한국에서 현재 사용되고 있는 홍수예보모형은 집중형 강우-유출모형을 적용하여 유역의 유출을 계산하고 하도 및 저수지 추적모형 등을 활용하여 하천의 수위를 예측한다. 집중형 모형은 유역을 동질의 배수구역으로 가정한다. 따라서 유역내의 다양한 공간적 특성을 고려하지 못한다는 단점이 있다. 또한, 사용되는 강우자료도 지점강우를 활용하기 때문에 공간적인 분포를 자세히 고려하지 못한다는 한계가 있다. 따라서 홍수예보모형에 분포형 모형을 적용하기 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 GRM모형을 한국 홍수예보시스템에 적용하기 위해 모형의 다양한 해상도에 따른 유역유출의 결과의 차이를 분석하여 최적의 해상도를 결정하고자 한다. 모형의 격자가 너무 조밀한 경우 계산시간이 과다하게 되어 홍 수예보모형에 적용하기에는 적합하지 않다. 너무 성길 경우에도 분포형 모형을 적용하여 공간적인 분포를 파악하고자 하는 목적에 맞지 않게 된다. 본 연구의 결과로 유역유출 예측의 정확성을 만족시키고 홍수예보에 적합한 계산속도가 나올 수 있는 최적 해상도를 제시하였다. 유출량 예측의 정 확도는 Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient (NSE) 값의 비교를 통해 분석하였다. 본 연구에서 도출된 최적해상도 산정 결과는 분포형 유 역유출모형을 홍수예보모형에 적용하기 위한 기초자료로 활용될 것이다.

본 연구에서는 도시유역에서의 실시간 홍수예경보 목적으로 shot noise process 기반의 강우-유출모형을 제안하였다. 제안된 모형은 각 소유역별 첨두치, 감쇄상수 및 지체시간으로 결정되는 shot noise의 합으로 표현되며, 기존 강우-유출 모형과는 달리 각 소유역 별 유출량이 독립적으로 유역 출구에 도달하는 구조를 가지고 있다. 제안된 모형의 매개변수는 통상 경험식을 가지고 결정하는 소유역의 집중시간과 저류상수 및 관로에서의 도달시간과 저류상수를 이용하여 쉽게 결정될 수 있는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제안된 모형은 중동 빗물펌프장 배수유역, 구로1 빗물펌프장 배수유역, 대림2 빗물펌프장 배수유역에서 관측된 총 3개의 호우사상에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 제안된 shot noise process 기반 단위 응답함수는 기존 단위 응답함수와 달리 강우 지속기간에 관계없이 동일한 모양을 갖는다. (2) 제안된 모형의 특성상 강우의 시간간격이 짧을수록 수렴된 결과를 얻을 수 있다. 따라서 도시유역의 특성을 감안할 때 1분이 가장 적절한 것으로 판단된다. (3) Shot noise process 기반 1분 단위 응답함수를 실제 호우사상에 적용하여 유출해석을 수행한 결과, 모의된 유출 수문곡선과 관측 값이 매우 유사한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 도시유역에서의 유출해석을 수행하는데 있어 제안된 유출모형이 충분한 적용성이 있다는 것을 보여준다.

최근 집중호우로 서울 강남구(’12), 부산(’13), 울산(’16), 인천, 부산(’17) 등 대도시 지역의 침수 피해가 증가하고 있다. 도시침수는 하천유역의 홍수 피해와는 달리 매우 짧은 시간에 피해가 발생하며, 시설물의 파괴보다는 주택, 차량, 상가 침수로 인한 재산 피해가 높은 비율을 차지하고 있다. 현재 우리나라의 호우에 대한 예 ․ 경보는 기상청에서 발표하는 호우 주의보 및 경보에 의존하고 있지만, 기상청의 호우 주의보 및 경보는 전국공통 지표를 사용함으로써 지역적 특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 서울과 울산지역을 대상으로 지역별로 피해이력 기반의 한계강우량을 추정하였으며, 피해이력이 없어 한계강우량 추정이 불가능한 지역에 대해서는 유역특성이 반영된 Neuro-Fuzzy 모형을 통해 한계강우량을 예측하였다. 추정된 한계강우량을 통해 도시침수 위험기준을 설정하고 실제 침수사상에 적용한 결과 추정된 한계강우량은 실제 한계강우량과 1.8~20.4%의 오차를 보이고 있으며, 최소 28분에서 최대 70분의 대피시간을 확보 할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 도시침수 예 ․ 경보를 위한 위험기준으로 활용가능 할 것으로 판단된다.

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.

In this study, according to the reference setting based on the runoff video of 9:00 where the highest water level of 3.94 m has been recorded during the runoff of Cheon-mi Stream in Jeju Island by the attack of Typhoon no. 16 Sanba on September 17th, 2012, the error rate of long-distance and short-distance velocimetry and real-distance change rate by input error have been calculated and the input range value of reference point by stream has been suggested. In the reference setting process, if a long-distance reference point input error occurs, the real-distance change rate of 0.35 m in the x-axis direction and 1.35 m in y-axis direction is incurred by the subtle input error of 2~11 pixels, and if a short-distance reference point input error occurs, the real-distance change rate of 0.02 m in the x-axis direction and 0.81 m in y-axis direction is incurred by the subtle input error of 1~11 pixels. According to the long-distance reference point setting variable, the velocity error rate showed the range of fluctuation of at least 14.36% to at most 76.06%, and when calculating flux, it showed a great range of fluctuation of at least 20.48% to at most 78.81%.

본 연구의 목적은 이중편파 레이더 강우자료와 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM (KIneMatic wave STOrm Runoff Model)을 이용하여 유출해석을 수행하고, 침수실적자료와의 비교를 통해 레이더 강우자료의 효용성을 검토하는데 있다. 남강댐 유역(2,293 km²)을 대상으로, 2012년 4개의 강우 이벤트(집중호우, 카눈, 볼라벤, 산바)에 대하여 비슬산 레이더 강우자료를 사용하였다. 분포형 모형은 28개 지점 강우와 레이더 강우를 이용하여 보정되었으며, R² (coefficient of determination), ME(model efficiency), VCI (volume conservation index)를 이용하여 적용성을 평가하였다. 모형의 보정결과, R², ME, VCI의 평균이 지점강우 를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 1.09, 레이더 강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 0.96의 결과를 보였다. 태풍 산바에 의한 하천범람 침수실적자료의 두 침수지역(신연지구와 문대/신기지구)과 레이더와 지상강우에 의한 유출분석 결과를 비교하였다. 신연지구와 문대/신기지구 두 침수지역에서 레이더강우가 지상강우보다 더 많은 지역강우를 발생시켜 지표유출량을 더 크게 모의하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 수위관측소가 존재하는 문대/신기지구의 경우, 지점강우보다 레이더 강우가 침수지역내 수위관측소의 실제 첨두유량에 가깝게 모의하였으며, 하천수위도 0.72 m 높게 모의하였다.

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.

This study analyzed the velocimetry of runoff and measured the flood discharge by applying the SIV (Surface Image Velocimetrer) to the daytime and nighttime flow image data with special reference to Seong-eup Bridge at Cheonmi stream of Jeju during the flow by the severe rainstorm on May 27, 2013. A 1000W lighting apparatus with more than 150 lux was installed in order to collect proper nighttime flow image applied to the SIV. Its value was compared and analyzed with the velocity value of the fixed electromagnetic wave surface velocimetry (Kalesto) at the same point to check the accuracy and applicability of the measured velocity of flow. As a result, determination coefficient R2 values were 0.891 and 0.848 respectively in line with the velocity distribution of the daytime and nighttime image and the flow volume measured with Kalesto was approximately 18.2% larger than the value measured with the SIV.

우리나라는 산지가 국토의 70%이상으로 토석류 등 지반 재해의 위험성에 노출되어 있다. 2011년 7월 우면산 토석류, 춘천시 펜션 토석류 등 규모가 큰 토석류 재해가 일어나며 큰 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 토석류 피해지역에 지상 LiDAR 스캔을 통하여 현장조사와 정밀도가 높은 지형자료를 생성 후 RAMMS모형을 사용하여 토석류 해석을 실시하였다. 연구지역과 유사한 매개변수 값을 산정하여 적용하여 토석류의 확산범위, 유동심, 이동시간 등을 분석하였다. 이에 연구지역 퇴적부에서 토석류로 인한 피해범위 산정과 피해지역까지의 토석류의 도달시간을 산정할수 있었다. 이러한 결과값들은 추후 토석류 재해의 피해 범위 산정이나 산지재해지도 DB구축 등 기초적인 자료로 사용 될 것으로 판단된다.

This study Analyzed four of seven runoffs which had happened in 2012 in comparison with the runoffs shown in Kalesto data, using the fixed surface image velocimetry (FSIV) installed at Oedo stream, Jeju Island. As a result of identifying a runoff curve graph, it was analyzed that the flood runoffs calculated with two observation devices were almost equivalent. As the differences in peak flows were 10 m3/s, 0.7 m3/s and 3 m3/s, the very similar result values were calculated. Even though there were errors in RMSE(Root Mean Square Error) made by two observation devices according to the degree of the peak flow, the values of R² by flood event were 0.89, 0.87, 0.86 and 0.82, showing the result values almost close to 1. Therefore, there was a very high correlation in flood runoffs calculated with two observation devices. This research method was considered to be a very suitable method to measure unexpected flood runoffs which could happen in the island area such as Jeju island during bad weather.

The present study aims to apply a surface image velocimetry(SIV) system to video images captured with CCTV and estimate the flood discharge. The CCTV was installed at the Hancheon Bridge of the Han Cheon in Jeju Island for disaster surveillance, and seven flood events occurred in 2012 were used. During the image analyses, input parameters, interrogation areas and searching areas were determined with proper calibration procedures. To check for accuracy and applicability of SIV, the velocities and flood discharges estimated by SIV were compared with the measured ones by an electromagnetic surface velocimeter, Kalisto. The comparison results showed fairly good agreements. The RMSE(Root Mean Square Error) values between two instruments showed a range of 4.13 and 14.2, and the determination coefficients reached 0.75 through 0.85. It means that the SIV could be used as a good alternative method for other traditional velocity measuring instruments in measuring flood discharges.

Drought and flooding are just some of the ways the planet responds to climate change. As years pass, with increasing population and level of urbanization, these events become more frequent and severe. In South Korea, a disaster risk assessment system was developed to mitigate the flood risks in small streams. But since there is worldwide severity of water-related disasters, investigation and development of such methods of mitigation should not stop. In this study, the watershed was subdivided to reduce the time needed for a real-time flood simulation. The subdivision of the watershed was performed in three different cases with respect to the hydraulic characteristics of the watershed. The selection of an appropriate grid size to produce optimum flood simulation and efficient simulation time was also performed. This research aims to provide guidelines for watershed subdivision for real-time risk analysis systems as well as contribute to the existing knowledge of disaster risk assessment system in South Korea

강우가 지표면에 강하하여 일부는 지표를 따라 유출되고 나머지는 손실이 된다. 손실 중에는 일부는 증발이 되고 일부는 토양으로 침투가 된다. 이러한 수문사상의 변화를 분석하기 위해서는 유역의 토양 및 토지이용상태를 내포하고 있는 GIS정보를 입력하는 것 뿐 만아니라 토양의 함유수분에 따른 선행강우를 고려하여야 한다. 토양의 함유수분은 선행강우에 의해 유역의 토양이 포화됨으로써 강우-유출 분석에 영향을 미친다.

2010년 11월 경상북도 안동시에서 시작된 구제역으로 경상북도에서는 약 300만 마리의 가축이 매몰 처분되었으며, 매몰된 가축의 사체에서 생성된 침출수가 인근 하천이나 토양, 지하수 등에 침투해 2차 오염을 유발할 위험에 따라 수질 관리에 대한 관심이 높아졌다. 가장 민감한 부분은 식수로 사용하는 지하수의 오염이 매우 우려되나, 매몰지는 대부분 마을 및 지하수 관정과 300m정도 떨어져 있어 지하수 오염 우려는 없는 것으로 보인다. 그러나 침출수의 지하수 오염 및 하천 유입을 방지하기 위해서는 적절한 조치가 필요하여 본 연구에서는 구제역의 확산 방지 및 조기종식을 위하여 본 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 현재 업무에 활용중인 3차원 지리정보시스템을 기반으로 매몰지 정보를 구축하여 매몰지 관리뿐 아니라 주변 환경분석을 통하여 환경오염을 최소화하며, 매몰지의 체계적 관리를 위하여 GIS(Geographic Information System) 분석 기법을 활용한 축산관련정보, 방역정보, 매몰처리 현황 정보를 이용하여 보다 정확한 매몰지 정보 제공으로 효율적이고 체계적인 매몰지의 사후 관리가 가능하리라 기대된다.

Surface Image Velocimetry(SIV) is an instrument to measure water surface velocity by using image processing techniques. Since SIV is a non-contact type measurement method, it is very effective and useful to measure water surface velocity for steep mountainous streams, such as streams in Jeju island. In the present study, a surface imaging velocimetry system was used to calculate the flow rate for flood event due to a typhoon. At the same time, two types of electromagnetic surface velocimetries (electromagnetic surface current meter and Kalesto) were used to observe flow velocities and compare the accuracies of each instrument. The comparison showed that for velocity distributions root mean square error(RMSE) was 0.33 and R-squared was 0.72. For discharge measurements, root mean square error(RMSE) reached 6.04 and R-squared did 0.92. It means that surface image velocimetry could be used as an alternative method for electromagnetic surface velocimetries in measuring flood discharge.

In this study, compared with the result of water surface elevation and water velocity on the establishment of river maintenance basic plan and result of HEC-GeoRAS based GIS, and after use the result of water surface elevation and velocity were observed in the Han stream on Jeju island, analysis 2 dimensional stream flow. the lateral hydraulic characteristics and curved channel of the stream were analyzed by applying SMS-RMA2 a 2 dimensional model. The results of the analysis using HEC-RAS model and HEC-GeoRAS model indicated that the distribution ranges of water surface elevation and water velocity were similar, but the water surface elevation by section showed a difference of 0.7～2.18 EL.m and 0.63～1.16 EL.m respectively, and water velocity also showed differences of maximum 1.58m/sec and 2.67m/sec. SMS-RMA2 analysis was done with the sphere of Muifa the typhoon as a boundary condition, and as a result, water velocity distribution was found to be 1.19 through 3.91 m/sec, and the difference of lateral water velocity in No. 97 through 99 the curved channel of the stream was analyzed to be 1.59 through 2.36 m/sec. In conclusion it is anticipated that the flow analysis of 2 dimension model of stream can reflect the hydraulic characteristics of the stream curved channel or width and shape, and can be applied effectively in the establishment of river maintenance basic plan or management and designing of stream.

신뢰성 있는 홍수빈도해석을 수행하기 위해서는 충분한 홍수량 및 강우자료가 필요하다. 강우자료의 경우 우리나라 대부분 지역에서 30년 이상의 극치자료가 활용이 가능한 반면 홍수량 자료는 상대적으로 충분한 자료가 확보되지 않아 신뢰성 있는 빈도해석이 어려운 실정이다. 이에 따라 강우모의기법에 근거한 홍수빈도곡선 유도방안연구가 몇몇 연구에서 제안된 바 있으나, 기본적으로 입력된 강우의 빈도와 홍수의 빈도가 동일하다고 가정함으로 인하여 발생하는 불확실성이 상당부분 내포되어 있다. 이러한 점에서 본 연구의 목적은 강우모의기법과 불확실성 분석이 고려된 홍수빈도곡선 유도방법을 개발하는 것으로 홍수빈도곡선을 유도하는데 있어서의 핵심은 미래에 발생 가능한 극치강수량을 효과적으로 재현할 수 있는 강수량 모의발생 기법과 강우-유출관계의 불확실성 분석에 있다. 본 연구에서는 극치강수량 모의를 위해 불연속 Kernel Pareto 분포를 이용한 다지점 강수모의기법과 Bayesian HEC-1 (BHEC-1) 모형을 연계하여 본 연구의 대상유역인 대청댐 유역의 강우-유출 관계의 불확실성을 고려한 홍수빈도곡선을 개발하고 모형의 적합성을 평가하였다. 최종적으로 기존 홍수빈도결정방법과 비교를 통해서 모형의 적합성을 확인하였다.

홍수기 자연하천의 효율적인 홍수제어를 위해서는 정확한 유출량을 예측하는 것이 가장 중요하다. 본 연구에서는 신흥천 하류에 위치한 구재교 지점의 홍수기 유출특성을 HEC-HMS 모형을 이용하여 분석하였다. 분석을 위한 수문기초 자료인 유역의 물리적 인자들은 지형정보시스템을 이용하여 추출하였으며 유출모형의 초기 매개변수는 추출한 유역의 물리적 인자들을 이용하여 추정하여 사용하였다. HEC-HMS 모형을 이용하여 정확한 유출량을 예측하기 위해서 2년간의 관측유량자료와 모의유출량을 비교하여 최적화된 매개변수를 산정하였다. 최적화과정은 HEC-HMS 모형에서 제공하는 매개변수 최적화 과정을 이용하였으며 N&M(Nelder-Mead Method) 방법을 사용하였다. 최적화된 매개변수는 향후 구재교 지점에 대한 홍수유출을 모의할 때 기초자료로 제공하고자 한다.

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 집중호우 및 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있으며 더불어 홍수와 하천의 건천화가 지역의 물 관리에 영향을 미치고 있다. 하천 본류의 경우 지속적인 모니터링과 관리를 통하여 홍수기와 이수기의 유출특성을 파악하고 있으나 지류하천까지는 어려움이 따르고 있다. 본 연구에서는 지류하천의 홍수기 유출특성을 파악하기 위하여 만경강의 지류하천인 소양천 삼중일교 지점에서 유량측정을 실시하였으며, HEC-HMS 모형을 이용하여 분석된 모의유출량과 관측유량을 비교 분석하였다. 분석을 위한 수문기초 자료는 지형정보시스템을 이용하여 추출하였으며 추출된 지형인자를 기반으로 모형의 초기 매개변수를 적용하였다. 관측유량과 초기 매개변수를 적용하여 추정된 모의유량을 비교하여 모형의 보정을 실시하고 호우사상에 대한 평균상대오차를 나타내었다.