국내 수문자료를 이용한 무차원단위도의 개발 :Development of the Dimensionless Unit Hydrograph using Rainfall-Runoff Events in Korea

정호영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정호영 (서경대학교, 서경대학교 일반대학원)

지도교수: 안재현

발행연도: 2015

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

국내 수문자료를 이용한 무차원단위도의 개발

정호영 도시환경시스템공학과 2015.01 학위논문

2014

우리나라 수문자료를 이용한 무차원단위도의 개발

정호영 , 안재현 대한토목학회 학술대회 2014.10 학술대회자료

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하천 및 수자원관리를 위해 반드시 필요한 것은 수문자료이며, 특히 최근 기후변화에 의해 가뭄 및 홍수 등이 빈번하게 발생하고 있다. 그로 인하여 하천환경 변화에 따른 적절한 치수관리를 위해서 정확한 자료를 사용하는 것은 매우 중요하며 그 자료들은 설계홍수량을 산정해서 결정하고 각종 수공 구조물의 설계에 사용되는 중요한 인자가 된다.
그러나 기존 우리나라는 수문관측에 대한 관심과 중요성에 대한 인식 부족 등으로 인해 수문자료의 품질에 대해 의문을 제기해 왔다. 그래서 2007년 당시 국토해양부에서는 수문자료의 품질개선을 위해 수문조사 전문기관 유량조사사업단에 위탁하여 유량조사를 수행하였으며 양질의 수문자료를 확보해 가고 있는 상황이다.
수공구조물 설계를 위한 설계홍수량을 산정하기 위해 강우-유출 자료를 이용해 유출량을 결정하는 방법에는 Clark 합성단위도법이 가장 많이 사용되고 있으며, Clark 합성단위도법의 적용을 위해서는 매개변수의 결정이 중요하다. 핵심 매개변수는 집중시간(Tc)와 저류상수(K)가 사용된다. Clark 합성단위도는 미계측 유역의 설계홍수량 산정방법으로 주로 사용하고 있다. 하지만 지금까지 국내수문자료의 부족으로 인하여 매개변수를 채택하기 위한 식들을 미국에서 사용되는 식을 그대로 사용하고 있는 실정이다.
이 연구를 통해 유량조사사업단으로부터 확보한 국내 수문자료를 이용하여 HEC-HMS 강우-유출모형에 적용하여 검정과 검증을 실시하여 국내 총 42개 유역의 대표 매개변수를 산정하였고, 유역특성인자인 유로연장, 유역면적, 유로경사 등을 통해 상관관계를 분석하여 국내에서 사용가능한 매개변수 상관관계식을 제시하였다. 매개변수 상관관계식의 유도결과 도달시간과 저류상수의 결정계수는 0.78과 0.89로 만족할 만한 결과를 얻었다.
또한 아직 국내에 수문자료의 계측이 이루어지지 않은 미계측 유역이 많이 존재하므로 이러한 미계측 유역의 설계홍수량 산정을 위해 실측자료로부터 검정된 대표 매개변수를 이용하여 42개 유역별 단위도를 유도하고 무차원화를 실시해 국내유역특성인자들을 반영한 무차원단위도를 제시하였다. 그리고 단위도를 합성하기 위한 무차원단위도의 관계식에 대한 회귀분석을 수행하여 첨두유출량과 첨두유량발생시간의 결정계수 0.75, 0.92의 결과를 나타냈다. 양호한 결과가 도출되었으나 한강과 금강 유역의 지점에 비해 낙동강과 섬진강·영산강 유역의 지점이 부족하므로 부족한 유역의 자료를 더 추가하여 보완된 산정식을 제시한다면 보다 개선된 산정식을 얻을 것으로 판단된다.

Hydrologic data is necessary for the river and water management. In particular, natural disaster such as droughts and floods are occurring more frequently by recent climate change. So, it is very important that the use of accurate data for proper flood control management in accordance with changes in a river environment. And the data is an important factor, which is determined by calculating the design flood and used in the design of various hydraulic structures.
However, in the past, Korea has raised questions about the quality of hydrological data due to lack of awareness about the importance of hydrological observations with interest. So, the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs at the time of 2007 commissioned the Discharge Survey Agency to improve the quality of hydrologic data. Discharge Survey Agency conducted discharge survey, and now a situation that was going to get the hydrological data of good quality.
How to determine the discharge using the rainfall-runoff data to calculate the design flood for hydraulic structures design, the most widely used Clark Synthetic unit hydrograph method, the determination of the parameters is important in order to apply the clark method. A key parameter is concentration time (Tc) and the storage constant (K) is used. Clark synthetic unit hydrograph has been used primarily in the estimation of method for design flood in unmeasured basin. But so far lacks domestic hydrologic data. Therefore, the formula for determining the parameter is the situation in use in the United States.
In this study, using the national hydrologic data obtained from Discharge Survey Agency, and using HEC-HMS rainfall-runoff model was to conduct verification and calibration, total 42 national watershed was calculated to representative parameters. And Using the watershed characteristic factors (stream length, watershed area, stream slope), watershed characteristics factors correlates with the parameter correlation formula was present available in the country. Correlating watershed characteristic factors (stream length, watershed area, stream slope), parameter correlation formula is proposed for use in domestic. Through Parameter Correlating, Coefficient of determination of the concentration time and the storage constant were obtained with 0.78 and 0.89.
Also, there is still a lot of ungauged basins that hydrologic data is not measured in the Korea. For introduce unit-hydrograph to use calibrated representative parameters from measured data such as ungauged basins design flood estimation And presented a dimensionless unit-hydrograph reflected national watershed characteristics perform a Nondimensionalization. Through dimensionless unit-hydrograph for synthesizing hydrograph Correlating, Coefficient of determination of the peak-discharge and peak-time were obtained with 0.75, 0.9, presenting a very sound result
If the Nakdong, Seomjin, Yongsan River watershed point compared to the point of Han and Geum River watershed point is low, so therefore, if it provided a complementary formula to add the data of the missing basin is expected to get an improved formula.

1. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구동향 2
1.3 연구의 목적 및 내용 5
2. 단위도의 이론적 배경 7
2.1 단위도 정의 및 가정 7
2.2 단위도 이론 9
2.2.1 Snyder 합성단위도법 9
2.2.2 Nakayasu 종합단위도법 15
2.2.3 SCS 무차원 합성단위도법 18
2.3 Clark 합성단위도법 23
2.3.1 Clark 합성단위도 작성 절차 25
2.3.2 매개변수 산정방법 26
3. 대상지점 분석 및 평가 35
3.1 대상지점 35
3.2 지형특성인자 38
3.3 대상지점의 대표사상 39
3.4 모형의 검정 및 검증 47
3.5. 매개변수 추정식 유도 및 비교 평가 52
3.5.1 지형특성인자와 매개변수 평가 52
3.6 매개변수 산정공식 유도 및 평가 56
4. 무차원단위도의 유도 59
4.1 단위도 유도 60
4.2 무차원단위도 유도 66
4.3 관계식 선정 71
5. 무차원단위도의 적용 73
5.1 관계식의 적용 73
5.2 합성단위도의 유도 75
5.3 무차원단위도의 유역별 적용 80
5.4 단위도별 비교 82
6. 결론 91
참고문헌 94
Abstract 97

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