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표제지
목차
요약문 3
제1장 서론 18
1.1 연구 배경 19
1.2 연구 목적 20
1.3 연구 방법 20
제2장 설계홍수량 산정절차 및 기준검토 23
2.1 국내 설계홍수량 산정기준 24
2.1.1 댐설계기준 24
2.1.2 전기설비 기술기준 및 판단기준 31
2.1.3 농업용저수지 설계기준 32
2.1.4 재해대비 수리시설 설계기준 33
2.1.5 하천설계기준 및 댐시설 유지관리 기준 34
2.1.6 국내 기준 검토결과 36
2.2 국외 홍수량 산정기준 37
2.2.1 개요 37
2.2.2 국제대댐회(ICOLD) 39
2.2.3 미국 42
2.2.4 영국 43
2.2.5 호주 47
2.2.6 핀란드 49
2.2.7 노르웨이 50
2.2.8 스웨덴 51
2.2.9 국외기준 검토 결과 52
제3장 매개변수 산정 관련 연구동향 53
3.1 국내 현황 55
3.1.1 매개변수 초기값 산정 55
3.1.2 매개변수 민감도 분석 60
3.1.3 매개변수 불확실성 분석 62
3.1.4 매개변수 최적화 및 최적 매개변수 선정 65
3.1.5 주요 연구 상세검토 69
3.1.6 국내 연구현황 검토결과 91
3.2 국외현황 93
3.2.1 매개변수 산정 94
3.2.2 매개변수 민감도 분석 119
3.2.3 매개변수 불확실성 분석 130
3.2.4 국외 연구현황 검토결과 137
제4장 기존 진단 댐 홍수해석 사례 조사 138
4.1 개요 139
4.2 기존 진단 댐 주요 제원 및 유역 지형특성 분석 140
4.2.1 댐별 주요 제원 140
4.2.2 기존 진단 댐 유역 지형특성 분석 149
4.3 기존 진단 댐 홍수해석 175
4.3.1 매개변수 초기값 선정 175
4.3.2 매개변수 최적화 183
4.3.3 단위도 선정 194
4.4 기존 진단 댐 홍수해석 결과 분석 198
제5장 대상유역에 대한 적용 및 검토 201
5.1 개요 202
5.1.1 국내 현황 202
5.1.2 빈도홍수량과 PMF 간 관계 204
5.1.3 기존 댐에 대한 설계홍수량 산정 기준의 적용 204
5.2 적용 방법론 208
5.2.1 자료의 처리 및 분석 208
5.3 대상유역에 대한 적용 213
5.3.1 대상유역 선정 213
5.3.2 주요 매개변수별 민감도 분석 213
5.3.3 무차원 저류상수에 대한 영향 분석 223
5.3.4 무작위 호우사상 선정 및 호우 개수에 따른 영향 분석 234
5.4 적용 결과 분석 240
제6장 결론 241
6.1 주요 자료 분석 결과 242
6.2 연구 결과 요약 243
참고문헌 245
부록 256
부록 1. 설계 기준 관련 자료 257
1-1 Selection of Design Flood - Current Methods(4장) 257
1-2 Federal Guidelines for Dam Safety(Selecting and Accomodating Inflow Design Floods for Dams)-FEMA 279
부록 2. 논문 및 연구 관련 자료 309
2-1 Application of a regionalized Clark IUH model with limited hydrologic data availability 309
2-2 TWO PRACTICAL APPROACHES FOR DETERMINING THE CONFIDENCE INTERVAL OF RAINFALL DEPTH PERCENTILES 326
2-3 MONTE CARLO SIMULATION OF FLOOD FREQUENCY CURVES FROM RAINFALL 335
2-4 Reliability Estimation in Modeling Watershed Runoff With Uncertainties 387
2-5 Approach to Confidence Interval Estimation for Curve Numbers 413
2-6 ASYMPTOTIC DETERMINATION OF RUNOFF CURVE NUMBERS FROM DATA 424
2-7 Runoff Curve Number Method: Beyond the Handbook 437
2-8 Improved Prediction of Storm Runoff in Mountain Watersheds 449
2-9 Equations for Estimating Clark Unit-Hydrograph Parameters for Small Rural Watersheds in Illinois 455
판권기 489
[표 2.1] 홍수량 산정 관련 주요 개정사항(댐설계기준, 2011) 25
[표 2.2] 댐 설계홍수량 기준의 변화 26
[표 2.3] 매개변수 추정과정별 세부방법(댐설계기준, 2011) 27
[표 2.4] 초기 도달시간 산정 공식(댐설계기준, 2011) 28
[표 2.5] 초기 저류상수 산정 공식(댐설계기준, 2011) 28
[표 2.6] 여유고 산정기준의 변화 29
[표 2.7] 판단기준에서의 댐 여유고 산정기준 31
[표 2.8] 농업용수 댐의 수리시설물 계획설계기준 변화 32
[표 2.9] 농업용수댐의 여수로 및 가배수로 설계기준 32
[표 2.10] 재해대비 수리시설 설계기준 주요 개정내용 33
[표 2.11] 댐 규모별 설계대상 홍수규모에 따른 댐 시설등급 35
[표 2.12] 유량조절용 수공구조물의 설계빈도 35
[표 2.13] 유럽의 설계홍수 빈도 37
[표 2.14] 가능최대홍수량 산정에 관한 국외 기준의 비교 38
[표 2.15] 영국의 설계홍수량 선정 기준 45
[표 2.16] 추가적 홍수위험에 따른 분류(ANCOLD, 1986) 47
[표 2.17] 권장 설계홍수량 연 초과확률(ANCOLD, 1986) 47
[표 3.1] 도달시간 초기값 선정에 사용가능한 경험식 70
[표 3.2] 저류상수 초기값 선정에 사용가능한 경험식 70
[표 3.3] CN의 분포 산정 절차 71
[표 3.4] 감수상수 산정에 사용된 Sabol(1988)의 제안식 71
[표 3.5] 초기손실 산정에 사용된 NRCS-CN 방법의 적용식 72
[표 3.6] 최대개념 구성을 위한 매개변수의 선정 73
[표 3.7] 현재와 Fuzzy 기법에 의한 수문학적 토양군 간 상관관계 114
[표 3.8] 각 유역별 회귀분석 결과 118
[표 4.1] 한국시설안전공단 진단 전담시설물(댐) (2012. 9. 17 고시) 139
[표 4.2] 주암댐 및 주암조절지댐 주요제원 140
[표 4.3] 대청댐 주요제원 141
[표 4.4] 안동댐 주요제원 141
[표 4.5] 섬진강댐 주요제원 142
[표 4.6] 남강댐 주요제원 142
[표 4.7] 보령댐 주요 제원 143
[표 4.8] 운문댐 주요제원 143
[표 4.9] 합천댐 주요제원 144
[표 4.10] 괴산수력댐 주요제원 144
[표 4.11] 사연댐 주요제원 145
[표 4.12] 소양강댐 주요제원 145
[표 4.13] 영천댐 주요제원 146
[표 4.14] 도암댐 주요제원 146
[표 4.15] 수어댐 주요제원 147
[표 4.16] 임하댐 주요제원 147
[표 4.17] 부안댐 주요제원 148
[표 4.18] 충주댐 주요제원 148
[표 4.19] 주암댐 및 주암조절지댐 유역 지형특성 149
[표 4.20] 주암댐 및 주암조절지댐 표고별 면적 및 구성비 150
[표 4.21] 주암댐 및 주암조절지댐 경사분포별 면적 및 구성비 150
[표 4.22] 주암댐 및 주암조절지댐 토지피복현황 150
[표 4.23] 대청댐 유역의 지형학적 특성 152
[표 4.24] 대청댐 표고별 면적 및 구성비 152
[표 4.25] 안동댐 유역의 지형학적 특성 153
[표 4.26] 안동댐 하천차수 분석 154
[표 4.27] 안동댐 표고별 면적 및 구성비 154
[표 4.28] 섬진강댐 유역의 지형학적 특성 154
[표 4.29] 섬진강댐 하천차수 분석 155
[표 4.30] 섬진강댐 표고별 면적 및 구성비 155
[표 4.31] 남강댐 유역의 지형학적 특성 157
[표 4.32] 남강댐 하천차수 분석 157
[표 4.33] 남강댐 표고별 면적 및 구성비 157
[표 4.34] 보령댐 유역의 지형학적 특성 158
[표 4.35] 보령댐 하천차수 분석 159
[표 4.36] 보령댐 표고별 면적 및 구성비 159
[표 4.37] 보령댐 경사분포별 면적 및 구성비 159
[표 4.38] 보령댐 경사향분포별 면적 및 면적비율 현황 159
[표 4.39] 운문댐 유역 수문특성인자 161
[표 4.40] 합천댐 유역의 지형학적 특성 162
[표 4.41] 합천댐 하천차수 분석 162
[표 4.42] 합천댐 표고별 면적 및 구성비 163
[표 4.43] 괴산댐 유역 수문특성인자 165
[표 4.44] 사연댐 유역 수문특성인자 166
[표 4.45] 소양강댐 유역 수문특성인자 166
[표 4.46] 영천댐 유역 수문특성인자 168
[표 4.47] 도암댐 유역 수문특성인자 169
[표 4.48] 수어댐 유역 수문특성인자 171
[표 4.49] 임하댐 유역 수문특성인자 171
[표 4.50] 임하댐 토지이용현황 171
[표 4.51] 부안댐 유역 수문특성인자 173
[표 4.52] 부안댐 토지이용현황 173
[표 4.53] 충주댐 유역 수문특성인자 175
[표 4.54] 충주댐 토지이용현황 175
[표 4.55] 도달시간 산정 경험식 176
[표 4.56] 괴산댐 도달시간 및 평균유속 산정결과 177
[표 4.57] 괴산댐 도달시간 및 저류상수 산정결과 177
[표 4.58] 괴산댐 유역 평균 CN 값 산정 결과 179
[표 4.59] 부안댐 도달시간 및 평균유속 산정결과 179
[표 4.60] 부안댐 도달시간 및 저류상수 산정결과 179
[표 4.61] 부안댐 유역 평균 CN 값 산정 결과 181
[표 4.62] 임하댐 도달시간 및 평균유속 산정결과 181
[표 4.63] 임하댐 유역 CN 값 산정결과 183
[표 4.64] 괴산댐 호우사상별 매개변수 최적화 결과 및 관측치에 대한 오차 184
[표 4.65] 부안댐 호우사상별 매개변수 최적화 결과 및 관측치에 대한 오차 188
[표 4.66] 임하댐 호우사상별 매개변수 최적화 결과 및 관측치에 대한 오차 191
[표 4.67] 괴산댐 단위도별 매개변수 채택 결과 195
[표 4.68] 부안댐 단위도별 매개변수 채택 결과 195
[표 4.69] 임하댐 단위도별 매개변수 채택 결과 196
[표 5.1] 빈도해석에 의한 홍수량 산정 기법의 제약점 202
[표 5.2] Clark 단위도에 의한 홍수량 산정 기법의 제약 및 특성 203
[표 5.3] 자료수가 적은 경우 유의수준별 Skewness test 판단 기준 209
[표 5.4] 선정 대상 댐유역 213
[표 5.5] 대표단위도와 최소/최대 앙상블 유입수문곡선 첨두 간 상대오차-괴산댐 221
[표 5.6] 대표단위도와 최소/최대 앙상블 유입수문곡선 첨두 간 상대오차-부안댐 221
[표 5.7] 대표단위도와 최소/최대 앙상블 유입수문곡선 첨두 간 상대오차-임하댐 222
[표 5.8] 댐별 시간응답 상사성 계수 224
[표 5.9] 유역별/사상별 매개변수 227
[표 5.10] 댐별 기본 통계치 227
[표 5.11] 표준정규 변환 후 댐별 기본 통계치 227
[표 5.12] K 의 기본 통계치 228
[표 5.13] 부안댐 Case별 상대오차 228
[표 5.14] 괴산댐 Case별 상대오차 229
[표 5.15] 추출 호우사상 수에 따른 통계치 변화 - 평균단위도(100년 빈도) 237
[표 5.16] 추출 호우사상 수에 따른 통계치 변화 - 최대단위도 238
[표 5.17] 추출 호우사상 수에 따른 상대오차 - 평균단위도 239
[표 5.18] 추출 호우사상 수에 따른 상대오차 - 최대단위도 239
[그림 1.1] 연구절차 및 방법 모식도 22
[그림 2.1] 적절한 유입설계홍수량과 필요한 보수방안 선정을 위한 과정(FEMA, 1997) 41
[그림 2.2] 추가적 위험분석 시행 절차(FEMA, 1997) 41
[그림 2.3] PMF 산정을 위한 단위도(Institute of Hydrology, 1999) 46
[그림 2.4] 호주의 PMF 산정을 위한 단위도 49
[그림 3.1] 불확실성 분석을 위한 방법론 77
[그림 3.2] Clark 단위도의 매개변수 80
[그림 3.3] 평균개념의 대표단위도 81
[그림 3.4] 홍수사상별 첨두유량과 집중시간과의 관계 82
[그림 3.5] 홍수사상별 첨두유량과 저류상수와의 관계 82
[그림 3.6] 홍수사상별 첨두유량과 Tc/K와의 관계 82
[그림 3.7] Illinois 주의 소규모 유역에 대한 Clark 단위도 매개변수 Tc, R 산정식 개발을 위한 강우-유출 자료 수집 관측소 95
[그림 3.8] 관측 와 주유로연장 및 경사의 함수로 산정한 비교 101
[그림 3.9] 관측 R과 주유로연장 및 경사의 함수로 산정한 R 비교 101
[그림 3.10] Complacent 거동 105
[그림 3.11] Standard 거동 105
[그림 3.12] Violent 거동 105
[그림 3.13] Standard 거동 예 109
[그림 3.14] Complacent 거동 예 110
[그림 3.15] Violent 거동 예 110
[그림 3.16] ARC I, II, III 조건별 에 대한 강우-유출 분산형 그래프 112
[그림 3.17] ARC I과 ARC III 값에 대한 10%, 90% 초과치 비교 112
[그림 3.18] 호우규모에 대한 CN 값 변화 117
[그림 3.19] 홍수빈도곡선 유도를 위한 Monte Carlo Simulation 123
[그림 3.20] 대상유역 124
[그림 3.21] Melbourne 관측소의 Storm-core 지속기간 히스토그램 125
[그림 3.22] Melbourne 관측소의 강우 지속기간 와 강우강도 간 상관관계 125
[그림 3.23] 관측호우에 대한 무차원시간분포 126
[그림 3.24] 고정 무차원시간분포 126
[그림 3.25] Complete Storm의 초기손실 및 Storm-core의 초기손실 127
[그림 3.26] Tarwin 강의 초기손실 분포 127
[그림 3.27] 분포형에 의해 적합된 ILs 과 관측 ILs 비교(Boggy Creek) 128
[그림 3.28] Boggy Creek의 ILc/ILs 와 Dc 간 관계 128
[그림 3.29] 분석 전과정 개요도 (음영 : 확률분포 성분변수) 129
[그림 3.30] 수문모형에서 의사결정을 위한 신뢰성 분석 기법 131
[그림 3.31] 수문학적 목표수준 초과확률 추정을 위한 신뢰성 분석 기법 순서도 132
[그림 4.1] 주암댐 및 주암조절지댐 유역도 149
[그림 4.2] 주암댐 및 주암조절지댐 유역 지형 분석자료 151
[그림 4.3] 대청댐 유역도 152
[그림 4.4] 대청댐 유역 지형특성인자 분석 153
[그림 4.5] 안동댐 유역도 153
[그림 4.6] 안동댐 유역 지형특성인자 분석 154
[그림 4.7] 섬진강댐 유역도 155
[그림 4.8] 섬진강댐 유역 지형특성인자 분석 156
[그림 4.9] 남강댐 유역도 156
[그림 4.10] 남강댐 유역 지형특성인자 분석 158
[그림 4.11] 보령댐 유역도 158
[그림 4.12] 보령댐 유역 지형특성인자 분석 160
[그림 4.13] 운문댐 유역도 160
[그림 4.14] 운문댐 유역 지형특성인자 분석 161
[그림 4.15] 합천댐 유역도 162
[그림 4.16] 합천댐 유역 지형특성인자 분석 163
[그림 4.17] 괴산댐 유역도 164
[그림 4.18] 괴산댐 유역 지형특성인자 분석 164
[그림 4.19] 사연댐 유역도 165
[그림 4.20] 사연댐 유역 지형특성인자 분석 165
[그림 4.21] 소양강댐 유역도 166
[그림 4.22] 소양강댐 유역 지형특성인자 분석 167
[그림 4.23] 영천댐 유역도 167
[그림 4.24] 영천댐 유역 지형특성인자 분석 168
[그림 4.25] 도암댐 유역도 169
[그림 4.26] 도암댐 유역 지형특성인자 분석 169
[그림 4.27] 수어댐 유역도 170
[그림 4.28] 수어댐 유역 지형특성인자 분석 170
[그림 4.29] 임하댐 유역도 171
[그림 4.30] 임하댐 유역 지형특성인자 분석 172
[그림 4.31] 부안댐 유역도 172
[그림 4.32] 부안댐 유역 지형특성인자 분석 173
[그림 4.33] 충주댐 유역도 174
[그림 4.34] 충주댐 유역 지형특성인자 분석 174
[그림 4.35] 괴산댐 정밀토양도 및 수문학적 토양군 산정 178
[그림 4.36] 괴산댐 토지이용도 178
[그림 4.37] 괴산댐 수문학적 토양군 및 토지이용도를 이용한 CN값 산정 178
[그림 4.38] 부안댐 정밀토양도 및 수문학적 토양군 산정 180
[그림 4.39] 부안댐 토지이용도 180
[그림 4.40] 부안댐 수문학적 토양군 및 토지이용도를 이용한 CN값 산정 180
[그림 4.41] 임하댐 정밀토양도를 이용한 수문학적 토양군 산정 182
[그림 4.42] 임하댐 토지이용도 182
[그림 4.43] 임하댐 수문학적 토양군 및 토지이용도를 이용한 CN값 산정 182
[그림 4.44] 괴산댐 호우사상별 매개변수 최적화 결과 185
[그림 4.45] 부안댐 호우사상별 매개변수 최적화 결과 189
[그림 4.46] 임하댐 호우사상별 매개변수 최적화 결과 192
[그림 4.47] 괴산댐 첨두유입량에 대한 단위도별 Tc, K 채택 195
[그림 4.48] 첨두유입량에 대한 Tc, K 산정 196
[그림 4.49] 임하댐 첨두유입량에 대한 Tc, K 산정 196
[그림 4.50] 기타 댐별 첨두홍수량과 최적화된 Tc 및 K 간 관계 도시 197
[그림 5.1] 매개변수별 민감도 분석 모식도 214
[그림 5.2] 괴산댐 단위도 매개변수 변동에 따른 앙상블 유입수문곡선 215
[그림 5.3] 부안댐 단위도 매개변수 변동에 따른 앙상블 유입수문곡선 217
[그림 5.4] 임하댐 단위도 매개변수 변동에 따른 앙상블 유입수문곡선 219
[그림 5.5] 무차원 저류상수에 대한 영향 분석 모식도 224
[그림 5.6] K 이상치 판단 범위 225
[그림 5.7] 무차원화된 에 따른 앙상블 유입수문곡선(좌:부안댐, 우:부안댐+괴산댐) 230
[그림 5.8] 무차원화된 에 따른 앙상블 유입수문곡선(좌:괴산댐, 우:괴산댐+부안댐) 232
[그림 5.9] 무작위로 선정된 호우사상 개수에 따른 분석 절차 234
[그림 5.10] 호우사상 개수별 무작위 추출 개념도 235
[그림 5.11] 임의 채택 호우사상에 따른 단위도 구축 예 235
[그림 5.12] 단위도별 호우사상 수에 따른 매개변수 변동폭 236
[그림 5.13] 추출 호우사상 수에 따른 첨두유입량 히스토그램 - 평균단위도 237
[그림 5.14] 추출 호우사상 수에 따른 첨두유입량 히스토그램 - 최대단위도 238
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