합 감마 분포 이용 - 구체적 이론해석 못함 - 1 일 강우량에 대하여,

평가 Storm-Centred Fixed-Area 경험적해석이론적해석  Bell(1976)  Niemczynowicz(1982)  김규호 등 (2002)  정종호 등 (2002)  Asquith and Famiglietti(2000)  Rodriguez-Iturbe and Mejia(1974)  Sivapalan, M. and Bl ö schl, G. (1988) ARF 경험적해석  USBR(1961)  Eagleson(1972)  건설부 (1988)

현재 국내문제 1. 여러 학자들마다 아주 다른 ARF 제시. 그 크기가 매우 다르며, 경우에 따라서는 ARF 크기가 약 2 배 차이나는 경우도 있음 - 다른 지역의 적용 2. Fixed Area 방법을 채택하고 있으나, 유역면적의 등방성 원칙에 대한 견해 및 적용 불분명 3. 실제적인 ARF Guide 가 필요

명제 국내 ARF 크기의 실제적인 변동폭은 얼마나 될 것인지 정의 Sivapalan 과 Blöschl (1998) 에 의하면 “Storm-Centred 방법의 ARF 는 Fixed Area 의 값보다 약간 작다 ” 라는 결론을 제시했다. * 단, Storm-Centred 방법은 많은 수의 동시 우량자료가 필요하며, 호우 면적에 따른 평균강우량을 한꺼번에 계산해야하는 번거로움으로 인해 지 금까지 잘 이용되고 있지 못함

시도 김남원, 원유승 (2004) 은 ' 호우이동을 고려한 D-A-D 분석방법 ' 을 개발 이 결과는 건설교통부 ' 한국의 주요호우 ' 에 우리나라 주요 호우 131 개가 수록되어 있음 (1999 년까지 ) 남한지역을 하나의 전체 유역으로 간주 - 호우 원인에 관계없이 Storm-Centred 방법으로 평균 ARF 산정, 재현기간에 따른 ARF 산정 국내외 ARF 와 비교검토

분석 방법  해당 지속기간의 호우 면적별 지점 (100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10000) 로 31 년간의 3 배인 93 개를 구축하여 연 초과치 계열을 작성 한다  지점과 각 면적별로 확률강우량을 산정한다  각, 재현기간별 점우량으로 그 재현기간에 따른 각 면적별 확률강우 량을 나누어 각 재현기간별 ARF 를 산정한다  Fitting 한다

분석 결과 지속기간 1 시간에 대한 면적별 평균

지속기간별 면적별 평균

지속기간별 2 년 빈도의 면적감소계수

지속기간별 100 년 빈도의 면적감소계수

지속기간 1, 6, 24, 48 시간별 재현기간 2, 10, 100 년별 면적감소계수

지속기간 24 시간 ( 또는 1 일 ), 재현기간 2 년 분석 결과의 비교

지속기간 24 시간 ( 또는 1 일 ), 재현기간 100 년

지속기간 1 시간, 재현기간 2 년

지속기간 6 시간, 재현기간 2 년

토의 및 결론 Storm-Centred 방법에 의한 우리나라 ARF 는 Houston 의 Fixed ARF 와 비교하여 볼 때 큰 값을 나타내고 있음 Storm-Centred ARF S 는 재현기간에 따라 약간의 변동이 있으나 큰 변동이 없는 것으로 판단됨 기존에 적용된 ARF 는 현재 계산된 ARF S 보다 많은 차이가 있으며, 더욱이 그 변동이 큰 것으로 평가됨 Fixed ARF 에 대한 충분한 조사가 필요함

참고문헌 건설교통부 (2001) 한국확률강우량도 작성, 한국가능최대량 추정 pp 김원, 윤강훈 (1992) 면적우량환산계수의 산정과 그 지역적 변화, 한국수문학회지, 제 25 권 3 호 pp 정종호, 나창진, 윤용남 (2001) 한강유역의 면적감소계수산정, 2001 년 한국수자원학회 학술발표 회 논문집 (1) pp 허경회, 허준행 (2001) 우량비를 이용한 한강유역의 면적우량환산계수의 산정, 대한토목학회 2001 학술발표회 논문집 pp. 1-4 Rodriguez-Iturbe, I. and Mejia, J.M.(1974) The Design of Rainfall Networks in Time and Space Water, Water Resources Research, Vol. 10(4), pp Rodriguez-Iturbe, I. and Mejia, J.M.(1974) On the Transformation of Point Rainfall to Areal Rainfall, Water Resources Research, Vol. 10(4), pp Sivapalan, M., and Bloschl, G.(1998) Transformation of point rainfall to areal rainfall: Intensity- duration-frequency curves, Journal of Hydrology, Vol. 204(1-4), pp Niemczynowicz, J.(1986) An Investigation of the Areal and Dynamic Properties of Rainfall and its Influence on Runoff Generating Processes, Department of Water Resources Engineering, Lunds Institute of Technology/University of Lund, Report No 이길춘 (1987) 지점우량의 지역빈도해석에 관한 연구, 연세대학교 대학원, 박사학위논문 박성식, 김규호 (2000) 설계강우량 결정을 위한 면적유량 환산 계수, 2000 년도 학술발표회논문집, 대한토목학회, pp

감사합니다. 감사합니다.