최근 기후변화에 따른 집중호우로 수재해의 빈도 및 피해 증가와 같은 양상이 나타나고 있다. 특히, 동일한 국지지역 내에서 반복적인 집중호우에 의한 돌발홍수로 중소하천유역에 많은 인명과 재산피해를 초래하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인한 집중호우 크기나 횟수의 증가로 인한 중소하천유역의 홍수 피해는 비록 경제적으로는 대하천 홍수의 복합적 피해에 비해 작을 수 있으나, 중소하천 유역에서의 홍수 특성이 짧은 시간에 특히 많은 인명피해를 발생시킨다는 점에서 대하천 홍수예·경보와 연계 혹은 별도의 적절한 중소하천 홍수예측 모형과 예·경보시스템 구축이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강수계내 중소하천 홍수예·경보시스템 구축을 위해 시험유역을 선정하고 기법의 적용성과 타당성을 검토하고자 하였다. 낙동강수계 22개 단위유역에 대해 Hec-GeoHMS를 이용하여 임계면적 3.0km2을 기준으로 약 4,000여개의 소유역 및 하도를 구분하고 경보단계별 한계수심에 해당하는 위험유량을 산정후 Hec-HMS를 이용하여 지속시간별 강우량-첨두유량 관계 곡선을 작성하였다. 지속시간 20분에 대한 평균 한계유출량은 경계 3.20mm, 대피1 3.79mm, 대피2 4.47mm를 나타내고 있으면 평균 기준강우량은 경계 17.31mm, 대피1 19.12mm, 대피2 21.01mm를 가지는 것으로 나타났으며 본 연구에서 산정한 기준강우량은 낙동강수계의 수문학적 거동을 적절히 반영하는 것으로 검토되었다.

토지이용의 다양성은 각종 오염물질이 흡착된 다양한 입자 축적을 유발하며, 강우에 의하여 수계로 유출되어 퇴적층을 형성하게 되고 장기적으로 내부수질오염의 원인이 된다. 이러한 퇴적층은 수층에 영향을 끼치는 내부오염원으로 인식되고 있지만 오염도를 평가할 수 있는 기준은 현재 존재하고 있지 않다. 또한 퇴적물의 관리기준은 관리대상 및 사용목적에 따라 다양한 형태로 임시방편으로 정해지고 있기 때문에 체계적 퇴적물 관리기준이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 다양한 토지이용에서 발생하는 퇴적물의 물리화학적 특성을 비교분석하여 퇴적물 관리 대책 수립에 필요한 기초자료를 제공하고 적정한 관리방안을 제시하고자 한다. 본 연구를 위한 퇴적물 채취 위치는 충남 천안시에 위치하는 포장지역, 충남 논산시 연무읍에 위치한 축산단지와 전북 새만금 사업지구에 위치한 동경강과 만경강 하천지점 등에서 수행되었다. 시료채취는 포장지역의 경우 교란 시료 4회, 하천지역은 교란 및 비교란 시료를 각각 총 7회, 축사지역은 교란 시료 2회, 비교란 시료 15회를 수행하였다. 채취한 퇴적물은 토양오염공정시험방법과 ICP를 이용하여 유기물, 영양염류 및 중금속의 분석과 입도분석을 수행하였다. 토지이용별 퇴적물의 물리·화학적 분석 결과 포장지역은 대부분 입자가 큰 모래로 구성되었으며 IL이 43.92% COD가 43.88g/kg으로 가장 높았다. 또한 하천과 축사지역은 실트 및 모래로 분포되었으며 축사지역에서는 TN이 1.22g/kg, TP가 1.34g/kg으로 가장 높게 나타났다. COD：TN：TP비는 포장지역의 경우 66：8：1로 총인함량에 비해 유기물 함량이 가장 높았으며 축사지역은 21：5：1로 질소 과다함량으로 나타났다. 반면 하천지역은 12：1：1로 자정작용으로 인한 유기물 제거 또는 인의 과다로 판단된다. 반면 중금속의 경우 모든 토지이용에서 한국, 미국 및 캐나다의 오염기준치 이하로 폐기물이 아닌 토양으로의 활용이 가능한 것으로 판단된다. 하지만 하천의 퇴적물 제거기준과 유기물 및 영양염류의 오염도를 비교한 결과 제거가 필요한 것으로 포장지역은 도로청소, 비점오염원 저감시설 설치, 하천지역은 생태습지조성, 하천정화 활동, 축사지역은 가축분뇨 저감 및 배출관리 등으로 제안한다.

수공구조물의 설계기준인 확률강우량은 정상성(stationary)라는 가정 아래 산정되어 적용되고 있다. 하지만 기후변화의 영향으로 우리나라에서 평균 강수량이 증가하는 모습을 보이고 있으며, 최근 일어난 국지성 호우는 설계빈도를 크게 벗어나면서 도심지역의 침수를 발생시키고 있다. 본 연구에서는 최근에 관측되는 강우량의 경향성을 반영하기 위하여 GEV 모수의 비선형성을 고려한 비정상성 강우빈도해석법을 제안하고 이를 관측강우량을 이용하여 적용성을 검토하였다. 30년 이상의 지점 일강우량을 보유한 관측지점을 이용하여 행정구역별 일강우량을 산정하고 연최대일강우량 자료를 구축한 뒤, Mann-Kendall Test와 Regression Test를 통하여 경향성을 가진 24개 지역을 선정하였다. 경향성을 가지고 있는 지역을 대상으로 이동평균방법을 이용하여 강우량의 평균, 분산, 왜곡도를 산정하였으며, GEV 확률분포함수의 모수를 추정하여 이들의 상관성을 파악하였다. 이를 바탕으로 비선형 회귀모형을 이용하여 GEV 함수의 모수를 추정하였으며, 이를 바탕으로 행정구역의 확률강우량을 산정하였다. 이러한 결과는 최근 도입된 행정구역별 방재성능목표 강우량 산정에 도움이 될 것으로 판단된다.

본 연구에서는 가뭄빈도해석을 위해 이변량 확률분포함수를 적용하였으며, 가뭄 특성(가뭄 지속기간과 심도)의 상호관계를 고려하여 지역적 가뭄특성을 종합적으로 판단하였다. 또한 단변량 가뭄해석의 한계점을 극복하기 위한 방안으로 이변량 가뭄해석을 수행하였으며, 이를 위해 코플라 함수를 적용하였다. 가뭄 발생의 확률 및 경향성을 종합적으로 나타내어 줄 수 있는 결합 확률밀도함수를 추정한 후, 지점별 가뭄빈도해석 및 과거 최대가뭄사상에 대한 단변량 및 이변량 재현기간을 산정하여 비교·분석하였다. 또한, 우리나라의 과거 최대가뭄사상에 대한 가뭄위험도분석을 위해, 연속되는 50년과 100년 동안 최소 한번 발생하는 확률(과거 최대가뭄사상 크기의 가뭄)을 강우관측지점별로 계산하여 가뭄위험지역을 예상하였다. 그러나 우리나라와 같이 강수자료의 기록연한이 짧은 경우에는 이변량 가뭄빈도해석을 수행하는 데 큰 불확실성을 야기할 가능성이 있다. 그러므로 가뭄해석 결과의 불확실성 정량화시키기 위한 방안으로 강수모의 기법을 활용하였으며, 그 결과 관측된 가뭄사상으로 추정된 이변량 가뭄빈도곡선에 대한 5%, 25%, 50%, 75%, 그리고 95% 의 신뢰구간을 제시할 수 있었다. 또한, 95% 신뢰구간에 해당하는 특정 가뭄 지속기간과 심도를 고려한 이변량 가뭄재현기간의 경계 값(상한 값 및 하한 값)을 추정하였으며, 이는 상대적으로 가뭄빈도해석의 불확실성이 큰 5개의 관측지점(대관령, 원주, 청주, 대전, 인제)을 발견하였다. 이와 같은 특정 지점에서 발생된 큰 불확실성의 근본적인 원인을 밝혀내기 위해서는, 해당 5개 지점에 대한 가뭄 특성 및 빈도해석의 연구결과를 재검토 되어져야 할 필요가 있다고 판단하였다. 그 결과 5개의 특정 관측지점에서 발생한 불확실성 원인은 이변량 가뭄빈도해석의 해석 시 고려되었던 두 변량이 서로 낮은 상관성을 나타냄에도 불구하고, 가뭄 지속기간에 따른 조건부로 가뭄심도를 해석함에서 발생되어진 것으로 확인되었다. 이는 확률적인 방법으로 결합밀도함수를 추정하는 데 있어 발생되어진 불확실성인 것으로 확인되었으며, 향후 가뭄빈도분석 결과를 이용하여 가뭄을 판단하고 해석할 경우에는, 실제 분석결과에 미칠 수 있는 다양한 불확실성을 충분히 고려하여 보다 신뢰성 있는 가뭄판단을 해야 할 것으로 사료된다.

This study applied the Bayesian method for the quantification of the parameter uncertainty of spatial linear mixed model in the estimation of the spatial distribution of probability rainfall. In the application of Bayesian method, the prior sensitivity analysis was implemented by using the priors normally selected in the existing studies which applied the Bayesian method for the puppose of assessing the influence which the selection of the priors of model parameters had on posteriors. As a result, the posteriors of parameters were differently estimated which priors were selected, and then in the case of the prior combination, F-S-E, the sizes of uncertainty intervals were minimum and the modes, means and medians of the posteriors were similar to the estimates using the existing classical methods. From the comparitive analysis between Bayesian and plug-in spatial predictions, we could find that the uncertainty of plug-in prediction could be slightly underestimated than that of Bayesian prediction.

This study analyzed the characteristics of stormwater runoff in the orchard areas and quantitatively estimated effluence of nonpoint source pollutants for the volume of runoff. Two target areas under vine cultivation were each 2,000㎡ and 1,800㎡, located in Gyeongju City. Since grape was the only crop on the target area, the characteristics of stormwater runoff at vineyard could be evaluated independently. A total of 51 rainfall events in the vineyard area during two years(2008-2009) was surveyed, and 19 of them became stormwater runoff, with rainfall ranging 16.5 - 79.7 mm and antecedent dry period of 1-13 days. The pollutant runoff loads by volume of stormwater runoff showed BOD ranging 19.5 - 45.3% in 30% of runoff volume. The average pollution discharge rate was 32.4%, indicating small first flush effect of BOD. The range of SS concentrations was 5 –52.0% in 10% of runoff volume, showing the average 28.7% of discharge rate, about 3 times more than rainfall effluent. TOC and TN appeared to be similar to the results of BOD, the average discharge rate of 30.9% and 30.6% for TOC and TN, respectively, for 30% of stormwater runoff volume. Average discharge rate of COD and TP in the same runoff volume was 35.1% and 36%, respectively, showing comparatively high discharge ratio. As the targeted vineyard area was permeable land, the pollution load ratio against rainfall-runoff volume appeared to be 1:1, implying no strong first flush effect for all the survey items.

본 연구의 목적은 월강우량을 이용하여 강우침식인자를 추정하는 기존의 방법인, Fournier 지수, modified Fournier 지수, IAS (Institute of Agricultural Sciences) 지수 등의 적용성을 확인하고 더 합리적인 월강우량 기반의 강우침식인자 추정모델을 제시하기 위한 것이다. 본 연구에서는 월강우량 기반의 수정 IAS 지수를 새롭게 제안하였다. 이것은 연중가장 비가 많이 내린 두 달의 강우량의 합으로써 강우침식인자

도달시간 산정식에서 강우강도는 고려되어야 할 매우 중요한 요소이지만 일반적으로 강우강도식의 복잡함 때문에 도달시간 산정에서 강우강도를 충분히 고려하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 도달시간 계산의 정확성을 높이기 위하여 강우강도와 재현기간을 도달시간 산정식의 유도에 포함시켰다. 강우강도식으로는 Sherman형 식을 사용하였고, 건설교통부에서 발행한 확률강우량도에서 독취한 강우강도 값으로 수식의 지역상수를 추정하였다. 그리고 확률강우량을 간결하게

This study was conducted to investigate runoff characteristics of non-point pollutants source at the urban and rural zones in sangju area. The monitoring was conducted with seven events for ten months and Event mean Concentration(EMC) and First Flush Effect(FFE) of SS and BOD were calculated on the result of the water quality parameters. During rainfall event, the peak concentrations of SS and BOD were observed after 3∼4 hours of rainfall in rural areas. Whereas, the peak concentrations occurred within 1∼2 hours after rainfall and then the highest concentration of NPS pollutants sharply decreased, showing strong first flush effect in urban areas. The cumulative load curves for NPS pollutants showed above the 45° straight line, indicating that fist flush effect occurred in urban areas. The mean SS EMC values of rural areas ranged from 0.9∼3.3mg/L, it was higher value when compare to urban areas. While the mean BOD values of urban areas were shown the highest values.

The probability concepts mainly used for rainfall or flood frequency analysis in water resources planning are the frequentist viewpoint that defines the probability as the limit of relative frequency, and the unknown parameters in probability model are considered as fixed constant numbers. Thus the probability is objective and the parameters have fixed values so that it is very difficult to specify probabilistically the uncertianty of these parameters. This study constructs the uncertainty evaluation model using Bayesian MCMC and Metropolis -Hastings algorithm for the uncertainty quantification of parameters of probability distribution in rainfall frequency analysis, and then from the application of Bayesian MCMC and Metropolis- Hastings algorithm, the statistical properties and uncertainty intervals of parameters of probability distribution can be quantified in the estimation of probability rainfall so that the basis for the framework configuration can be provided that can specify the uncertainty and risk in flood risk assessment and decision-making process.

Bootstrap methods is the computer-based resampling method that estimates the standard errors and confidence intervals of summary statistics using the plug-in principle for assessing the accuracy or uncertainty of statistical estimates, and the BCa method among the Bootstrap methods is known much superior to other Bootstrap methods in respect of the standards of statistical validation. Therefore this study suggests the method of the representation and treatment of uncertainty in flood risk assessment and water resources planning from the construction and application of rainfall frequency analysis model considersing the uncertainty based on the nonparametric BCa method among the Bootstrap methods for the assessement of the estimation of probability rainfall and the effect of uncertainty considering the uncertainty of the parameter estimation of probability in the rainfall frequency analysis that is the most fundamental in flood risk assessement and water resources planning.

입력자료의 불확실성은 강우-유출 모의에서 중요한 불확실성 요소 중의 하나이다. 본 연구에서는 먼저 세 가지의 서로 다른 내삽 기법을 통해 계산된 강수 입력 자료 (관측값을 각 소유역의 중심점으로 내삽하여 추정한 입력자료임)들이 강우-유출 모형에 미치는 영향을 분포형 수문모형 (PRMS)을 이용하여 분석하였으며, 내삽오차를 바탕으로 발생한 입력자료를 앙상블 유량 예측에 이용하는 과정을 수문학적으로 서로 다른 두개 하천 유역에 적용하였다. 또한 Monte

본 연구에서는 강원도의 지역인자를 이용하여 지점 강우량과 면적 강우량의 관계를 파악하였다. 강원도는 면적의 대부분이 산지로 형성된 산악지형이며 태백산맥 동쪽 (영동지방)은 경사가 급하여 해안평야의 발달이 취약하고, 태백산맥 서쪽 (영서지방)은 경사가 완만하여 남 북한강의 대하천이 발달하고 곳곳에 산지가 분포되어 있는 복잡한 지형이다. 강원도 지역의 확률강우량 공간분포를 산정하기 위하여 강원도 인근의 기상관측소 66개소의 자료를 이용하였으며, 강우의 공간

본 연구에서는 국내외에서 대표적으로 이용되는 HEC-1 단일강우사상 모형과 연동할 수 있는 Bayesian Markov Chain Monte Carlo(MCMC) 기반의 Bayesian HEC-1(BHEC-1) 통합 모델을 개발하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출 사상에 대해서 모형의 적합성을 평가하였으며, 7개 유역의 21개의 매개변수를 동시에 추정한 결과 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 또한 Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 강우-유출 모형 매개변수의 불확실성을 정량화 할 수 있었으며 이를 통해 모형과 입력 자료가 가지는 불확실성을 효과적으로 파악할 수 있었다.

수공구조물 및 방재시설의 방재규모를 결정하기 위한 설계강우량은 대부분 빈도해석에 의한 확률강우량을 기반으로 결정된다. 그러나 확률강우량은 분석시점(년도)에 따라서 자료적용기간이 다르게 되므로 수공구조물의 규모도 설계시점에 따라서 기준이 다르게 되는 문제가 발생하게 된다. 본 연구에서는 빈도해석 시기에 따라 변화되는 확률강우량의 크기를 비교하기 위하여 서울 및 부산지역의 최근 50년간의 시강우량에 대하여 20년 자료를 하나씩 묶어서 일년씩 이동하며 자료군을 정리하고 지속시간 6, 12, 24시간에 대하여 빈도해석을 실시하여 재현기간 10, 20, 30, 50년에 대하여 적용 자료기간에 따른 확률강우량의 경향성을 분석하였다. 연구결과 연 최대치 강우량의 연별 진폭이 비교적 크게 나타났으며 일부 지속시간 외에는 점차적으로 확률강우량이 증가하고 있는 추세를 나타내었다. 따라서 수공구조물 설계에 있어서 확률강우량에 반영되지 못하는 연도별 최대치의 진폭과 확률강우량의 증가추세를 고려하여 계획강우량이 수공구조물 설계에 반영되어야 할 것으로 판단되었다.

최근 기후변화로 인한 강우의 변화는 지역적 집중현상이 심화되어 도시지역의 배수단면 부족으로 인한 내수침수 피해 증가 및 상대적으로 취약한 도시외각 절개지 붕괴 등으로 2차 피해가 가중되고 있다. 또한 기후변화의 영향으로 인하여 지속기간별 강우량의 크기가 증가하고 기준강우량의 발생빈도가 증가하고 있다. 도시지역의 홍수피해 직접적인 원인으로는 외수의 범람에 의한 침수와 내수 배제불량으로 침수피해로 구분할 수 있으며 최근 도시지역에 발생하는 홍수피해의 대부분은 외수의 직접범람에 의한 피해보다는 각종 수리구조물의 배제능력 부족이나 방류지점에서의 배수위의 영향으로 인한 내수의 배제불량에 기인한 피해가 증가하는 추세이나 이는 환경적 변화에 따른 기후변화가 중요한 원인이 되고 있다. 이에 본 연구는 국내의 주요도시(1개 특별시, 6개 광역시)에 대하여 강우분석을 실시하여 확률강우량을 초과하는 사상에 대하여 분석하고 초과사상에 대한 확률강우를 재 산정하였다.

강우량계에 대한 바람의 영향은 우량의 감소와 강우자료의 일관성에 영향을 미치게 된다. 이러한 강우량을 보정하기 위해서는 강우의 감소율을 산정 할 수 있는 연구가 필요하다. 이러한, 강우의 감소에 대한 연구는 거의 수행되지 않았으며, 적절한 보정기법에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 강우의 입자 크기에 따른 낙하속도를 산정하였다. 이를 이용하여 강우의 입자크기에 따라 강우의 감소율을 보정할 수 있는 모형을 실험을 통하여 검토하였다. 실험결과 강우의 감소율은 강우의 강도와는 상관없고 강우의 입자크기에 따라 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구에서 산정된 강우감소율은 실험결과와 잘 일치하고 있으며, 보정계수로 사용가능 한 것으로 판단된다.

본 연구에서는 용담댐 상류, 천천 시험유역을 대상으로 분포형 수문모형을 이용하여 강우의 공간분포 특성에 의한 유역에서의 침식 및 퇴적양상, 유출 및 유사량 모의결과에 미치는 영향을 분석하였다. 강우의 공간특성을 묘사하기 위해 일반적으로 사용되는 지상 우량계의 강우정보를 기반으로 한 내삽법(Tiessen Polygon, Inverse Distance Weighting, Kriging) 및 지점 강우와 레이더 강우의 합성기법(Gauge-Radar ratio, Conditional Merging)을 이용하여 대상 강우사상 기간동안의 시간별 강우장(hourly rainfall field)을 생성한 후 각 기법들에 의해 생성된 강우장의 공간적 특성을 정량적으로 비교·분석하였다. 또한, 각 기법별로 생성된 공간분포형 강우정보를 분포형 수문모형에 적용하여 강우의 공간분포에 따른 유역에서의 수문학적 응답(hydrologic response)의 변동성을 평가하였다. 지상 우량계의 강우를 이용하여 내삽된 강우장의 경우 적용된 기법에 따른 유출량과 유사량은 크게 변하지 않았으나 공간분포 특성이 상이함에 따라 침식 및 퇴적은 매우 다른 양상으로 발생하였다. 태풍에 의한 집중호우와 같은 극한 강우사상의 경우 원시 레이더 자료는 지점 강우에 비해 과소산정되었으며, 레이더의 공간특성과 지상 우량계의 양적 정보를 이용한 합성 강우장의 경우 비교적 정확한 모의결과를 제공하였다.

본 연구에서는 영항지수를 산정하여 기후변동이 우리나라에서 태풍으로 인하여 발생된 강우량에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 영향강도와 영향빈도에 의하여 산정된 영향지수는 강우량의 증가 및 감소 정도와 강우량이 증가하는 빈도를 반영하는 지수이다. 또한 수문극치계열자료의 빈도분석에 가장 많이 사용되는 Gumbel 분포를 적용하여 확률강우량을 산정하고 영향지수와 비교분석하였다. 기후변동을 고려할 수 있는 인자로는 8종류의 기후지수를 선정하고 낙동강 하구언 유역의 8개 지점을 대상으로 분석을 수행하였다. 분석 결과, 지점별 기후지수에 따른 영향의 정도가 다르게 나타났으며, 영향지수와 확률강우량의 비교분석을 통하여 태풍에 의한 확률강우량과 집중호우에 의한 확률강우량이 영향지수와 상관성이 있음을 알 수 있었다.

본 연구는 관측강우자료의 경향성과 기후변화를 고려하여 미래의 확률강우량을 산정하는 강우빈도해석방법을 개발하기 위해서, 확률분포함수의 모수와 전지구모형(GCM)을 통해 모의된 연강수량, 그리고 관측자료로부터 구축된 연최대강우량 사이의 관계를 이용하였다. 본 연구에서 제안된 방법은 우리나라 10개 지점에 대해서 2030년의 확률강우량(지속기간 24시간)을 산정하고, 기후변화 시나리오와 GCM 모형에 따른 확률강우량의 불확실성을 분석하는데 적용되었다. 그 결과, 강릉, 대전, 서울, 속초 등의 지점은 2030년의 확률강우량이 현재(2009년)보다 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 부산, 목포, 대구 등은 2030년의 확률강우량이 현재보다 작게 산정되었다. 이러한 결과는 각 지점에서 관측된 연최대강우시계열의 추세성분이 확률강우량 산정과정에 반영된 것이다.