표제지
목차
요약문 4
SUMMARY 6
제1장 서론 21
1.1. 연구배경 및 필요성 22
1.2. 연구목적 및 범위 24
1.3. 연구방법 및 절차 25
제2장 계측ㆍ모의 자료 기반의 실시간 노모그래프 자동보정 기술 개발 (Ⅱ) 31
2.1. 강우, 수위 및 유량 노모그래프 실시간 보정 자동화 알고리즘 개발 32
2.1.1. 소하천 유량 및 수위 산정 문헌 연구 32
2.1.2. 노모그래프 실시간 보정 자동화 알고리즘 35
2.2. 소하천 노모그래프 정확도 개선을 위한 매개변수 최적화 50
2.2.1. 시범소하천 50
2.2.2. 노모그래프 보정 자동화 알고리즘 적용 결과 54
2.2.3. 예측강우 적용 결과 70
2.3. 소결론 82
제3장 계측자료 및 유역ㆍ하천특성 정보 빅데이터화 및 분석 기술 개발 (Ⅱ) 84
3.1. 소하천 계측자료 통계 분석 및 활용 체계 구축 85
3.1.1. 소하천 자동유량계측 기술의 측정불확도 평가 85
3.1.2. GUM 표준안 기반 소하천 자동유량계측 기술의 측정불확도 요인 85
3.1.3. GUM 표준안 기반 소하천 자동유량계측 기술의 측정불확도 평가 87
3.2. 소하천 지형자료 표준안 수립 및 입출력 체계 구축 90
3.3. 단위도법 및 수위-유량관계식 개발을 위한 자료 연계 체계 구축 94
3.4. 소결론 95
제4장 미계측 소하천의 홍수량ㆍ홍수위 산정을 위한 수치모의 기술 개발 (Ⅱ) 97
4.1. 단위도법을 이용한 시범지자체 미계측 소하천 홍수량 예측정확도 검ㆍ보정 체계 구축 98
4.1.1. 미계측 소하천 홍수량 산정 기술 문헌 연구 98
4.1.2. Clark 단위도법과 Muskingum 결합 모형(C-M) 98
4.1.3. 미계측 소하천 노모그래프 알고리즘 개발 102
4.1.4. 미계측 소하천 노모그래프 알고리즘 검ㆍ보정 103
4.2. 시범지자체 미계측 소하천의 수위-유량 관계식 정확도 검ㆍ보정 체계 구축 113
4.2.1. 시범지자체 미계측 소하천 선정 113
4.2.2. 시범지자체 미계측 소하천 적용 117
4.3. 소결론 121
제5장 DB 현행화ㆍ검수 및 정보 속성, 물리 엔티티, 개체-관계 프로그램 등 플랫폼 개발 (Ⅱ) 122
5.1. WEB기반 모니터링 시스템 구축 123
5.1.1. 수문정보 조회서비스를 위한 소하천 홍수분석 DB설계 및 구축 123
5.1.2. Web기반 소하천 모니터링시스템 개발 134
5.2. 수문자료 품질관리 서비스 구축 144
5.3. GIS기반의 소하천 계측ㆍ특성 정보 구축 및 분석 플랫폼 제작 146
5.3.1. 소하천홍수분석플랫폼 구성도 146
5.3.2. GIS 플랫폼 주요기능 150
5.3.3. 실시간 수문정보 조회를 위한 수집서버 API 개발 160
5.4. 소결론 176
제6장 결론 178
6.1. 요약 및 결론 179
6.2. 기대효과 및 활용방안 181
참고문헌 183
판권기 187
표 2.1. 5일 선행토양함수조건 38
표 2.2. 강우예측 수치모델 비교(기상청, 2021) 47
표 2.3. MAPLE 입력자료 구조 47
표 2.4. MAPLE 헤더 정보 48
표 2.5. 노모그래프 적용을 위한 능막천 2021년 홍수사상 55
표 2.6. 노모그래프 적용을 위한 중선필천 2021년 홍수사상 59
표 2.7. 노모그래프 적용을 위한 선장천 2021년 홍수사상 63
표 2.8. 노모그래프 적용을 위한 인수천 2021년 홍수사상 67
표 2.9. 시범소하천 AWS 좌표 정보 71
표 2.10. 능막천 MAPLE 및 AWS 강우 비교 71
표 2.11. 중선필천 MAPLE 및 AWS 강우 비교 74
표 2.12. 선장천 MAPLE 및 AWS 강우 비교 77
표 2.13. 인수천 MAPLE 및 AWS 강우 비교 80
표 3.1. 영상유속계의 불확도 요인 87
표 3.2. 소하천 특성정보 세부 항목 91
표 3.3. 소하천 계측지점 정보 세부 항목 92
표 3.4. 소하천 수리량 계측정보 세부 항목 93
표 3.5. 소하천 홍수분석 플랫폼 테이블 목록 95
표 4.1. C-M 모형 유역변수 추정 결과 104
표 4.2. C-M 모형 하도 변수 및 Muskingum 변수 추정 결과 104
표 4.3. 능막천 C-M 노모그래프 적용 결과 105
표 4.4. 중선필천 C-M 노모그래프 적용 결과 107
표 4.5. 선장천 C-M 노모그래프 적용 결과 109
표 4.6. 인수천 C-M 노모그래프 적용 결과 111
표 4.7. 이목천 소하천 정보 115
표 4.8. 창사하천 소하천 정보 115
표 4.9. 매산천 소하천 정보 116
표 5.1. 수문정보 DB 테이블 목록 125
표 5.2. 강우 관측소 제원 정보 테이블 명세 125
표 5.3. 수위 관측소 제원 정보 테이블 명세 125
표 5.4. 강우 계측정보 테이블 명세 126
표 5.5. 수위 계측정보 테이블 명세 126
표 5.6. 소하천 수문정보DB 테이블 목록 127
표 5.7. 소하천 특성정보 테이블 명세서 127
표 5.8. 소하천 계측지점 정보 테이블 명세서 128
표 5.9. 소하천 단면정보 테이블 명세서 129
표 5.10. 실시간 계측정보 테이블 129
표 5.11. 계측정보 관리 테이블 명세서 130
표 5.12. 계측기 상태정보 130
표 5.13. 수집서버 Procedure 이벤트 목록 132
표 5.14. 소하천 계측지점 정보 세부 항목 133
표 5.15. Web(Back-end) 개발 및 운영환경 148
표 5.16. Web(Front-end) 개발 및 운영환경 148
그림 1.1. 소하천 자동유량계측기술 개요 23
그림 1.2. 소하천 계측ㆍ특성 정보관리 현황 및 문제점 23
그림 1.3. 연구 수행 목적 개념도 24
그림 1.4. 노모그래프 실시간 보정 자동화 알고리즘 개발 절차 26
그림 1.5. 노모그래프 정확도 개선을 위한 매개변수 최적화 26
그림 1.6. 소하천 계측자료 통계분석 및 활용체계 구축 절차 27
그림 1.7. 소하천 지형자료 표준안 수립 및 입출력 체계 구축 27
그림 1.8. 단위도법을 이용한 미계측 소하천 홍수량 산정기법 28
그림 1.9. 수위-유량 관계식 보정 알고리즘 구축 28
그림 1.10. GIS기반 계측ㆍ특성 정보 구축 및 분석플랫폼(FEWP) 29
그림 1.11. 소하천 계측자료 품질관리 알고리즘 구축 30
그림 1.12. GIS 기반 소하천 홍수분석 플랫폼 개발 30
그림 2.1. 1927년-2019년 극한강우 빈도와 발생지역 분포(Cheong et al., 2023) 32
그림 2.2. 노모그래프 작성 흐름도(행정안전부, 2022) 35
그림 2.3. 자동기상관측장비 기상 관측자료 수집 절차 37
그림 2.4. 선행토양함수조건 계산 결과 표출 예시 38
그림 2.5. 60분 누적 강우 변환 39
그림 2.6. 홍수사상 선별 기준 조건 예시 41
그림 2.7. 첨두 60분 누적 강우량 및 첨두 유출량 계산 예시 41
그림 2.8. 첨두 60분 누적 강우량 및 첨두 홍수량 분포 예시 42
그림 2.9. 이상치 판별 예시 43
그림 2.10. 강우-유량 노모그래프 추정 예시 44
그림 2.11. 하천 횡단면 수위에 따른 단면적 계산 예시 45
그림 2.12. 유량-수위 노모그래프 추정 예시 45
그림 2.13. 실시간 매개변수 갱신 46
그림 2.14. MAPLE 강우추출 절차 49
그림 2.15. 추출된 MAPLE 강우 예시 49
그림 2.16. CCTV 기반 자동유량계측기술 개념도 50
그림 2.17. 능막천 및 유량 관측소 위치 51
그림 2.18. 중선필천 및 유량 관측소 위치 52
그림 2.19. 선장천 및 유량 관측소 위치 53
그림 2.20. 인수천 및 유량 관측소 위치 53
그림 2.21. 능막천 노모그래프 작성 결과 55
그림 2.22. 능막천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상1) 56
그림 2.23. 능막천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상2) 56
그림 2.24. 능막천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상3) 57
그림 2.25. 능막천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상4) 57
그림 2.26. 능막천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상5) 58
그림 2.27. 중선필천 노모그래프 작성 결과 59
그림 2.28. 중선필천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상1) 60
그림 2.29. 중선필천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상2) 60
그림 2.30. 중선필천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상3) 61
그림 2.31. 중선필천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상4) 61
그림 2.32. 중선필천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상5) 62
그림 2.33. 선장천 노모그래프 작성 결과 63
그림 2.34. 선장천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상1) 64
그림 2.35. 선장천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상2) 64
그림 2.36. 선장천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상3) 65
그림 2.37. 선장천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상4) 65
그림 2.38. 선장천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상5) 66
그림 2.39. 인수천 노모그래프 작성 결과 67
그림 2.40. 인수천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상1) 68
그림 2.41. 인수천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상2) 68
그림 2.42. 인수천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상3) 69
그림 2.43. 인수천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상4) 69
그림 2.44. 인수천 노모그래프 보정 자동화 결과(홍수사상5) 70
그림 2.45. 능막천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상1) 72
그림 2.46. 능막천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상1) 72
그림 2.47. 능막천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상2) 73
그림 2.48. 능막천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상2) 73
그림 2.49. 중선필천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상1) 74
그림 2.50. 중선필천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상1) 75
그림 2.51. 중선필천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상2) 75
그림 2.52. 중선필천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상2) 76
그림 2.53. 선장천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상1) 77
그림 2.54. 선장천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상1) 78
그림 2.55. 선장천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상2) 78
그림 2.56. 선장천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상2) 79
그림 2.57. 인수천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상1) 80
그림 2.58. 인수천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상1) 81
그림 2.59. 인수천 MAPLE vs. AWS 10분 자료(홍수사상2) 81
그림 2.60. 인수천 MAPLE vs. AWS 60분 누적 비교(홍수사상2) 82
그림 3.1. GUM 표준안 기반 측정불확도 평가 절차 86
그림 3.2. 분석 매개변수에 따른 불확도 89
그림 3.3. 영상 품질에 대한 불확도 90
그림 4.1. C-M 모형 홍수량 및 홍수위 산정 방법 99
그림 4.2. 강우자료 초기유입유량 계산 방법 예시 101
그림 4.3. Muskingum 방법 하도 유출 모식도 101
그림 4.4. C-M 모형을 이용한 노모그래프 자동생성기술 절차 102
그림 4.5. 시범소하천 C-M 모형을 이용한 매개변수 최적화 103
그림 4.6. 능막천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 작성 결과 105
그림 4.7. 능막천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 작성 결과 105
그림 4.8. 능막천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 적용 결과 106
그림 4.9. 능막천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 적용 결과 106
그림 4.10. 중선필천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 작성 결과 107
그림 4.11. 중선필천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 작성 107
그림 4.12. 중선필천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 적용 결과 108
그림 4.13. 중선필천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 적용 결과 108
그림 4.14. 선장천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 작성 결과 109
그림 4.15. 선장천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 작성 결과 109
그림 4.16. 선장천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 적용 결과 110
그림 4.17. 선장천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 적용 결과 110
그림 4.18. 인수천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 작성 결과 111
그림 4.19. 인수천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 작성 결과 111
그림 4.20. 인수천 C-M 모형 강우-유량 노모그래프 적용 결과 112
그림 4.21. 인수천 C-M 모형 유량-수위 노모그래프 적용 결과 112
그림 4.22. 시범지자체 미계측 소하천 선정(매산천, 이목천, 창사하천) 113
그림 4.23. 수원시 소하천 AWS 관측소 선정 114
그림 4.24. 이목천 유역도 115
그림 4.25. 창사하천 유역도 116
그림 4.26. 매산천 유역도 117
그림 4.27. 이목천 홍수사상 118
그림 4.28. 이목천 C-M 강우-유량 노모그래프 118
그림 4.29. 이목천 수위-유량 노모그래프 118
그림 4.30. 창사하천 홍수사상 119
그림 4.31. 창사하천 C-M 강우-유량 노모그래프 119
그림 4.32. 창사하천 수위-유량 노모그래프 119
그림 4.33. 매산천 홍수사상 120
그림 4.34. 매산천 C-M 유량-수위 노모그래프 120
그림 4.35. 매산천 C-M 유량-수위 노모그래프 120
그림 5.1. 소하천 홍수분석 DB 논리 ERD 123
그림 5.2. 소하천 홍수분석 DB 물리 ERD 124
그림 5.3. 소하천 수문정보 DB-논리 ERD 131
그림 5.4. 소하천 수문정보 DB-물리 ERD 131
그림 5.5. 권한관리자 로그인 134
그림 5.6. 강우관측소 레이어 135
그림 5.7. 관측소 레이어 숨기기 135
그림 5.8. K-water 강우관측소 위치조회 136
그림 5.9. K-water 강우관측소 현재 강우정보 미리보기 136
그림 5.10. K-water 강우관측소 강우정보 조회 136
그림 5.11. K-water 강우관측소 강우정보 조회기간 설정 137
그림 5.12. 환경부 강우관측소 현재 강우정보 미리보기 137
그림 5.13. 환경부 강우관측소 강우정보 조회 138
그림 5.14. 기상청 강우관측소 현재 강우정보 미리보기 138
그림 5.15. 기상청 강우관측소 강우정보 조회 139
그림 5.16. K-water 수위관측소 위치정보 139
그림 5.17. K-water 수위관측소 수위정보 미리보기 140
그림 5.18. K-water 수위관측소 수위정보 140
그림 5.19. K-water 수위관측소 기간설정 141
그림 5.20. 환경부 수위관측소 수위정보 미리보기 141
그림 5.21. 환경부 수위관측소 수위정보 142
그림 5.22. 국립재난안전연구원 수위관측소 위치정보 143
그림 5.23. 국립재난안전연구원 수위관측소 수위정보 미리보기 143
그림 5.24. 국립재난안전연구원 수위관측소 수위정보 144
그림 5.25. 수문자료 조회서비스 검색기능 145
그림 5.26. 수문자료 조회 목록 145
그림 5.27. 수문자료 조회 서비스 수문정보 다운로드 145
그림 5.28. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 구성도 147
그림 5.29. 네트워크 구성도 149
그림 5.30. 확대기능 150
그림 5.31. 축소기능 150
그림 5.32. GIS 거리측정 기능 151
그림 5.33. GIS 면적측정 기능 151
그림 5.34. GIS 작업 초기화 152
그림 5.35. GIS 스크린샷 기능 152
그림 5.36. 카메라 위치 초기화 153
그림 5.37. 레이어 기능 154
그림 5.38. 지도 레이어 154
그림 5.39. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 일반지도 레이어 154
그림 5.40. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 위성지도 레이어 154
그림 5.41. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 국가ㆍ지방하천망도 레이어 155
그림 5.42. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 소하천망도 레이어 156
그림 5.43. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 소하천망도 특성정보 156
그림 5.44. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 시ㆍ도 레이어 157
그림 5.45. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 시군구 레이어 157
그림 5.46. 속성정보-특성정보 결합 csv 파일 158
그림 5.47. 중소하천예경보시스템 소하천 망도 속성 정보 159
그림 5.48. 소하천 정비 계획 보고서 결합된 소하천 망도 속성 정보 결과 159
그림 5.49. 소하천홍수분석플랫폼(FEWP) 소하천망도 표출 160