Due to recent heavy rain events, there are increasing demands for adapting infrastructure design, including drainage facilities in urban basins. Therefore, a clear definition of urban rainfall must be provided; however, currently, such a definition is unavailable. In this study, urban rainfall is defined as a rainfall event that has the potential to cause water-related disasters such as floods and landslides in urban areas. Moreover, based on design rainfall, these disasters are defined as those that causes excess design flooding due to certain rainfall events. These heavy rain scenarios require that the design of various urban rainfall facilities consider design rainfall in the target years of their life cycle, for disaster prevention. The average frequency of heavy rain in each region, inland and coastal areas, was analyzed through a frequency analysis of the highest annual rainfall in the past year. The potential change in future rainfall intensity changes the service level of the infrastructure related to hand-to-hand construction; therefore, the target year and design rainfall considering the climate change premium were presented. Finally, the change in dimensional safety according to the RCP8.5 climate change scenario was predicted.

대부분의 수문분석은 시 단위 강우를 기반으로 확률강우량과 강우시간분포를 산정하고, 확률강우량과 강우시간분포의 자료기간을 달리 적용하는 방법으로 강우-유출분석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 자료형태(시 단위와 분 단위 강우자료)와 확률강우량과 강우시간분포의 다른 자료기간 적용에 따른 설계홍수량 변화를 정량화 하고자, 자료형태와 자료기간에 따라 지점빈도해석을 통한 확률강우량 산정과 Huff의 4분위 방법을 통한 강우시간분포를 산정하였다. 또한, 확률강우량과 설계강우 시간분포의 자료기간을 달리 적용한 강우-유출분석으로 설계홍수량 변동분석을 실시하였다. 분석결과, 자료형태에서는 분 단위 강우가 시 단위 강우보다 더욱 정확하고 효과적인 강우분석을 수행할 수 있는 것으로 나타났으며, 확률 강우량과 강우시간분포의 다른 자료기간을 적용하여 산정된 설계홍수량의 차 보다 자료형식에 따른 설계홍수량 결과가 보다 큰 차이를 보이는 것 으로 나타났다. 이는 향후 분 단위 강우를 활용한 수문분석에 크게 기여할 것으로 판단된다.

수공구조물 설계시 실측 유량의 자료 부족으로 홍수량의 빈도해석 결과보다는 강우자료를 수집하여 강우-유출 관계에 따라 산정된 설계강우량을 이용하여 특정 빈도에 해당하는 설계 홍수량을 사용하는 것이 일반적이다. 과거에는 첨두유량 산정을 위하여 합리식과 같은 경험식을 이용하였으나 지속기간이 장기화됨에 따라 실제 사상과는 다른 유출양상이 나타나게 되므로 확률강우량 시간분포의 정확성이 중요하게 되었다. 현재 실무에서는 설계강우량의 시간분포 방법으로 Huff의 4분위 방법 중 3분위를 사용하고 있으며 분위별 곡선에 대한 회귀식은 지속기간 전반에 걸쳐 정확도가 높은 이유로 6차식을 적용하고 있다. 그러나 통계 모델링에서는 간결함의 원리에 따라 회귀식이 간결할 필요가 있으며, 통계적 유의수준에 기초하여 회귀계수를 결정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 기상청 관할 69개 강우관측지점을 대상으로 설계강우량의 시간분포 방법으로 사용되고 있는 Huff 4분위 방법의 시간분포 회귀식에 대한 유의성 검정을 실시하였다. 기상청 관할 69개 강우관측지점의 Huff 4분위 방법의 시간분포 회귀식의 유의성 검정결과 대부분의 지점에서 4차식까지 회귀계수가 유의한 것으로 나타나 통계학적으로 Huff의 4분위 방법의 시간분포 회귀식은 4차까지만 고려하여도 무방한 것으로 분석되었다.

최근 기후변화에 효과적으로 대응하기 위해서 신뢰성 높은 설계홍수량을 산정할 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 홍수빈도해석법과 설계 강우-유출 관계 분석법으로 산정되는 확률홍수량의 차이를 분석하였다. 우리나라의 경우 관측유량 자료가 부족하여 설계홍수량을 결정할 때 설계 강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량을 이용하고 있다. 관측 유량 자료를 활용한 홍수빈도해석법의 결과를 참값으로 가정하여 분석한 결 과, 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량은 홍수빈도해석법으로 산정된 확률홍수량에 비해 약 79% 과대 산정되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서는 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량을 보정하는 회귀곡선식을 개발하였다. 이를 위해 우리나라 8개 댐 유역의 강우와 유량자료를 획득한 후, 비선형 회귀분석을 통하여 보정식을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 보정식을 적용할 경우, 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량보다 평균적으로 정확도가 약 65.0% 향상되었다. 또한, 유역의 크기를 고려하면, 유역의 크기를 고려하지 않았을 때보다 평균적으로 정확도가 약 2.1%p 증가하였다.

본연구는치수구조물의규모를결정하는가장기초가되는분석과정인설계홍수량산정방법중실측홍수량을바탕으로 산정하는 홍수량 빈도해석방법과 설계강우법, 강우-유출해석 후 연최대 첨두홍수량 빈도해석방법을 비교 분석하는데 그 목적이있다. 이를위하여기존의설계홍수량 산정방법인설계강우법과강우량을이용하여유출을모의하고최대유출량을 빈도해석하는 방법을 비교·분석하였다. 대상 유역은 상대적으로 강우량과 유출량 자료의 기록이 오래된 7개 유역(남강댐 유역, 소양강댐 유역, 안동댐 유역, 임하댐 유역, 섬진강댐 유역, 충주댐 유역, 합천댐 유역)을 선정하였다. 실측 유출량 빈도해석자료를참값으로가정하여분석한결과섬진강댐유역, 합천댐유역, 임하댐유역, 안동댐유역에서는본연구에서 제시한강우-유출해석후연최대첨두홍수량빈도해석방법이상대적으로홍수량빈도해석값에가까운결과를나타내었고, 남강댐유역, 소양강댐유역, 충주댐유역에서는기존의설계강우법이실측유출량빈도해석값에더가까운결과를나타냈 다. 이러한결과로볼때지금까지사용되어온설계강우법이최선의방법은아니며상대적으로유역면적이작은지역에서는 금회 연구에서 제안하는 강우-유출해석 후 연최대 첨두홍수량 빈도해석방법이 좋은 결과를 나타냈다고 볼 수 있다.

불투수지역이 대부분인 도시유역의 경우, 우수관을 통한 우수의 배제가 유출시스템의 대부분을 차지한다. 도시지역의 우수관로 및 빗물펌프장의 용량을 설계하기 위해서는 일반적으로 강우빈도해석을 통해 계산된 빈도별 강우를 Huff시간분포 등을 사용하여 일괄적으로 시간 분포시켜 유출을 계산한다. 그러나 이러한 설계는 기후변화 등으로 인해 게릴라성 호우 등이 빈번히 발생하고, 평균적인 강우강도가 증가하고 있는 현실의 불확실성을 제대로 반영하지 못한다. 그러므로 본 연구에서는 설계강우사상의 첨두강우강도가 가지는 불확실성을 분석하기 위해, 설계강우사상을 시간 분포시키는 대표적인 방법이며, 실제 본 연구의 적용지역인 가산1빗물펌프장의 설계에 사용된 Huff 2분위 방법과 과거 발생한 실제 강우사상들을 이용한 유출해석을 실시하였다. 그 결과, 유역 내 지체효과가 거의 없는 도시지역의 경우에는 총강우량보다는 첨두강우강도에 의해 유역 내 홍수가 유발된다는 것을 확인하였고, 이를 입증하기 위해 회귀분석을 수행하였다. 즉, 총강우량이 같다고 하더라도, 첨두강우강도에 따라 상류 우수관의 범람이 야기될 수 있으며, 이러한 현상은 같은 빈도의 설계강우량이라고 해도 지속시간이 짧은 경우에 더 큰 첨두강우강도를 가지므로 더욱 두드러졌다. 이것을 본 연구에서는 설계강우사상를 시간분포시킴에 의해 야기되는 첨두강우강도의 불확실성이라고 정의하고, 이에 대한 정량화 및 고려가 도시지역의 유출시스템 설계 시 고려되어야 함을 제안하였다.

전 세계적으로 기후변화로 인한 이상기후에 대한 관심이 높아지고 있다. 가속화되고 있는 지구온난화가 미래기후를 어떻게 변화시키고 이러한 변화로부터 받게 될 영향에 대한 우려가 증가되고 있으며, 실제로 현재기후에서도 전 세계 곳곳에서 이상기후로 인한 피해가 확인되고 있다. 우리나라도 지구온난화에 따른 기후변화로 연평균 강수량이 1910년대 1,155.6mm에서 2000년대 1,375.4mm로 약 19% 증가했으며 A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기말(2071~2100년)에는 20세기말(1971~2000년)에 비해 약 17%가 증가할 것으로 전망하고 있다. 특히, 최근 10년간(1999~2008년) 1일 100mm/day 이상 집중호우의 발생빈도는 총 385회로, 70~80년대 222회에 비해 1.7배나 증가했다. 2002년도 태풍 루사 때는 강릉에 870.5mm의 일 최대강수량을 기록하며 많은 피해를 발생시켰다. 2011년 7월초부터 8월 중순까지 지속적인 장마와 집중호우로 인해 1285.3mm의 누적강수량이 발생하였으며. 특히, 올해 7월 서울 및 수도권 지역에 발생한 100년 빈도 설계강우를 초과하는 집중호우로 인하여 비교적 수해에 안전하다고 여겨졌던 서울 중심부가 침수되어 많은 재산 및 인명피해를 발생시켰다. 기후변화는 과거에는 발생하지 않았던 기간에 강수가 발생하고 집중되거나 지속시간이 길어지는 기상이변 현상 즉, 비정상적 기후로 설명되는 극한 기상 사상을 유발하기도 한다. Nicholls 등(1996)은 현재까지 세계 여러 지역에서 지구의 평균온도가 꾸준히 상승하고 있으며 이에 따라 강수량이 점차 증가하는 경향을 보인다고 하였다. 이는 온도의 변화에 따른 증기압 즉, 수증기의 변화를 측정하는 방법인 Clausius-Clapeyron 물리식 개념으로 설명할 수 있다. 이 물리식에 따르면 온도가 상승함에 따라 증기압이 증가하고, 이는 곧 홍수를 유발할 수 있는 잠재성적 가능성이 커지게 됨을 의미한다(Sonntag 등, 2005). 기후변화는 극한강수의 발생빈도와 강도를 변화시키고 있으며(Frei et al. 1998; Cubasch et al. 2001; IPCC, 2007). 특히, Trenberth (1999)은 기후변화로 인해 극한강수의 발생빈도가 증가할 가능성이 높다고 하였다. 이처럼 기후변화는 수공 관련 시설물을 설계하는 데 있어 가장 중요한 변수인 극한강우사상을 변화시키기 때문에 배수관련 기반시설물을 계획하고 설계하는 수공기술자들에게 있어 기후변화를 고려해야 한다는 것은 이제 현실이 되고 있다. 배수시스템 설계의 주목적은 특정 설계강우량에 대한 도시지역의 설계홍수량을 통과할 수 있도록 배수시스템의 규모를 결정하는 것으로 지금까지 설계에 이용되고 있는 보편적인 방법은 기후는 변화하지 않는다는 가정 하에 과거 기후자료만으로도 미래의 상황을 충분히 반영할 수 있다고 간주하고 있다. 즉, 기후자료는 시간에 따라 평균과 분산이 변하지 않는다는 정상성을 전제로 설계되고 있다. 그러나 불행히도 기후변화로 인해 극한강수의 빈도와 규모가 변화하고 있고 이로 인해 홍수의 규모가 증가되고 있다. 따라서 기존의 정상성을 가정한 설계방법은 많은 배수시설물 파괴의 원인과 설계범위를 벗어나는 원인이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 기후변화로 인한 도시지역에서 발생하는 홍수발생의 특성을 간략히 살펴보고 기후변화로 인한 설계빈도(치수안전도)의 저하를 확인하고자 한다. 또한, 마지막으로 기후변화를 고려한 목표연도 설계강우량의 도입 및 도시배수설계기준 강화의 필요성과 외국의 대응사례와 방법론 등을 살펴보았다.

기후변화 및 도시화 등의 요인으로 인하여 증가하는 불확실성에 대처하기 위하여 건설되는 홍수저류지 형태의 치수시설 물이 기존의 치수시설물과 연계되어 치수능력을 극대화 할 수 있는 설계기준과 절차의 제시를 위하여 본 연구가 수행되었다. 본류의 홍수위 증가량에 대비할 수 있는 저류지용량결정, 저류지용량이 주어져 있을 경우의 본류의 홍수위 저감효과산정 등에 적용할 수 있는 다양한 시나리오 하에서의 분석을 위한 절차를 제시하였다. 기존 설계홍수량 산정절차에 근거한 IDQ (Intensity-Duration-Quantity) 분석을 이용하여 임의지속시간에서의 설계홍수수문곡선 산정기법을 제시하였고 그 활용사례를 제시하였다. IDQ 분석을 통해 산정한 강우량을 기반으로 등가첨두 수문곡선을 산정할 수 있으며, 기존 수문곡선 과 동일한 지속시간 하에서 하천의 수위가 높아질 수 있는 저빈도 수문곡선과, 기존 수문곡선과 동일한 첨두홍수량을 지니지만 강우지속기간의 증가로 인해 유출체적이 증가하는 수문곡선, 기존 수문곡선에 비해 하천의 수위 및 수문곡선의 부피 모두 증가하는 수문곡선 등 다양한 형태의 수문곡선에 대한 시나리오해석을 가능하게 한다.

강원도 지역은 태백산맥이 위치하여 지형적으로 복잡한 산악지형을 갖고 있으며, 또한 동쪽으로 는 동해가 위치하여 동해의 영향을 직·간접적으로 받는 지역적인 특성을 지녔다. 이에 따라 기상과 관련 하여 발생된 강원도 지역의 재해 피해는 우리나라 전체 피해액의 1/3정도를 차지하고 있다. 특히, 강원도 지방은 2002년 태풍 루사가 영동지방을 강타했을 때 영동지방의 대표도시인 강릉에서는 기록적인 폭우(일 최대강수량 870.5mm)가 내렸으며, 2003년 태풍 매미 뿐 아니라 최근 발생하고 있는 국지적인 호우로 인한 영서, 영동지방의 피해가 지속적으로 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 강원지방의 장기간의 자료를 보유하고 있는 속초, 대관령, 춘천, 강릉, 원주, 인제, 홍천 관측소의 연 최대치 강우자료를 대상으로 시 강우 및 일 강우의 특성을 분석하고 빈도해석(frequency analysis)을 실시함으로써 설계강우량을 산정하였다. 또한, 지속시간에 따른 경향성 분석을 하였으며 1990년 전후의 강우 및 온도자료를 나누어 극한지수를 산정함으로서 최근 발생하고 있는 강우의 패턴 변화를 분석 하였다.

설계홍수량산정과 관련하여 국내 실무에서 어려움을 겪는 가장 큰 문제 중 하나는 설계강우의 결정이다. 설계강우와 관련된 문제는 보다 세부적으로 살펴보면 강우의 시간분포와 강우의 공간분포 결정 문제로 집약될 수 있다. 본 연구에서는 강우의 시간분포와 공간분포에 관련된 문제를 해결할 수 있는 방법으로 티센가중치를 반영한 교호블록형 이동강우(TWBK moving storms)에 의한 설계홍수량 산정기법을 제안하고 그 적용성을 검토하였다. 100년 빈도 48시간

이 연구에서는 다양한 강우조건에 따른 도시유출모형, SWMM의 매개변수들이 계산 결과치에 주는 민감도를 분석하였으며 이를 위해 3개 배수구역에 대하여 모형을 적용하였다. 첨두 유출량에 대한 민감도는 (=1.0-(첨두유출량의 최소값()/첨두유출량의 최대값()))로 나타내었으며 강우 조건으로서는 강우규모, 강우지속시간, 강우분포 등의 3가지를 채택하였다. 강우조건의 변화에 따라 전반적으로는 불투수면적비, 관로경사, 초기침투능 등이 계산 결과치에 주는 민감

본 연구는 실측자료가 확보된 중규모 하천유역에서 최대 첨두유량을 발생시키는 설계강우의 시간분포모형을 밝혀내고, 결정된 시간분포모형을 바탕으로 하여 유역특성과 임계지속기간의 관계를 규명하는 것이다. 50-5,000의 44개 유역을 통하여 수문분석을 실시하였으며, SCS 유효우량 산정방법으로 결정된 유효우량을 사용하여 최대 첨두유량을 발생시키는 시간분포모형은 Huff의 4분위 시간분포모형으로 나타났다. 유역면적 50-600인 유역에서는 24시간 강우지속기간

하천유역 면적강우량 산정의 정확도를 개선하기 위하여 기존 강우관측자료의 통계적 특성을 이용한 강우관측망의 최적설계방법을 연구하였다. 최적설계를 위한 목적함수는 면적강우량의 추정오차 및 지점강우량 관측비용의 항으로 구성하고, 그 값이 최소인 관측망은 선정하였다. 통계f7파의 추정방법으로는 통계적 분산 산정방법인 크리깅 모형을 채택하였다. 비용은 강우관측소의 설치비와 연간운영 비론 적용하고, 오차항과 비용항의 통합에는 등치매개변수를 이용하였다. 연구된 최적

본 연구에서는 기존에 널리 사용되고 있는 설계강우의 시간분포모형인 Mononobe 분포법, Yen과 Chow 분포법, Huff 분포법과 heifer와 Chu 분포법을 강우-유출모형인 SCS 방법, Nakayasu 방법과 Clark 방법에 적용하여 최대 유출상황을 발생시키는 설계강우 시간분포모형을 결정하였다. 각 강우-유출모형에 균등강우강도를 적용한 경우를 기준으로 하여 첨두유량의 변동성을 검토하였다. 대상유역에 적용한 강우-유출모형의 결과를 분석하여 유

본 연구에서는 우리나라 강우에 대한 대표 확률분포형을 결정하고 결정된 대표 확률분포형에 의거하여 확률강우강도식을 유도한다. 빈도해석에 널리 사용되는 11개 분포형에 대하여 모멘트법과 최우추정법 및 확률가중모멘트법으로 모수를 추정하고, 적정성이 있는 모수를 대상으로 적합도 검정을 실시하여 지속기간별로 각 지점의 적정분포형을 구한다. 전 지역의 강우 동질성을 검정하는 방법으로 비모수적 검정방법인 Mann-Whitney 검정과 Kruskal-Walls 검정을