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SUMMARY

목차

CONTENTS 26

제1장 서론 39

제1절 연구개발의 목적 및 필요성 39

1. 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 40

2. 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 41

3. 비정상성 빈도해석법 이용 41

4. 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 42

5. 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 43

6. 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 43

제2절 연구내용 및 범위 44

1. 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 44

2. 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 45

3. 비정상성 빈도해석법 적용 46

4. 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 46

5. 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 47

6. 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 47

제3절 연구개발 목표 48

1. 연구의 목표 및 성과물 48

2. 연차별 목표 49

제2장 국내·외 기술개발 현황 51

제1절 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 51

제2절 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 55

제3절 비정상성 빈도해석법 개발 58

제4절 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 60

제5절 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 61

제6절 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 연구 62

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 63

제1절 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 63

1. 서론 63

2. 자료 현황 64

3. KNN을 이용한 축소기법 적용 77

4. 일 강수 모의를 위한 일기발생기 개발 90

5. 결론 106

제2절 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 107

1. 분석방법 107

2. 분석대상 자료의 선정 113

3. 태풍으로 인한 강우량분석 121

4. 수문기상인자를 이용한 서울지점의 확률강우량 산정 131

제3절 비정상성 빈도해석법 적용 142

1. 연구의 필요성 142

2. 강우자료 수집 143

3. 강우자료 분석 143

4. 분포형 및 매개변수 추정법 선정 146

5. 비정상성 빈도해석 152

6. 비정상성 빈도해석법의 검정 161

7. 프로그램 개발 164

제4절 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 171

1. 서론 171

2. 핵심 방법론 171

3. 일반홍수 빈도해석 연구 결과의 실무 적용성 개선 200

4. 결론 및 향후 연구 205

제5절 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 206

1. 서론 206

2. 시험유역 개황 206

3. 최적화 기법에 의한 댐 운영 208

4. 퍼지 제어 기법의 적용 235

5. GUI 개발 245

제6절 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 연구 246

1. 중요도 246

2. 위험지도 247

3. 불확실성을 고려한 경제성분석 251

제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 281

제1절 개요 281

제2절 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 283

제3절 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 284

제4절 비정상성 빈도해석법 적용 285

제5절 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 286

제6절 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 287

제7절 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 288

제5장 연구개발결과의 활용 계획 289

제1절 추가연구의 필요성 289

1. 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 289

2. 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 289

3. 비정상성 빈도해석법 적용 289

4. 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 290

5. 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 290

6. 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 290

제2절 타연구에서의 응용 291

1. 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 291

2. 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 291

3. 비정상성 빈도해석법 적용 291

4. 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 291

5. 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 292

6. 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 292

제3절 치수정책에의 반영방안 293

1. 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 293

2. 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 293

3. 비정상성 빈도해석법 적용 293

4. 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 293

5. 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 294

6. 이상홍수를 고려한 설계빈도 산정기법 294

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 295

제1절 기후변화를 고려한 강우빈도해석 방안 연구 295

제2절 이상강우의 발생 빈도 및 재현기간 분석 299

제3절 비정상성 빈도해석법 적용 300

제4절 이상홍수 빈도해석 지침서 핵심사항 최종 제시 304

제5절 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발 305

제6절 이상홍수를 고려한 설계빈도 설정기법 306

참고문헌 307

홈페이지 325

〈표 1.3-1〉 연차별 목표 49

〈표 2.1-1〉 축소기법의 장단점 51

〈표 2.3-1〉 비정상성을 고려한 강우 및 홍수 빈도해석 58

〈표 3.1-1〉 월 단위 NCEP 변수와 지상강수 사이의 상관관계 분석 65

〈표 3.1-2〉 일반적으로 제공되는 관측 기후데이터 66

〈표 3.1-3〉 한국의 기후 특성 67

〈표 3.1-4〉 NCEP/NCAR Reanalysis 자료 - Surface level 70

〈표 3.1-5〉 국가별 기후변화 모형(AR4 시나리오) 73

〈표 3.1-6〉 IPCC DDC AR4 자료 74

〈표 3.1-7〉 AR4 SRES 시나리오에서 가정하는 사회경제적 지표 76

〈표 3.1-8〉 AR4 SRES 시나리오의 온실가스 안정화 시나리오 76

〈표 3.1-9〉 IPCC DDC AR4 자료 81

〈표 3.1-10〉 축소된 기후모형 결과의 통계적 특성 비교 86

〈표 3.1-11〉 일 강수발생모형을 위한 매개변수 91

〈표 3.1-12〉 관측값과 모의결과의 빈도해석 오차(PART 1) 100

〈표 3.1-13〉 관측값과 모의결과의 빈도해석 오차(PART 2) 101

〈표 3.1-14〉 일강수모형의 기후변화 연구의 적용성 검토 102

〈표 3.1-15〉 2020s 빈도별 증감율 103

〈표 3.1-16〉 2050s 빈도별 증감율 104

〈표 3.1-17〉 2080s 빈도별 증감율 105

〈표 3.2-1〉 분석 대상 강우관측소 116

〈표 3.2-2〉 태풍의 물리적 특성인자와 24시간 최대강우량 자료 117

〈표 3.2-3〉 Mann-Whitney Test에 의한 해수면온도평균의 변동성 분석 결과 137

〈표 3.2-4〉 Sign Test에 의한 해수면온도평균의 변동성 분석 결과 137

〈표 3.2-5〉 T Test에 의한 해수면온도평균의 변동성 분석 결과 137

〈표 3.2-6〉 Modified T Test에 의한 해수면온도평균의 변동성 분석 결과 138

〈표 3.2-7〉 F Test에 의한 해수면온도 표준편차의 변동성 분석 결과 138

〈표 3.2-8〉 Modified F Test에 의한 해수면온도 표준편차의 변동성 분석 결과 138

〈표 3.2-9〉 경향성 분석 결과 139

〈표 3.3-1〉 자료 보유 현황 143

〈표 3.3-2〉 경향성 검정 결과 145

〈표 3.3-3〉 선형 회귀직선의 기울기 146

〈표 3.3-4〉 적합도 검정결과 154

〈표 3.3-5〉 서울지점 연 최대 강우량 누적 자료 155

〈표 3.3-6〉 연 최대 누적 평균 강우량 회귀직선 156

〈표 3.3-7〉 누적 평균 강우량과 매개변수 간 회귀직선 158

〈표 3.3-8〉 매개변수 변화 158

〈표 3.3-9〉 확률강우량 변화 및 증가율 160

〈표 3.3-10〉 확률강우량 변화 및 증가율 162

〈표 3.4-1〉 Australian rainfall-runoff method의 입력자료와 결과물 174

〈표 3.4-2〉 모의실험 결과 180

〈표 3.4-3〉 서울, 경기 지역의 재해위험지구 181

〈표 3.4-4〉 서울, 경기 지역의 재해위험지구 182

〈표 3.4-5〉 Huff 3분위 50 % 6차 보간식(국토해양부, 2000) 183

〈표 3.4-6〉 모형의 매개변수(서울대학교, 2006) 184

〈표 3.4-7〉 3차년도 몬테카를로 모의 실험 결과: RRMSE 비교 191

〈표 3.4-8〉 몬테카를로 모의실험 결과: RRMSE 비교 192

〈표 3.4-9〉 강우 빈도곡선의 구분 194

〈표 3.4-10〉 적용 가능성 검토 195

〈표 3.4-11〉 해석 시점 및 방법론별 적용 가능 방법의 조합 195

〈표 3.4-12〉 ARFFA 개요 200

〈표 3.5-1〉 저류상수 K의 산정(임하댐 하류 - 반변천 종점) 211

〈표 3.5-2〉 저류상수 K의 산정(안동댐 하류 - 반변천 합류점) 211

〈표 3.5-3〉 시나리오의 구성 227

〈표 3.5-4〉 일반집합과 퍼지집합의 비교 237

〈표 3.5-5〉 퍼지 추론의 과정 240

〈표 3.5-6〉 입력 변수의 종류 240

〈표 3.6-1〉 홍수범람위험구역의 예(경기도) 249

〈표 3.6-2〉 재해위험지구의 예(한강) 249

〈표 3.6-3〉 산불피해현황의 예(서울특별시) 250

〈표 3.6-4〉 확률분포형의 역함수 255

〈표 3.6-5〉 안양수위관측소의 수위-유량관계 262

〈표 3.6-6〉 안양천 수위관측소 수위-유량 263

〈표 3.6-7〉 예비해석 결과 263

〈표 3.6-8〉 적합도검정결과 265

〈표 3.6-9〉 선정된 확률분포형의 매개변수(확률가중모멘트법) 265

〈표 3.6-10〉 선정된 확률분포형에 대한 재현기간별 확률홍수량 266

〈표 3.6-11〉 지속시간에 따른 빈도별 확률강우량 267

〈표 3.6-12〉 수원관측소 호우 분포표 268

〈표 3.6-13〉 수원관측소 Huff방법의 무차원 누가값(2분위) 268

〈표 3.6-14〉 무차원 누가우량 회귀방정식의 상수값 269

〈표 3.6-15〉 안양천 유역 주거자산가치 271

〈표 3.6-16〉 안양천 유역 산업자산가치 275

〈표 3.6-17〉 동별 자산종류별 피해액(예) 279

〈표 4.1-1〉 연구개발목표 달성도 및 관련분야 기여도 281

〈표 6.3-1〉 해외 연구 사례 300

〈그림 1.1-1〉 1일 집중호우(100mm 이상)의 평균발생빈도 42

〈그림 2.1-1〉 기후변화를 고려한 일 강수발생 과정 44

〈그림 2.1-2〉 연구흐름도 45

〈그림 3.1-1〉 축소기법 적용 과정 65

〈그림 3.1-2〉 NOAA ESRL PSD 홈페이지 69

〈그림 3.1-3〉 한반도 주변 NCEP자료의 격자 좌표 70

〈그림 3.1-4〉 IPCC DDC 홈페이지 71

〈그림 3.1-5〉 기후변화 주요시나리오의 사회경제적 배경 및 IPCC DDC의 제공요소 72

〈그림 3.1-6〉 AR4 시나리오의 시간적 범위 76

〈그림 3.1-7〉 NCEP data plot 79

〈그림 3.1-8〉 20c3m data plot 80

〈그림 3.1-9〉 A2 data plot 81

〈그림 3.1-10〉 KNN을 이용한 축소기법의 개념 82

〈그림 3.1-11〉 검정결과 83

〈그림 3.1-12〉 검증결과 84

〈그림 3.1-13〉 Quantile mapping의 기본 개념 85

〈그림 3.1-14〉 축소결과(관측강수 vs CASE1) 85

〈그림 3.1-15〉 축소결과 상자그림(관측강수 vs CASE1) 86

〈그림 3.1-16〉 축소결과(CASE1 vs CASE2) 87

〈그림 3.1-17〉 축소결과 상자그림(CASE1 vs CASE2) 87

〈그림 3.1-18〉 축소결과(CASE1 vs CASE3) 88

〈그림 3.1-19〉 축소결과 상자그림(CASE1 vs CASE3) 88

〈그림 3.1-20〉 축소결과(CASE1 vs CASE4) 89

〈그림 3.1-21〉 축소결과 상자그림(CASE1 vs CASE4) 89

〈그림 3.1-22〉 서울지점의 관측자료 90

〈그림 3.1-23〉 강수총량과 일기발생기의 변수와의 관계(5 data set) 92

〈그림 3.1-24〉 강수총량과 일기발생기의 변수와의 관계(10 data set) 92

〈그림 3.1-25〉 강수총량과 일기발생기의 변수와의 관계(15 data set) 93

〈그림 3.1-26〉 강수총량과 일기발생기의 변수와의 관계(20 data set) 93

〈그림 3.1-27〉 관측값과 모의값의 월별 총 강수량 비교 94

〈그림 3.1-28〉 관측값과 모의값의 월별 총 강수량 값 비교 95

〈그림 3.1-29〉 관측값과 모의값의 월 최대 일 강수 시계열비교 95

〈그림 3.1-30〉 관측값과 모의값의 월 총강수 시계열 비교 96

〈그림 3.1-31〉 관측값과 모의값의 월별 천이확률(NR) 비교 96

〈그림 3.1-32〉 관측값과 모의값의 월별 천이확률(RR) 비교 96

〈그림 3.1-33〉 관측값과 모의값의 월별 Wetspell 비교 97

〈그림 3.1-34〉 관측값과 모의값의 월별 Wetspell 비교 97

〈그림 3.1-35〉 관측값과 모의값의 NR vs RR Plot 비교 98

〈그림 3.1-36〉 관측값과 모의값의 wetspell vs dryspell Plot 비교 98

〈그림 3.1-37〉 관측값과 모의결과의 빈도해석 결과(PART 1) 99

〈그림 3.1-38〉 관측값과 모의결과의 빈도해석 결과(PART 2) 100

〈그림 3.1-39〉 빈도해석결과(CASE1) 103

〈그림 3.1-40〉 빈도해석결과(CASE2) 103

〈그림 3.1-41〉 기후모형 결과비교(CASE1,2) 103

〈그림 3.1-42〉 현재 vs 기후변화고려(2020s) 103

〈그림 3.1-43〉 2020s 빈도별 증감율 103

〈그림 3.1-44〉 빈도해석결과(CASE1) 104

〈그림 3.1-45〉 빈도해석결과(CASE3) 104

〈그림 3.1-46〉 기후모형 결과비교(CASE1,3) 104

〈그림 3.1-47〉 현재 vs 기후변화고려(2050s) 104

〈그림 3.1-48〉 2050s 빈도별 증감율 104

〈그림 3.1-49〉 빈도해석결과(CASE1) 105

〈그림 3.1-50〉 빈도해석결과(CASE4) 105

〈그림 3.1-51〉 기후모형 결과비교(CASE1,4) 105

〈그림 3.1-52〉 현재 vs 기후변화고려(2080s) 105

〈그림 3.1-53〉 2080s 빈도별 증감율 105

〈그림 3.1-54〉 GUI기반의 일기발생 모형 106

〈그림 3.2-1〉 CPPM 모형에 의한 태풍의 불확실성 평가를 위한 순서도 107

〈그림 3.2-2〉 비매개변수적 회귀추정식의 개념 110

〈그림 3.2-3〉 태풍의 연도별 발생 개수 114

〈그림 3.2-4〉 태풍의 월별 발생 개수 비교 115

〈그림 3.2-5〉 분석에 이용된 해수면온도의 범위 118

〈그림 3.2-6〉 해수면온도 관측지점의 도시 118

〈그림 3.2-7〉 2005년 8월의 범지구적 습윤 지수의 분포 119

〈그림 3.2-8〉 분석 대상 강우관측소의 위치 120

〈그림 3.2-9〉 서울지점의 연 최대 24시간 강우량 121

〈그림 3.2-10〉 태풍 24시간 최대강우량의 빈도해석 결과 122

〈그림 3.2-11〉 105 지점 NMCS 결과 122

〈그림 3.2-12〉 108 지점 NMCS 결과 122

〈그림 3.2-13〉 112 지점 NMCS 결과 123

〈그림 3.2-14〉 143 지점 NMCS 결과 123

〈그림 3.2-15〉 156 지점 NMCS 결과 123

〈그림 3.2-16〉 159 지점 NMCS 결과 123

〈그림 3.2-17〉 165 지점 NMCS 결과 123

〈그림 3.2-18〉 184 지점 NMCS 결과 123

〈그림 3.2-19〉 위도의 모의발생 결과 124

〈그림 3.2-20〉 경도의 모의발생 결과 124

〈그림 3.2-21〉 중심기압의 모의발생 결과 125

〈그림 3.2-22〉 해수면온도의 모의발생 결과 125

〈그림 3.2-23〉 105 지점의 분석결과 125

〈그림 3.2-24〉 108 지점의 분석결과 125

〈그림 3.2-25〉 112 지점의 분석결과 126

〈그림 3.2-26〉 143 지점의 분석결과 126

〈그림 3.2-27〉 156 지점의 분석결과 126

〈그림 3.2-28〉 159 지점의 분석결과 126

〈그림 3.2-29〉 165 지점의 분석결과 126

〈그림 3.2-30〉 184 지점의 분석결과 126

〈그림 3.2-31〉 105지점의 Box-Whisker plot 127

〈그림 3.2-32〉 108지점의 Box-Whisker plot 127

〈그림 3.2-33〉 112지점의 Box-Whisker plot 128

〈그림 3.2-34〉 143지점의 Box-Whisker plot 128

〈그림 3.2-35〉 156지점의 Box-Whisker plot 128

〈그림 3.2-36〉 159지점의 Box-Whisker plot 128

〈그림 3.2-37〉 165지점의 Box-Whisker plot 128

〈그림 3.2-38〉 184지점의 Box-Whisker plot 128

〈그림 3.2-39〉 105 지점의 확률강우량 비교 129

〈그림 3.2-40〉 108 지점의 확률강우량 비교 129

〈그림 3.2-41〉 112 지점의 확률강우량 비교 129

〈그림 3.2-42〉 143 지점의 확률강우량 비교 130

〈그림 3.2-43〉 156 지점의 확률강우량 비교 130

〈그림 3.2-44〉 159 지점의 확률강우량 비교 130

〈그림 3.2-45〉 165 지점의 확률강우량 비교 131

〈그림 3.2-46〉 184 지점의 확률강우량 비교 131

〈그림 3.2-47〉 기상정보를 반영한 CPPM 확률강우량 산정 방법의 흐름도 132

〈그림 3.2-48〉 서울 지점의 24시간연최대시간강우량과 4개월 이전 해수면온도의 상관분석 133

〈그림 3.2-49〉 서울 지점의 24시간연최대시간강우량과 동일월 습윤지수의 상관분석 133

〈그림 3.2-50〉 서울지점과 가장 상관계수가 큰 지점의 해수면온도 모의결과 134

〈그림 3.2-51〉 서울지점과 가장 상관계수가 큰 지점의 습윤지수 모의결과 134

〈그림 3.2-52〉 서울의 24시간 CPPM 결과 136

〈그림 3.2-53〉 1854년 이후의 해수면온도 변동성 및 경향성 분석 결과 140

〈그림 3.2-54〉 1901년 이후의 해수면온도 변동성 및 경향성 분석 결과 140

〈그림 3.2-55〉 1951년 이후의 해수면온도 변동성 및 경향성 분석 결과 140

〈그림 3.2-56〉 1961년 이후의 해수면온도 변동성 및 경향성 분석 결과 140

〈그림 3.2-57〉 서울지점에서 해수면온도증가에 따른 확률강우량의 변화량추정 141

〈그림 3.3-1〉 비정상성 빈도해석 절차 153

〈그림 3.3-2〉 비정상성 빈도해석 단계 153

〈그림 3.3-3〉 연 최대 강우량 변화 154

〈그림 3.3-4〉 연 최대 누적 평균 강우량 변화 156

〈그림 3.3-5〉 위치매개변수 변화 157

〈그림 3.3-6〉 축척매개변수 변화 158

〈그림 3.3-7〉 확률밀도함수 변화 159

〈그림 3.3-8〉 누가확률분포함수 변화 159

〈그림 3.3-9〉 재현기간별 확률강우량 160

〈그림 3.3-10〉 정상성 빈도곡선(2005년) 161

〈그림 3.3-11〉 비정상성 빈도곡선(2030년) 161

〈그림 3.3-12〉 확률밀도함수 변화 163

〈그림 3.3-13〉 누가확률분포함수 변화 163

〈그림 3.3-14〉 재현기간별 확률강우량 163

〈그림 3.3-15〉 비정상성 빈도해석프로그램 시작화면 164

〈그림 3.3-16〉 자료입력 1 165

〈그림 3.3-17〉 자료입력 2 165

〈그림 3.3-18〉 경향성 검정 166

〈그림 3.3-19〉 적합도 검정 166

〈그림 3.3-20〉 매개변수추정 167

〈그림 3.3-21〉 확률강우량 산정 168

〈그림 3.3-22〉 PDF 도시 168

〈그림 3.3-23〉 CDF 도시 169

〈그림 3.3-24〉 정상성 I-D-F Curve 169

〈그림 3.3-25〉 비정상성 I-D-F Curve 170

〈그림 3.4-1〉 연구 수행 개략도 172

〈그림 3.4-2〉 2차년도 제안된 이상홍수 빈도해석 방법론 173

〈그림 3.4-3〉 EMA 기법의 일반적인 절차 175

〈그림 3.4-4〉 모의실험 절차: 전반적인 추정 정확도 비교 178

〈그림 3.4-5〉 모의실험 결과 179

〈그림 3.4-6〉 모의실험 절차: 적정 임계값의 결정 179

〈그림 3.4-7〉 모의실험 절차: 임계값에 따른 GEV 분포의 적합성 척도 180

〈그림 3.4-8〉 서울 지점의 강우량의 시계열도(기간: 1777~2007년) 183

〈그림 3.4-9〉 빈도별 확률홍수량: 방법1(SYN) 185

〈그림 3.4-10〉 빈도별 확률강우량 185

〈그림 3.4-11〉 빈도별 확률홍수량: 방법2(ARR) 186

〈그림 3.4-12〉 연최대 일유량 시계열도 186

〈그림 3.4-13〉 연최대 일유량 시계열도와 임계 홍수량 187

〈그림 3.4-14〉 매개변수별 수렴 정도 188

〈그림 3.4-15〉 빈도별 확률홍수량: 방법3(EPWMA) 189

〈그림 3.4-16〉 안양천 유역의 홍수 빈도곡선 189

〈그림 3.4-17〉 몬테카를로 모의 실험 절차 190

〈그림 3.4-18〉 SYN, EPWMA 및 EMA 기법의 RRMSE 193

〈그림 3.4-19〉 강우 빈도곡선 194

〈그림 3.4-20〉 현 시점에서 본 안양천 유역의 홍수 빈도곡선 196

〈그림 3.4-21〉 목표년도에서 본 안양천 유역의 홍수 빈도곡선 197

〈그림 3.4-22〉 현 시점 대비 미래 목표년도 홍수 증가비율 197

〈그림 3.4-23〉 기준 홍수 빈도곡선 대비 목표년도 증가비율 198

〈그림 3.4-24〉 세가지 방법으로 추정한 목표년도 홍수량의 변동폭 199

〈그림 3.4-25〉 지점빈도해석으로 추정한 현 시점 홍수 빈도곡선과 목표년도 홍수 빈도곡선의 평균 200

〈그림 3.4-26〉 ARFFA의 외장 user interface 201

〈그림 3.4-27〉 엑셀을 이용해 만든 ARFFA 입력자료 203

〈그림 3.4-28〉 CSV 파일을 불러들인 ARFFA 데이터 창 203

〈그림 3.4-29〉 선택 지점의 분석 및 결과 204

〈그림 3.4-30〉 그래프 보기 중 x, y 축의 조정 기능 204

〈그림 3.5-1〉 안동-임하댐 유역도 208

〈그림 3.5-2〉 유역 모식도 211

〈그림 3.5-3〉 안동댐 유입량과 방류량(100년 빈도 설계홍수량) 214

〈그림 3.5-4〉 임하댐 유입량과 방류량(100년 빈도 설계홍수량) 215

〈그림 3.5-5〉 안동댐 저류량(100년 빈도 설계홍수량) 215

〈그림 3.5-6〉 임하댐 저류량(100년 빈도 설계홍수량) 216

〈그림 3.5-7〉 안동시 지점 유량(100년 빈도 설계홍수량) 216

〈그림 3.5-8〉 안동댐과 임하댐 방류량 합계(100년 빈도 설계홍수량) 217

〈그림 3.5-9〉 안동댐 유입량과 방류량(200년 빈도 설계홍수량) 219

〈그림 3.5-10〉 임하댐 유입량과 방류량(200년 빈도 설계홍수량) 219

〈그림 3.5-11〉 안동댐 저류량(200년 빈도 설계홍수량) 220

〈그림 3.5-12〉 임하댐 저류량(200년 빈도 설계홍수량) 220

〈그림 3.5-13〉 안동시 지점 유량(200년 빈도 설계홍수량) 221

〈그림 3.5-14〉 안동댐과 임하댐 방류량 합계(200년 빈도 설계홍수량) 221

〈그림 3.5-15〉 안동댐 유입량과 방류량(PMF 설계홍수량) 222

〈그림 3.5-16〉 임하댐 유입량과 방류량(PMF 설계홍수량) 223

〈그림 3.5-17〉 안동댐 저류량(PMF 설계홍수량) 223

〈그림 3.5-18〉 임하댐 저류량(PMF 설계홍수량) 224

〈그림 3.5-19〉 안동시 지점 유량(PMF 설계홍수량) 224

〈그림 3.5-20〉 안동댐과 임하댐 방류량 합계(PMF 설계홍수량) 225

〈그림 3.5-21〉 각 저수지의 유입유량 자료 226

〈그림 3.5-22〉 모형 운영 결과 228

〈그림 3.5-23〉 AA55 모의 결과 229

〈그림 3.5-24〉 AA56 모의 결과 229

〈그림 3.5-25〉 AA65 모의 결과 230

〈그림 3.5-26〉 AA66 모의 결과 230

〈그림 3.5-27〉 AM65 모의 결과 231

〈그림 3.5-28〉 AM66 모의 결과 231

〈그림 3.5-29〉 AM67 모의 결과 232

〈그림 3.5-30〉 MA65 모의 결과 232

〈그림 3.5-31〉 MA66 모의 결과 233

〈그림 3.5-32〉 MM65 모의 결과 233

〈그림 3.5-33〉 MM66 모의 결과 234

〈그림 3.5-34〉 MM67 모의 결과 234

〈그림 3.5-35〉 퍼지 추론의 과정 239

〈그림 3.5-36〉 안동댐에 대한 입력 변수 242

〈그림 3.5-37〉 임하댐에 대한 입력 변수 243

〈그림 3.5-38〉 안동시 지점에 대한 입력변수 244

〈그림 3.5-39〉 출력변수 244

〈그림 3.5-40〉 이상홍수 시 저수지 운영을 위한 GUI 245

〈그림 3.6-1〉 중요도 산정을 위한 개념도 246

〈그림 3.6-2〉 인구밀도 분포 248

〈그림 3.6-3〉 우리나라의 국가하천 250

〈그림 3.6-4〉 상습침수 구역 분포 250

〈그림 3.6-5〉 산불피해 분포 251

〈그림 3.6-6〉 불확실성을 고려한 치수사업의 편익산정 과정 258

〈그림 3.6-7〉 안양천 유역 260

〈그림 3.6-8〉 수원관측소 무차원 누가곡선(2분위) 269

〈그림 3.6-9〉 홍수위 산정을 위한 측선 270

〈그림 3.6-10〉 다차원법에 따른 행정구역별 토지이용 구분 277

〈그림 3.6-11〉 피해의 정도에 따른 구분(목감천, 도림천) 278

〈그림 3.6-12〉 피해의 정도에 따른 구분(확대) 278

〈그림 3.6-13〉 경제성분석의 결과를 고려하지 않은 경우 280

〈그림 3.6-14〉 경제성분석의 결과를 고려한 경우 280

I. 제목

이상홍수 평가 기술 개발

II. 연구개발의 목적 및 필요성

본 연구의 목적은 이상홍수평가기술의 개발이며, 이상홍수에 대한 평가기술개발을 통하여 이상홍수로 인한 재해를 예방하고 대비하는데 도움을 주고자한다. 이를 위한 4차년도 연구 목적은 다음과 같다.

- 기후변화가 일 강수 빈도에 미치는 영향평가기법 개발

- 이상홍수로부터 안전한 국토의 건설과 기반을 구축하기 위한 이상강우사상에 대한 정량적인 평가가 필요함

- 지구온난화에 따른 기후변화에 의한 극치강우특성변화를 반영하기 위하여 수문기상인자를 반영한 극치강우자료의 해석 기법의 도입이 필요함

- 수문기상인자와 극한강우의 상관관계에 기초한 CPPM(Climate Pattern and Precipitation Model)을 구축하여 수문기상인자를 반영한 확률강우량 산정 기법을 확립

- 강우의 증가 경향을 반영할 수 있는 확률강우량 산정기법을 개발하고 서울지점에 적용하여 목표연도 확률강우량을 산정하고자 함 또한 2005년의 확률강우량과 비교 분석하여 유용성을 확인하고자 함. 아울러 개발된 비정상성 빈도해석법의 활용도를 높이기 위하여 프로그램을 개발하고자 함.

- 각종 수리 구조물 설계시 이상홍수의 영향을 반영하기 위해서 이상홍수의 발생 매카니즘과 특징을 고려한 빈도해석 방법론의 개발

- 국내 다목적댐 유역에 이상홍수가 발생할 경우 적용 가능한 저수지 운영기법 개발

- 이상홍수 고려시 수공구조물의 설계빈도가 상향조정되는 데에 따른 타당성을 제시하고 이를 이용한 설계빈도를 산정하는데 그 목적이 있다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

- IPCC AR4 시나리오 적용을 위한 기법 개발

- 국내에 적용가능한 Weather Generator 개발

- 기후변화가 일 강수 빈도에 미치는 영향 평가기술 개발

- 태풍의 물리적 특성과 강우자료를 이용한 확률강우량 산정

- CPPM 모형을 통한 수문기상인자를 반영한 서울의 확률강우량 산정

- 지구온난화에 의한 수문기상인자의 변동을 반영한 서울의 확률강우량 산정

- 이상강우(비정상성) 빈도해석법 적용

- 이상홍수 빈도해석 핵심사항 최종 제시

- 일반홍수 빈도해석 연구 결과의 실무 적용성 개선

- 안동-임하댐 상류로부터 PMF 유입 시 선형계획법을 이용하여 저수지 최적운영

- 최적운영 결과로부터 추출한 최적운영규칙을 바탕으로 이상홍수 발생 시 저수지 운영을 위한 최적 퍼지 운영기법 구성

- 이상홍수 시 최적 퍼지 운영기법을 이용하여 두 개의 다목적댐 운영을 위한 GUI 개발

- 재해위험지도와 불확실성을 고려한 경제성분석을 이용한 중요도 산정

IV. 연구개발결과

- 국내에 적합한 축소기법 개발

- 국내에 적합한 Weather Generator 개발

- 기후변화를 고려한 일 강수 빈도해석 기법 개발

- 기상인자를 반영한 태풍의 강우량 평가

- CPPM을 이용한 서울지점의 확률강우량 평가

- 해수면온도 상승에 따른 서울지점의 확률강우량 평가

- 서울지점의 관측 강우자료를 이용하여 3차년도에 개발된 비정상성 빈도해석법을 적용하고 실무 활용도를 높이기 위해 비정상성 강우빈도해석 프로그램을 고안함

- 이상홍수 빈도해석 핵심사항 최종 제시

- 역사 강우자료의 효율적 이용 알고리즘 확정

- 일반홍수 빈도해석 연구 결과의 실무 적용성 개선

- 빈도해석 소프트웨어 초판 제시

- 이상홍수 발생 시 두 개의 다목적댐 연계운영을 위한 최적 퍼지 운영기법을 구성

- 이상홍수 시 최적 퍼지 운영기법을 이용하여 두 개의 다목적댐 운영을 위한 GUI 개발

- 위험도와 불확실성이 고려된 경제성분석의 결과를 이용한 중요도

V. 연구개발결과의 활용계획

- 기후변화가 한반도 유역단위 강우빈도에 미치는 영향 평가 기법개발을 통해서 향후 기후 변화에 대비하기 위한 수공구조물 설계에 활용하고자 함

- 4차년도 연구성과를 바탕으로 Climate Pattern and Precipitation Model을 이용한 한반도의 확률강우량도 작성

- 지구온난화에 따른 기후변화에 의한 가능성 있는 확률강우량 변화량도 작성

- 본 연구에서 개발된 비정상성 빈도해석 방법과 프로그램을 활용하여 향후 치수 및 이수를 위한 설계 시 설계강우량 산정을 위한 지침서로 활용될 수 있음

- 이상홍수 빈도해석 핵심사항 최종 제시

- 본 연구에서 적용된 방법론을 이용한다면 서울 지역 어디서나 이상홍수 빈도해석의 수행 가능

- 일반홍수 빈도해석 연구 결과의 실무 적용성 개선

- 내년 완성될 소프트웨어는 홍수빈도해석 실용화에 큰 역할을 하리라 기대

- 이상홍수 시 댐의 안전도 향상을 위한 운영기법 개발

- 다목적 댐 유역에 이상홍수가 발생할 경우 적용할 수 있는 저수지 연계운영기법을 개발함으로서 이상홍수 발생 시 발생할 수 있는 막대한 인적, 물적 피해를 저감 시키는데 기여할 수 있을 것으로 기대

- 4차년도의 연구 결과를 바탕으로 5차년도에는 대상유역의 이상강우를 이용한 중요도를 산정하여, 이에 따른 설계빈도의 설정방법 제시하고자 한다.