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통계적 상세화 기법을 통한 기후변화기반 지속시간별 연최대 대표 강우시나리오 생산기법 소개
이태삼 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.S-1
기후변화는 홍수의 가장 큰 원인이 되는 극치강우의 빈도와 크기에 매우 큰 영향을 미치고 있다. 특히, 우리나라에서 발생하는 대규모 재해는 강우에 의한 홍수피해가 대부분을 차지하고 있다. 이러한 홍수피해는 기후변화에 의한 극한강우의 발생 빈도가 높아짐에 따라 새로운 재해양상으로 전개되고 있다. 하지만, 미래 기후변화 시나리오 자료는 해상도의 한계로 인하여 중소규모 하천 및 도시유역에 요구되는 수준의 자료 수집이 불가능한 상태이다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 연구에서는 전지구모형에서 생산된 기후변화 시나리오에 대해서 여러 단계의 통계적 상세화 기법을 통하여 우리나라 전역에 대하여 미래 시나리오에 대한 빈도해석이 가능하도록 각 지점의 특성에 따라 시간적으로 상세화하기 위해 개발된 방법 및 과정을 소개하였다. 이를 통해, 시간상세화 자료를 토대로 미래 강우에 대한 빈도해석과 기후변화에 따른 방재성능 목표강우량을 산정하는데 활용할 수 있도록 하였다. Climate change has been influenced on extreme precipitation events, which are major driving causes of flooding. Especially, most of extreme water-related disasters in Korea occur from floods induced by extreme precipitation events. However, future climate change scenarios simulated with Global Circulation Models (GCMs) or Reigonal Climate Models (RCMs) are limited to the application on medium and small size rivers and urban watersheds due to coarse spatial and temporal resolutions. Therefore, the current study introduces the state-of-the-art approaches and procedures of statistical downscaling techniques to resolve this limitation It is expected that the temporally downscaled data allows frequency analysis for the future precipitation and estimating the design precipitation for disaster prevention.
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미국의 새로운 홍수빈도해석 가이드라인(Bulletin 17C)의 적용
이태삼,John F. England,손찬영 대한토목학회 2017 대한토목학회논문집 Vol.37 No.1
Accurate flood frequency and magnitude estimation has a critical role in flood risk management and damage reduction. In United States, Log Pearson Type-III (LP-III) distribution with method of moments for parameter estimation has been uniformly and consistently employed in estimating design floods. After the first version of flood frequency guidelines (Bulletin 15) was published in 1967, the revised version Bulletin 17B has been employed since 1982 up to now. A new version of flood frequency guidelines, Bulletin 17C, is prepared and about to come out soon. In the current study, we analyzed the new features of the upcoming Bulletin 17C and presented case studies applying its new features. From the presented results, we see what critical components in the new design flood frequency guideline we could learn. 정확한 홍수빈도와 강도의 추정은 홍수위험관리 및 피해감소에 중요한 역할을 담당하고 있다. 미국에서는 설계수문량 산정을 위한 Log Pearson Type-III (LP-III)와 매개변수 추정을 위한 모멘트법을 일괄적으로 적용해오고 있다. 1965년 홍수빈도해석 가이드라인인 Bulletin 15가 처음으로 만들어진 이후 이를 개량해 나아가 현재에는 Bulletin 17B가 가이드라인으로 사용되고 있다. 최근에 Bulletin 17C가 기존 가이드라인의 부족한 부분을 보완하고 새로운 방법들을 흡수하여 거의 완료상태에 있고 곧 출시될 예정이다. 본 연구에서는 새로이 보완된 Bulletin 17C에 대한 중요사항들을 분석하고 이를 적용하여 보았다. 분석결과들로부터 우리나라 설계홍수량 산정방법 및 절차의 개선방안에 대하여 고찰하였다.
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비매개변수 기법을 이용한 강우자료의 일단위에서 시간단위로의 시간상세화: 경남지역의 강우량의 기후변화 영향 평가
이태삼,박태웅,이현승,정창삼 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.4
수문기상학적으로 시간단위의 시계열 자료는 홍수 통제 시스템이나, 중소유역의 기후변화를 평가하는데 필수적이다. 그러나 일반적으로 수문기상학적 분석에 적용되어지고 있는 자료는 일 단위의 시계열 자료이다. 그러므로 보다 정확한 분석을 위해서는 일 단위의 시계열 자료를 시간단위의 시계열 자료로 시간적 상세화 하는 것이 전적으로 필요한 실정이다. 본 연구에서는 유전 알고리즘과 비모수통계적 시뮬레이션을 결합한 시간적 상세화 모델을 적용하였다. 적용된 모델의 타당성을 입증하기 위하여 남한에 위치한 부산-경남지역내 관측 지점들의 과거자료가 적용되었다. 결과는 적용된 모델이 과거 강수량 자료의 주요 통계적인 값들(평균, 표준편차, 왜곡도,Lag-1의 상관관계, 최대값)을 잘 보존하였음을 보여주었다. 또한 부산·경남 지방의 RCP4.5와 RCP8.5 기후변화 시나리오에 적용·분석한 결과 부산-경남의 RCP 4.5와 RCP 8.5 기후변화 시나리오의 평균은 크게 증가하였고 표준편차와 최대치 또한 다소 증가 하였다. 통계적인 값들의 증가량은 RCP 4.5보다 RCP 8.5에서 더 크게 나타났다. 결론적으로 시간적으로 상세화된 강수량은 모든 과거자료에 대한 통계적 양상을 적절히 재생 해내고 있으며, 적용된 시간적 상세화 모델이 일 강수량 자료를 상세화 하는데 좋은 방법임을 보여준다. Hourly hydro-meteorological data are vital to flood control system and to assess the hydrological effects of climate change on mediumand small watersheds. However, finder than daily hydro-meteorological data are not easy to obtain. A temporal downscaling methodto obtain finer time series, e.g. hourly, might be very useful for assessing the hydrological effects of the variations of precipitation byclimate change. In the current study, a temporal downscaling model that combines a nonparametric stochastic simulation approachwith Genetic Algorithm (GA) is tested. The tested model was applied to Busan-Gyeongnam station in South Korea for a historicaltime period to validate the model performance. The results revealed that the applied model preserves the key statistics (i.e., the mean,standard deviation, skewness, lag-1 correlation, and maximum) of the historical hourly precipitation data. Furthermore, the RCP 4.5and RCP 8.5 climate scenarios for the Busan-Gyeongnam area were also analyzed. The results illustrated that the mean significantlyincreased while the standard deviation and maximum slightly increased in these scenarios. The magnitude of the increase was greaterin RCP 8.5 than RCP 4.5. The downscaled hourly precipitation adequately reproduced the statistical behaviors of the historical hourlyprecipitation data for all durations considered. Overall, the results demonstrated that the applied temporal downscaling model is agood alternative method for downscaling simulated daily precipitation data to hourly especially for assessing the impacts of climatechange especially from the variations of precipitation.
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통계학적 가뭄빈도분석 기법을 통한 2015년 가뭄사상에 대한 분석
이태삼,손찬영,Lee, Taesam,Son, Chanyoung 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.3
가뭄은 시공간적으로 점차적인 수분부족이 나타나는 자연재해로 비교적 간단하게 설명될 수 있다. 그러나 가뭄이 가지는 특징을 보다 명확하게 정의하기는 매우 어려우며 또한 가뭄에 대한 대비 및 정부의 대응이 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 가뭄재해의 대응책 마련 및 수공구조물 설계 운영기준에 활용하고자 이론적인 가뭄 재현기간 산정기법과 더불어 3가지 시계열 모델(autoregressive (AR), Gamma AR, Copula AR)을 통해 장기간의 자료를 모의하여 가뭄사상에 대한 빈도를 산정하고자 하였다. 분석결과, 시계열 모델을 활용하여 모의된 가뭄의 빈도 결과가 이론적인 기법을 통해 산정된 것보다 합리적인 결과가 도출되었으며, 모든 시계열 모델에서 유사한 결과가 도출되었다. 또한 남한지역에 발생하고 있는 현재의 가뭄사상 분석에 대해 총 4개의 대권역으로 분류하여 분석을 수행하였으며 분석결과 국내의 남부지방은 상대적으로 약한 가뭄이 발생하는 반면에 북부 및 중부지방은 현재 3년의 가뭄 지속기간을 가지는 가뭄이 발생하고 있으며 약 40년 빈도의 가뭄으로 분석되었다. Drought is a water-related natural disaster which can be simply described as spatially and temporally sequential absence of water. However, its characteristics are very difficult to define. For this reason, the preparation and mitigation from drought events have not been successful. In the current study, we illustrated a design drought estimation approach of water resources infrastructures as well as the existing theoretical one to prepare and mitigate drought disasters. Theoretical and simulation methods were tested including three time series models such as autoregressive (AR), Gamma AR, Copula AR models. The results indicated that for South Korea region, the simulation-based method to estimate drought frequency presented better performance and all the three time series models show similar performance to each other. The current drought event occurring in South Korea was investigated with dividing South Korea into four basins as Han River, Nakdong River, Geum River, and Nakdong River basins. The results showed that two middle and north basins presented significant drought events with 3 year drought duration and around 40 year return period while the other two southern regions illustrated relatively weaker drought events.
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이태삼,신주영,김진경,Lee. Taesam,Shin. Ju-Young,Kim. Jinkyung 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.4
본 연구에서는 남강 댐 준설이후 남강댐 방류로 인해 사천만에 쌓인 토사의 양을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 기존의 수치해도를 사용하여 평가된 퇴적량의 단점을 보완하기 위해 측량원도의 정보를 확보하여 보다 정밀한 퇴적량을 산정하였다. 이와 더불어, 정밀한 퇴적량 산정을 위해서는 사천만 전반에 걸쳐 연속적인 수심 정보가 필요하나 지점정보만 확보되는 관계로 지점정보로부터 면적단위 정보로 환산시켜야 한다. 이를 위해 티센 및 크리깅 두 방법을 적용하였다. 연구결과로부터 댐 준공이후 사천만에는 대략 1.51~1.83 m의 퇴적이 쌓인 것으로 추정되었다. 추후 연구를 통해 지천으로 흘러들어오는 양까지 고려한 순수한 남강댐 방류로 인한 퇴적량을 산정할 필요가 있을 것으로 보이며 이에 대한 피해를 줄이기 위한 방류량 저감 및 준설 등의 심층적인 연구가 필요할 것으로 결론지어진다. During a flood in the Nam River basin, tremendous amount of water is discharged to the Sacheon Bay and large amount of deposition and organics are delivered to this region. At the time of the flowing tide, the water is stagnated in this bay. In the current study, we estimate the amount of deposition that has been accumulated in the Sacheon Bay by the discharge from the Nam River dam after the construction of the dam with Kriging and Theissen method. The results showed that around 1.67meter of deposition has been accumulated. We conclude that the consideration of the flow from tributaries to the Sachenon Bay for the deposition estimation is required. Furthermore, the efforts to recover the oceanic ecosystem such as the discharge reduction or dredging must be followed.
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지역 소하천 설계폭에 대한 기존 공식의 적정성 검토 - 의령군을 중심으로 -
이태삼,박진수,정창삼 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.4
The purpose of the current study is to determine the design channel width for small basins in the agricultural and mountaineous watersheds. The current study intends to use the 162 routes which contain small basins in the Uiryeong County, South Korea. The first step is to select the key hydro-geomorphological elements of the design channel width. Then, design flood discharge, drainage area, river extension and stream bed slope were further acquired to determine design-width for small rivers with consideration to the characteristics of the regions and features of the intended target streams. A comparison between the new design and the existing design widths for small rivers, it was found out that the newly developed widths were determined to be smaller than the existing ones. This underestimation was the result of the restrictions of land availability due to private land uses (e.g. house, farm land) and natural barriers (e.g. rock beds). Nevertheless, the presented results in the current study provide a critical information for maintaining small streams. 본 연구에서는 경상남도 의령군 지역의 소하천 162개소를 대상으로 산간 및 농경지 지역에 위치하고 있는 소하천에 대해 수문지형학적 특성인자 중에서 하폭을 결정하는데 중요한 역할을 하는 계획홍수량(Q), 유역면적(A), 유로연장(L), 하상경사(I) 등의 자료를 수집하고 소하천의 특성과 당 지역에 적합한 계획하폭을 산정하고 그 결과를 기존의 계획하폭 산정공식과 비교 검토하였다. 그 결과 기존의 소하천결정공식에 의해 산정된 하폭이 더 크게 결정되는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 의령군 소하천 계획하폭 결정시 하폭확장에 어려움이 있어 소하천 제방을 높게 축제하거나 다른 방안을 통해 방재성능을 확보하는 등 다양한 정비계획이 고려되기 때문으로 판단된다. 이러한 결과는 향후 다른 소하천 정비의 방향을 설정하는 데 중요한 기초자료가 될 것이다.
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