본 연구에서는 도시하천 유역의 신뢰성 높은 수문해석을 위해 지역적 성향을 고려한 도달시간 및 저류상수 공식을 개발하였다. 이를 위해 국내 대표 도시하천 유역인 중랑천, 탄천, 안양천, 홍제천 내 13개 유역을 대상으로 지역적 성향이 없는 유역특성인자와 지역적 성향이 있는 도시 및 강우특성인자를 분석하였으며, 단계적 다중회귀분석을 통하여 공식을 개발하였다. 개발된 공식은 국내외 경험식들과 함께 도시하천 유역에 대해 정확도를 비교 평가하였다. 분석결과 본 연구에서 개발한 공식의 계산값이 다른 경험식들에 비해 더욱 정확하게 모의하였으며 오차합, 평균오차, 평균제곱근오차 또한 가장 낮은 것으로 나타났다. 본 연구는 도시하천 유역이라는 지역적 성향을 고려하여 공식을 개발함으로써 기존 국내외 경험식들보다 더 나은 결과를 제시하였다는 측면에서 가치가 있다고 판단된다.

In the case of Korea, the design flood is calculated to indirectly method using Clark unit Hydrograph. Therefore, to obtain the main outflow parameters of Clark is very important. When estimating the parameters, optimum parameter estimation is very difficult due to lack of observation. In this study, storage coefficient according to numerous rainfall event is calculated to applying similarity characteristics analysis of basin, uncertainty analysis of storage coefficient was performed.

본 연구에서는 유역 집중시간과 저류상수의 이론적 배경을 바탕으로 적절한 경험식의 형태를 제시하고 기존의 경험식의 형태와 비교·평가하였다. 추가로, 제시된 경험식의 형태를 이용하여 충주댐 유역의 집중시간 및 저류상수의 경험식을 유도하고, 유도된 경험식과 기존의 경험식들을 비교하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 유역의 집중시간에 대한 경험공식의 형태는 유로연장의 제곱에 비례하고 유로경사에 반비례하는 형태로 나타난다. (2) 저류상수는 집중시간에 비례하는 형태로 나타난다. (3) 기존 매개변수에 관한 경험식을 검토한 결과, 집중시간의 경우에는 Kirpich 공식, Kraven (I) 공식, Kraven (II) 공식, California DoT 공식, Kerby 공식, SCS 공식 및 Morgali and Linsley 공식 등이 이러한 이론적 배경을 잘 따르고 있는 것으로 나타난다. 저류상수의 경우, Clark 공식, Russell 공식, Sabol 공식 및 정성원 공식 등이 본 저류상수와 집중시간의 비례관계를 매우 잘 만족하는 것으로 나타난다. (4) 기존의 경험식을 충주댐 유역에 적용한 결과, 집중시간의 경험식 중 정성원 공식, 윤태훈 등 공식, Kraven (I) 공식 및 Kraven (II) 공식은 추정한 집중시간과 비교적 유사한 결과를 보였으나, Rziha 공식은 비정상적인 결과를 나타내는 것으로 나타났다. 저류상수의 경우에는 윤석영과 홍일표 공식, 정성원 공식, 이정식 등 공식 및 윤태훈 등 공식이 어느 정도 합리적인 결과를 보인 반면, Sabol 공식의 경우에는 비정상적인 결과가 유도되었다. 결론적으로 국내의 집중시간 및 저류상수에 대한 경험공식이 국내 유역의 특성을 잘 반영하는 것으로 나타났다.

저류함수법의 최적 매개변수를 추정하기 위한 연구는 오랜 동안 여러 가지 방법으로 수행되어왔다. 그러나 여전히 최적 매개변수를 결정하는 것은 시간이 오래 걸리는 일이며, 유역의 물리적인 특성과 상관없는 매개변수가 결과로 제시되는 경우가 잦다는 인식이 팽배하다. 본 연구에서는 저류함수모형의 연속방정식과 저류함수식을 충실히 분석하고 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과, 많은 수의 국지해 중에서 유일해를 결정하는 방법을 제안할 수 있었다. 또한 유역의 직접유출 시작 시간을 고려하여 저류함수법의 지체시간을 결정할 수 있다는 것을 보였으며, 매개변수의 민감도 분석 결과, 모형의 지체시간을 결정하는 것이 매우 중요하다는 것을 알 수 있었다. 지체시간을 결정한 후에는 유일한 해를 비교적 쉽게 찾을 수 있었다. 그러므로 제안된 방법은 기존의 최적화 방법과 같이 시간이 오래 걸리지 않으며, 강우사상별로 비교적 정확한 매개변수를 산정할 수 있다는 장점이 있다. 제안된 방법을 이용하여 기존의 저류함수법의 매개변수를 추정하기 위한 다양한 방법 중 상수고정법을 수정하였으며, 그 결과 실무에서 업무효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 제안된 방법은 기존의 유출수문곡선의 계산오차에만 의지하여 매개변수를 최적화하는 방법과는 다르게 유역의 특성을 고려할 수 있다는 점에서 그 의미가 있다.

본 연구에서는 측방유입의 수문학적 해석을 시도해 보았다. 측방유입의 순간단위도는 여러 개의 격자가 만들어 내는 순간응답의 합으로 나타내었으며, 이는 Muskingum 하도추적모형을 수문학적으로 재해석하여 지체와 저류를 고려한 순간단위도를 이용한 것이다. 유역형상에 따른 측방유입 순간단위도의 변화를 살펴보기 위해 임의로 사각형과 삼각형 유역의 가상유역을 설정하여 각각에 해당하는 순간단위도를 유도하였다. 유도된 순간단위도는 각각 선형하천모형과 선형저수지모형의 합으로 이루어지며, 유역형상에 따라 서로 다른 특징을 보이게 된다. 집중시간과 저류상수의 일반적인 정의를 이용하여 측방유입의 저류상수를 수식적으로 유도하였으며, 그 결과 측방유입의 저류상수는 유역의 폭과 길이 및 주하도의 수문학적 특성을 알면 쉽게 산정할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 국내 여러 유역에 대해 유역 집중시간 및 저류상수를 결정하고, 유역 지역특성이 유역 집중시간 및 저류상수에 미치는 영향을 분석해 보았다. 먼저, 각 유역의 강우-유출 자료를 이용하여 유역 집중시간 및 저류상수를 결정하였다. 국내 유역 전반에 일괄적으로 적용 가능한 유역 집중시간 및 저류상수 경험식을 유도하기 위해, 각 유역마다 유역특성인자와 집중시간 및 저류상수 간의 관계를 분석하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 유로경사, 유역면적, 유로연장, 형상계수 등 유역특성인자와 유역 집중시간 및 저류상수 간의 상관관계를 확인할 수 있었으며, 2. 특히, 유로경사의 경우, 특정 값을 경계로 집중시간 및 저류상수의 특성이 다르게 나타나므로, 유로경사의 범위에 따라 경험식을 달리 적용한다면 일관된 경험식의 비상식적인 매개변수의 추정문제를 어느 정도 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 단위도 이론인 Nash 순간단위도의 구조를 이용하여 유역의 저류상수 및 집중시간을 추정하는 경험적인 방법을 제시하였다. 이 방법은 Nash 모형을 이론적으로 해석하여 구한 집중시간 및 저류상수에 기초하고 있다. 보다 근본적으로는 반복적인 계산을 통해 유역을 대표하는 선형저수지의 개수 및 저류상수의 수렴된 값을 찾아내는 형태로 되어 있다. 이는 HEC-HMS 등에서 채택하고 있는 최적화기법 적용의 문제점을 극복하고자 하는 것이다. 제안된 방

본 연구에서는 간단한 단위도 이론인 Nash 모형을 이용하여 유역 저류상수 및 집중시간의 문제를 이론적으로 고찰해 보았다. 먼저, Nash 순간단위도의 저류상수 및 집중시간을 그 정의에 따라 유도하고, 각각의 특성은 물론 둘 사이의 관계를 검토하였다. 추가로, 국내에서 많이 사용되고 있는 저류상수 및 집중시간의 경험공식들을 유도된 Nash 모형의 저류상수 및 집중시간 특성과 비교 검토하였다. 이 과정을 통해 얻은 주요 결과는 다음과 같다. (1) Nas