A Point Rainfal1 Model and Rainfall Intensity-Duration-Frequency Analysis

점 강우모형과 강우강도-지속기간-생기빈도 해석

This study proposes a theoretical methodology for deriving a rainfall intensity-duration- frequency (I-D-F) curve using a simple rectangular pulses Poisson process model. As the I-D-F curve derived by considering the model structure is dependent on the rainfall model parameters estimated using the observed first and second order statistics, it becomes less sensitive to the unusual rainfall events than that derided using the annual maxima rainfall series. This study has been applied to the rainfall data at Seoul and Inchon stations to check its applicability by comparing the two I-D-F carves from the model and the data. The results obtained are as followed. (1) As the duration becomes longer, the overlap probability increases significantly. However, its contribution to the rainfall intensity decreases a little. (2) When considering the overlap of each rainfall event, especially for large duration and return period, we could see obvious increases of rainfall intensity. This result is normal as the rainfall intensity is calculated by considering both the overlap probability and return period. Also, the overlap effect for Seoul station is fecund much higher than that for Inchon station, which is mainly due to the different overlap probabilities calculated using different rainfall model parameter sets. (3) As the rectangular pulses Poisson processes model used in this study cannot consider the clustering characteristics of rainfall, the derived I-D-F curves show less rainfall intensities than those from the annual maxima series. However, overall pattern of both I-D-F curves are found very similar, and the difference is believed to be overcome by use of a rainfall model with the clustering consideration.

본 연구에서는 모형의 구조가 상대적으로 간단한 구형펄스모형을 이용하여 I-D-F 곡선을 유도할 수 있는 이론적 방법론을 제시하였다. 강우모형의 구조를 고려하여 유도되는 I-D-F 곡선은 관측 강우의 1차원 및 2타원 통계 특성을 이용하여 추정된 매개변수에 의해 그 형태가 결정되므로 년최대치계열을 이용하여 추정하는 1-D-F 곡선에 비해 비정상적인 강우사상에 상대적으로 덜 민감하게 된다. 본 연구는 서울 및 인천지점에 적용되었으며 이때. 유도 된 I-D-F 곡선은 년최대치계열을 이용하여 유도된 I-D-F 곡선과 비교함으로서 그 적용성을 판단해 보았다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다: (1) 지속기간이 길어짐에 따라 중첩확률은 아주 크게 증가한다. 그러나, 중첩에 따른 강우강도의 증가정도는 지속기간이 증가함에 따라 완만하게 감소하는 추세를 나타내고 있다. (2) 중첩을 고려하는 경우, 특히 지속기간 및 재현기간이 긴 경우에, 강우강도의 증가가 두드러짐을 확인할 수 있었다. 이는 깅 우강도의 계산 시 추정된 중첩확률과 재현기간을 함께 고려함으로 생기는 당연한 결과이다. 아울러, 서울과 인천지점의 비교에서는 서울지점의 경우가 중첩의 효과가 더욱 크게 나타나고 있음을 확인할 수 있었으며, 이는 추정된 중첩확률의 차이, 보다 궁극적으로는 구형펄스모형의 매개변수의 차이로 설명될 수 있다. (3) 본 연구에서 사용한 구형펄스 모형은 강우의 군집특성을 고려하지 못함으로 유도된 I-D-F 곡선도 전체적으로 년최대치를 이용한 I-D-F 곡선에 비해 작은 강우강도를 나타내었었다. 그러나 각 곡선의 전체적인 형태는 유사함을 확인할 수 있었으며 강우의 군집특성을 고려하는 강우모형을 사용할 경우 보다 나은 결과를 유도할 수 있을 것으로 판단된다.