• 제목/요약/키워드: 저류상수

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Development of an Estimation Method for Storage Coefficient (저류상수 산정 방법의 개발)

  • Jeong, Jong-Ho;Kim, Seok-Woo;Yoon, Yong-Nam
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.135-143
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    • 2006
  • 전체유역을 하나의 유역으로 처리하여 홍수량을 산정한 경우와 전체유역을 소유역으로 분할하여 홍수량을 산정한 경우의 홍수량 차이가 크게 발생하며 소유역 분할에 따른 홍수량 증가가 매우 크므로 이에 대한 개선방안이 절실히 필요하다. 이와 같이 소유역 분할에 따른 홍수량 증가가 발생하는 문제를 해결하기 위하여 홍수량 산정방법으로 가장 널리 사용되고 있는 Clark 단위도법의 두가지 매개변수 중에서 물리적인 개념이 강한 도달시간은 조정이 불가능하므로 저류상수 산정 방법을 개선하고자 한다. 저류상수 산정 공식중 Sabol 공식은 가장 합리적이며 최근 많이 채택되고 있으나 형상계수가 0.1 정도가 되면 도달시간$(T_c)$/저류상수(K)가 매우 작아지는 경향을 나타내며 이에 따라 홍수량도 매우 작게 산정되는 문제점을 야기시키므로 이를 수정하여 저류상수 산정 공식의 기본 공식으로 채택하고 보정계수를 사용하여 소유역으로 분할하여 하도추적과 합성을 통하여 홍수량을 산정할 경우 홍수량이 크게 증가하는 문제를 해결하도록 저류상수 산정 공식을 제시하였다.

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An Examination for Application of Storage Constant Considered the Effective Rainfall Intensity (유효강우강도를 고려한 저류상수의 적용성 검토)

  • 박상우;장석환;오경두;전병호
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.328-332
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    • 2004
  • 본 연구에서는 자연하천유역에 적합한 저류상수 산정공식을 개발하기 위하여 섬진강 유역에 대한 유역특성인자 및 강우특성인자를 분석하고, 이의 단계별 회귀분석으로부터 유역면적, 하도연장, 하도경사의 유역특성인자뿐만 아니라 강우특성인자인 유효강우강도를 설명변수로 갖는 저류상수 산정공식을 개발하였다. 그리고 개발된 공식의 적용성을 검토하고자 Clark의 단위도 모형에 기존의 경험공식 및 본 인구에서 개발된 공식을 이용하여 섬진강 유역의 실제 호우사상에 대한 유출수문곡선을 분석하여 관측수문곡선과 비교 검토한 겉과, 본 연구에서 개발된 공식에 의한 유출수문곡선이 관측치에 가장 적합하였다. 또한, 남한강의 지류인 섬강 유역에 대한 빈도별 설계강우량을 적용하여 저류상수 및 설계홍수량을 산정하고 기존에 분석된 저류상수 및 홍수량과 비교 검토한 결과 빈도별 유효강우강도의 변화를 고려한 저류상수의 적용 가능성 및 그 타당성을 확인할 수 있었다.

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Development of Flood Discharge Ensemble Member Generation Method Based on the Clark Model (Clark 모형 기반 홍수유출 앙상블 멤버 생성기법 개발)

  • Youn, Sunghyun;Ku, Jung Mo;Kang, Minseok;Kim, Gildo;Yoo, Chulsang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.550-550
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    • 2016
  • 본 연구에서는 Clark 모형을 기반으로 한 홍수유출 앙상블 멤버 생성기법을 개발하였다. Clark 모형의 매개변수인 집중시간과 저류상수는 불확실성을 가진다. 본 연구에서는 집중시간과 저류상수가 가지고 있는 불확실성을 해결하기 위하여 적절한 확률분포를 선정하였다. 집중시간에 적절한 확률분포는 집중시간이 가지고 있는 특성과 확률분포가 가지고 있는 특성을 비교 및 분석하여 선정하였다. 선정된 확률분포는 감마분포와 대수정규분포이다. 저류상수에 적절한 확률분포는 저류 상수와 집중시간의 관계를 분석하여 선정하였다. 선정된 확률분포는 집중시간에서 선정한 확률분포와 동일하다. 본 연구에서는 이지호 등(2013)의 연구에서 집중시간과 저류상수 사이에 뚜렷한 관계를 확인하고 이에 적합한 이변량 확률분포를 선정하였다. 선정된 이변량 확률분포는 이변량 감마분포와 이변량 대수정규분포이다. 이변량 감마분포는 집중시간과 저류상수에 적용 가능한 Smith, Adelfang and Tubb's(SAT) 이변량 감마분포를 선정하였다. SAT 이변량 감마분포와 이변량 대수정규분포의 적합도 검정방법은 K-S 검정을 이용하였다. 본 연구에서는 SAT 이변량 감마분포와 이변량 대수정규분포로 Random Number Generation 실시하였다. 생성된 집중시간과 저류상수의 앙상블 멤버는 Clark 모형을 이용하여 홍수유출 앙상블 멤버를 생성한다. 제안된 홍수유출 앙상블 멤버 생성기법은 방림 유역을 대상 검토하였다.

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Estimation of Flood Discharge on Gam Stream Watershed Using Clark Unit Hydrograph (Clark 단위도법을 이용한 감천 유역의 홍수량 산정)

  • Bok, Jung-Soo;Jung, Dae-Jin;Kim, Yu-Ri;Park, Bong-Jin;Jung, Kwan-Sue
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1915-1919
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    • 2007
  • 하천관리 및 수공구조물의 설계 등을 위한 빈도별 홍수량 산정 시 이용되는 방법에는 Clark 단위도법, Snyder 단위도법, KICT 단위도법 등이 있다. 이 중 대표적인 합성단위도법인 Clark 단위도법은 실무에서 가장 많이 사용되는 방법으로 꼽을 수 있으나, Clark 단위도법 매개변수인 집중시간$(T_c)$과 저류상수(K)를 추정하는 것은 단순하지 않다. Clark 단위도법의 매개변수 추정은 계측 유역인 경우와 미계측 유역인 경우로 나눌 수 있는데 대부분의 경우 미계측 유역의 도달시간 및 저류상수를 추정하는 방법으로 홍수량을 산정하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 감천유역을 대상유역으로 선정하였으며, 김천수위표 지점을 유출지점으로 선정하여 홍수량을 산정하였다. 호우사상은 김천수위국의 수위-유량 곡선식으로 유출량의 검정이 가능한 년도를 고려하여 1998${\sim}$2005년 사이의 호우사상 중 분석이 가능한 것으로 판단되는 부항2와 김천 강우관측소의 시강우 자료를 선정하였다. 선정된 호우사상은 1999년, 2002년, 2004년에 대한 총 6개의 시우량 자료로 WAMIS(국가수자원종합정보시스템)와 한강홍수통제소(www.hrfco.go.kr)의 자료실에서 제공하는 한국수문조사연보 자료를 이용하였다. 선정된 호우사상과 WMS모형을 이용하여 산정된 유역면적 및 강우관측소 별 Thiessen 가중계수를 이용하여 HEC-1모형의 최적화기법으로 Clark 단위도법의 집중시간$(T_c)$과 저류상수(K)를 산정하였으며, 계측유역의 매개변수를 산정하는 방법 중 저류방정식을 이용하는 방법을 이용하여 저류상수를 산정하여 비교하였다. 집중시간의 경우 1999년과 2002년에 비해 2004년의 결과값이 작게 산정되었으며, 저류상수의 경우 2004년의 결과값이 크게 산정되었다. 그러나, 저류방정식을 이용하여 저류상수를 결정하는 방법으로 산정한 저류상수는 비교적 일관성 있게 산정되었다.

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Review of Nonlinear Reservoir Models for the Analysis of Reservoir Characteristics (저수지 특성분석을 위한 비선형저수지 모형 검토)

  • Yoo, Chulsang;Jun, Chang Hyun
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • pp.212-212
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    • 2011
  • 댐 저수지와 같은 대형 저수지는 댐에 의해 만들어진 공간에 홍수를 저류하여 지체 방류함으로서 홍수저감효과를 얻는다. 이러한 홍수저감효과는 저류용량(storage capacity)에 의존적이며, 궁극적으로 저수지의 저류량-유출량 곡선으로 정량화 된다. 저수지의 저류량-유출량 관계곡선은 저수지 홍수추적에 사용되며, 이 곡선의 특성이 저수지 하류 유역에 대한 홍수추적 결과에 큰 영향을 미치게 된다. 일반적으로 저수지 홍수추적의 경우에는 선형저수지 이론이 적용되지 않는다. 일반적인 댐 저수지의 특성은 수심()의 증가에 따른 저류량()의 증가가 유출량()의 증가보다 훨씬 크게 나타난다. 따라서 저류량과 유출량간의 관계를 비선형 함수의 형태로 가정할 수 있다. 비선형저수지 모형의 경우에도 선형저수지 모형에서와 동일한 개념을 적용하여 저수지 홍수추적의 지체 및 저류특성을 유도할 수 있다. 결과적으로 지수함수 형태를 고려한 비선형 함수의 변곡점은 원점으로 나타나 선형저수지 모형에서와 동일하게 지체효과는 없는 것으로 파악되었다. 또한 저류효과는 수치적인 방법을 이용하여 해석하였으며, 변곡점의 위치를 확인하고 아울러 저류상수를 계산하였다. 결과적으로 변곡점의 위치는 고려한 모든 경우에 대해 원점으로 나타났고, 저류상수는 비선형저수지 모형의 매개변수에 관계없이 일정한 값으로 수렴함을 확인할 수 있었다. 즉, 저류상수는 비선형 함수의 매개변수인 와 비교하여 약 72% 증가된 값으로 수렴하는 형태임을 의미한다. 결과적으로, 본 연구에서는 비선형 저수지 모형을 제안하고, 이를 이용하여 저수지의 저류특성을 이론적으로 검토하였다. 먼저, 저수지의 저류량-유출량 관계를 지수함수 형태인 비선형 저수지 모형을 도입하여 정량화하였다. 또한 저수지의 저류특성은 저류상수로 정량화할 수 있으며, 저류상수는 비선형 저수지 모형의 매개변수를 이용하여 쉽게 결정할 수 있음을 확인하였다.

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Evaluation of the Clark Unit Hydrograph Parameters Depending on Basin and Meteorological Condition (유역 및 기상상태를 고려한 단위도의 Clark 매개변수 평가)

  • Yoo, Chul-Sang;Lee, Ji-Ho;Kim, Ki-Wook
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1845-1849
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    • 2006
  • 본 연구에서는 관측자료에 나타난 Clark 단위도의 매개변수를 검토하고 그 변동성을 평가하였다. 강우-유출과정에 영향을 미치는 유역 및 기상 특성인자들을 확률밀도함수로 정량화하였고, 유역의 집중시간 및 저류상수를 호우사상의 특성 및 유역의 조건을 고려하여 다변량 회귀분석을 실시하였다. 이를 Monte Carlo 모의기법에 적용하여 유역평균 저류상수 및 집중시간에 대한 신뢰구간을 추정하였다. 또한 신뢰구간을 좁히기 위한 방안으로 관측된 집중시간 및 저류상수를 Bootstrap 기법으로 처리하였다. 그 결과 유역을 대표하는 유출특성의 결정에는 관측 강우-유출사상의 수가 어느 정도 확보된다고 하더라도 여전히 높은 불확실성을 피하기 힘들다는 것이다. 집중시간의 경우는 그 분포가 상당히 왜곡된 형태여서 단순한 산술평균은 상당히 왜곡된 추정치를 제시할 가능성이 높다. 단순히 관측치를 이용한 경우보다 Monte Carlo 모의기법에 의한 경우 신뢰구간이 2-3배정도 좁게 나타났다. 어느 정도 신뢰도 있는 집중시간 및 저류상수의 추정을 위해서는 최소 10여개 대략 20개 정도 이상의 호우사상이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 목적은 주어진 유역을 대표할 수 있는 집중시간 및 저류상수를 결정하고자 하는 것이다. 따라서 본 연구에서의 방법론을 적용하여 관측자료가 존재하는 다양한 유역에서의 집중시간 및 저류상수를 결정하고, 이를 지형인자 유역특성을 고려하여 회귀분석하는 경우 보다 정도 있는 경험식의 개발도 가능할 것이다.

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Hydrological Analysis of Lateral Inflow (측방유입의 수문학적 해석)

  • Kim, Hayoung;Park, Changyeol;Yoo, Chulsang
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • pp.200-200
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    • 2011
  • 실제 유역에서 지류유입량(tributary inflow)의 형태로든 사면류의 형태로든 측방유입은 반드시 존재한다. 측방유입이 하도의 지배적인 흐름이 되는 경우 이는 유출수문곡선의 종거값과 형태를 변화시키는데 중요한 역할을 하게 된다. 따라서 측방유입의 형태를 저류상수 및 집중시간과 같은 수문학적 특성으로 적절하게 표현할 수 있다면, 전체 유역 내에서 측방유입의 지체효과 및 저류효과를 파악하는데 크게 기여하게 된다. 측방유입과 관련된 선행연구들을 살펴보면, Saint-Venant 방정식을 근간으로 하는 연구가 주를 이루고, Muskingum 하도추적모형 또는 Muskingum-Cunge 하도추적 모형을 확장한 연구가 나머지 부분을 차지한다(Hayami, 1951; Dooge et al. 1982). 지금까지 수행된 대다수의 연구들은 수치해석적으로 측방유입의 유출량을 모의하거나 혹인 관측값이 존재하는 경우 역으로 측방유입의 특성을 유추한 것들로 다소 복잡하고, 관측값이 존재하지 않는 경우에는 적용이 어려운 문제점을 가지고 있다. 그러나 유역의 물리적인 특성과 주하도의 특성만을 이용하여 측방유입의 특성을 대략적으로 유추하는 것이 가능하다면, 전체유역과 각 소유역의 관계는 전체유역의 물리적인 특성과 주하도의 수문학적 특성만으로 충분히 파악할 수 있게 된다. 다시 말해 유역분할 시 각 소유역 사이의 관계를 고려하여 전체유역의 유출량을 파악하는 것이 가능해진다. 이에 본 연구에서는 Muskingum 하도추적모형을 재해석한 순간단위도를 이용하여 측방유입의 수문학적 해석을 시도하였다. 대상유역으로는 격자형태의 사각형과 삼각형 유역을 임의로 가정하였으며, 각각의 유역에서의 순간단위도를 선형하천모형과 선형저수지모형의 합으로 유도하였다. 이때 저류상수는 하도길이와 비례한다는 가정을 바탕으로 사각형과 삼각형 유역에서의 저류상수 및 집중시간을 유도하였다. 특히 유역 출구에서 최원점에 위치한 격자에서 유출이 발생시간을 집중시간으로 가정하였으며, 이 시점에서의 종거값과 기울기를 이용하여 저류상수를 유도하였다. 그 결과, 선형하천과 선형저수지모형 각각은 집중시간과 저류상수로 특징지어짐을 알 수 있었으며, 결정된 측방유입의 저류상수 및 집중시간이 적절한 것을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 대유역에서 유역분할의 효과뿐만 아니라 홍수량 할당문제를 입증하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

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Theoretical Backgrounds of Basin Concentration Time and Storage Coefficient and Their Empirical Formula (유역 집중시간 및 저류상수의 이론적 배경과 경험식)

  • Lee, Jiho;Yoo, Chulsang;Sin, Jiye
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.46 no.2
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    • pp.155-169
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    • 2013
  • This study proposes proper forms of empirical formulas for the concentration time and storage coefficient based on their theoretical backgrounds and evaluates several existing empirical formulas by comparing them with the formula proposed in this study. Additionally, empirical formulas for the concentration time and storage coefficient of the Chungju Dam basin were derived using the forms proposed by considering their theoretical backgrounds, and compared with exiting empirical formulas. The results derived are summarized as follows. (1) The concentration time of a basin is proportional to the square of the main channel length, but inversely proportional to the channel slope, as the flood flow is generally turbulent. (2) The storage coefficient is proportional to the concentration time. (3) The comparison results with existing empirical formulas for the concentration time indicates that the empirical formulas like the Kirpich, Kraven (I), Kraven (II), California DoT, Kerby, SCS, and Morgali & Linsley are in line with the form proposed in this study. Among existing empirical formulas for the storage coefficient, the Clak, Russell, Sabol and Jung are found to be well matched to this study. (4) The application results to Chungju Dam basin indicates that among empirical formulas for the concentration time, the Jung, Yoon, Kraven (I), and Kraven (II) show relatively similar results to the observed in this study, but the Rziha shows abnormal results. Among the empirical formulas for the storage coefficient, the Yoon and Hong, Jung, Lee, and Yoon show somewhat reasonable results, but the Sabol shows abnormal results. In conclusion, the empirical formulas for the concentration time and storage coefficient developed in Korea are found to reflect the basin characteristics of Korea better.

Decision of Storage Coefficient and Concentration Time of Observed Basin Using Nash Model's Structure (Nash 모형의 구조를 이용한 관측유역의 저류상수 및 집중시간 결정)

  • Yoo, Chul-Sang;Shin, Jung-Woo
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.43 no.6
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    • pp.559-569
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    • 2010
  • This study proposes an empirical method for estimating the concentration time and storage coefficient of a basin using the Nash unit hydrograph. This method is based on the analytically derived concentration time and storage coefficient of the Nash model. More fundamentally, this method recursively searches convergent number of linear reservoirs and storage coefficient of linear reservoir representing the basin given. This method is to overcome the problem of HEC-HMS to use an optimization technique to estimate the basin concentration time and storage coefficient. The proposed method was applied to the Bangrim station of the Pyungchang river basin, also found to estimate physically reasonable values.

Catchment Response and Parameters of Clark Model (유역반응과 Clark 단위도의 매개변수)

  • Kim, Nam Won;Lee, Jeong Eun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1188-1192
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    • 2004
  • 본 연구는 그동안 우리나라 강우-유출분석에 주로 이용되어 왔던 Clark 단위도를 선택하여 그 매개변수와 유역반응과의 관계를 고찰하였다. 대상유역으로 국제수문개발계획 시험유역 하나인 위천유역과 남강, 주암댐을 대상유역으로 선정하여, 실측강우-유출자료에 근거하여 최적화된 단위도를 유도한 후, Clark 단위도의 집중시간(Tc)과 저류상수(K)를 산정하였다. 본 연구를 수행한 결과, 유역에서의 각 홍수사상별 첨두홍수량에 대한 Clark 단위도의 매개변수인 집중시간, 저류상수와 유역반응과의 관계를 규명할 수 있었다. 집중 시간과 저류상수는 모두 작은 홍수사상에서는 지수적으로 감소하지만 어느 홍수량 크기 이상부터는 거의 일정한 집중시간을 가짐을 알 수 있었다. 이는 큰 홍수사상에서는 유역의 선형성을 재현하고 있음을 보여주는 것이다. 또한, 이를 통해 우리나라에서 홍수량 산정시에 사용되어 오고 있는 대표단위도 개념은 큰 홍수사상에 적용될 경우에는 과소한 홍수량을 산정하므로 새로운 개념의 단위도 적용이 필요하다고 판단된다.

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