집중지속시간 특성을 반영한 HSD 방법을 이용한 부산 지역 강우시간분포 분석

도연수,조현곤,김광섭 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.7

본 연구에서는 수공구조물의 설계홍수량 결정을 위한 설계강우량의 강우시간분포 방법을 제시하고 분석하였다. 본 연구에서 제시하는 방법인 HSD (Heavy Storm Distribution)는 극치강우사상의 집중지속시간 특성을 반영하여 기존의 방법들보다 적합한 강우시간분포를 발생시킬 수 있다. 여기서 집중지속시간이란 극치강우사상의 총 지속시간 중 강우량이 70~80% 집중되어있는 시간을 의미한다. HSD 방법 적용을 위해 부산 지점에 관한 실측 강우자료를 이용해 극치강우사상을 선정하고 집중지속시간 특성을 분석하였으며 24시간 호우에 대하여 집중지속시간은 3시간으로 나타났다. 이를 통해 부산 지역의 HSD Type을 결정하고, 강우시간분포를 생산하였다. 그리고 이를 Huff 방법, Yen and Chow 방법, Mononobe 방법, SCS 방법과 비교하였다. 그 결과, 본 연구에서 제시한 HSD 방법이 기존의 방법들에 비해 극치강우사상의 집중지속시간 특성을 잘 반영하는 것으로 판단되었다. In this study, we proposed and analyzed a rainfall temporal distribution model for determining the flood discharge of a hydraulic structure. The heavy storm distribution (HSD) method proposed in this study can generate the temporal distribution of rainfall more suitably than existing techniques by reflecting the concentrated duration characteristics of extreme rainfall events. Here, the concentration duration means a time period in which rainfall comprises 70% to 80% of the total duration of an extreme rainfall event, and the concentrated duration of 24 h heavy rainfall is about 3 h. For the application of the HSD method, extreme rainfall events were selected using actual rainfall data from Busan, and the characteristics of the concentrated duration were analyzed. Through this, the type of HSD in Busan was determined and the temporal distribution of rainfall was produced. In addition, we compared this method with the Huff method, Yen and Chow method, Mononobe method, and SCS method. As a result, the HSD method proposed in this study better reflected the intensive duration characteristics of extreme rainfall events compared to existing methods.

Empirical Simulation Technique 기법을 이용한 집중호우의 극한강우 평가

오태석(Oh Tae-Suk),문영일(Moon Young-Il) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.2B

우리나라에서 발생하는 호우의 발생원인은 태풍과 집중호우로 구분할 수 있다. 태풍은 비정기적으로 우리나라에 영향을 끼치며 막대한 강우를 유발시키며, 집중호우는 전선형 호우와 같은 장마와 지형성 호우인 국지성 호우를 의미한다. 태풍과 집중호우는 매년 우리나라에 극한강우를 발생시킴으로써 침수 등의 재해를 유발시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 호우의 원인을 태풍과 집중호우로 구분하여, 집중호우로 인한 강우자료를 이용하여 확률강우량을 산정하였다. 집중호우에 대한 평가는 돌발홍수와 같은 짧은 지속시간의 호우에 대한 분석에 활용할 수 있다. 확률강우량의 산정방법은 일반적인 매개변수적 지점 빈도해석과 EST를 적용하였다. EST의 적용을 위하여 해수면온도 및 습윤지수와 같은 수문기상인자와 집중호우로 인한 연최대시간강수량과의 상관성 분석을 수행하였다. 상관성 분석 결과에서 우리나라의 집중호우로 인한 강우량은 해수변온도와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 또한, EST에 의해 산정된 확률강우량은 빈도해석한 확률강우량에 비하여 경기도 등의 우리나라의 서중부 지역에서 보다 큰 결과를 나타내었다. 따라서 우리나라의 서중부 지역에서는 집중호우로 인한 극한강우 발생에 대비해야 할 필요성이 있다. The occurrence causes of the extreme rainfall to happen in Korea can be distinguished with the typhoons and local downpours. The typhoon events attacked irregularly to induce the heavy rainfall, and the local downpour events mean a seasonal rain front and a local rainfall. Almost every year, the typhoons and local downpours that induced a heavy precipitation be generated extreme disasters like a flooding. Consequently, in this research, There were distinguished the causes of heavy rainfall events with the typhoons and the local downpours at Korea. Also, probability precipitation was computed according to the causes of the local downpour events. An evaluation of local downpours can be used for analysis of heavy rainfall event in short period like a flash flood. The methods of calculation of probability precipitation used- the parametric frequency analysis and the Empirical Simulation Technique (EST). The correlation analysis was computed between annual maximum precipitation by local downpour events and sea surface temperature, moisture index for composition of input vectors. At the results of correlation analysis, there were revealed that the relations closely between annual maximum precipitation and sea surface temperature. Also, probability precipitation using EST are bigger than probability precipitation of frequency analysis on west-middle areas in Korea. Therefore, region of west-middle in Korea should prepare the extreme precipitation by local downpour events.

집중호우의 시·공간적 특성과 유역특성을 고려한 강우분석 연구

김민석,최지혁,문영일,Kim, Min-Seok,Choi, Ji-Hyeok,Moon, Young-Il 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.8

최근 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이를 고려한 강우분석을 실시하여야 한다. 현재 수문설계를 위한 강우분석은 한반도 조밀도 36 km인 기상청 관할 종관기상관측지점(Automated Surface Observing System, ASOS)의 시 단위 강우를 이용하고 있다. 이로 인해 같은 강우지점의 티센망에 포함되는 중소규모 유역은 동일한 확률강우량과 강우시간분포로 분석하게 됨으로 유역특성을 고려하지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 10~20 km 범위 내에서 발생하는 집중호우의 시 공간적 변화를 고려하지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 종관기상관측지점에 비해 상대적으로 조밀도가 우수한 방재기상관측지점(Automatic Weather System, AWS)의 분 단위 강우자료를 이용하여 집중호우를 고려한 확률강우량을 산정하였다. 또한, 유역에 적합한 Huff의 4분위 방법 산정을 위해 Case별 시간분포 산정과 유출분석을 실시하였다. 이는 집중호우와 유역특성을 반영한 설계수문량 산정에 크게 기여할 것으로 판단된다. Recently, the incidence of heavy rainfall is increasing. Therefore, a rainfall analysis should be performed considering increasing frequency. The current rainfall analysis for hydrologic design use the hourly rainfall data of ASOS with a density of 36 km on the Korean Peninsula. Therefore, medium and small scale watershed included Thiessen network at the same rainfall point are analyzed with the same design rainfall and time distribution. This causes problem that the watershed characteristics can not be considered. In addition, there is a problem that the temporal-spatial change of the heavy rainfall occurring in the range of 10~20 km can not be considered. In this study, Author estimated design rainfall considering heavy rainfall using minutely rainfall data of AWS, which are relatively dense than ASOS. Also, author analyzed the time distribution and runoff of each case to estimate the huff's method suitable for the watershed. The research result will contribute to the estimation of the design hydrologic data considering the heavy rainfall and watershed characteristics.

강우량의 증가 경향성을 고려한 목표년도 확률강우량 산정

권영문(Kwon Young-Moon),박진원(Park Jin-Won),김태웅(Kim Tae-Woong) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.2B

최근 우리나리에서 집중 호우의 발생이 잦아지고 강우 강도가 증가하면서 강우로 인한 극심한 홍수 피해가 빈번히 발생하고 있다. 홍수피해의 경감을 위해서 수공구조물의 계획 및 설계에서 강우의 증가경향을 반영한 목표년도 확률강우량 산정이 필요하다. 본 연구에서는 30년 이상 자료보유기간을 가진 기상청 관할 56개 강우관측소의 강우자료를 분석하여 증가 경향성이 존재하는 7개 지점의 설계목표년도의 확률강우량을 산정하는 방법을 제안하였다. Gumbel 분포를 이용하여 연 최대 강우량 평균과 위치 매개변수, 축척 매개변수 간 관계를 분석하였으며, 이를 바탕으로 설계목표년도에 적용가능한 확률밀도함수를 추정하고, 확률강우량을 산정하였다. 본 연구에서 제안된 방법으로 산정된 목표년도 확률강우량은 자료의 정상성을 가정한 확률강우량에 비해 6-20% 정도의 증가를 보여주고 있다. Recently frequent occurrences of heavy rainfall and increases of rainfall intensity resulted in severe flood damage in Korea. In order to mitigate the vulnerability of flood, it is necessary to estimate proper design rainfalls considering the increasing trend of extreme rainfalls for hydrologic planning and design. This study focused the estimation of design rainfalls in a design target year. Tests of trend indicated that there are 7 sites showing increasing trends among 56 sites which have hourly data more than 30 years in Korea. This study analyzed the relationship between mean of annual maximum rainfalls and parameters of the Gumbel distribution. Based on the relationship, this study estimated the probability density function and design rainfalls in a design target year, and then constructed the rainfall-frequency curve. The proposed method estimated the design rainfalls 6-20% higher than those from the stationary rainfall frequency analysis.

지질조건에 따른 강우와 산사태의 특성분석

김경수 ( Kyeong Su Kim ),송영석 ( Young Suk Song ),조용찬 ( Yong Chan Cho ),김원영 ( Won Young Kim ),정교철 ( Gyo Cheol Jeong ) 대한지질공학회 2006 지질공학 Vol.16 No.2

이 연구는 1998년 여름철에 지질조건이 서로 다른 경기도 장흥, 경북 상주 및 포항지역에서 산사태가 많이 발생된 곳의 강우자료와 산사태들을 조사하여 강우조건에 따른 산사태의 특성을 분석하였다. 연구지역들에서는 2~4일간에 걸친 집중호우로 인해 많은 산사태들이 발생되었다. 강우자료는 지역별로 산사태밀집지역을 중심으로 반경 약 50 km 내에 위치한 관측소들에서의 기록을 기초로 하였으며, 산사태자료는 현장조사를 통하여 직접 확인된 산사태만을 대상으로 하였다. 산사태를 유발하는 강우조건은 크게 누적강우량과 강우강도로 구분하고 산사태는 지질조건을 고려한 지역별 발생빈도 등으로 구별하여 이들의 관계를 통계적으로 분석하였다. 산사태들은 집중호우에 의해 발생되었고 국지적으로 밀집되는 양상을 보이는 등 강우와 산사태는 매우 밀접한 연관성을 보였다. 강우를 지배하는 여러 요소 즉, 누적강우량, 강우강도 및 강우지속시간 등이 지역별로 다른 양상을 보였으며, 그에 따른 산사태의 양상이나 발생빈도 또한 각기 다른 것으로 분석되었다. 누적강우량이 많은 지역에서만 산사태가 집중적으로 발생하였고 그 지역을 벗어난 바로 인근지역에서는 산사태가 거의 발생되지 않음으로써 강우가 산사태를 유발하는 매우 중요한 외적 요인으로 간주되고, 누적강우량과 산사태빈도는 서로 상관관계를 갖는 것으로 분석되었다. To study the relationship between rainfall conditions and landslides according to a geological condition in landslides areas such asJangheung Kyounggi, Sangju and Pohang Kyoungbuk, the data of rainfall and landslides are investigated and analyzed. Many landslides occurred at these areas because of the heavy rainfall in two or four days of the summer 1998. The data of rainfall are collected in observatories within a 50km radius from landslides occurrence areas, and the data of landslides are investigated directly in landslides areas. The data of rainfall are the accumulative rainfall and the rainfall intensity, and the data of landslides are the occurrence frequency considering the geological condition. These data are analyzed statistically to know the relationship the rainfall and landslides. The landslides are concentrated in the heavy rainfall area from the analysis of these data. It knows that the landslides are triggered by the heavy rainfall. Meanwhile, the rainfall factors such as the accumulative rainfall, the rainfall intensity and the dropping time are different in each landslides area, and the shape and frequency of landslides are different respectively. The landslides have occurred in the area of high accumulative rainfall, while the landslides have not occurred around that area. Therefore, the rainfall is very important factor induced by the landslides, and the accumulative rainfall is really related to the frequency of landslides.

Rainfall analysis considering watershed characteristics and temporal-spatial characteristics of heavy rainfall

Kim Min-Seok,Choi Ji-Hyeok,Moon Young-Il 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.8

최근 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이를 고려한 강우분석을 실시하여야 한다. 현재 수문설계를 위한 강우분석은 한반도 조밀도 36 km 인 기상청 관할 종관기상관측지점(Automated Surface Observing System, ASOS)의 시 단위 강우를 이용하고 있다. 이로 인해 같은 강우지점의 티센망에 포함되는 중소규모 유역은 동일한 확률강우량과 강우시간분포로 분석하게 됨으로 유역특성을 고려하지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 10~20 km 범위 내에서 발생하는 집중호우의 시 ․ 공간적 변화를 고려하지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 종관기상관측지점에 비해 상대적으로 조밀도가 우수한 방재기상관측지점(Automatic Weather System, AWS)의 분 단위 강우자료를 이용하여 집중호우를 고려한 확률강우량을 산정하였다. 또한, 유역에 적합한 Huff의 4분위 방법 산정을 위해 Case별 시간분포 산정과 유출분석을 실시하였다. 이는 집중호우와 유역특성을 반영한 설계수문량 산정에 크게 기여할 것으로 판단된다. Recently, the incidence of heavy rainfall is increasing. Therefore, a rainfall analysis should be performed considering increasing frequency. The current rainfall analysis for hydrologic design use the hourly rainfall data of ASOS with a density of 36 km on the Korean Peninsula. Therefore, medium and small scale watershed included Thiessen network at the same rainfall point are analyzed with the same design rainfall and time distribution. This causes problem that the watershed characteristics can not be considered. In addition, there is a problem that the temporal-spatial change of the heavy rainfall occurring in the range of 10~20 km can not be considered. In this study, Author estimated design rainfall considering heavy rainfall using minutely rainfall data of AWS, which are relatively dense than ASOS. Also, author analyzed the time distribution and runoff of each case to estimate the huff’s method suitable for the watershed. The research result will contribute to the estimation of the design hydrologic data considering the heavy rainfall and watershed characteristics.

혼합 검벨분포모형을 이용한 확률강우량의 산정

윤필용,김태웅,양정석,이승오,Yoon, Phil-Yong,Kim, Tae-Woong,Yang, Jeong-Seok,Lee, Seung-Oh 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.3

최근 다양한 기후변동성으로 인해 전 세계적으로 극한호우사상이 동시다발적으로 일어나고 있다. 우리나라의 극한호우사상은 주로 여름철 태풍으로 인한 호우와 국지성 집중호우에 의해서 발생한다. 극한호우사상에 대한 적절한 확률강우량을 추정하기 위해서, 본 연구에서는 연최대치일강우를 태풍으로 인한 강우와 집중호우로 인한 강우로 구분하여 확률적 거동을 고려하였다. 일반적인 강우빈도해석법은 연최대치강우가 단일 모집단을 이룬다고 가정하여 단일 분포함수를 적용하여 확률강우량을 추정하는 반면, 본 연구에서는 연최대치강우를 구성하는 두 가지 호우의 통계적 특성을 수문빈도해석에서 고려하기 위해, 혼합 분포함수를 적용하였다. 비교적 긴 관측강우자료를 보유한 15개 지점을 선정하여, 일강우량에 대한 확률강우량을 산정하고 비교분석을 실시하였다. 혼합 검벨분포모형에 의한 확률강우량은 단일 검벨분포함수를 적용한 확률강우량과 비교하여 지역에 따라 증감이 나타났으며, 이러한 결과는 홍수방어시스템의 계획 및 설계에서 유용한 정보를 제공할 것이다. Recently, due to various climate variabilities, extreme rainfall events have been occurring all over the world. Extreme rainfall events in Korea mainly result from the summer typhoon storms and the localized convective storms. In order to estimate appropriate quantiles for extreme rainfall, this study considered the probability behavior of daily rainfall from the typhoons and the convective storms which compose the annual maximum rainfalls (AMRs). The conventional rainfall frequency analysis estimates rainfall quantiles based on the assumption that the AMRs are extracted from an identified single population, whereas this study employed a mixed distribution function to incorporate the different statistical characteristics of two types of rainfalls into the hydrologic frequency analysis. Selecting 15 rainfall gauge stations where contain comparatively large number of measurements of daily rainfall, for various return periods, quantiles of daily rainfalls were estimated and analyzed in this study. The results indicate that the mixed Gumbel distribution locally results in significant gains and losses in quantiles. This would provide useful information in designing flood protection systems.

혼합 검벨분포모형을 이용한 확률강우량의 산정

윤필용,김태웅,양정석,이승오 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.3

최근 다양한 기후변동성으로 인해 전세계적으로 극한호우사상이 동시다발적으로 일어나고 있다. 우리나라의 극한호우사상은 주로 여름철 태풍으로 인한 호우와 국지성 집중호우에 의해서 발생한다. 극한호우사상에 대한 적절한 확률강우량을 추정하기 위해서, 본 연구에서는 연최대치일강우를 태풍으로 인한 강우와 집중호우로 인한 강우로 구분하여 확률적 거동을 고려하였다. 일반적인 강우빈도해석법은 연최대치강우가 단일 모집단을 이룬다고 가정하여 단일 분포함수를 적용하여 확률강우량을 추정하는 반면, 본 연구에서는 연최대치강우를 구성하는 두 가지 호우의 통계적 특성을 수문빈도해석에서 고려하기 위해, 혼합 분포함수를 적용하였다. 비교적 긴 관측강우자료를 보유한 15개 지점을 선정하여, 일강우량에 대한 확률강우량을 산정하고 비교분석을 실시하였다. 혼합 검벨분포모형에 의한 확률강우량은 단일 검벨분포함수를 적용한 확률강우량과 비교하여 지역에 따라 증감이 나타났으며, 이러한 결과는 홍수방어시스템의 계획 및 설계에서 유용한 정보를 제공할 것이다. Recently, due to various climate variabilities, extreme rainfall events have been occurring all over the world. Extreme rainfall events in Korea mainly result from the summer typhoon storms and the localized convective storms. In order to estimate appropriate quantiles for extreme rainfall, this study considered the probability behavior of daily rainfall from the typhoons and the convective storms which compose the annual maximum rainfalls (AMRs). The conventional rainfall frequency analysis estimates rainfall quantiles based on the assumption that the AMRs are extracted from an identified single population, whereas this study employed a mixed distribution function to incorporate the different statistical characteristics of two types of rainfalls into the hydrologic frequency analysis. Selecting 15 rainfall gauge stations where contain comparatively large number of measurements of daily rainfall, for various return periods, quantiles of daily rainfalls were estimated and analyzed in this study. The results indicate that the mixed Gumbel distribution locally results in significant gains and losses in quantiles. This would provide useful information in designing flood protection systems.

반복강우에 의한 풍화토층 절토사면 침투특성에 관한 연구

이정엽 ( Jeong Yeob Lee ),김승현 ( Seung Hyun Kim ),최지용 ( Ji Yong Choi ),구호본 ( Ho Bon Koo ) 대한지질공학회 2010 지질공학 Vol.20 No.4

강우는 사면 붕괴에 영향을 미치고 있는 요인 중의 하나이다. 최근 기후변화에 집중강우가 빈번하게 발생하고 있으며, 단시간에 많은 양의 강우강도와 반복적인 강우특성을 가지고 있다. 강우가 발생하게 되면 강우의 대부분은 사면 법면을 따라 유출되지만, 일부는 지반 내로 침투하게 되며, 침투수는 주로 얕은 파괴를 유발시키는 것으로 알려져 있다. 하지만, 본 연구에서는 우기 시 빈번하게 발생하는 반복적인 게릴라성 강우로 인한 침투가 사면 안정성에 어떠한 영향을 미치고 있는지 다양한 조건에서 유한요소해석법을 이용하여 침투특성을 분석하였다. 분석 결과, 강우 주기가 짧고 반복횟수가 많을수록 사면 내부에 침투의 영향이 크게 작용하며, 짧은 시간의 강우에도 침투 영향을 고려할 필요가 있는 등 사면 관리자의 침투에 대한 주의 깊은 관심이 필요하다. In recent years, intensive rainfall has occurred with increasing frequency due to climate change, and has had an effect on slope failure. Such rainfall is intense and occurs repeatedly. During the rainfall, most of the water flows along the slope face, but some seeps into the soil, inducing surface failure of the slope. In this study, the infiltration characteristics of intensive rainfall are analyzed under various conditions to evaluate its effect on slope stability, using the Finite Element Method. As a results of this study, the shorter rainfall period and the more rainfall repetition number, the bigger effect of rainfall infiltration is and although the duration of rainfall is short, infiltration effect of rainfall is necessary to be considered on slope stability.

강우 패턴이 산사태 발생에 미치는 영향: 원주, 춘천을 대상으로

김현욱,김백조 한국자료분석학회 2019 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.21 No.3

Landslide is one of natural disasters that cause land degradation and threaten people's lives and property. In Korea, more than 70% of the land is mountainous, and there is a high risk of landslides due to the residential form close to mountainous areas. Although Wonju-si and Chuncheon-si are urban areas in Gangwon province, except for military areas, they belong to landslide hazard area. In 2011, despite the fact that the total number of severe rain storm and heavy rainfall during summer in Wonju-si was higher than that in Chuncheon-si, more landslide damage occurred in Chuncheon-si. In this study, the correlation between rainfall pattern and landslide occurrence was analyzed using logistic regression analysis for landslide cases of Wonju-si and Chuncheon-si in 2010, 2011 and 2013. As a result, landslides occurred when the severe rain storm was observed continuously for more than 2 hours in both areas. Also, severe rain storm was more sensitive to landslide than 24 hour cumulative rainfall. The possibility of landslide was statistically analyzed to be about 4.64 times when the severe rain storm were continuous and about 1.04 times when the accumulated rainfall of 24 hour increased. Accordingly, it was found that the effects of continuous observation time of severe rain storm and accumulated rainfall of 24 hours on landslide occurrence were important in both areas. 산사태는 국토 황폐화의 원인인 동시에 국민의 재산과 생명을 위협하는 자연재해이다. 우리나라는 국토의 70% 이상이 산지지형이며 산지에 근접한 주거형태로 인해 산사태의 위험성이 높다. 원주시와 춘천시는, 강원도 지역의 도심지임에도 불구하고, 군사지역을 제외하면 산사태 위험지역에 속한다. 2011년의 경우, 원주시가 여름철 총강우량과 집중호우의 발생횟수가 춘천시보다 많았음에도 불구하고 춘천시에 더 많은 산사태 피해가 발생했다. 이 연구에서는 2010년, 2011년, 2013년 원주시와 춘천시의 산사태 사례를 대상으로 강우패턴과 산사태 발생과의 연관성을 로지스틱 회귀분석을 이용해 분석했다. 그 결과, 두 지역 모두 집중호우가 2시간 연속적으로 관측되었을 때 대부분 산사태가 발생했다. 또한 24시간 누적강우량에 비해 집중호우의 발생이 산사태에 더 민감하게 나타났다. 통계적으로 산사태의 발생 가능성은 집중호우가 연속될 경우에 약 4.64배, 24시간 누적강우량이 증가할수록 약 1.04배로 각각 증가하는 것으로 조사되었다. 이에 따라 두 지역의 집중호우의 연속 관측시간과 24시간 누적강우량이 산사태 발생에 미치는 핵심요인임을 알 수 있었다.