강수량자료의분석 ᆞ 수공구조물의설계, 수자원분석및계획 누가우량곡선, 강수결측치보완, 강수자료의일관성분석, 유역의평균강수량산정 우량주상도및누가우량곡선 ᆞ 우량주상도 (hyetograph) : 시간에따른강우강도 (mm/hr, in/hr) 를표시한막대그래프 수문모형의입력자료 ᆞ 누가우량곡선 (rainfall mass curve) : 시간에따라관측된강우량을 누가하여표시한그래프 강우의빈도및특성을결정, 호우의다양성을분석 1
강수량자료의분석 강수결측치의보완 ᆞ 관측자의실수또는관측장비의문제등으로자료가결측되는경우 ᆞ 관측된값으로부터결측치를산정 ᆞ 연평균강수량산술법, 정상연평균강수량비율법, 역거리제곱법 연평균강수량산술법 (normal-ratio method) ᆞ 인접한 3 개의관측소의정상연평균강수량 (N A, N B, N C ) 과결측된관측소의정상연평균강수량 (N X ) 의차가 10% 미만일때. ᆞ 인접한세관측소에서의강수량 (P A, P B, P C ) 를산술평균 2
정상연평균강수량비율법 ᆞ 인접한 3 개의관측소의정상연평균강수량 (N A, N B, N C ) 과결측된관측소의정상연평균강수량 (N X ) 의차가 10% 이상일때 ᆞ 정상연평균강수량의비율을가중인자로사용하여평균 역거리제곱법 (inverse distance squared method) ᆞ 결측관측소와주위관측소간의거리를가중인자로사용. ᆞ 결측관측소와거리가가까울수록가중인자가커짐. ᆞ 산악지역등에서는신뢰도가낮음. 강수자료의일관성분석 ᆞ 강수자료의일관성 이중누가우량분석 (double mass analysis) ᆞ 특정우량관측소의자료수집에방법에변화 ᆞ 관측기기의교체, 관측방법의변경, 관측소의위치이동 ᆞ 기타인위적이거나자연적인변화 이중누가우량분석 ᆞ 일관성에의심이가는관측소의자료와인접관측소의자료를표시 ᆞ 가로축 : 인접관측소의누가우량, 세로축 : 관심관측소의누가우량 ᆞ 평균누가우량을과거자료로부터최근자료로누가시켜작성 ᆞ 자료의변화 기울기의변화 ᆞ 변화전의자료가중요하면변화후의자료를수정, 변화후의자료가중요하면변화전의자료를수정 ᆞ 기울기의조정비 ( 변화전기울기 / 변화후기울기 ) 를이용하여자료를일관성있게조정 3
강수자료의일관성분석 ᆞ1988 년부터자료의일관성이결여 ᆞ 자료의일관성을위해최근자료수정 ( 경우에따라과거자료수정 ) ᆞ1973-1986 까지의기울기 : 1.233, 1988-2000 까지의기울기 : 0.996 ᆞ1998-2000 까지의자료에기울기조정비 (1.233/0.996=1.238) 를곱함 유역의평균강우량산정 ᆞ 우량관측소의강우량은점강우량 ᆞ 수문분석에서필요한자료는유역평균강우량 ᆞ 점우량 (point rainfall) 면적강우량 (areal rainfall) 산술평균법 (arithmetic mean method) ᆞ 점강우량을간단히산술평균 ᆞ 평야지역, 강우분포가균일한지역 P m : 유역의평균강우량 P 1,..., P n : 유역내 n 개관측소에서관측된강우량 4
티센다각형법 등우선법 (isohyetal method) ᆞ 관측점의지배면적을가중치 (weighting factor) 로부여 ᆞ 산악효과무시, 우량계의분포상태는고려 ᆞ 등우선간의면적이가중치 (weighting factor) 로부여 ᆞ 산악의영향고려 P m : 유역의평균강우량 P 1,..., P n : 유역내 n 개관측소에서관측된강우량 P m : 유역의평균강우량 A 1,..., A n : 등우선에의해구분된면적 P im : 두인접등우선간의면적에대한평균강우량 5
강수량자료의해석 ᆞ 강수량자료의해석 수문학적해석및설계 ᆞ 강우강도 : 단위시간에내리는강수량 (mm/hr, in/hr), 일정시간동안내린강우량을 1 시간으로환산. ᆞ 지속시간 : 강우가내리기시작하여끝날때까지의시간, 10 분, 30 분, 1 시간, 24 시간, ᆞ 발생빈도 ( 재현기간, return period) : 일정한기간동안에어떤크기의호우가발생할횟수 ᆞ 재현기간 (return period, T) : 어떤크기의호우가발생하는데걸리는시간 ᆞ 초과확률 (exceedence probability) : 어떤크기의호우사상이 1 년에발생할수있는확률, 1/T ᆞ 지역적범위 (areal extent) : 우량계에의해측정되는점우량을적용시킬수있는면적, 즉개개우량계가대표할수있는공간적범위 IDF 곡선 ᆞ 최대강우강도 (rainfall Intensity)- 지속시간 (Duration) - 생기빈도 (Frequency) 곡선 ᆞ 지속시간별최대강우강도를기록연한동안의자료로부터추출하여통계학적처리 ( 빈도해석 ) 을통해작성 6
강우강도 (intensity) 와지속시간 (duration) 간관계 강우강도 (intensity) 와지속시간 (duration) 간관계 ᆞ 우수거설계등설계유량의결정에사용 ᆞ 지역적특성을고려지속시간별최대우량을결정하여산정 ᆞ 경험적강우강도식 ᆞ 재현기간을고려한강우강도식 I : 강우강도 (mm/hr), T : 재현기간 (year), t : 지속기간 (min), a, b, c, d, e, n : 지역에따라변하는지역상수 ᆞ 우리나라강우강도식 - 건설교통부 (2000) - 전국 22 개관측소의강우자료를빈도분석하여 Gumbel 분포이용 I : 강우강도 (mm/hr), t : 지속기간 (min), a, b, c, d, e, n : 지역에따라변하는지역상수 7
강우강도 (intensity) 와지속시간 (duration) 간관계 강우량과유역면적과의관계 ᆞ 유역전반에걸쳐균일한강우가발생할경우는매우드물다. ᆞ 호우중심으로부터멀어질수록면적이증가하고, 평균우량깊이는감소, 강우강도감소 ᆞ 평균우량깊이 (rainfall depth) : 어떤유역상에내린총우량을유역면적으로나눈값 등가우량수심 (mm) 8
평균우량 - 유역면적관계곡선 ᆞ 설계우량결정시사용 ᆞ 확률강우량도에서구한점우량에지속시간과유역면적에해당하는점우량대비면적우량백분율을곱하여설계면적강우량산정 강수계측망의밀도 (precipitation gauge network density) ᆞ 강우의공간변동성을고려하여계측망밀도를결정 ᆞ 강우량의표준오차 : 유역평균우량 강우량의오차 계측망의밀도, 강우지속시간, 유역면적 강우량의오차 9
강수계측망의밀도 (precipitation gauge network density) 강수계측망의밀도 (precipitation gauge network density) ᆞ 우리나라관측소현황 - T/M(telemetering) : 관측소로부터자료을송신받아관리보관 - 관측소의총수는 561 개소로전국평균밀도 177 km2으로 WMO 에서권장하는우량관측소의최소밀도 (100~250 km2 / 개소 ) 에는부합되지만관측소의위치가지역적으로편중 10
강우량 - 면적 - 지속시간 (Depth-Area-Duration, DAD) 곡선 ᆞ 각종크기의유역면적에대해여러가지지속시간을가진강우가발생했을때예상되는최대강우를유역별로결정. 설계강우량산정 강우량 - 면적 - 지속시간 (Depth-Area-Duration, DAD) 곡선 한국관측최대 DAD 곡선 ᆞ 해석절차 1) 유역내각관측점에있어서의누가우량곡선 (mass curve) 을구함 2) 전유역을등우선혹은티센망에의해여러개의소구역으로나눔 3) 각소구역에대한평균누가우량곡선을산정 4) 소구역누가면적별로평균누가우량곡선을산정 5) 각종지속기간에대한최대평균우량깊이를소구역의누가면적별로결정하여도시한다. 11
DAD 곡선유도예제 그림과같은유역에강우가내린결과시간별누가우량이주어져있다. 지속시간 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 시간에대한 DAD 해석을실시하라. 1. 관측점별누가우량자료작성 ᆞ 자기우량기록으로부터시간별누가우량값을구한다. 유역내외의 10 개관측소에서의누가우량 12
2. 각소구역에대한평균누가우량작성 ᆞ 평균누가우량 : 관측점의누가우량에가중인자 (weighting factor) 를곱하여얻음. ᆞ 가중인자 : 지형및호우양상을고려하여공학적판단을하거나지배면적을가중인자로사용 Thiessen s polygon ᆞ 문제의유역에서가중인자는다음관계식에의해산정 2. 각소구역에대한평균누가우량작성 소유역별평균누가우량 13
3. 소구역누가면적별평균누가우량의산정 ᆞ 소구역의면적비를고려하여산정 4. 누가면적별지속시간별최대평균강우량의결정 14
가능최대강수량 (Probable Maximum Precipitation, PMP) ᆞ 어느지역에서생성될수있는가장극심한기상조건하에서발생가능한호우로인한최대강수량 ᆞ 대규모수공구조물의설계기준 홍수량환산 ( 강우 - 유출모형 ) 수공구조물의크기결정 ᆞ 기상학적방법이나통계학적인방법으로추정 - 기상학적방법 : 대기중수분, 바람, 기온, 이슬점, 기압 강수의전이 - 포락선방법 : 세계적으로가장극심했던강우량으로포락선를작성하여 PMP 를산정 가능최대강수량 (Probable Maximum Precipitation, PMP) - 통계학적방법 : 빈도해석을통해 PMP 결정 우리나라 PMP : (mm) D : 지속시간 (hr) 15