설계홍수량산정요렁_국토부자료

설계홍수량 산정요령 안( )

2012. 01

국 토 해 양 부

설계홍수량 산정요령 제 1 장 서 론

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제 장1 서 론

1.1 배 경

설계홍수량 산정은 치수구조물의 규모를 결정하는 가장 기초가 되는 분석 과정이지만

우리나라의 경우 아직까지 기준상의 미흡한 부분이 많이 있어서 설계홍수량 산정 결과의

신뢰도가 매우 낮으며 또한 기존 고시된 설계홍수량에 맞추는 방식을 적용하고 있으므로 ,

이를 개선할 수 있는 방안의 제시가 시급한 실정이다.

이에 따른 문제점이 심각하게 대두됨에 따라 여러 차례 개선을 위한 연구를 실시하였

지만 실무적으로 적용이 가능한 방법은 아직까지 제시되지 못하고 있다.

우리나라 설계홍수량 산정시 기준이 미흡한 주요 항목으로는 설계강우의 분포방법인

방법의 분위 적용 기준 도달시간 및 저류상수 등과 같은 단위도의 매개변수 산정 기Huff ,

준 소유역으로 분할함에 따라 설계홍수량이 커지는 문제점을 해결하는 기준 등이 있다, .

이와 같은 항목들에 대한 실질적인 개선은 향후 별도의 연구개발사업을 통하여 수행될

예정이며 현재로서는 이와 같은 연구가 완료되기 이전에 사용할 수 있는 기준 마련의 필,

요성이 대두되고 있다.

이에 따라 설계홍수량 산정시 필요한 내용 및 기준 등을 현재 국내 실무에서 적용되고

있는 내용을 바탕으로 검토하여 설계홍수량 산정요령 으로 정리함으로써 설계홍수량 산, ｢｣정시 문제가 되어 왔던 주관적 판단을 최소화하여 일관성있는 설계홍수량 산정이 가능하도

록 하고 향후 설계홍수량 산정과 관련된 연구개발사업 등이 완료될 때까지의 한시적인 지,

침으로 활용되도록 함을 목적으로 하고 있다.

1.2 적용 범위

설계홍수량 은 홍수특성과 홍수의 발생 빈도 및 홍수피해 위험성을 사회(design flood) ‧경제적 요인 등과 함께 고려하여 수공구조물의 설계 기준으로 최종 선택하는 첨두홍수량

혹은 홍수수문곡선으로 정의할 수 있다.

설계홍수량 산정을 개념적인 측면에서 접근하여 분류하면 최대치 개념 및 최적치 개념

으로 나눌 수 있으며 가능최대홍수량 을 최대치 개념의 설계홍수량으로 채택하는 내, (PMF)

용은 제외하고 확률홍수량을 최적치 개념의 설계홍수량으로 채택하는 방법에 국한하였으

며 교과서적인 내용은 최대한 배제하고 실무적으로 필수적인 내용만을 기술하였다, .

본 산정요령은 중 대규모 하천설계에 필요한 설계홍수량 산정요령을 제시하는 것을 적･용 범위로 설정하고 있으며 일부 필요한 항목을 추가하거나 조정할 경우 소하천이나 댐 ,

설계에도 활용할 수 있을 것이다.


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1.3 설계홍수량 산정 방법

확률홍수량으로부터 설계 재현기간에 대한 홍수량을 최적치 개념의 설계홍수량으로 결

정하는 방법은 홍수량자료 시계열의 빈도해석 방법과 설계강우 유출 관계분석 방법으로 -

대별된다.

홍수량자료 시계열의 빈도해석 방법은 홍수량자료 계열을 직접 빈도해석하여 확률홍수

량 및 설계홍수량을 산정하는 방법으로 이론적으로 가장 직접적이고 최상의 방법이라 할

수 있다 하지만 근본적으로 실측자료가 부족하며 실측 홍수량자료가 아닌 관측홍수위를 .

수위 유량관계곡선에 의해 환산하는 과정에서 수위 유량관계곡선의 신뢰도가 낮아서 홍수- -

량자료 계열 자체부터 신뢰도가 낮고 댐 건설이전에 대한 홍수량 자료를 댐 건설이후로 환

산하는 것이 곤란한 문제 등을 가지고 있다.

설계강우 유출 관계분석 방법은 확률강우량을 산정한 후 유출 모형을 모의함으로써 확-

률홍수량 및 설계홍수량을 산정하는 방법으로 상대적으로 풍부한 강우자료를 활용할 수 있

는 장점을 지닌 반면 설계강우 유출 관계가 선형성을 가진다는 가정을 전제로 하는 방법-

이다.

본 산정요령에서 설계홍수량 산정 방법은 현재 실무에서 주로 채택하고 있는 방법이며

홍수량자료 시계열의 빈도해석보다 실무 적용성이 높은 설계강우 유출 관계분석 방법을 -

채택하였다 또한 적용 범위가 중 대규모 하천의 설계홍수량 산정요령을 제시하는 것이기 . , ･때문에 유출모형으로는 단위도 방법을 채택하였다.

1.4 설계빈도

확률홍수량중에서 특정 설계빈도에 해당하는 홍수량을 최적치 개념의 설계홍수량으로

결정함에 있어서 설계빈도는 해당 수공구조물의 건설에 소요되는 비용과 안전이 균형을 이

루도록 하고 수공구조물의 파괴로 인한 피해를 함께 고려하며 일반적으로 구조물의 중요,

도 수명년한 경제성 등에 따라 결정함이 원칙이다, , .

하천의 설계빈도 기준은 표 과 같고 이와 같은 기준과 기존 유역종합치수계획 < 1.1>

및 하천기본계획 등을 토대로 설계빈도를 결정하게 된다.

표 < 1.1> 하천의 설계빈도

적용 하천범위 설 계 빈 도 관 리 자 비 고 과거의 구분( )

국가하천의주요구간 년빈도 이상200 국토해양부장관 직할하천의 주요 구간

주요도시 관류( )

국가하천 년빈도100 200∼ 국토해양부장관 직할하천의 기타 구간주요 지류( )

지방하천 년빈도 50 200∼ 광역자치단체장 지방 급 및 급하천 1 2준용하천( ), 도시하천


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최근 강우량 및 홍수량의 발생 경향을 살펴보면 기후특성 변화에 따른 극치사상의 발

생이 증가되어 어떤 해에 년빈도 홍수량이 발생할 확률은 이라는 설계빈도가 가지는 T 1/T

기본 개념이 무의미하게 되고 있는 실정이며 또한 설계빈도를 초과하는 경우도 종종 발생,

하고 있다.

지금까지 이와 같은 경향을 반영하기 위하여 구조물별 설계빈도 기준을 일부 상향 조

정하는 방식을 적용하여 왔으나 이와 같은 방법만으로는 한계가 있으므로 근본적인 개선이

필요하다.

자연하천유역의 경우 현재 확률강우량 산정 기법으로는 이상기후로 인한 확률강우량의

증가 현상이 반영되지 못하므로 10 20∼ 를 증가시키는 방안 등을 고려할 수 있지만 당장 %

도입은 곤란한 실정이다.

한편 수계 전체를 고려한 설계빈도 결정 방안을 고려하되 이로 인하여 지나치게 설계빈,

도가 낮아지는 것은 지양하는 것이 필요하고 또한 하류구간보다 상류구간의 설계빈도가 높,

은 경우에는 하류구간의 설계빈도를 상류구간과 동일하게 결정하는 등의 조치가 필요하다.

중점 요약

현재 수자원실무에서 설계홍수량을 산정시 기준상의 미흡한 부분이 많이 있어서 ❍신뢰도가 매우 낮으며 또한 기존 고시된 설계홍수량에 맞추는 방식을 적용하고 ,

있으므로 개선 방안 제시가 필요

현재 설계홍수량 산정시 설계강우의 분포방법인 방법의 분위 적용 기준 도Huff , ❍달시간 및 저류상수 등과 같은 단위도의 매개변수 산정 기준 소유역으로 분할함,

에 따라 설계홍수량이 커지는 문제점을 해소하는 기준 등이 미흡한 주요 항목

설계홍수량 산정시 문제가 되어 왔던 주관적 판단을 최소화하여 일관성있는 설계❍홍수량 산정이 가능하도록 하고 향후 설계홍수량 산정과 관련된 연구개발사업 등,

이 완료될 때까지의 한시적인 지침으로 활용되도록 제안

중 대규모 하천설계에 필요한 설계홍수량 산정 요령을 제시하는 것을 적용 범위로 ❍ ･설정하고 교과서적인 내용은 최대한 배제하고 실무적으로 필수적인 내용만을 기술

설계홍수량 산정 방법은 설계강우 유출 관계분석 방법을 채택하고 유출모형으로-❍는 단위도법을 채택

설계빈도는 해당 수공구조물의 건설에 소요되는 비용과 안전이 균형을 이루도록 ❍하고 수공구조물의 파괴로 인한 피해를 함께 고려하며 일반적으로 구조물의 중요,

도 수명년한 경제성 등에 따라 결정, ,

설계홍수량 산정요령 제 2 장 강우 분석

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제 장2 강우 분석

2.1 우량관측소 선정

설계 대상 유역과의 거리 시우량 관측년수 표고 수계에 의한 유역분리 등을 종합적, , ,

으로 고려하여 우량관측소를 선정하며 이와 같은 기준을 모두 적용하여도 개 이상의 우, 2

량관측소가 비슷한 경우에는 확률강우량을 산정하여 크게 산정되는 관측소를 채택한다.

기상청 국토해양부 한국수자원공사 한국농어촌공사 및 시 군 관할 우량관측소가 혼, , , ･재되어 있는 경우 기상청 우량관측소를 우선으로 채택하지만 특별한 경우에는 다른 관측소

를 직접 사용하거나 참고자료로 활용 가능하며 지나치게 기타 관측소를 활용하는 것은 지

양하는 것이 바람직하다.

2.2 강우량자료 수집

수집 대상 강우량자료는 임의시간 분 분 고정시간 시간 시간 시간 간격10 , 60 , 1 24 (1 ), ∼

시간 등의 지속기간에 대한 연최대치 강우량이며 단기간의 결측치는 30, 36, 48, 72 ,

방법 등을 이용하여 보완한다RDS(reciprocal distance squared method) .

관측기간이 상이한 우량관측소 자료가 혼재된 경우 년대 이전의 자료는 1950 1960∼

제외하여 자료년수를 가급적 유사하게 조정하는 방안을 적용하고 시우량의 자료년수가 너,

무 짧은 년 미만 우량관측소는 채택대상에서 가급적 제외한다(30 ) .

지속기간별 연최대 강우량자료 계열이 작성되면 이상치 검정 무작위성 검정 경향성 , ,

검정 등을 실시하여야 한다 무작위성 검정과 경향성 검정은 참고하는 정도로만 활용하면 .

되는 반면 이상치 검정은 반드시 수행하는 것이 필요하다 이상치 검정 결과에서 확연한 .

이상치인 경우에만 제외하는 원칙을 적용하여야 하며 강우량자료의 문제로 상식 이하로 작

은 연최대치가 저이상치로 있는 경우 재검토하여야 한다.

한편 수집된 고정시간 강우량 자료는 임의시간 강우량 자료로 환산하는 것이 필요하,

며 현재 원자료에 고정시간 임의시간 환산계수를 적용하는 방안과 확률강우량에 환산계수, -

를 적용하는 방안이 혼용되고 있다.

두 가지 방법에 의한 확률강우량의 차이가 미미하며 강우지속기간이 시간 이하의 경3

우에만 의미를 가지므로 중 대규모 하천의 경우 임계지속기간을 적용하면 설계강우의 지속･기간이 시간 이상인 경우가 대부분이므로 영향이 거의 없게 된다3 .

이론적으로는 원자료에 환산계수를 적용하는 것이 타당하나 한국 확률강우량도 작성, ｢건교부 에서 제시된 고정시간 임의시간 환산계수가 확률강우량에 적용하여 유도( , 2000) -｣

되어 혼선을 빚고 있는 실정이였으며 후술할 최근 연구결과를 반영보완하도록 하였다, . ‧


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2.3 지점확률강우량 산정

확률분포함수의 매개변수 추정 방법으로 모멘트법 최우도법 확률가중모멘트법을 적용, ,

한 후 확률가중모멘트법을 채택하는 것을 원칙으로 하되 재현기간이 커지면서 모멘트법이,

나 최우도법보다 지나치게 크게 산정되는 경우에는 재검토를 실시하는 것이 필요하다.

최적 확률분포형으로 주로 분포를 채택하고 있으나 일부 분포 등을 채Gumbel GEV

택하는 경우도 있다 분포와 분포에 의해 산정되는 확률강우량의 크기 차이. Gumbel GEV

가 크므로 지역적 불연속이 발생하는 것을 방지하기 위하여 분포를 채택하는 것Gumbel

을 원칙으로 하고 과거의 분석보다 확률강우량이 작게 산정되더라도 확률분포형을 변경하

여 이와 같은 역전현상을 막는 방법은 지양되어야 한다.

지점확률강우량 산정시 재현기간은 년 년 년 년 년 년 년 년2 , 10 , 20 30 , 50 , 80 , 100 , 200

을 기본으로 하며 필요시 추가한다.

우리나라의 대표적인 확률강우량 산정 프로그램으로는 국립방재연구소의 FARD

이 있으며 프로그램의 주요 구성은 그림 (Frequency Analysis of Rainfall Data) 2006 <

과 같다2.1> .

이와 같이 산정된 고정시간 지점확률강우량은 임의시간 지점확률강우량으로 변환하여

야 하며 확률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해양부 에서 제시한 표 을 회, (2011, ) < 2.1>｢｣귀분석한 다음과 같은 식을 적용한다.

Y ‧X ········································································· (2.1)

여기서 는 환산계수 는 강우지속기간 이다Y , X (hr) .

강우지속기간이 시간을 초과하는 경우에는 환산계수를 적용하지 않아도 무방하며48 ,

원래 임의지속기간 자료인 분 및 분 강우량자료는 환산계수를 적용하지 않고 그대로 10 60

사용하여야 한다.

이와 같은 과정을 통하여 산정된 임의시간 지점확률강우량은 구체적으로 원자료에 의

한 임의시간 지점확률강우량이며 후술되는 강우강도식을 산정하는 경우 실제 분석에 사용,

되는 확률강우량은 강우강도식에 의한 임의시간 확률강우량임을 명기하는 것이 필요하다.

표 < 2.1> 고정시간 임의시간 환산계수-

고정시간

시간( )1 2 3 4 6 9 12 18 24 48

임의시간

분( )60 120 180 240 360 540 720 1080 1440 2880

환산계수 1.136 1.051 1.031 1.020 1.012 1.007 1.005 1.004 1.003 1.000


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입력자료 읽기

⇩기본적 통계값 계산

MOMEN1 평균값 표준편차 변동계수 왜곡도계수, , ,

⇩예비적 해석

ANDTST 의 Anderson correlogram test

RUNTST Run test

SPETST 의 Spearman rank correlation coefficient test

TUPTST Turning point test

⇩매개변수 추정

확률분포형 모멘트법 최우도법 확률가중모멘트법Gamma PARGAM1 PARGAM2 PARGAM3GEV PARGEV1 PARGEV2 PARGEV3Gumbel PARGUM1 PARGUM2 PARGUM3Log-Gumbel PARLGU1 PARLGU2 PARLGU3Log-Normal PARLOG1 PARLOG2 PARLOG3Log-Person Type Ⅲ PARLP1 PARLP2 PARLP3Weibull PARWBU1 PARWBU2 PARWBU3Wakeby - - PARWKB

⇩매개변수 적합성 검토

확률분포형별 확률변수의 범위 및 추정된 매개변수 적합성 조건

⇩적합도 검정

CHITST ²-testχ

KSTST Kolmogorov-Smirnov test

CVMTST Cramer von Mises test

PPCCTST Probability Plot Correlation Coefficient test

⇩확률강우량 산정

INVGAM 분포형의 확률강우량Gamma

INVGEV 분포형의 확률강우량GEV

INVGUM 분포형의 확률강우량Gumbel

INVLGU 분포형의 확률강우량Log-Gumbel

INVLOG 분포형의 확률강우량Log-Normal

INVLP 분포형의 확률강우량Log-Pearson Type Ⅲ

INVWBU 분포형의 확률강우량Weibull

INVWKB 분포형의 확률강우량Wakeby

⇩자료의 출력

그림 < 2.1> 프로그램의 구성FARD


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2.4 강우강도식 산정

홍수량 산정시 임계지속기간의 개념이 도입되면서 소유역의 경우 분 간격의 확률강10

우량이 필요하며 대유역의 경우 시간을 굳이 시간 간격의 강우량을 모두 빈도해, 24 72 1∼

석할 필요가 없으므로 주요 지속기간에 대한 확률강우량만 산정한 경우 시간 간격의 임1

계지속기간을 적용하기 위해서는 확률강우량의 회귀식이 필요하게 된다.

이와 같은 확률강우량의 회귀식이 강우강도식이며 강우강도식은 빈도해석에 포함되지 ,

않은 강우지속기간에 대한 확률홍수량 산정을 주 목적으로 하며 부수적으로 지속기간별 확

률강우량이 부드럽게 연결되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

강우강도식의 형태로는 기존에는 형 형 형 형 등Talbot , Sherman , Japanese , Semi-Log

과 같은 변수 강우강도식 또는 변수 형을 적용하였으며 최근 연구결과로 확2 3 General , ｢률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해양부 에서 제시된 차 전대수 다항식이 있다(2011, ) 6 . ｣

여러 공식의 결과는 대동소이하나 최근 연구결과로서 비교적 상관계수가 높게 나타나,

는 차 전대수 다항식을 채택하는 것이 바람직할 것으로 사료된다6 .

형Talbot : It t ba

······································································ (2.2)

형Sherman : It tna

············································································ (2.3)

형Japanese : It t ba

································································· (2.4)

형Semi-Log : It a b log ························································· (2.5)

형General : It tn ba

···································································· (2.6)

전대수다항식: ln lnlnlnlnln ln ····· (2.7)

여기서 It는 강우지속기간에 따른 강우강도(mm/hr), t는 강우지속기간(min),

a b c d e f g n은 지역상수이다.

한편 현재 실무에서 많이 사용하고 있는 변수 강우강도식에 보정계수 를 도입하여 , 2 (C)

보정하는 방식은 진정한 의미의 변수 형태가 아닌 변수의 변형에 불과하므로 사용을 지3 2

양하여야 한다.

기존의 변수 및 변수 강우강도식은 전체 강우지속기간을 하나의 강우강도식으로 나2 3

타내기 곤란한 경우에는 단 장기간으로 구분하여 강우강도식을 유도하였으나 전대수 다항, ･식의 경우 전기간에 걸쳐서 유도할 수 있으므로 장단기 구분이 불필요하다. ‧

이와 같이 강우강도식이 유도되면 강우강도식에 의한 주요 지속기간별 확률강우량을

표로 제시하고 원자료에 의한 확률강우량이 아닌 강우강도식에 의한 확률강우량을 실제 분

석에 활용되는 점을 명기하는 것이 필요하다.


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2.5 면적확률강우량 산정

일정한 강우지속기간 동안 강우량은 호우중심으로부터 멀어질수록 감소하며 면적강우,

량은 유역에 내린 총강우량을 유역면적으로 나눈 등가 우량깊이를 의미하므로 호우중심으

로부터 면적이 증가함에 따라 면적강우량은 점점 작아지게 된다 이와 같이 공간분포 및 .

이동 등에 의하여 강우가 유역 전반에 걸쳐 동일한 형태로 발생하지 않으므로 유역의 면적

강우량은 관측소의 지점강우량보다 작아지게 된다.

따라서 확률강우량은 지점확률강우량과 면적확률강우량으로 구분되며 유역면적이 ,

25.9 km²(10 이상인 경우에는 면적확률강우량을 적용하여야 한다mi²) .

면적확률강우량은 유역내에 여러 관측소가 존재할 경우 방법 등으로 가중평Thiessen

균한 동시간 임의시간 면적강우량의 연최대치 계열을 작성하고 이를 빈도해석하는 절차로

산정하는 것이 원칙이지만 우리나라는 충분한 동시간 임의시간 강우량자료의 수집이 곤란

하므로 다른 방안을 적용하는 것이 필요하다.

현재 실무에서는 관측소별 지점확률강우량을 산정하고 이를 방법 등으로 가Thiessen

중평균한 지점평균확률강우량을 산정한 후 여기에 면적우량환산계수, (areal reduction

를 곱하여 면적확률강우량을 산정하는 방안을 채택하고 있으며 홍수량 산정factor, ARF) ,

지점별로 면적우량환산계수를 산정하여 적용한다.

기존 한국확률강우량도 작성 건교부 에서 면적우량환산계수를 제시한 바 있으(2000, )｢｣나 면적 5,000 이상에 적용이 불가하고 지속기간 시간 이상에 적용 불가하며 면적km² , 24 ,

우량환산계수에 의한 감소가 작은 문제점 등으로 인하여 실제 사용하기 곤란한 실정이였으

며 최근 연구결과인 확률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해양부 에서는 대강 , (2011, ) 4｢｣권역별 면적우량 환산계수를 유도하였다.

따라서 기존에 권역별 또는 수계별로 면적우량 환산계수를 유도하여 적용하는 것을 ,

지양하고 일관성 있는 수문분석 결과를 위하여 최근의 연구결과를 적용하는 것이 바람직,

할 것으로 사료된다.

면적우량환산계수의 회귀식의 형태는 다음과 같고 확률강우량도 개선 및 보완 연구｢국토해양부 에서 제시한 회귀식의 매개변수는 권역별로 표 와 같다(2011, ) < 2.2> .｣ARFA M ‧ exp aA b ······················································ (2.8)

여기서 는 유역면적 에 따른 면적우량환산계수이며 는 면ARF(A) A(km²) M, a, b

적우량환산계수 회귀식의 매개변수이다.

면적우량환산계수를 실제 유역에 적용할 때에는 홍수량 산정지점별로 재현기간별 지속

기간별 면적우량환산계수를 산정한 후 이를 면적별 강우지속기간 면적우량환산계수 형태-

의 회귀곡선으로 포락하여 사용하여야 한다.


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표 < 2.2> 면적우량환산계수 회귀식의 매개변수

재현

기간

년( )

권역매개

변수

지 속 기 간 시간( )

1 2 3 4 6 9 12 15 18 24 48 72

2

Han

M 1.208 1.466 1.473 1.640 2.031 1.898 2.604 2.376 3.141 1.950 1.289 1.811

a 0.100 0.101 0.093 0.092 0.093 0.094 0.098 0.102 0.107 0.104 0.098 0.105

b 0.289 0.242 0.240 0.222 0.196 0.186 0.158 0.151 0.130 0.151 0.160 0.127

Nak

M 1.256 1.719 2.149 4.165 2.541 1.702 2.400 2.485 1.904 1.741 4.999 1.601

a 0.136 0.141 0.142 0.132 0.120 0.118 0.122 0.120 0.121 0.123 0.110 0.103

b 0.248 0.188 0.159 0.124 0.150 0.167 0.140 0.135 0.141 0.136 0.102 0.148

Gum

M 1.214 1.826 1.787 1.753 2.980 2.489 2.493 2.033 4.054 2.646 1.419 1.856

a 0.131 0.144 0.127 0.127 0.126 0.130 0.125 0.117 0.118 0.112 0.100 0.101

b 0.264 0.188 0.193 0.185 0.144 0.140 0.139 0.153 0.117 0.136 0.162 0.141

Yon

M 1.002 1.041 1.135 1.238 1.227 1.303 1.249 1.027 1.135 1.064 1.516 0.716

a 0.128 0.124 0.119 0.126 0.132 0.136 0.135 0.124 0.124 0.132 0.130 0.150

b 0.299 0.263 0.238 0.210 0.190 0.167 0.161 0.178 0.168 0.157 0.131 0.151

3

Han

M 1.164 1.103 1.083 1.248 1.204 2.346 2.012 3.276 1.593 2.875 1.150 1.203

a 0.099 0.078 0.069 0.077 0.068 0.109 0.110 0.113 0.111 0.110 0.104 0.119

b 0.304 0.318 0.320 0.278 0.279 0.165 0.164 0.130 0.163 0.132 0.163 0.134

Nak

M 1.122 1.286 1.106 1.172 1.773 1.425 1.399 1.437 1.586 2.261 1.246 1.668

a 0.150 0.148 0.125 0.129 0.140 0.133 0.143 0.133 0.138 0.140 0.117 0.123

b 0.264 0.218 0.237 0.216 0.159 0.172 0.158 0.159 0.143 0.117 0.159 0.134

Gum

M 1.167 1.344 1.524 1.595 2.922 3.564 2.715 1.609 2.603 2.388 1.084 1.039

a 0.099 0.115 0.106 0.116 0.124 0.126 0.103 0.090 0.098 0.103 0.100 0.105

b 0.311 0.252 0.234 0.212 0.154 0.135 0.166 0.207 0.164 0.156 0.186 0.174

Yon

M 0.958 1.048 1.032 1.209 1.102 1.238 1.760 0.968 0.918 0.869 0.845 0.469

a 0.150 0.137 0.112 0.132 0.133 0.140 0.150 0.150 0.136 0.150 0.128 0.101

b 0.308 0.262 0.266 0.216 0.206 0.176 0.135 0.170 0.182 0.167 0.177 0.251

5

Han

M 1.039 0.991 0.997 1.112 0.939 1.168 1.688 3.034 3.629 5.407 1.448 1.092

a 0.076 0.060 0.057 0.066 0.046 0.088 0.113 0.119 0.121 0.108 0.116 0.123

b 0.362 0.375 0.364 0.317 0.359 0.242 0.174 0.131 0.118 0.112 0.142 0.141

Nak

M 1.154 1.168 1.487 1.253 1.216 0.994 1.163 0.985 1.653 1.692 1.244 2.125

a 0.149 0.150 0.143 0.122 0.143 0.127 0.150 0.135 0.138 0.143 0.127 0.136

b 0.264 0.234 0.198 0.222 0.190 0.212 0.172 0.191 0.145 0.136 0.157 0.117

Gum

M 1.160 1.253 1.570 1.542 1.722 2.214 2.016 0.904 1.760 1.601 1.036 1.074

a 0.097 0.104 0.106 0.116 0.108 0.114 0.090 0.059 0.090 0.093 0.093 0.100

b 0.320 0.278 0.236 0.221 0.208 0.176 0.204 0.306 0.201 0.194 0.203 0.185

Yon

M 0.949 0.955 0.944 0.977 1.291 1.274 3.825 1.144 1.010 0.893 0.630 0.514

a 0.149 0.124 0.112 0.120 0.141 0.134 0.146 0.149 0.147 0.149 0.110 0.097

b 0.324 0.295 0.285 0.255 0.190 0.183 0.104 0.163 0.170 0.172 0.225 0.257


- 10 -

표 < 2.2> 면적우량환산계수 회귀식의 매개변수 계속( )

재현

기간

년( )

권역매개

변수


1 2 3 4 6 9 12 15 18 24 48 72

10

Han

M 1.094 0.968 0.995 1.016 0.931 1.121 1.948 1.757 5.929 7.579 0.968 0.939

a 0.097 0.057 0.057 0.054 0.044 0.087 0.108 0.119 0.123 0.108 0.104 0.126

b 0.327 0.394 0.371 0.358 0.372 0.251 0.173 0.161 0.100 0.103 0.176 0.149

Nak

M 1.069 1.094 1.428 1.140 1.915 0.887 0.962 0.823 1.613 2.247 1.139 1.024

a 0.150 0.150 0.150 0.114 0.150 0.119 0.147 0.134 0.139 0.149 0.139 0.150

b 0.282 0.250 0.199 0.243 0.156 0.238 0.194 0.213 0.149 0.120 0.156 0.148

Gum

M 1.170 1.184 1.545 1.945 2.043 2.904 1.832 1.265 1.242 1.204 0.870 0.913

a 0.098 0.093 0.106 0.120 0.117 0.112 0.083 0.064 0.072 0.086 0.078 0.092

b 0.321 0.304 0.243 0.200 0.191 0.167 0.223 0.273 0.254 0.226 0.241 0.209

Yon

M 0.919 0.941 0.945 1.003 1.240 1.883 4.767 1.851 1.083 0.727 0.646 0.708

a 0.149 0.150 0.133 0.121 0.138 0.135 0.142 0.150 0.150 0.150 0.117 0.122

b 0.343 0.280 0.268 0.258 0.199 0.157 0.100 0.136 0.166 0.195 0.225 0.207

20

Han

M 1.048 0.940 0.961 0.972 0.984 1.153 1.301 1.942 3.487 3.791 1.472 1.136

a 0.085 0.048 0.050 0.046 0.049 0.091 0.097 0.122 0.124 0.110 0.111 0.128

b 0.355 0.425 0.397 0.387 0.354 0.246 0.214 0.154 0.119 0.125 0.148 0.139

Nak

M 1.042 1.026 1.085 0.988 1.289 1.257 1.008 0.743 1.210 2.257 1.053 1.334

a 0.150 0.149 0.150 0.107 0.150 0.131 0.150 0.126 0.138 0.150 0.143 0.150

b 0.291 0.264 0.229 0.272 0.188 0.199 0.192 0.236 0.171 0.121 0.160 0.135

Gum

M 1.128 1.254 1.585 1.599 4.006 3.990 1.471 1.306 1.071 1.129 1.012 0.950

a 0.085 0.102 0.108 0.106 0.129 0.112 0.075 0.063 0.064 0.083 0.079 0.106

b 0.347 0.287 0.240 0.234 0.141 0.153 0.255 0.275 0.284 0.238 0.232 0.194

Yon

M 0.912 0.944 1.024 1.048 1.464 1.474 2.625 1.642 0.943 0.700 0.615 0.501

a 0.150 0.150 0.150 0.123 0.141 0.128 0.147 0.150 0.150 0.149 0.102 0.082

b 0.353 0.283 0.245 0.254 0.184 0.182 0.124 0.144 0.180 0.202 0.249 0.296

30

Han

M 1.033 0.929 0.962 0.893 0.960 1.218 1.334 4.317 6.700 3.540 1.406 1.124

a 0.081 0.045 0.049 0.032 0.045 0.094 0.100 0.126 0.119 0.112 0.112 0.129

b 0.365 0.438 0.402 0.449 0.369 0.238 0.210 0.113 0.100 0.127 0.149 0.139

Nak

M 1.040 1.038 1.051 1.102 1.281 1.368 1.000 0.880 1.138 1.318 0.975 1.002

a 0.150 0.150 0.114 0.124 0.143 0.135 0.150 0.132 0.141 0.148 0.150 0.150

b 0.293 0.262 0.271 0.242 0.196 0.190 0.195 0.215 0.175 0.155 0.161 0.154

Gum

M 1.175 1.158 1.428 1.687 1.861 2.609 1.516 0.761 0.874 1.207 1.001 1.039

a 0.094 0.087 0.097 0.112 0.101 0.102 0.072 0.035 0.047 0.084 0.078 0.108

b 0.328 0.320 0.265 0.224 0.217 0.188 0.259 0.402 0.341 0.232 0.235 0.187

Yon

M 0.905 1.022 0.996 1.007 1.275 1.529 4.015 1.339 0.879 0.500 0.500 0.470

a 0.149 0.150 0.135 0.119 0.136 0.129 0.146 0.150 0.150 0.119 0.082 0.063

b 0.359 0.273 0.264 0.265 0.201 0.179 0.106 0.158 0.187 0.272 0.301 0.336


- 11 -


재현

기간

년( )

권역매개

변수


1 2 3 4 6 9 12 15 18 24 48 72

50

Han

M 0.992 0.941 0.948 0.919 0.949 1.196 1.160 3.249 6.280 4.970 1.447 1.234

a 0.066 0.046 0.046 0.036 0.043 0.094 0.094 0.127 0.122 0.112 0.114 0.130

b 0.401 0.433 0.414 0.429 0.377 0.240 0.229 0.125 0.100 0.114 0.146 0.134

Nak

M 1.073 1.023 1.077 1.110 1.492 1.033 1.006 0.665 0.947 1.186 1.071 1.433

a 0.150 0.150 0.124 0.129 0.150 0.123 0.150 0.115 0.135 0.150 0.150 0.150

b 0.289 0.266 0.259 0.237 0.179 0.227 0.196 0.264 0.197 0.162 0.155 0.132

Gum

M 1.114 1.211 1.501 1.464 2.285 1.485 1.621 1.255 0.942 1.156 1.001 0.741

a 0.079 0.096 0.101 0.101 0.109 0.092 0.075 0.058 0.048 0.081 0.079 0.082

b 0.361 0.302 0.255 0.251 0.195 0.240 0.250 0.291 0.332 0.241 0.234 0.244

Yon

M 0.913 1.012 0.951 0.991 1.394 1.885 2.417 1.039 1.011 0.966 0.600 0.616

a 0.149 0.150 0.128 0.117 0.143 0.134 0.144 0.150 0.150 0.149 0.097 0.092

b 0.359 0.276 0.280 0.270 0.189 0.161 0.131 0.177 0.177 0.177 0.262 0.261

70

Han

M 1.025 0.938 0.943 0.963 0.950 1.228 1.183 2.835 3.679 7.120 2.994 1.080

a 0.079 0.046 0.044 0.044 0.044 0.096 0.096 0.128 0.123 0.112 0.119 0.127

b 0.373 0.437 0.420 0.401 0.377 0.236 0.226 0.131 0.119 0.103 0.112 0.143

Nak

M 1.029 1.138 1.135 1.141 1.328 1.178 1.073 0.679 0.984 1.485 1.159 1.425

a 0.150 0.137 0.133 0.131 0.150 0.131 0.150 0.115 0.125 0.150 0.150 0.150

b 0.299 0.256 0.244 0.234 0.189 0.209 0.192 0.262 0.203 0.147 0.150 0.133

Gum

M 1.167 1.156 1.511 1.915 2.685 1.527 1.272 0.742 0.911 1.109 1.001 1.111

a 0.090 0.088 0.102 0.126 0.118 0.088 0.060 0.023 0.045 0.079 0.079 0.103

b 0.336 0.321 0.255 0.201 0.176 0.243 0.298 0.460 0.343 0.248 0.235 0.190

Yon

M 0.909 0.969 1.167 1.013 1.740 1.605 2.528 1.111 1.002 0.966 0.814 0.601

a 0.150 0.150 0.150 0.118 0.150 0.130 0.144 0.150 0.150 0.149 0.116 0.090

b 0.361 0.284 0.233 0.266 0.166 0.176 0.130 0.172 0.179 0.177 0.213 0.268

80

Han

M 1.025 0.927 0.938 0.932 0.995 1.235 1.159 3.285 3.748 4.878 1.546 1.102

a 0.078 0.042 0.043 0.038 0.047 0.097 0.095 0.128 0.123 0.110 0.117 0.130

b 0.373 0.450 0.425 0.425 0.362 0.236 0.229 0.124 0.118 0.117 0.141 0.141

Nak

M 1.056 1.030 1.242 1.040 1.347 1.274 1.073 0.796 0.970 1.293 1.011 1.281

a 0.150 0.150 0.150 0.117 0.150 0.134 0.150 0.118 0.124 0.116 0.150 0.150

b 0.294 0.266 0.220 0.258 0.188 0.198 0.191 0.241 0.205 0.183 0.160 0.139

Gum

M 1.119 1.047 1.502 2.010 2.311 3.148 1.294 1.105 0.878 1.181 0.857 1.105

a 0.079 0.066 0.101 0.130 0.110 0.106 0.065 0.052 0.042 0.082 0.073 0.109

b 0.360 0.375 0.256 0.194 0.194 0.174 0.285 0.317 0.357 0.238 0.258 0.185

Yon

M 0.882 0.914 1.113 1.019 1.844 1.990 3.663 1.051 0.981 0.966 0.814 0.601

a 0.150 0.149 0.150 0.118 0.150 0.135 0.150 0.150 0.150 0.149 0.116 0.090

b 0.373 0.297 0.239 0.265 0.162 0.158 0.108 0.177 0.181 0.177 0.213 0.268


- 12 -


재현

기간

년( )

권역매개

변수


1 2 3 4 6 9 12 15 18 24 48 72

100

Han

M 1.019 0.898 0.937 0.904 1.040 1.124 1.256 3.284 5.992 5.496 0.942 1.147

a 0.076 0.034 0.043 0.032 0.053 0.090 0.100 0.129 0.121 0.113 0.109 0.129

b 0.379 0.486 0.427 0.448 0.343 0.253 0.217 0.123 0.103 0.111 0.175 0.140

Nak

M 1.073 1.034 1.167 1.084 1.245 1.120 0.899 0.865 0.765 0.968 1.166 1.115

a 0.149 0.150 0.150 0.124 0.150 0.126 0.150 0.125 0.114 0.137 0.150 0.150

b 0.292 0.265 0.228 0.246 0.195 0.218 0.209 0.226 0.238 0.189 0.150 0.148

Gum

M 1.152 1.023 1.578 1.583 2.579 2.859 1.406 0.727 0.908 1.005 1.001 1.015

a 0.086 0.062 0.106 0.110 0.114 0.104 0.067 0.024 0.044 0.073 0.079 0.109

b 0.344 0.384 0.245 0.235 0.183 0.182 0.277 0.457 0.348 0.267 0.236 0.191

Yon

M 0.905 0.999 1.084 1.052 1.416 2.415 1.778 1.286 1.002 0.950 0.800 0.601

a 0.149 0.150 0.150 0.121 0.150 0.137 0.138 0.150 0.150 0.149 0.113 0.100

b 0.365 0.280 0.243 0.259 0.182 0.145 0.154 0.162 0.179 0.180 0.218 0.259

200

Han

M 0.996 0.917 0.933 0.919 0.964 1.183 1.156 3.580 3.075 5.273 1.889 0.981

a 0.069 0.038 0.041 0.034 0.043 0.095 0.097 0.131 0.124 0.113 0.119 0.128

b 0.397 0.467 0.435 0.441 0.378 0.243 0.228 0.119 0.126 0.112 0.130 0.149

Nak

M 1.047 1.115 1.210 1.000 1.327 1.127 0.875 0.959 0.742 0.968 1.062 2.847

a 0.150 0.150 0.150 0.119 0.150 0.140 0.150 0.138 0.121 0.139 0.150 0.150

b 0.297 0.251 0.224 0.263 0.191 0.206 0.214 0.206 0.237 0.189 0.157 0.101

Gum

M 1.155 1.079 1.262 1.340 2.775 1.832 0.856 0.840 0.880 1.061 1.001 1.087

a 0.087 0.078 0.084 0.092 0.116 0.091 0.044 0.034 0.040 0.077 0.079 0.108

b 0.343 0.350 0.302 0.275 0.176 0.228 0.378 0.398 0.364 0.257 0.237 0.188

Yon

M 0.905 1.005 0.951 0.931 1.550 1.569 1.757 1.340 0.926 0.766 0.500 0.492

a 0.149 0.150 0.150 0.105 0.150 0.129 0.138 0.150 0.150 0.149 0.079 0.069

b 0.368 0.282 0.263 0.294 0.176 0.180 0.156 0.160 0.187 0.201 0.315 0.330

300

Han

M 0.983 0.917 0.912 0.972 1.072 1.053 0.922 3.238 6.567 6.709 1.489 1.049

a 0.065 0.038 0.037 0.044 0.054 0.084 0.081 0.131 0.121 0.116 0.119 0.128

b 0.408 0.469 0.454 0.402 0.339 0.270 0.269 0.123 0.100 0.101 0.141 0.146

Nak

M 1.050 1.120 1.133 1.041 1.274 1.090 0.943 0.976 0.738 1.046 0.951 1.348

a 0.150 0.150 0.150 0.121 0.150 0.129 0.150 0.140 0.121 0.141 0.150 0.148

b 0.297 0.251 0.233 0.256 0.195 0.220 0.206 0.203 0.239 0.181 0.165 0.138

Gum

M 1.130 1.055 1.512 1.482 2.304 2.642 1.238 0.736 0.879 1.158 0.870 1.010

a 0.083 0.067 0.103 0.100 0.109 0.101 0.051 0.024 0.039 0.084 0.076 0.110

b 0.355 0.374 0.256 0.254 0.196 0.191 0.322 0.457 0.366 0.241 0.252 0.192

Yon

M 0.882 0.988 0.957 0.846 1.543 1.949 4.558 1.092 0.900 0.750 0.500 0.451

a 0.150 0.150 0.150 0.090 0.150 0.133 0.143 0.150 0.150 0.150 0.078 0.049

b 0.379 0.286 0.262 0.327 0.177 0.161 0.104 0.175 0.189 0.204 0.318 0.385


- 13 -


재현

기간

년( )

권역매개

변수


1 2 3 4 6 9 12 15 18 24 48 72

500

Han

M 1.012 0.923 0.929 0.932 1.066 1.293 0.881 4.571 2.874 6.030 1.235 1.334

a 0.075 0.038 0.040 0.034 0.053 0.101 0.079 0.131 0.125 0.115 0.114 0.129

b 0.385 0.469 0.443 0.440 0.343 0.229 0.278 0.109 0.129 0.105 0.156 0.133

Nak

M 1.053 0.985 1.197 0.857 1.119 1.110 0.897 0.982 0.817 1.051 0.933 1.068

a 0.150 0.150 0.149 0.081 0.150 0.132 0.150 0.141 0.132 0.142 0.150 0.150

b 0.297 0.278 0.227 0.334 0.208 0.216 0.213 0.203 0.218 0.181 0.167 0.153

Gum

M 1.105 1.035 1.372 1.336 2.420 3.732 1.196 0.755 0.857 0.998 0.837 1.009

a 0.073 0.068 0.093 0.085 0.119 0.113 0.047 0.024 0.040 0.074 0.072 0.110

b 0.375 0.376 0.280 0.284 0.184 0.160 0.334 0.454 0.370 0.269 0.263 0.193

Yon

M 0.878 0.899 0.969 0.916 1.615 3.297 2.311 1.372 0.913 0.506 0.500 0.475

a 0.149 0.150 0.150 0.101 0.150 0.138 0.143 0.150 0.150 0.110 0.077 0.055

b 0.383 0.305 0.261 0.302 0.173 0.128 0.137 0.159 0.190 0.290 0.320 0.364


- 14 -

2.6 설계강우의 시간분포

확률강우량 등과 같은 설계강우의 경우에는 시간분포를 알 수 없으므로 인위적으로 분

포시키는 방법을 적용하며 시간분포는 설계홍수량 수문곡선의 모양과 첨두홍수량의 크기,

에 많은 영향을 미치는 인자이다.

설계강우의 시간분포를 위해 실무에서 주로 적용하고 있는 방법은 방법으로 이 Huff ,

방법은 강우기록의 통계학적 분석을 통하여 제시된 무차원누가곡선으로 강우를 분포시키는

방법이다.

실무에서는 현재까지는 주로 지역적 설계 강우의 시간적 분포 건교부 에 제시(2000, )｢｣되어 있는 분위1 4 ∼ 별로 확률 10 90∼ 인 가지 형태의 무차원 누가곡선% 9 을 이용하여 누

가강우량의 시간분포를 결정하였으나 최근 연구결과인 확률강우량도 개선 및 보완 연구, ｢국토해양부 에서 제시된 값으로 보완하여 적용한다(2011, ) . ｣

또한 분위 채택은 , 지역적 설계 강우의 시간적 분포 건교부 에서 (2000, )｢｣ 최빈분위를

채택하는 것으로 제시되고 있으나 분위에 따른 영향은 매우 큰 것에 비해 채택 기준이 미흡

하므로 추가적인 기준의 정립이 필요한 실정이였으며 최근 연구결과인 , 확률강우량도 개선 ｢및 보완 연구 국토해양부 에서는 홍수량 산정결과를 고려하여 분위를 실무적 안전(2011, ) 3｣측으로 제시하고 있다.

최빈분위는 단지 강우의 산술적인 발생빈도가 높은 것이어서 높은 빈도의 홍수량 산정

에서 이를 적용하는 것은 무의미하며 분위의 경우 초기손실이 많이 발생하여 홍수유출량, 2

이 작게 산정되므로 방법의 분위는 분위를 통일하여 적용하는 것으로 한다Huff 3 .

많은 지점에서의 최빈분위가 분위이지만 분위로 통일하는 부가적인 이유는 후술되는 2 3

홍수량 산정에서 소유역 분할시 저류상수를 임의로 결정하는 것을 새로운 산정요령으로 대

체하는 경우 기존 고시홍수량보다 작은 홍수량이 많이 산정될 수 있는 경우를 미연에 방지

하기 위한 방안이기도 하다.

분위별 확률 10 90∼ 인 가지 형태의 무차원 누가곡선 중에서는 일반적으로 첨두 강% 9

우강도가 해당분위의 가운데에서 발생하는 50 를 주로 채택하고 있다% .

이와 같은 기준으로 무차원 누가곡선이 채택되면 이를 이용하여 계산 시간간격 크기로

구간별 강우량을 산정하게 된다.

일반적으로 무차원 누가곡선은 10 간격으로 작성되어 있으므로 정확한 보간을 위하%

여 회귀분석을 실시하여야 한다.

회귀분석의 차수는 일률적으로 차식 등으로 고정할 것이 아니라 차 정도에서 실6 5 7∼

제 회귀가 더 잘되는 차수를 채택하여야 하며 무차원곡선은 원자료가 아닌 회귀식으로 나,

타내어 회귀의 정도를 직접 알 수 있도록 하여야 한다 또한 회귀식의 사용시 마지막 구. ,

간인 시간 100 에서의 무차원강우량이 % 100 가 아닌 부분에 대한 보정이 대부분 필요하%

게 된다.


- 15 -

중점 요약

우량관측소는 설계 대상 유역과의 거리 시우량 관측년수 표고 수계에 의한 유역분리 , , , ❍등을 종합적으로 고려하여 채택

수집 대상 강우량자료는 임의시간 분 분 고정시간 시간 시간 시간 간격10 , 60 , 1 24 (1 ), ∼❍시간 등의 지속기간에 대한 연최대치 강우량이며 단기간의 결측치는 30, 36, 48, 72 ,

방법 등을 이용하여 보완RDS

임의시간 환산계수는 최근 연구결과인 ❍ 확률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해(2011, ｢양부 에서 원자료 계열에 적용하여 제시한 계수를 적용)｣확률분포함수의 매개변수 추정 방법은 확률가중모멘트법 최적 확률분포형은 , Gumbel ❍분포를 채택하며 우리나라의 대표적인 확률강우량 산정 프로그램으로는 국립방재연구,

소의 FARD 를 권장2006

홍수량 산정시 임계지속기간의 개념을 적용하기 위하여 강우강도식의 산정이 필요하며, ❍최근 연구결과인 확률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해양부 에서 제시된 (2011, )｢｣차 전대수 다항식이 비교적 상관계수가 높으므로 이를 채택하는 방안을 권장6

강우강도식이 유도되면 강우강도식에 의한 주요 지속기간별 확률강우량을 표로 제시하❍고 원자료에 의한 확률강우량이 아닌 강우강도식에 의한 확률강우량을 실제 분석에 활

용되는 점을 명기하는 것이 필요

면적확률강우량은 관측소별 지점확률강우량을 산정하고 이를 방법 등으로 Thiessen ❍가중평균한 지점평균확률강우량을 산정한 후 여기에 면적우량환산계수, (areal

를 곱하여 산정하는 방안을 채택하며 홍수량 산정지점별로 면reduction factor, ARF) ,

적우량환산계수를 산정하여 적용

면적우량환산계수를 실제 유역에 적용할 때에는 홍수량 산정지점별로 재현기간별 지속❍기간별 면적우량환산계수를 산정한 후 이를 면적별 강우지속기간 면적우량환산계수 -

형태의 회귀곡선으로 포락하여 사용

기존 한국확률강우량도 작성 건교부 의 면적우량환산계수는 적용이 불가하며(2000, ) , ❍ ｢｣최근 연구결과인 확률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해양부 에서 제시한 (2011, )｢｣

한강 금강 낙동강 영산강 등 대 권역의 면적우량환산계수를 채택, , , 4

설계강우의 시간분포 방법은 실무에서 주로 적용하고 있는 방법을 채택하고 최근 Huff , ❍연구결과인 확률강우량도 개선 및 보완 연구 국토해양부 에 (2011, )｢｣ 제시되어 있는

분위 확률 3 , 50 인 무차원 누가곡선을 이용하여 누가강우량의 분포를 결정%

기존 연구에서 추천하는 최빈분위는 대부분 분위이지만 최빈분위는 단지 강우의 산술2❍적인 발생빈도가 높은 것이어서 높은 빈도의 홍수량 산정에서 이를 적용하는 것은 무의

미하며 분위의 경우 초기손실이 많이 발생하여 홍수유출량이 낮게 산정되므로 , 2 Huff

방법의 분위는 분위를 통일하여 적용하는 방안을 채택3

설계홍수량 산정요령 제 3 장 설계홍수량 산정

- 16 -

제 장3 설계홍수량 산정

3.1 홍수량 산정지점 및 유역특성인자의 산정

홍수량 산정지점은 유역 상 하류의 홍수량 변화를 파악할 수 있을 정도의 구간 설정, ･유역면적의 등면적 분할 지류합류점 전후 및 주요 구조물 지점 등을 고려하여 선정하여야 ,

한다 또한 홍수량 산정지점별 홍수량을 이용하여 하천의 홍수위를 산정하게 되므로 홍수. ,

량 산정지점 간격을 너무 길게 결정하면 상류의 홍수위가 과다 산정될 우려가 있는 점을

감안하여야 하며 후술되는 소유역 분할에 따른 문제점과의 연계도 일부 미리 고려할 필요

가 있고 유역특성인자는 수치지형도를 이용하여 산정하여야 하며 주요 유역특성인자로는 , ,

유역면적 유로연장 유로경사 형상계수 등이 있다, , , .

3.2 유효우량 산정

유효우량은 단위도를 이용한 직접유출수문곡선을 산정하기 위하여 설계우량의 시간분

포에서 침투에 의한 손실우량을 제외하는 방식을 적용하여 산정하며 구체적인 방법으로 ,

현재 방법을 채택한다SCS( NRCS) .

방법 적용시 유출곡선지수의 결정 등에 기준 정립이 시급하므로 이를 위주로 기SCS

술하기로 한다.

가. 유출곡선지수의 결정 방법

유효우량산정을 위한 방법에서의 유출곡선지수 는 대상유역의 토지이용상태SCS (CN) ,

식생피복처리상태 식생피복의 배수 침투 능력을 표시하는 수문학적 조건 그리고 수문학, ( ) ,

적 토양군에 따라 결정된다.

1) 수문학적 토양군의 분류

국내에서의 수문학적 토양군의 분류 방법에는 두 가지가 있다 첫째 방법은 정정화와 .

장승표 등 의 연구 결과를 이용하는 방법이고 둘째 방법은 농업과학기술원 의 (1995) , (2007)

분류 방법을 이용하는 방법이다.

농업과학기술원의 분류방법이 나오기 이전까지는 정정화와 장승표 등의 분류 방법을

시용하였으나 이 방법을 고려하고 개선한 농업과학기술원의 방법을 적용하는 것으로 한다, .

농업과학기술원의 분류 방법은 우리나라 전역에 산재해 있는 여개의 토양통에 1,200

토양부호를 붙이고 토양의 침투율을 고려하여 개별 토양부호별로 의 가지 수문학적 SCS 4

토양군인 중의 하나로 분류하고 있다A, B, C, D .


- 17 -

2) 유출곡선지수의 기준 조정

가) 논의 유출곡선지수

우리나라 논의 경우 홍수기에 담수상태이므로 논의 유출곡선번호 추정 임상준 등 한( , ｢국수자원학회 논문집 제 권 제 호 에서 제시한 바와 같이 토양형에 관계없이 , 30 6 , 1997.8)｣

을 로 적용한다CN 79 .

기존 하천정비기본계획수립 및 하천대장작성 업무처리요령 건설교통부 에 (2001.8, )｢｣의 을 제시한 결과 실무에서 대부분 로 적용하고 있으나 로 수정하는 것이 CN 78 78 79Ⅱ

필요하다.

나) 산림의 유출곡선지수

유출곡선지수 기준에는 주거지 인근 숲인 수림 은 제시되어 있는 반면 자SCS (woods)

연하천유역의 많은 면적을 차지하고 있는 산림 의 경우 제시되지 않고 있다(forest) .

산림의 유출곡선지수는 미국 산림청 에서 제시한 방법에 따라 (U.S. Forest Service)

부식토의 깊이 및 압밀정도 에 따라 그림 (Humus Depth, H) (Compactness Factor, C) <

에서 산림의 수문학적 조건의 등급 을 결정하고3.1> (Hydrologic Condition Class, HC) ,

그림 에서 산림의 수문학적 조건의 등급별 토양형별 유출곡선지수를 산출하는 것이 < 3.2> ,

원칙이다.

그림 < 3.1> 산림의 수문학적 조건의 등급 결정


- 18 -

그림 < 3.2> 산림의 수문학적 조건 등급에 따른 결정CN

수문학적 조건의 등급이 인 경우의 산림의 유출곡선지수는 1 A Type 56, B Type 75,

로 산정되며 이는 국내 기존자료에서 제시된 바 있는 관목숲C Type 86, D Type 91

의 유출곡선지수와 동일하다(forest) .

현재 우리나라의 부식토의 깊이나 압밀정도 등에 대한 임상을 감안할 때 등급 중에서 6

가장 불량한 등급을 적용하는 것은 다소 과다할 수도 있지만 향후 이에 대한 기준이 명1

확하게 정립될 때까지는 설계안전 차원에서 기존과 같이 등급을 채택하여 산림의 유출곡1

선지수는 로 적용하는 것으로 한다A Type 56, B Type 75, C Type 86, D Type 91 .

3) 신규 유출곡선지수 표 적용 기준(CN)

기존 U.S. Soil Conservation Service, Hydrology, Section 4, National Engineering ｢의 기준을 토대로 하고 상기 조정 내용을 포함하여 유출곡선지수 결정 기Handbook, 1972｣

준을 정리한 결과는 표 과 같다< 3.1> .

나. 선행토양함수조건 고려 방법

선행토양함수조건은 설계안전을 고려하여 유출률이 가장 높은 조건을 적용하여 AMC-Ⅲ

를 채택하며 예외적으로 제주도와 같은 특수한 지형 숨골 곶자왈 등 투수성 지층 에는 CN , ( , )Ⅲ

를 채택하여야 하며 아울러 초기손실도 에서 대폭 상향 조정 이상 하는 CN Ia=0.2S (Ia=0.4S )Ⅱ

방법을 도입하는 것이 바람직하다.


- 19 -

표 < 3.1> 유출곡선지수 조건(AMC-II )

토지이용상태 피복처리상태수문학적조 건

토양형별유출곡선지수

A B C D

휴경지(fallow) 직선열 경작(straight row) - 77 86 91 94

논(paddy field) 담수재배형 수도 경작 - 79 79 79 79

이랑경작지(row crops)

직선열 경작(straight row)

불 량 72 81 88 91

양 호 67 78 85 89

등고선 경작(contoured)

불 량 70 79 84 88

양 호 65 75 82 86

혼합식 경작(contoured & terraced)

불 량 66 74 80 82

양 호 62 71 78 81

조밀경작지(small grains)


불 량 65 76 84 88

양 호 63 75 83 87


불 량 63 74 82 85

양 호 61 73 81 84


불 량 61 72 79 82

양 호 59 70 78 81

조밀식재 콩과식물경작지(close-seeded legumes)

또는 윤번초지(rotation

meadow)


불 량 66 77 85 89

양 호 58 72 81 85


불 량 64 75 83 85

양 호 55 69 78 83


불 량 63 73 80 83

양 호 51 67 76 80

자연목초지(pasture) 또는 목장(range) 가축 방목을 위한 초지

불 량 68 79 86 89

보 통 49 69 79 84

양 호 39 61 74 80

초지(meadow) 건초 생산을 위한 영구초지 양 호 30 58 71 78

산림(forest) 부식토 깊이 이고H=0 강한 압밀 상태(C=1) HC=1 56 75 86 91

수림(woods)마을에 가까운

조성림 등이 해당(woods)

불 량 45 66 77 83

보 통 36 60 73 79

양 호 25 55 70 77

농가(farmsteads) 불투수면적 약 정도30% - 59 74 82 86

수면(watersurface) 하천 호소, - 100 100 100 100

주 수문학적 조건은 이용하는 토지의 배수조건임)


- 20 -

표 < 3.1> 유출곡선지수 조건 계속(AMC-II )( )

토지이용상태 피복처리상태수문학적조 건

토양형별유출곡선지수

A B C D

개활지(open space) 잔디 공원 골프장 묘지 등, , ,

불 량 68 79 86 89

보 통 49 69 79 84

양 호 39 61 74 80

도시지구(urban districts)

상업 및 사무실지역불투수면적 ( 85%) - 89 92 94 95

공업지역 불투수면적 ( 72%) - 81 88 91 93

주거지구(residential

districts)

소구획 이하 500m² 불투수면적 ( 65%) - 77 85 90 92

소구획 500m² 1,000m²∼불투수면적 ( 38%) - 61 75 83 87

소구획 1,000m² 1,320m²∼불투수면적 ( 30%) - 57 72 81 86

소구획 1,320m² 2,000m²∼불투수면적 ( 25%) - 54 70 80 85

소구획 2,000m² 4,000m²∼불투수면적 ( 20%) - 51 68 79 84

소구획 4,000m² 8,000m²∼불투수면적 ( 12%) - 46 65 77 82

도로(streets & roads)

포장도로 도로용지 제외( ) - 98 98 98 98

포장도로 도로용지 포함( ) - 83 89 92 93

자갈도로 도로용지 포함( ) - 76 85 89 91

흙 길 도로용지 포함( ) - 72 82 87 89

불투수지역(impervious area) 포장된 주차장 지붕 접근도로, , - 98 98 98 98

개발중인 지역(developing area) 택지개발 단지개발 등, - 77 86 91 94


- 21 -

3.3 홍수량 산정 방법의 채택

본 요령에서는 설계강우 유출 관계 분석 방법에 의한 설계홍수량 산정 방법을 채택키-

로 하였으며 이 방법에서는 설계강우를 우선 결정하고 유역의 대표단위도를 적용하여 직,

접 유출수문곡선을 구한 후 기저유량을 더하여 설계홍수수문곡선을 결정하게 된다 유역의 .

대표단위도는 다수의 호우 사상별 강우 유출 자료로부터 유도될 수 있으나 실무에서는 자- ,

료의 제약 때문에 관측자료로부터의 단위도 유도가 어렵다 따라서 대부분의 경우 미계측 . ,

유역에 대해서는 합성단위도 방법을 사용하고 있으며 국내 실무에서 사용되고 있는 합성 ,

단위도 방법에는 단위도법이 있다Clark, SCS, Snyder, Nakayasu( ) . 中安

이중 단위도법은 미국에서 개발된 방법으로 미국육군공병단의 수Clark, SCS, Snyder

문공학연구소 에서 개발한 혹은 (Hydrologic Engineering Center, HEC) HEC-1(

프로그램에 홍수량 산정 알고리즘이 내장되어 있다 한편 종합단HEC-HMS) . , Nakayasu

위도법은 단위도 개념을 도입하여 일본에서 개발된 방법이다.

그 동안 국내 실무에서 적용해 온 위 가지 단위도법 중 방법은 미국내 여러 농4 SCS

경유역에서 개발된 단위도를 무차원화한 합성단위도를 사용하며 방법은 미국 , Snyder

산맥 지역의 유역들에서 개발된 단위도의 매개변수를 유역특성인자의 항으로 Appalachia

표시하여 단위도를 합성하여 사용한.

한편 방법은 일본의 다수유역의 강우 유출 자료를 분석하여 단위도 개념으, Nakayasu -

로 홍수량을 산정하게 된다 따라서 이들 가지 방법은 모두 단위도가 유도된 유역의 지. , 3

역성을 가지기 때문에 우리나라 유역에서의 적용성에 대한 신뢰도가 문제로 여겨져 왔다.

한편 의 순간단위도 원리를 이용한 유역추적방법은 유역의 도달시간과 유역의 , Clark

저류능을 대표하는 저류상수 등 개의 매개변수의 결정만으로 단위도를 합성할 수 있을 2

뿐 아니라 다른 가지 방법과는 달리 지역성을 가지지 않는 비교적 객관적인 방법이라 할 3

수 있다.

국내에서는 년대 이후 수문실무에서 위 가지 방법으로 산정한 홍수량을 비교하2000 4

여 최적치를 채택해 왔으나 대부분의 경우 유역추적법으로 산정된 홍수량을 채택해, Clark

온 것이 사실이다.

따라서 본 요령에서는 여러 가지 방법으로 산정한 홍수량의 비교평가에서 오는 번잡, ‧함을 피하고 일관성과 객관성이 대체로 입증되어 온 단위도법 유역홍수추적법 을 홍Clark ( )

수량 산정 방법으로 채택하는 것으로 한다.


- 22 -

3.4 단위도의 매개변수 결정Clark

단위도법의 매개변수는 유역의 도달시간Clark (Tc 및 저류상수 로서 변수의 결정) (K) ,

은 대체로 경험공식에 의하며 호우사상들에 대한 실측 강우 유출 자료가 있을 경우에는 , -

검정 및 검증 과정을 거쳐 최종 매개변수 값을 결정하게 된다(calibration) (verification) .

가. 도달시간 산정 방법

1) 도달시간의 정의

도달시간 혹은 집중시간 은 유역의 최원점에서 하(travel time) (time of concentration)

도시점까지 표면류 흐름의 유하시간과 하도시점에서 하도종점까지의 하도흐름의 유하시간

의 합으로 정의되며 표면류 흐름의 유하시간과 하도흐름의 유하시간은 산정 방법을 달리 ,

적용하는 것이 원칙이다.

그러나 실무에서는 유역의 최원점에서 하도시점까지 표면류 흐름의 유하시간을 무시할

수는 없지만 중규모 이상 하천유역의 경우 전체 도달시간에서 차지하는 비중이 작은 점,

하도시점이 지도축척에 따라 달라지는 문제점 등을 감안하여 유역의 최원점에서 하도종점

까지의 유하시간을 동일한 방법을 적용하여 산정하고 있는 경우가 많다.

이에 따라 도달시간은 유역의 최원점에서 하도종점까지의 유하시간을 동일한 방법으로

산정하는 방식을 채택하는 것이 바람직하며 이와 같은 방식을 적용할 경우 구간을 적절히 ,

구분하여 처리할 필요가 있다.

2) 하천 경사의 산정 및 도달시간 구간 분할 방법

경사 산정 방법은 단순경사와 등가경사 중 등가경사 방법을 채택하(equivalent slope)

는 것을 원칙으로 한다.

도달시간 산정을 위한 구간을 분할시에는 유역최원점에서 유역출구점까지 종단도를 그

린 후 유역의 경사 변화를 반영할 수 있도록 고려하면서 경사가 유사한 구간을 하나의 구

간으로 구분하는 것으로 적절할 개소수로 분할하되 추가적으로 홍수량 산정에서 고려하는 ,

지류 합류점 및 주요 구조물 지점 등을 고려하여야 한다.

이와 같이 구간을 분할한 후 구간별 도달시간의 합으로 전체 도달시간을 산정하는 방

법과 전체 등가경사를 계산한 후 전체 구간에 대한 도달시간을 한꺼번에 산정하는 방법이

있다 두 가지 방법 중에서 구간별 도달시간을 합하여 산정하는 방법이 물리적으로 보다 .

타당성을 가지는 방법이며 이 방법의 경우 구간을 적절하게 분할하는 것이 중요하다, .


- 23 -

3) 기존 도달시간 공식 검토

자연하천유역의 도달시간 산정에는 다음과 같이 외국에서 개발된 공식Kirpich , Rziha

공식 공식 공식 등의 경험공식들을 주로 사용하고 있다, Kraven ( ), Kraven ( ) .Ⅰ Ⅱ

• 공식 농경지 소유역을 대상으로 유도된 공식Kirpich :

Tc SL

····························································································· (3.1)

• 공식 자연하천의 상류부 에 적용되는 공식Rziha : (S 1/200)≥

Tc SL

································································································ (3.2)

• 공식 자연하천의 하류부 에 적용되는 공식 Kraven ( ): (S<1/200)Ⅰ

Tc SL

······························································································ (3.3)

• 공식 자연하천의 경사별 유속을 적용하는 공식Kraven ( ): Ⅱ

Tc VL

··································································································· (3.4)

(S<1/200: V=2.1m/s, 1/200 S 1/100≦ ≦ : V=3.0m/s, S>1/100: V=3.5m/s)

여기서 Tc는 도달시간 은 유로연장 는 평균경사 무차원 는 평(min), L (km), S ( ), V

균유속 이다(m/s) .

기존 도달시간 경험공식을 대상유역에 적용하여 보면 대부분 산정 결과의 차이가 매우

크게 나타나지만 적절한 채택 기준은 아직까지 제시되지 않고 있으므로 유속을 토대로 하,

는 공식이 가장 많이 사용되고 있다Kraven( ) .Ⅱ


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4) 신규 도달시간 공식의 제안

현재 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 공식의 경우 경사구간별 유속을 Kraven( ) Ⅱ

제시하고 있으므로 유속의 불연속이 발생하게 되며 경사가 매우 완만한 구간 및 경사가 ,

매우 급한 구간에는 적용하기 곤란한 문제점 등을 가지고 있다.

이에 따라 급경사부의 유속은 기존 소하천정비종합계획 내용을 참조하고 완경사부의

유속은 금강유역종합치수계획 보고서 국토해양부(2008, )에서 소개된 수정 공식Kraven(II)

의 내용을 참조하여 급경사부와 완경사부 유속을 보완하여 연속형 공식으로 제안Kraven

하였다.

연속형 공식 형태는 공식 와 동일하며 단지 경사구간별 유속을 급Kraven Kraven ( )Ⅱ

경사부와 완경사부로 나누어서 나타낸 결과는 그림 과 같고 식 의 평균유속 를 < 3.3> , (3.4) V

하도경사 의 항으로 표시된 회귀방정식은 다음과 같다S .

급경사부(S>3/400): V S

, Vmax=4.5 m/s ················· (3.5)

완경사부(S 3/400): ≤ V SS , Vmin =1.6 m/s

그림 < 3.3> 연속형 공식 유도에 필요한 경사구간별 유속분포Kraven


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나. 유역저류상수 산정 방법

단위도법의 유역저류상수를 산정하기 위한 경험공식들 중 국내실무에서 과거에Clark

는 공식의 형태를 채택하여 왔으나 최근 들어 공식을 많이 채택하고 있다Russel Sabol .

공식- Russel (1994, U.S. Corps of Engineers)

K Tc ········································································································· (3.6)

여기서 는 저류상수K (hr), 는 도시지역 은 자(developed catchments) 1.1 2.1, ∼

연지역 은 산림지역(rural catchments) 1.5 2.8, (forest∼ 은 ed catchments)

범위의 계수8.0 12.0 , ∼ Tc는 도달시간 이다(hr) .

공식- Sabol (1998, Sabol)

K A

L Tc

·············································································· (3.7)

여기서 는 저류상수K (hr), Tc는 도달시간 은 유로연장 는 유역면적(hr), L (km), A

이다(km²) .

공식은 유역규모 및 유역형상을 고려하지 못하며 계수 Russel 의 결정이 임의적인

문제점을 지니고 있다 우리나라 실무에서 많이 채택하고 있으며 . 값을 원래 공식에서 제

시되는 범위와는 달리 통상 범위를 적용하며 일반적으로 을 채택하고 있으나 0.8 1.2 , 1.0∼

그 근거가 미약한 실정이다.

다. 강우 유출 모형의 검정에 의한 매개변수의 최종 결정-

단위도법의 매개변수 결정은 두 가지 경우가 있다 그 첫 번째 경우는 분석대상Clark .

지점 유역에 대한 강우 유출 자료가 전혀 없는 경우로서 강우 유출 모형의 적용에 의한 - -

계산 수문곡선과 실측 수문곡선의 비교가 불가능한 경우이다.

국내 대부분의 지방하천과 상당 부분의 국가하천의 경우가 이에 속하며 이 경우에는 ,

경험공식에 의해 산정한 도달시간과 유역 저류상수 값을 최종 매개변수값으로 채택한다.

두 번째 경우는 분석 대상 지점 유역에 대한 호수사상별 강우 유출 기록이 다수 있는 -

경우로서 계산 및 실측 수문곡선의 비교가 가능한 경우로 국내에서는 국가하천 본류나 주,

요지류 일부 주요 지방하천에서 운영되고 있는 수위 관측소 지점의 경우가 이에 속한다, .

이 경우에는 경험공식에 의한 도달시간과 유역 저류상수를 초기치로 하여 강우 유출 -

모형에 의해 계산되는 수문곡선과 실측 수문곡선간의 적합도가 가장 높게 되도록 매개변수

를 조정한 후 이를 최종값으로 채택하게 된다 혹은 프로그램내에는 . HEC-1 HEC-HMS

매개변수의 자동 최적화를 위한 계산 알고리즘이 내장되어 있기도 하다.


- 26 -

국내에서 강우 유출 기록이 있는 수위관측소 지점에서 프로그램에 의해 검정- HEC-1

을 통한 매개변수 결정을 시도해 본 결과를 종합해 보면 검정의 신뢰도가 높지 못할 뿐 아

니라 검증 결과도 만족스럽지 못한 경우가 대부분이었다 이는 아마도 수위관측소 지점에.

서의 호우사상별 강우 유출 자료의 신뢰도가 떨어지기 때문인 것으로 추측된다- .

따라서 강우 유출 자료가 전혀 없는 유역에 대해서는 경험공식에 의한 도달시간과 유, -

역 저류상수 값을 매개변수로 채택키로 하는 한편 강우 유출 기록이 다수 있고 자료의 , - ,

신뢰도가 높다고 판단되는 유역에 대해서는 검정 및 검증 과정을 (calibration) (verification)

거쳐 최적 매개변수를 산정하는 것으로 하되 그러하지 못할 경우는 경험공식에 의해 계산,

되는 도달시간과 유역저류상수 값을 매개변수로 채택하기로 한다.

3.5 단위도법에 의한 유역단위 설계홍수 수문곡선의 합성Clark

유역단위로 설계강우로 인한 유역 출구에서의 설계 홍수수문곡선을 합성하는 절차는

다음과 같으며 전 계산 과정이 프로그램으로 수행된다, HEC-1 .

가. 유효우량 주상도의 작성

대상 유역의 설계강우를 시간분포시켜 총우량주상도를 작성한 후 유역의 평균 유출곡

선지수 를 사용하여 방법에 의해 강우시간 구간별 유효우량을 산정하여 유효우량 (CN) SCS

주상도를 작성한다.

나. 시간 면적 곡선의 작성-

시간 면적 곡선은 유역에 내린 강우로 인한 유수의 전이 를 고려하여 유역 - (translation)

출구에 있는 가상의 선형저수지로 유입하는 수문곡선을 계산하는데 필요한 입력자료로서

유역의 도달시간(TC 산정결과를 토대로 하여 직접 작성하는 방법과 유역형상에 따른 유역)

출구까지의 합성 도달시간 면적곡선을 이용하는 방법이 있다 직접 작성 방법은 번거롭기- .

는 하지만 유역 특성을 보다 정확하게 반영할 수 있는 장점이 있다.

합성 시간 면적곡선 방법에서는 시간 면적곡선을 일반적인 타원형 유역형상에서 유도- -

된 다으모가 같은 식으로 표시되는 합성 시간 면적곡선의 형태로 표시한다- .

AI T ≦ T ······································· (3.8)

AI T ≦ T ≦

여기서 는 유역면적에 대한 누가면적비 는 도달시간에 대한 시간비이다AI , T .


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합성 시간 면적곡선 방법을 적용하면 번거로운 구적 작업이 필요 없게 되는 장점과 직-

접 작성 방법과 합성 방법의 결과 비교에서 차이가 크지 않은 경우가 많은 점 및 도달시간

산정의 불확실성 등을 종합적으로 고려한다면 일반적인 유역형상의 경우에는 합성 시간-

면적곡선 방법을 사용하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

하지만 유역형상이 일반적인 타원형 유역형상이 아닌 경우에는 합성 시간 면적곡선 방-

법의 사용을 지양하고 직접 시간 면적곡선을 작성하여 사용하여야 한다- .

다. 직접유출 수문곡선의 계산

유역에 내린 유효우량의 시간적 분포를 표시하는 유효우량주상도와 유효우량으로 인한

직접 유출의 전이를 고려해 주는 시간 면적곡선을 사용하면 유역 출구로 전이되는 직접 -

유입 수문곡선을 계산할 수 있다 이 유입 수문곡선을 유역 출구에 있는 가상의 선형저수.

지를 통해 홍수추적하여 직접유출 수문곡선을 계산할 수 있다 저수지 홍수추적을 위해서.

는 전술한 바 있는 유역저류상수 가 필요한 것이다(K) .

라. 총 유출 수문곡선의 작성

전술한 절차로 계산된 직접유출 수문곡선은 유효우량만에 의한 것이므로 여기에 기저

유량을 더하여 총 유출 수문곡선을 작성하게 된다.

기저유량은 첨두홍수량에 미치는 영향이 상대적으로 미미하므로 중요시되지 않고 있으

나 유출총량에는 어느 정도 영향을 미치게 되므로 저류구조물의 설계시에는 보다 정확하,

게 고려하는 것이 필요하다.

현재 기저유량 결정에는 유량관측자료가 있을 경우 연도별 풍수기 월 최대유량이 (6 9 ) ∼

발생하는 월의 일최저 유량의 평균 등을 채택하고 있으며 실무적인 기저유량의 범위는 일,

반적으로 0.10 0.12∼ 정도가 무난한 것으로 알려져 있다m³/s/km² .


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3.6 소유역 분할에 따른 홍수량 증가 문제 해소 방안

가. 소유역 분할에 따른 홍수량 증가의 원인 및 문제점

홍수량 산정시 상류부 홍수량 산정지점부터 하류부 홍수량 산정지점으로 홍수량을 산

정하여 내려오면서 홍수량 산정지점의 상류유역을 처리하는 방안은 상류유역을 개의 유1

역으로 처리하는 하도추적 제외 방법과 소유역별 자체유역 홍수량을 산정하고 이를 하도추

적 및 합성을 통하여 산정하는 하도추적 포함 방법으로 대별된다.

하도추적 포함 방법을 적용할 경우 홍수량이 커지게 되며 이의 원인은 소유역 분할시

홍수량 산정 대상유역의 면적이 작아지면 단위도 종거의 첨두치 증가에 따른 첨두홍수량은

크게 증가되는 반면 하도의 저류효과로 인한 홍수량의 감소는 매우 작기 때문이다.

과거에는 하도추적 제외 방법이 많이 적용되었으나 최근에는 하도추적 포함 방법을 주

로 적용하고 있으며 현재 홍수량 산정에서 가장 편차를 많이 유발시키는 것이 하도추적을 ,

포함하는 방법 적용시 소유역 분할에 따라 홍수량이 증가되는 것을 임의적으로 조정하는

것이다.

현재 실무에서는 하도추적 포함 방법 적용시 홍수량이 증가되는 부분을 조정하기 위하

여 단위도법의 경우에는 산정된 저류상수에 홍수량이 주관적인 판단이나 기존 고시Clark

된 홍수량보다 크게 나오는 조건 등을 고려하여 임의 조정을 실시하고 있으므로 개선이 가

장 필요한 부분이다.

나. 소유역 분할에 따른 홍수량 증가 문제 해소 방안

1) 단위도 적용을 위한 소유역 분할

단위도의 적용 상한계가 일반적으로 약 250 인 점을 감안하여 전체유역을 홍수량 km²

산정지점을 기준으로 소유역으로 분할하기 이전에 홍수량 산정지점을 기준으로 상류로부터

분할되는 유역면적이 250 이하에 근접하도록 적절한 단위도 적용을 위한 가상유역 분km²

할을 먼저 실시한다.

2) 유역면적이 단위도의 적용 상한계 이하인 경우

유역면적이 250 이하인 경우에는 적절한 단위도 적용을 위하여 분할되는 가상유km²

역이 개소이기 때문에 모든 홍수량 산정지점에 대하여 하도추적 제외 방법을 적용하여 1

설계홍수량을 산정하는 것으로 한다.


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3) 유역면적이 단위도의 적용 상한계를 초과하는 경우

유역면적이 250 을 초과하는 경우에는 적절한 단위도 적용을 위하여 분할되는 가km²

상유역이 개소 이상이기 때문에 하도추적이 필요하게 된다1 .

하도추적 포함 방법은 소유역의 도달시간이 짧아서 단위도 종거가 커지기 때문에 첨두

홍수량이 커지지만 하도추적에 의한 첨두홍수량의 감소는 미미하므로 하류로 내려가면서

이 영향이 누적되기 때문에 하도추적 제외 방법에 비해 홍수량이 커지는 문제가 발생한다.

이와 같은 문제점을 해결하는 방법에서 지금까지의 일반적인 하도추적 방법과 다른 주

요 차이점은 다음과 같다.

하도추적 홍수량을 직상류 홍수량 산정지점의 홍수량이 아닌 적절한 단위도 적용①

을 위하여 분할된 가상유역중 직상류 유역의 홍수량을 채택한다.

하도추적을 홍수량 산정지점 구간별로 순차적으로 시행하는 것이 아니라 홍수량 산②

정 지점별로 적절한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역중 직상류 유역에서 홍

수량 산정지점까지 구간에 대하여 한꺼번에 하도추적을 실시한다.

이에 따라 하도추적후 합성하는 자체유역의 홍수량도 홍수량 산정 지점별로 적절③

한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역중 직상류 유역에서 홍수량 산정지점까

지 면적에 대하여 한꺼번에 홍수량을 산정한다.

유역면적이 단위도의 상한계인 250 을 초과하는 경우에 홍수량이 증가하는 문제를 km²

해결하는 방안을 그림 와 같은 유역을 대상으로 설명하면 다음과 같다< 3.4> .

홍수량 산정지점을 고려하여 상류유역으로부터 단위도의 적용 상한계인 250① km²

정도 이하로 적절한 단위도 적용을 위한 가상적인 유역 분할을 실시하여 상류로

부터 유역 유역 유역 으로 적절하게 구분한다(240km²), (230km²), (130km²) .Ⅰ Ⅱ Ⅲ

적절한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역 의 경우 홍수량 산정지점 P- -1② Ⅰ Ⅰ

지점과 지점 지점 모두 하도추적 제외 방법으로 홍수량을 산정한다P- -2 , P- -3 .Ⅰ Ⅰ

적절한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역 의 경우 홍수량 산정지점 P- -1③ Ⅱ Ⅱ

지점은 가상유역 의 홍수량인 지점의 홍수량을 구간에 대한 하도P- -3 L- -1Ⅰ Ⅰ Ⅱ

추적을 실시하고 여기에 소유역의 자체홍수량과 합성하여 산정한다 홍수A- -1 . Ⅱ

량 산정지점 지점은 지점의 홍수량을 구간과 구간을 P- -2 P- -3 L- -1 L- -2Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ

합한 하나의 구간에 대한 하도추적을 실시하고 여기에 소유역과 A- -1 A- -2 Ⅱ Ⅱ

소유역을 합한 하나의 유역에 대한 자체홍수량과 합성하여 산정한다 홍수량 산정.

지점 지점은 지점의 홍수량을 구간 구간 구P- -3 P- -3 L- -1 , L- -2 , L- -3Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

간을 합한 하나의 구간에 대한 하도추적을 실시하고 여기에 소유역A- -1 , A-Ⅱ

소유역 소유역을 합한 하나의 유역에 대한 자체홍수량과 합성하여 -2 , A- -3 Ⅱ Ⅱ

산정한다.


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적절한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역 의 경우 홍수량 산정지점 P- -1④ Ⅲ Ⅲ

지점은 가상유역 의 홍수량인 지점의 홍수량을 구간에 대한 하도P- -3 L- -1Ⅱ Ⅱ Ⅲ

추적을 실시하고 여기에 소유역의 자체홍수량과 합성하여 산정한다 홍수A- -1 . Ⅲ

량 산정지점 지점은 지점의 홍수량을 구간과 구간을 P- -2 P- -3 L- -1 L- -2Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅲ

합한 하나의 구간에 대한 하도추적을 실시하고 여기에 소유역과 A- -1 A- -2 Ⅲ Ⅲ

소유역을 합한 하나의 유역에 대한 자체홍수량과 합성하여 산정한다.

그림 < 3.4> 단위도 적용 상한계를 초과하는 경우의 소유역분할 적용 방법


- 31 -

3.7 홍수추적 방법

하도의 저류효과를 무시할 수 없어서 전체 유역을 여러개의 소유역과 하도로 분할할

경우 개개 소유역에 대하여 유역추적법으로 계산한 홍수수문곡선은 저수지가 있을 Clark

경우는 저수지 추적 하도로 유출될 때에는 하도추적을 하류방향으로 하게 되며 이 과정, ,

에서 측방유입은 본류의 홍수수문곡선과 합성하게 된다 프로그램에는 이와 같은 . HEC-1

계산 알고리즘이 탑재되어 있다.

가. 저수지 추적

저수지추적 은 저수지로 들어오는 유입수문곡선을 저수지에서 나가(reservoir routing)

는 유출수문곡선으로 전환시키는 절차로 수문에 의해 조절되지 않는 단순저수지의 홍수추,

적을 위하여 수집하여야 하는 자료는 표고별 저류량곡선 및 표고별 유출량곡선 등이며 일,

반적으로 방법 또는 저류지시법 으로 불리는 방법을 적용Puls (storage indication method)

한다 한편 방법처럼 수면이 수평 이라는 가정을 토대로 하는 저수지추적. , Puls (level pool)

에서 유출수문곡선의 첨두는 반드시 유입수문곡선의 감수곡선상에 위치하게 되며 저수지추

적 결과에서 이를 확인하는 것이 필요하다.

나. 하도 추적

하도추적 은 어떤 하도구간으로 들어오는 유입수문곡선을 하도구간에(channel routing)

서 나가는 유출수문곡선으로 전환시키는 절차이다.

하도추적 방법에는 방법과 방법이 있으나 두 방법 모Muskingum Muskingum-Cunge

두 하도추적에 따른 첨두홍수량 저감이 미미하므로 일반적으로 방법을 주로 Muskingum

사용하며 방법의 매개변수는 저류상수 와 가중계수 , Muskingum K 이다.

방법의 저류상수 값으로 추적구간의 홍수파 통과시간을 주Muskingum K (flood wave)

로 사용하며 자연하천의 홍수파 통과시간은 하도의 유하시간의 을 적용한다 홍수의 , 2/3 .

저류효과 정도를 결정하는 무차원 (attenuation) 가중계수 값은 의 범위를 가지며0 0.5 , ∼

값은 민감도가 아주 낮으므로 평균값인 를 채택하면 무난하다0.2 .

한편 홍수추적 구간이 길어서 값이 상대적으로 커서 , K K t 조건을 만족시키기

어려운 경우 전체 추적구간을 소구간으로 나누어야 한다 이 때 각 소구간의 홍수파의 통.

과시간을 홍수추적의 시간간격과 같은 것으로 가정하기 위하여 다음과 같이 추적구간 수를

결정하여야 하며 저류효과는 추적구간 수가 많아질수록 적어진다, .

NSTPS tK

··································································································· (3.9)

여기서 는 추적구간의 수 로 버림 조건으로 계산NSTPS (number of routing steps) 된

정수 로 최소 이상 는 저류상수(integer) 1 , K , t는 계산시간 간격이다.

방법은 가장 간단한 하도 홍수추적 방법이나 배수영향을 고려할 수 없다Muskingum

는 점과 홍수터를 모의할 수 없는 등의 단점을 지니고 있다.


- 32 -

3.8 임계지속기간 적용 방법

임계지속기간은 하천과 같은 비저류구조물은 첨두홍수량이 최대이고 댐과 같은 저류,

구조물은 저류용량 첨두저수위 첨두방류량 이 최대가 되는 강우지속기간이며 중 대규모 ( , ) , ･하천의 경우 대부분 시간 간격으로 홍수량을 산정하여 임계지속기간을 채택하게 된다1 .

3.9 설계홍수량 산정 절차 요약

유역 상 하류의 홍수량의 변화를 파악할 수 있는 정도의 구간 설정 유역면적의 등, • ･면적 분할 지류합류점 전후 및 주요구조물 지점 등을 전반적으로 고려하여 , 홍수량

산정지점을 선정한다.

강우량자료의 빈도해석을 통하여 강우지속기간별 재현기간별 확률강우량을 산정하고 •

강우강도식을 유도한다.

확률강우량을 • 방법 등으로 시간분포시켜 우량주상도를 작성한다 여기서 산정Huff .

지점별로 확률강우량의 경우 면적이 약 25 이상이면 km² 면적우량환산계수를 적용

한 면적확률강우량을 적용한다.

방법의 유출곡선지수 등을 이용하여 손실우량을 분리하여 유효우량주상도SCS (CN) •

를 작성한다.

강우지속기간별 재현기간별 유효우량주상도를 단위도에 적용하여 • 직접유출수문곡선

을 작성하고 여기에 기저유량을 고려하여 홍수수문곡선을 산정한다.

홍수수문곡선 산정시 상류로부터 분할되는 유역면적이 단위도의 적용 상한계인 250•

이하에 근접하도록 적절한 단위도 적용을 위한 가상유역 분할을 먼저 실시한다km² .

유역면적이 250• 이하인 경우에는 모든 홍수량 산정지점에 대하여 하도추적 제km²

외 방법을 적용한다.

유역면적이 250• 을 초과하는 경우에는 하도추적 홍수량을 직상류 홍수량 산정지km²

점의 홍수량이 아닌 적절한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역중 직상류 유역의

홍수량을 채택하고 하도추적 대상 구간과 홍수량 산정 대상 소유역은 홍수량 산정,

지점에서 하나의 구간과 하나의 소유역으로 처리하는 방식을 적용한다.

재현기간별 홍수량은 산정지점별로 채택된 • 임계지속기간의 홍수수문곡선으로 결정한

다 여기서 임계지속기간은 일반적으로는 첨두홍수량 최대 저류용 구조물에는 첨두. ,

방류량 저류용량 및 저수위 최대인 강우지속기간으로 결정한다( ) .

재현기간별 산정지점별 첨두홍수량에서 채택된 • 계획빈도 첨두홍수량을 산정지점별

설계홍수량으로 결정한다.


- 33 -

중점 요약

홍수량 산정지점은 유역 상 하류의 홍수량 변화를 파악할 수 있을 정도의 구간 설❍ ･정 유역면적의 등면적 분할 지류합류점 전후 및 주요구조물 지점 등을 고려하여 , ,

선정

유효우량 산정 방법은 방법을 채택하며 논의 는 토양형에 관계없이 SCS , CN 79Ⅱ❍를 적용하고 산림 의 은 현재 우리나라의 부식토의 깊이나 압밀정도 등, (forest) CN

에 대한 임상을 감안할 때 등급 중에서 가장 불량한 등급을 적용하는 것은 다6 1

소 과다할 수도 있지만 향후 이에 대한 기준이 명확하게 정립될 때까지는 설계안

전 차원에서 기존과 같이 등급을 채택하여 산림의 유출곡선지수는 1 A Type 56,

로 적용B Type 75, C Type 86, D Type 91

선행토양함수조건은 조건을 적용하여 를 채택하는 것을 원칙으로 AMC- CNⅢ Ⅲ❍하고 예외적으로 제주도와 같은 특수한 지형 숨골 곶자왈 등 투수성 지층 에는 , ( , )

를 채택하여야 하며 아울러 초기손실도 에서 대폭 상향 조정CN Ia=0.2S (Ia=0.4S Ⅱ

이상 하는 방법을 도입)

도달시간은 유역의 최원점에서 하도종점까지의 유하시간을 동일한 방법으로 산정❍하는 방식을 채택

현재 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 공식의 문제점을 보완한 연Kraven( ) Ⅱ❍속형 공식을 적용Kraven

❍ 단위도의 저류상수 산정에는 공식을 채택하는 것을 원칙으로 한다Clark K Sabol .

단위도의 시간 면적곡선 작성시 일반적으로 합성 시간 면적곡선 방법을 사Clark - -❍용하지만 유역형상이 일반적인 타원형 유역형상이 아닌 경우에는 직접 시간 면적-

곡선을 작성하여 사용

기저유량 결정에는 유량관측자료가 있을 경우 연도별 풍수기 월 최대유량이 (6 9 ) ∼❍발생하는 월의 일최저 유량의 평균 등을 채택하는 것이 원칙이며 일반적으로 ,

0.10 0.12∼ 정도를 적용하면 무난m³/s/km²


- 34 -

중점 요약

홍수량 산정시 상류부 홍수량 산정지점부터 하류부 홍수량 산정지점으로 홍수량을 ❍산정하여 내려오면서 홍수량 산정지점의 상류유역을 처리하는 방안은 상류유역을

개의 유역으로 처리하는 하도추적 제외 방법과 소유역별 자체유역 홍수량을 산정1

하고 이를 하도추적 및 합성을 통하여 산정하는 하도추적 포함 방법으로 대별

하도추적 포함 방법을 적용할 경우 홍수량이 커지게 되며 이의 원인은 소유역 분❍할시 홍수량 산정 대상유역의 면적이 작아지면 단위도 종거의 첨두치 증가에 따른

첨두홍수량은 크게 증가되는 반면 하도의 저류효과로 인한 홍수량의 감소는 매우

작은 것이 기인

과거에는 하도추적 제외 방법이 많이 적용되었으나 최근에는 하도추적 포함 방법❍을 주로 적용하고 있으며 현재 홍수량 산정의 가장 편차를 많이 유발시키는 것이 ,

하도추적을 포함하는 방법 적용시 소유역 분할에 따라 홍수량이 증가되는 것을 임

의적으로 조정하는 부분

홍수수문곡선 산정시 상류로부터 분할되는 유역면적이 단위도의 적용 상한계인 250❍이하에 근접하도록 적절한 단위도 적용을 위한 가상유역 분할을 먼저 실시km²

유역면적이 250❍ 이하인 경우에는 모든 홍수량 산정지점에 대하여 하도추적 km²

제외 방법을 적용

유역면적이 250❍ 을 초과하는 경우에는 하도추적 홍수량을 직상류 홍수량 산정km²

지점의 홍수량이 아닌 적절한 단위도 적용을 위하여 분할된 가상유역중 직상류 유

역의 홍수량을 채택하고 하도추적 대상 구간과 홍수량 산정 대상 소유역은 홍수,

량 산정지점에서 하나의 구간과 하나의 소유역으로 처리하는 방식을 적용

❍ 일반적으로 저수지추적에는 방법 또는 저류지시법Puls (storage indication

으로 불리는 방법을 적용하고 하도추적에는 방법을 적용method) Muskingum

임계지속기간은 하천과 같은 비저류구조물은 첨두홍수량이 최대이고 댐과 같은 , ❍저류구조물은 저류용량 첨두저수위 첨두방류량 이 최대가 되는 강우지속기간이며( , ) ,

중 대규모 하천의 경우 대부분 시간 간격으로 홍수량을 산정하여 임계지속기간을 1･채택

설계홍수량 산정요령 제 4 장 표본유역의 설계홍수량 산정

- 35 -

제 장4 표본유역의 설계홍수량 산정

4.1 표본유역 선정

설계홍수량 산정을 위한 표본유역으로 중규모 유역이면서 하천기본계획이 수립된 후

년이 경과된 하천을 대상으로 조사한 결과 강원도 원주시에 위치하고 있는 지방하천 원10

주천을 선정하였다.

지방하천 원주천은 원주천 하천정비기본계획 강원도 이 수립된 바 있으며(2000.3, ) , ｢｣유역면적 151.2 하천연장 km², 22.7 유로연장 km( 28.5 이다km) .

지류하천으로는 지방하천 흥양천 화천 등을 포함하고 있으며 국가하천 섬강으로 유입,

되며 구체적인 유역도는 그림 과 같다, < 4.1> .

그림 < 4.1> 표본유역 선정


- 36 -

4.2 강우 분석

4.2.1 우량관측소 선정 및 강우량자료 수집

가. 우량관측소 선정

강우 분석에 필요한 우량관측소는 유역과의 거리 시우량 관측년수 표고 수계에 의한 , , ,

유역분리 등을 종합적으로 고려하여 선정하여야 한다 원주천 유역내 우량관측소로는 기상.

청 관할 원주관측소와 국토해양부 관할 원주관측소 흥양관측소가 있다, .

우량관측소 현황은 표 그림 와 같고 동 표를 살펴보면 국토해양부 관할 < 4.1>, < 4.2>

원주관측소는 기존 원주천 하천정비기본계획 강원도 에서 채택된 바 있으나 시우(1999, )｢｣량 관측자료가 전무하고 년에 폐쇄되었으며 흥양관측소는 시우량 관측년수 개년에 1997 13

불과한 것으로 조사되었다.

이에 따라 위치상으로 원주천 유역내에 위치해 있으며 장기간의 시우량자료를 보유하

고 있는 기상청 관할 원주관측소를 선정하였다.

표 < 4.1> 우량관측소 현황

관측소 종 별 위 치 동 경 북 위표 고

(EL.m)

관측개시관할기관 비 고

일 반 시우량

원 주 T/M원주시

명륜동127°56´ 37°20´ 152.2 1971. 9 1973. 1 기 상 청

원 주 T/M원주시

명륜동127°57´ 37°21´ 130.0 1914. 6 없 음

국 토

해 양 부

폐 쇄

('97)

흥 양 T/M원주시

소초면127°59´ 37°22´ 130.0 1998. 3 1998. 4

국 토

해 양 부

한편 선정된 원주관측소의 관측개시년도는 년이나 강우 분석에 필요한 시우량자, 1971

료를 보유하고 있는 기간은 개년 년 이며 이는 우리나라의 강우 빈도해석시 38 (1973 2010 ) , ∼

최소 관측년수의 기준으로 제시되고 있는 개년을 상회하고 있으므로 기본적인 신뢰도를 30

확보할 수 있는 조건을 갖추고 있음을 알 수 있다.


- 37 -

그림 < 4.2> 우량관측소 현황


- 38 -

나. 강우량자료 수집

과거에는 설계강우의 지속기간을 대표 지속기간 하나로 결정하였으므로 수집 대상 강

우량자료가 아주 간단하였지만 최근에는 첨두홍수량 또는 저류용량을 최대로 하는 강우지,

속기간인 임계지속기간 개념이 도입되어 최대한 많은 지속기간의 강우량(critical duration)

자료를 수집하여야 한다.

또한 수문분석에 필요한 강우량자료는 시간 일 등 고정시간 강우량이 아닌 분, 1 , 1 60 ,

분 등 임의시간 강우량자료이므로 자기기록지 등에서 임의시간 강우량자료를 직접 1440 ,

수집하여야 하나 현실적으로 곤란한 경우가 많다 따라서 이의 대안으로 고정시간 자료를 .

임의시간 자료로 변환하는 방법을 사용하고 있다.

이에 따라 먼저 지속기간별 시우량자료를 수집하여야 하며 수집 대상 강우량자료는 ,

임의시간 분 분 고정시간 시간 시간 시간 간격 시간 등의 지10 , 60 , 1 24 (1 ), 30, 36, 48, 72∼

속기간에 대한 연최대강우량 자료를 수집하였다 원주관측소의 개년 년 의 . 38 (1973 2010 )∼

주요 지속기간별 고정시간 연최대강우량은 표 와 같다< 4.2> .

표 < 4.2> 주요 지속기간별 연최대강우량단위( : mm)

연 도주요 강우지속기간

분10 분60 시간2 시간3 시간4 시간6 시간9 시간12 시간18 시간24 시간48 시간72

1973 20.0 41.5 41.5 49.0 54.0 63.5 65.5 68.5 71.0 83.5 86.0 92.0

1974 8.5 25.0 26.0 41.0 51.5 64.0 92.5 117.0 140.5 148.0 150.0 150.0

1975 21.5 48.5 54.5 63.5 66.0 80.5 87.5 98.0 103.5 125.0 159.4 198.3

1976 17.5 79.5 102.0 118.0 127.5 192.0 233.0 285.0 344.0 390.5 417.6 438.5

1977 25.0 77.5 95.5 146.5 149.0 150.1 152.7 153.1 153.3 153.3 153.4 154.2

1978 16.0 33.5 43.0 48.5 52.5 65.5 104.5 127.5 134.4 139.4 165.8 167.4

1979 22.5 63.5 63.5 94.0 109.0 111.5 122.4 158.1 184.4 184.8 221.8 224.9

1980 18.0 38.5 51.9 62.7 67.8 74.9 90.5 104.3 122.2 130.0 201.3 232.0

1981 20.0 37.0 45.0 57.7 63.3 90.0 116.0 116.3 122.6 151.7 210.3 246.4

1982 12.0 22.5 29.2 37.7 52.3 60.6 64.1 67.6 71.6 75.3 98.2 100.9

1983 21.0 77.0 80.9 85.4 87.7 88.0 117.2 123.5 125.0 127.0 141.5 190.1

1984 15.5 40.0 71.0 97.5 112.8 123.3 139.8 163.6 217.9 267.4 378.8 396.6

1985 14.0 31.0 40.0 40.9 43.9 55.3 68.8 76.6 79.2 83.1 125.5 134.4


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표 < 4.2> 주요 지속기간별 연최대강우량 계속( )단위( : mm)

연 도주요 강우지속기간

분10 분60 시간2 시간3 시간4 시간6 시간9 시간12 시간18 시간24 시간48 시간72

1986 15.0 28.7 33.5 46.5 60.5 80.9 107.0 115.2 117.1 125.8 133.4 161.7

1987 13.5 45.3 56.0 76.4 90.7 108.9 109.5 129.0 173.4 200.5 257.8 258.4

1988 13.0 47.9 57.7 69.3 71.5 73.3 79.3 86.2 90.0 126.8 189.1 220.3

1989 16.5 49.5 55.2 56.2 58.0 104.3 110.9 128.8 129.3 140.1 180.6 198.1

1990 33.7 55.1 55.3 64.4 83.9 125.4 172.2 211.1 251.7 278.1 376.0 444.2

1991 18.0 40.0 41.2 61.2 61.6 78.9 104.0 117.2 137.0 137.5 174.9 179.5

1992 18.3 38.7 41.1 50.4 56.1 66.9 77.1 87.0 95.1 97.7 97.7 120.6

1993 14.8 54.9 57.0 58.8 60.6 70.1 79.0 105.1 114.5 114.7 144.5 176.2

1994 11.6 41.0 54.5 79.5 91.9 98.9 108.3 116.6 135.5 160.2 169.2 177.2

1995 16.8 48.7 76.3 85.5 103.6 113.9 129.0 138.0 148.9 160.0 288.4 316.4

1996 17.0 39.9 45.3 47.1 51.2 52.2 55.4 62.9 79.1 110.1 136.7 136.7

1997 14.0 42.0 46.7 65.2 78.5 94.2 107.2 120.7 125.5 136.9 199.2 201.5

1998 22.5 66.0 81.5 96.2 107.7 111.7 131.8 147.4 153.5 176.5 194.3 244.5

1999 20.2 43.2 54.2 60.7 64.5 76.7 105.7 136.7 139.4 178.3 254.1 262.1

2000 15.5 46.5 78.0 84.5 99.5 125.2 167.6 174.2 182.0 182.2 184.6 196.1

2001 16.0 29.0 37.6 46.6 50.1 63.1 78.5 84.5 87.8 89.3 89.3 91.9

2002 15.0 62.0 83.5 107.5 126.0 164.0 212.0 249.0 315.5 343.5 435.0 441.0

2003 15.5 43.0 48.5 56.0 59.0 70.5 94.0 104.0 114.9 115.5 123.5 155.0

2004 13.5 38.5 49.0 57.5 62.5 77.5 110.5 135.0 143.5 170.0 216.5 270.0

2005 19.0 42.5 54.5 67.0 69.0 73.5 92.3 104.5 122.0 160.0 172.0 173.5

2006 20.0 51.0 51.5 68.5 85.5 102.5 160.0 198.0 239.5 254.0 333.0 375.5

2007 19.5 31.5 44.0 56.0 62.0 68.0 70.5 76.0 95.5 113.5 126.0 138.5

2008 11.5 43.5 75.0 97.5 116.5 139.5 151.0 162.5 181.5 206.0 222.0 224.5

2009 16.5 52.5 55.5 57.5 74.5 107.5 155.0 177.5 191.5 192.5 197.5 316.0

2010 23.0 61.0 98.0 130.0 155.5 182.5 200.0 201.5 208.5 209.5 232.4 247.0

최 소 8.5 22.5 26.0 37.7 43.9 52.2 55.4 62.9 71.0 75.3 86.0 91.9

최 대 33.7 79.5 102.0 146.5 155.5 192.0 233.0 285.0 344.0 390.5 435.0 444.2


- 40 -

4.2.2 지점확률강우량 산정

지점확률강우량은 확률분포함수의 매개변수 추정 및 적합성 검토 최적 확률분포형 선,

정을 위한 적합도 검정 지점확률강우량 산정 등의 순서로 분석되며 분석 모형으로는 가, ,

장 널리 사용되고 있는 을 이용하였다FARD2006 .

1) 매개변수 추정 및 적합성 검토

매개변수 추정 방법은 모멘트법 최우도법 확률가중모멘트법 등을 적용한 후 자료수, , ,

나 이상치에 따라 왜곡특성이 크게 나타나지 않는 확률가중모멘트법을 채택하였다.

을 이용한 확률분포함수의 매개변수 추정 및 적합성 검토 결과를 예시하면 FARD2006

표 과 같다< 4.3> .

표 < 4.3> 매개변수 추정 및 적합성 검토 예시(FARD2006 )

*******************************************

* PARAMETER ESTIMATION & VALIDITY CHECK *

*******************************************

(3) METHOD OF PROBABILITY WEIGHTED MOMENTS

PARAMETER ESTIMATION OF THE GUM DISTRIBUTION

RAINFALL XLO XMIN XMAX XSC XSH VALIDITY

DURATION (LOCATION) (OBSERVED) (SCALE) (SHAPE) CHECK

10 15.375 8.5 33.7 3.517 0.000 O

60 39.812 22.5 79.5 11.127 0.000 O

2 48.525 26.0 102.0 15.075 0.000 O

3 59.297 37.7 146.5 19.838 0.000 O

4 66.823 43.9 155.5 22.725 0.000 O

6 80.262 52.2 192.0 27.325 0.000 O

9 97.048 55.4 233.0 33.486 0.000 O

12 109.788 62.9 285.0 39.016 0.000 O

18 121.057 71.0 344.0 47.491 0.000 O

24 134.370 75.3 390.5 51.616 0.000 O


- 41 -

2) 최적 확률분포형 선정을 위한 적합도 검정

최적 확률분포형 선정을 위한 적합도 검정 방법으로는 검정Chi-Square( ²) , χ

검정 검정Kolmogorov-Smirnov(K-S) , Cramer von Mises , Probability Plot Correlation

검정 등을 실시하였다Coefficient(PPCC) .

을 이용한 적합도 검정 결과를 예시하면 표 와 같고 최적 확률분포FARD2006 < 4.4> ,

형으로는 분포를 채택하였다Gumbel .

표 < 4.4> 적합도 검정 예시(FARD2006 )

******************************************** GOODNESS OF FIT TESTS ********************************************


GOODNESS OF FIT TEST FOR RAINFALL DATA OF GUM DISTRIBUTION RAINFALL CHI-SQUARE KOLMOGOROV-SMIRNOV

DURATION COMPUTED TABLE CHECK COMPUTED TABLE CHECK 10 0.53 9.35 O 0.06 0.26 O 60 3.37 9.35 O 0.09 0.26 O 2 9.05 9.35 O 0.13 0.26 O 3 4.32 9.35 O 0.11 0.26 O 4 6.21 9.35 O 0.12 0.26 O 6 4.00 9.35 O 0.12 0.26 O 9 0.53 9.35 O 0.09 0.26 O 12 0.84 9.35 O 0.07 0.26 O 18 2.74 9.35 O 0.11 0.26 O 24 1.16 9.35 O 0.09 0.26 O

RAINFALL CRAMER VON MISES PPCC TEST

DURATION COMPUTED TABLE CHECK COMPUTED TABLE CHECK 10 0.03 0.74 O 0.98 0.93 O 60 0.05 0.74 O 0.99 0.93 O 2 0.08 0.74 O 0.98 0.93 O 3 0.07 0.74 O 0.99 0.93 O 4 0.11 0.74 O 0.98 0.93 O 6 0.07 0.74 O 0.99 0.93 O 9 0.04 0.74 O 0.99 0.93 O 12 0.03 0.74 O 1.00 0.93 O 18 0.06 0.74 O 0.99 0.93 O 24 0.05 0.74 O 0.98 0.93 O


- 42 -

3) 지점확률강우량 산정

지점확률강우량 산정시 확률분포함수의 매개변수 추정방법은 확률가중모멘트법 최적 ,

확률분포형은 분포를 채택한 후 빈도해석 대상 재현기간은 년 년 년Gumbel , 2 , 10 , 30 , 50

년 년 년 년 등을 채택하였다, 80 , 100 , 200 .

을 이용한 지점확률강우량 산정 결과를 예시하면 표 와 같고 주요 FARD2006 < 4.5> ,

지속기간별 고정시간 지점확률강우량 산정 결과는 표 과 같다< 4.6> .

표 < 4.5> 지점확률강우량 산정 예시(FARD2006 )

******************************************** QUANTILE ESTIMATION ********************************************


DURATION = 10

RETURN GAM2 GEV GUM LGU2 LN2 LP3 WBU2 WKB4 PERIOD DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST.

2.0 17.0 16.8 16.7 16.2 16.8 0.0 17.6 16.6 10.0 23.2 23.5 23.3 23.1 23.1 0.0 22.8 23.5 30.0 26.2 27.2 27.3 28.6 26.5 0.0 24.9 27.3 50.0 27.5 28.9 29.1 31.6 28.0 0.0 25.6 28.8 80.0 28.6 30.4 30.8 34.6 29.4 0.0 26.3 30.2 100.0 29.1 31.1 31.6 36.1 30.0 0.0 26.6 30.8 200.0 30.6 33.2 34.0 41.1 31.9 0.0 27.4 32.5

DURATION = 60

RETURN GAM2 GEV GUM LGU2 LN2 LP3 WBU2 WKB4 PERIOD DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST.

2.0 44.9 43.9 43.9 42.1 44.0 0.0 46.5 43.3 10.0 64.6 65.2 64.9 64.1 64.3 0.0 63.7 65.6 30.0 74.6 78.0 77.5 82.5 75.8 0.0 70.6 78.2 50.0 78.8 83.9 83.2 92.6 80.9 0.0 73.3 83.4 80.0 82.6 89.2 88.5 102.8 85.5 0.0 75.5 87.9 100.0 84.3 91.7 91.0 108.1 87.7 0.0 76.5 89.9 200.0 89.5 99.5 98.7 126.2 94.5 0.0 79.4 95.9⋮⋮

DURATION = 24 RETURN GAM2 GEV GUM LGU2 LN2 LN3 WBU2 WBU3 PERIOD DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST. DIST.

2.0 155.8 147.4 153.3 143.0 146.9 146.9 161.8 0.0 10.0 250.5 249.7 250.5 244.4 237.9 251.6 247.7 0.0 30.0 300.8 327.4 309.1 337.4 292.8 326.6 284.5 0.0 50.0 322.4 367.8 335.8 390.9 318.1 363.8 299.0 0.0 80.0 341.6 407.6 360.2 447.3 341.3 399.4 311.3 0.0 100.0 350.5 427.6 371.8 476.8 352.4 416.9 316.8 0.0 200.0 377.6 493.9 407.7 581.1 387.1 473.3 332.9 0.0


- 43 -

표 < 4.6> 주요 지속기간별 고정시간 지점확률강우량단위( : mm)

지속기간재 현 기 간

년2 년10 년30 년50 년80 년100 년200

분10 16.7 23.3 27.3 29.1 30.8 31.6 34.0

분60 43.9 64.9 77.5 83.2 88.5 91.0 98.7

시간2 54.1 82.4 99.5 107.3 114.5 117.9 128.4

시간3 66.6 103.9 126.4 136.7 146.1 150.6 164.4

시간4 75.2 118.0 143.7 155.5 166.3 171.4 187.2

시간6 90.3 141.8 172.7 186.9 199.8 206.0 225.0

시간9 109.3 172.4 210.4 227.7 243.6 251.1 274.4

시간12 124.1 197.6 241.8 262.0 280.5 289.3 316.4

시간18 138.5 227.9 281.8 306.4 328.9 339.5 372.6

시간24 153.3 250.5 309.1 335.8 360.2 371.8 407.7

4) 임의시간 지점확률강우량 산정

강우강도식 산정에 필요한 지점확률강우량은 임의시간 지점확률강우량이므로 산정된

지속기간별 고정시간 지점확률강우량 분 및 분은 임의시간 지점확률강우량 을 분단위(10 60 )

의 임의시간 지점확률강우량으로 변환하여 사용하여야 한다.

이와 같이 고정시간 지점확률강우량을 임의시간 지점확률강우량으로 변환할 수 있는

방법으로 한국 확률강우량도 작성 건교부 에서는 고정시간 강우량자료를 임의시간 ( , 2000)｢｣강우량자료로 변환하는 지속기간별 환산계수를 표 과 같이 제시하였으며 이를 회귀< 4.7> ,

분석한 결과는 그림 과 같다< 4.3> .


- 44 -

표 < 4.7> 고정시간 임의시간 환산계수-

고정시간 시간1 시간3 시간6 시간24 일1

임의시간 분60 분180 분360 분1440 분1440

환산계수1.129

(1.13)1.033

1.013

(1.02)

1.005

(1.01)

1.161

(1.13)

주 내는 미국 기상국 의 제안 값) ( ) (1958)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Duration(hr), X

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08

1.10

1.12

1.14

Conversion factor, Y

Y = 0.1267 X-1.3167 + 1.0024 , R2 = 0.9997

그림 < 4.3> 고정시간 임의시간 환산계수 회귀곡선-

고정시간 임의시간 환산계수 회귀식을 이용하여 지속기간별 고정시간 지점확률강우량-

을 임의시간 지점확률강우량으로 변환한 결과에서 주요 지속기간별 임의시간 지점확률강우

량은 표 과 같고 강우강도식 산정에서는 이와 같은 임의시간 지점확률강우량을 사용< 4.8> ,

하게 된다.

한편 동 표에는 고정시간을 임의시간으로 환산하는 방법중 원자료에 임의시간 환산계,

수 회귀식을 적용한 후 이를 빈도해석하여 임의시간 지점확률강우량으로 산정한 결과를 부

가적으로 제시하였으며 두 방법에 의한 결과의 차이가 거의 없는 것으로 나타나고 있으므

로 지금까지와 같이 혼용하여도 무방하다.


- 45 -

표 < 4.8> 주요 지속기간별 임의시간 지점확률강우량 빈도해석 결과 이용( )단위( : mm)


년2 년10 년30 년50 년80 년100 년200

분1016.7

(16.7)

23.3

(23.3)

27.3

(27.3)

29.1

(29.1)

30.8

(30.8)

31.6

(31.6)

34.0

(34.0)

분6043.9

(43.9)

64.9

(64.9)

77.5

(77.5)

83.2

(83.2)

88.5

(88.5)

91.0

(91.0)

98.7

(98.7)

분12057.0

(57.2)

86.8

(87.2)

104.8

(105.3)

113.0

(113.6)

120.6

(121.1)

124.2

(124.7)

135.2

(135.8)

분18068.7

(68.7)

107.2

(107.3)

130.5

(130.5)

141.1

(141.1)

150.8

(150.8)

155.5

(155.4)

169.7

(169.7)

분24076.9

(76.9)

120.7

(120.7)

147.0

(147.0)

159.0

(159.1)

170.1

(170.1)

175.3

(175.3)

191.5

(191.5)

분36091.6

(91.6)

143.8

(143.8)

175.2

(175.2)

189.6

(189.6)

202.7

(202.7)

209.0

(208.9)

228.2

(228.2)

분540110.3

(110.4)

174.0

(174.0)

212.4

(212.4)

229.8

(229.9)

245.9

(245.9)

253.5

(253.5)

277.0

(277.0)

분720125.0

(125.0)

199.0

(199.0)

243.5

(243.6)

263.9

(263.9)

282.5

(282.6)

291.4

(291.4)

318.7

(318.7)

분1080139.2

(139.2)

229.1

(229.1)

283.3

(283.3)

308.0

(308.0)

330.6

(330.6)

341.3

(341.3)

374.5

(374.5)

분1440154.0

(154.0)

251.6

(251.7)

310.4

(310.4)

337.3

(337.3)

361.8

(361.8)

373.4

(373.5)

409.5

(409.5)

주 내는 원자료에 임의시간 환산계수 회귀식을 적용한 지점확률강우량) ( )

5) 기존 확률강우량 산정방법과의 비교

기존 한국 확률강우량도 작성 건교부 에서 제시한 원주관측소 년(2000, ) (1973 1999 , ∼｢｣개년 의 확률강우량과 섬강수계 전천 원주천 유역종합치수계획 건교부 에서 제27 ) ( ) (2004, )｢･｣

시한 원주관측소 년 개년 의 확률강우량 금회 검토에서 산정한 지속기간별 (1973 2002 , 30 ) , ∼

확률강우량을 비교하여 나타낸 결과는 표 와 같다< 4.9> .

동 표를 살펴보면 전체적인 경향은 유사하나 최근 강우량을 적용할수록 미미하게 작게

산정되고 있음을 알 수 있다 이는 자료년수가 많아지며 확률분포함수의 매개변수가 안정.

화됨에 기인한다.

따라서 최근 년까지의 강우자료를 추가하여 산정한 금회 검토의 확률강우량을 최2010

종 채택하였다.


- 46 -

표 < 4.9> 기존 확률강우량과의 비교단위( : mm)

재 현

기 간

산 정

방 법

주요 강우지속기간

분10 분60 분120 분180 분240 분360 분720 분1080 분1440

년2

기존Ⅰ 13.9 39.7 52.7 64.3 72.5 85.5 114.6 129.1 143.2

기존Ⅱ - - - - - - - - -

금 회 16.7 43.9 54.1 66.6 75.2 90.3 124.1 138.5 153.3

년10

기존Ⅰ 22.9 64.3 84.7 107.1 120.3 142.1 199.1 227.9 252.0

기존Ⅱ - - - - - - - - -

금 회 23.3 64.9 82.4 103.9 118.0 141.8 197.6 227.9 250.5

년30

기존Ⅰ 28.4 79.2 103.9 132.8 149.1 176.1 249.9 287.3 317.6

기존Ⅱ 27.4 86.2 - 132.4 146.6 174.1 242.9 - 317.0

금 회 27.3 77.5 99.5 126.4 143.7 172.7 241.8 281.8 309.1

년50

기존Ⅰ 30.8 86.0 112.7 144.5 162.2 191.6 273.1 314.4 347.5

기존Ⅱ 29.2 93.2 - 143.2 158.4 188.2 263.1 - 345.0

금 회 29.1 83.2 107.3 136.7 155.5 186.9 262.0 306.4 335.8

년80

기존Ⅰ 33.1 92.2 120.8 155.3 174.3 205.9 294.4 339.3 374.9

기존Ⅱ 30.9 99.7 - 153.0 169.2 201.1 281.7 - 370.7

금 회 30.8 88.5 114.5 146.1 166.3 199.8 280.5 328.9 360.2

년100

기존Ⅰ 34.2 95.1 124.6 160.4 180.0 212.6 304.4 351.1 387.8

기존Ⅱ 31.7 102.8 - 157.7 174.4 207.2 290.5 - 382.8

금 회 31.6 91.0 117.9 150.6 171.4 206.0 289.3 339.5 371.8

년200

기존Ⅰ 37.5 104.2 136.4 176.2 197.6 233.5 335.6 387.5 428.0

기존Ⅱ 34.1 112.3 - 172.1 190.2 226.1 317.7 - 420.5

금 회 34.0 98.7 128.4 164.4 187.2 225.0 316.4 372.6 407.7

주 기존 한국 확률강우량도 작성 건교부 개년 자료) : (2000, ) (28 )Ⅰ ｢｣기존 섬강수계 전천 원주천 유역종합치수계획 건교부 개년 자료: ( ) (2004, ) (31 )Ⅱ ｢･｣

4.2.3 강우강도식 산정

홍수량 산정시 임계지속기간의 개념이 도입되면서 소유역의 경우 분 간격의 확률강10

우량이 필요하며 대유역의 경우 시간을 굳이 시간 간격의 강우량을 모두 빈도해, 24 72 1∼

석할 필요가 없으므로 주요 지속기간에 대한 확률강우량만 산정한 경우 시간 간격의 임1

계지속기간을 적용하기 위해서는 확률강우량의 회귀식이 필요하게 된다.

이와 같은 확률강우량의 회귀식이 강우강도식이며 강우강도식은 빈도해석에 포함되지 ,

않은 강우지속기간에 대한 확률홍수량 산정을 주 목적으로 하며 부수적으로 지속기간별 확

률강우량이 부드럽게 연결되도록 하는 기능을 수행하게 된다.


- 47 -

강우강도식의 형태로는 기존에는 형 형 형 등과 같은 변수 Talbot , Sherman , Japanese 2

강우강도식을 적용하였으나 서로 엇비슷하게 나타나는 결과에서 강우강도식을 채택하기 애

매한 문제와 단 장기간 강우강도식을 다른 형태를 채택하는 문제 등이 존재하여 왔다.･이를 개선하기 위하여 이들 공식의 모체이며 변수이어서 결정계수가 항상 제일 높은 3

강우강도식인 형으로 전환하는 것이 필요하다General .

형Talbot• It t ba

형Sherman• It tna

형Japanese• It t ba

형General• It tn ba

여기서 It는 지속기간에 따른 강우강도(mm/hr), t는 강우지속기간(min), a b n은 지역상수이다.

상기 가지 형태의 경험공식에서 강우강도식의 계수는 확률강우량을 강우강도로 변환4

시킨 후 컴퓨터 내장함수를 이용한 비선형 회귀식을 유도함으로써 산정하였으며 주요 지,

속기간별 확률강우량의 강우강도는 표 과 같고 유도된 식과 원자료와의 결정계수 < 4.10> ,

및 경향성 등을 종합적으로 고려하여 가장 적합한 강우강도식을 채택하게 된다.

표 < 4.10> 확률강우량을 강우강도로 변환단위( : mm/hr)

재 현기 간

주요 강우지속기간

분10 분60 분120 분180 분240 분360 분540 분720 분1080 분1440

년2 100.20 43.90 28.50 22.90 19.23 15.27 12.26 10.42 7.73 6.42

년10 139.80 64.90 43.40 35.73 30.18 23.97 19.33 16.58 12.73 10.48

년30 163.80 77.50 52.40 43.50 36.75 29.20 23.60 20.29 15.74 12.93

년50 174.60 83.20 56.50 47.03 39.75 31.60 25.53 21.99 17.11 14.05

년80 184.80 88.50 60.30 50.27 42.53 33.78 27.32 23.54 18.37 15.08

년100 189.60 91.00 62.10 51.83 43.83 34.83 28.17 24.28 18.96 15.56

년200 204.00 98.70 67.60 56.57 47.88 38.03 30.78 26.56 20.81 17.06


- 48 -

전체 지속기간에 대한 강우강도식을 도시한 결과를 검토하여 하나의 강우강도식으로는

적절하지 않은 경우에는 개 기간으로 구분하여 강우강도식을 유도하여야 한다2 3 .∼

전체 지속기간에 대한 곡선을 작성한 결과는 그림 와 같고 동 그림을 살펴I-D-F < 4.4> ,

보면 전체 지속기간에 대하여 하나의 강우강도식으로 표현하기에 곤란함을 알 수 있다.

10 100 100020 30 50 200 300 500Duration(min)

10

100

20

30

50

200

300

5

Rainfall intensity

(mm/hr)

200재재재재 재

100재재재재 재

80재재재재 재

50재재재재 재

30재재재재 재

10재재재재 재

2재재재재 재

1440

그림 < 4.4> 곡선 원자료 전기간I-D-F ( , )

따라서 지속기간을 달리하여 단 장기간으로 강우강도식을 유도하여 본 결과 240 360∼･분 구간에서 결정계수나 편차가 가장 좋은 것으로 나타났으나 홍수유출량의 첨두시간과 ,

단 장기간 구분에 따른 불연속성을 고려하여 분을 기준으로 단 장기간을 나누어 강우300･･강도식을 유도하였다.

지속기간 분 이하인 단기간 확률강우강도식과 지속기간 분 초과인 장기간 확률300 300

강우강도식 모두 형이 모든 재현기간에 대하여 결정계수가 높게 분석되었으며 단General , ･장기간 구분에 따른 불연속성이 가장 작은 것으로 분석되어 이를 채택하였다.

단 장기간별 강우강도식은 표 표 와 같고 채택된 강우강도식을 도시< 4.11> < 4.12> , ∼･하면 그림 그림 과 같다< 4.5> < 4.6> .∼


- 49 -

표 < 4.11> 강우강도식 단기간( )

재 현기 간

구 분 형Talbot 형Sherman 형Japanese 형 채택General ( )

년 2공 식 t

ttt

결정계수 0.9944 0.9975 0.9976 0.9999

년10공 식 t

ttt

결정계수 0.9916 0.9973 0.9982 0.9998

년30공 식 t

ttt

결정계수 0.9904 0.9972 0.9984 0.9998

년50공 식 t

ttt

결정계수 0.9899 0.9972 0.9985 0.9998

년80공 식 t

ttt

결정계수 0.9896 0.9972 0.9985 0.9998

년100공 식 t

ttt

결정계수 0.9895 0.9972 0.9986 0.9998

년200공 식 t

ttt

결정계수 0.9890 0.9971 0.9986 0.9998

10 10020 30 50 200 300

Duration(min)

10

100

20

30

50

200

300

Rainfall intensity(mm/hr)

200재재재재 재

100재재재재 재

80재재재재 재

50재재재재 재

30재재재재 재

10재재재재 재

2재재재재 재

그림 < 4.5> 곡선 단기간I-D-F ( )


- 50 -

표 < 4.12> 강우강도식 장기간( )

재 현기 간

구 분 형Talbot 형Sherman 형Japanese 형 채택General ( )

년 2공 식 t

ttt

결정계수 0.9989 0.9949 0.9917 0.9991

년10공 식 t

ttt

결정계수 0.9977 0.9950 0.9931 0.9985

년30공 식 t

ttt

결정계수 0.9972 0.9953 0.9938 0.9983

년50공 식 t

ttt

결정계수 0.9968 0.9953 0.9939 0.9981

년80공 식 t

ttt

결정계수 0.9966 0.9951 0.9938 0.9980

년100공 식 t

ttt

결정계수 0.9964 0.9950 0.9936 0.9978

년200공 식 t

ttt

결정계수 0.9962 0.9949 0.9936 0.9976

1000900800700600500400300

Duration(min)

10

100

20

30

50

5

Rainfall intensity(mm/hr)

200재재재재 재

100재재재재 재

80재재재재 재

50재재재재 재

30재재재재 재

10재재재재 재

2재재재재 재

그림 < 4.6> 곡선 장기간I-D-F ( )


- 51 -

강우강도식에 의한 주요지속기간별 지점확률강우량과 빈도해석 결과를 그대로 이용한

지점확률강우량을 비교하여 나타내면 표 과 같다< 4.13> .

한편 최종 홍수량 산정 등에 사용되는 지점확률강우량은 강우강도식에 의한 지점확률,

강우량이며 이는 빈도해석 결과를 그대로 이용한 지점확률강우량과는 약간을 차이를 나타,

낼 수밖에 없음에 유의하여야 할 필요가 있다.

표 < 4.13> 주요 지속기간별 임의시간 지점확률강우량 강우강도식 이용( )단위( : mm)


년2 년10 년30 년50 년80 년100 년200

분1016.7

(16.7)

23.3

(23.3)

27.3

(27.3)

29.1

(29.1)

30.8

(30.8)

31.6

(31.6)

34.0

(34.0)

분6043.6

(43.1)

64.4

(64.0)

77.0

(76.5)

82.7

(82.2)

88.0

(87.5)

90.4

(90.0)

98.1

(97.7)

분12058.4

(58.7)

89.0

(89.2)

107.4

(107.5)

115.8

(115.9)

123.5

(123.6)

127.1

(127.2)

138.4

(138.5)

분18068.5

(69.6)

106.2

(107.3)

128.9

(129.9)

139.2

(140.2)

148.7

(149.7)

153.2

(154.2)

167.2

(168.1)

분24076.3

(78.3)

119.8

(121.8)

146.0

(148.0)

158.0

(159.9)

169.0

(170.9)

174.2

(176.0)

190.3

(192.0)

분36091.9

(92.1)

144.2

(145.1)

175.7

(177.0)

190.1

(191.5)

203.2

(204.9)

209.6

(211.2)

228.8

(230.6)

분540110.3

(107.8)

175.0

(172.0)

213.8

(210.8)

231.3

(228.3)

247.7

(244.6)

255.4

(252.2)

279.2

(275.8)

분720123.2

(120.4)

197.3

(193.7)

241.9

(238.1)

262.0

(258.1)

280.7

(276.7)

289.6

(285.4)

316.7

(312.3)

분1080140.4

(140.3)

228.8

(228.5)

282.2

(281.9)

306.4

(306.0)

328.7

(328.4)

339.1

(338.9)

371.5

(371.2)

분1440151.7

(156.2)

250.6

(256.6)

311.0

(317.4)

338.2

(344.8)

363.1

(370.2)

375.1

(382.3)

411.4

(418.9)

주 내는 빈도해석 결과를 그대로 이용한 지점확률강우량) ( )


- 52 -

4.2.4 면적확률강우량 산정

일정한 강우지속기간 동안 강우량은 호우중심으로부터 멀어질수록 감소하며 면적강우,

량은 유역에 내린 총강우량을 유역면적으로 나눈 등가 우량깊이를 의미하므로 호우중심으

로부터 면적이 증가함에 따라 면적강우량은 점점 작아지게 된다 이와 같이 공간분포 및 .

이동 등에 의하여 강우가 유역 전반에 걸쳐 동일한 형태로 발생하지 않으므로 유역의 면적

강우량은 관측소의 지점강우량보다 작아지게 된다.

따라서 확률강우량은 지점확률강우량과 면적확률강우량으로 구분되며 유역면적이 ,

25.9 km²(10 이상인 경우에는 면적확률강우량을 적용하여야 한다mi²) .

면적확률강우량은 유역내에 여러 관측소가 존재할 경우 방법 등으로 가중평Thiessen

균한 동시간 임의시간 면적강우량의 연최대치 계열을 작성하고 이를 빈도해석하는 절차로

산정하는 것이 원칙이지만 우리나라는 충분한 동시간 임의시간 강우량자료의 수집이 곤란

하므로 다른 방안을 적용하는 것이 필요하다.

현재 실무에서는 관측소별 지점확률강우량을 산정하고 이를 방법 등으로 가Thiessen

중평균한 지점평균확률강우량을 산정한 후 여기에 면적우량환산계수, (areal reduction

를 곱하여 면적확률강우량을 산정하는 방안을 채택하고 있으며 홍수량 산정factor, ARF) ,

지점별로 면적우량환산계수를 산정하여 적용한다.

기존 한국확률강우량도 작성 건교부 에서 면적우량환산계수를 제시한 바 있으(2000, )｢｣나 면적 5,000 이상에 적용이 불가하고 지속기간 시간 이상에 적용 불가하며 면적km² , 24 ,

우량환산계수에 의한 감소가 작은 문제점 등으로 인하여 실제 사용하기 곤란한 실정이다.

따라서 금회 검토에서는 한강 유역종합치수계획 국토해양부 에서 제시되고 있(2008, )｢｣는 다음과 같은 면적우량환산계수 곡선식을 사용하였으며 면적우량환산계수 곡선식의 매,

개변수는 표 와 같다< 4.14> .

ARFA M ‧expaA b 여기서 는 유역면적 에 따른 면적우량환산계수이며 는 면ARF(A) A(km²) M, a, b

적우량환산계수 회귀식의 매개변수이다.

면적우량환산계수를 실제 유역에 적용할 때에는 홍수량 산정지점별로 재현기간별 지속

기간별 면적우량환산계수를 산정한 후 이를 면적별 강우지속기간 면적우량환산계수 형태-

의 회귀곡선으로 포락하여 사용하여야 한다.

먼저 홍수량 산정지점별로 상기 표에 제시된 재현기간의 경우에는 주어진 면적우량환산계

수 곡선식으로 지속기간별 면적우량환산계수를 산정하고 필요한 재현기간이 상기 표에 제시,

되지 않은 경우에는 제시된 다른 재현기간의 지속기간별 면적우량환산계수를 산정한 후 이를

이용한 회귀분석으로 필요한 재현기간의 지속기간별 면적우량환산계수를 산정한다.

이와 같이 산정된 홍수량 산정지점별 재현기간별 지속기간별 면적우량환산계수를 회귀

분석하여 홍수량 산정지점별 재현기간별로 지속기간에 따른 면적우량환산계수 회귀식을 산

정하게 된다.


- 53 -

표 < 4.14> 면적우량환산계수 회귀식의 매개변수 한강유역( )

재현기간매개

변수

지 속 기 간 (hr)

시간1 시간2 시간4 시간6 시간12 시간18 시간24 시간48

년2

M 5.3487 5.9566 8.3642 11.0088 20.1175 36.8093 42.6433 49.2514

a 0.1690 0.1632 0.1329 0.1285 0.1030 0.0964 0.0940 0.0845

b 0.1038 0.0951 0.0945 0.0833 0.0829 0.0712 0.0690 0.0675

년5

M 482.8817 370.7372 381.0668 371.4831 360.2463 422.4596 337.3516 837.1407

a 0.1077 0.1041 0.0979 0.0937 0.0872 0.0829 0.0838 0.0762

b 0.0356 0.0413 0.0442 0.0471 0.0512 0.0512 0.0524 0.0462

년10

M 1336.9760 1518.8770 1243.0130 1204.0270 1377.5070 1704.5680 710.5054 2128.4200

a 0.0960 0.0945 0.0906 0.0881 0.0784 0.0758 0.0803 0.0733

b 0.0331 0.0312 0.0361 0.0377 0.0453 0.0436 0.0480 0.0411

년30

M 2752.7130 2404.0870 4.3610 5.1886 9.1565 9.5991 10.1800 15.3915

a 0.0929 0.0906 0.1621 0.1474 0.1212 0.1157 0.1144 0.1075

b 0.0273 0.0303 0.1119 0.1086 0.0993 0.0964 0.0946 0.0848

년50

M 15.9240 12.6296 8.0790 12.0529 24.3062 35.6861 38.4963 35.5983

a 0.1664 0.1612 0.1563 0.1393 0.1139 0.1062 0.1049 0.1025

b 0.0682 0.0757 0.0898 0.0838 0.0786 0.0723 0.0710 0.0714

년80

M 56.2467 49.5160 41.4743 35.7491 60.4571 76.3238 73.2908 68.3324

a 0.1427 0.1379 0.1324 0.1263 0.1064 0.1007 0.1004 0.0983

b 0.0490 0.0531 0.0582 0.0641 0.0654 0.0626 0.0630 0.0633

년100

M 84.8209 74.4299 61.6629 52.4814 72.5143 79.4050 76.4376 52.1428

a 0.1356 0.1316 0.1269 0.1216 0.1051 0.1007 0.1005 0.1008

b 0.0450 0.0488 0.0536 0.0593 0.0631 0.0620 0.0623 0.0662

년200

M 66.1333 58.2057 49.0345 9.9949 21.7438 32.9877 37.7964 35.4019

a 0.1405 0.1363 0.1313 0.1455 0.1172 0.1093 0.1075 0.1047

b 0.0471 0.0509 0.0556 0.0870 0.0797 0.0722 0.0702 0.0711

년500

M 55.8576 44.9922 38.5126 36.1009 54.8415 60.8600 58.0779 44.7265

a 0.1445 0.1417 0.1360 0.1286 0.1090 0.1047 0.1044 0.1038

b 0.0483 0.0533 0.0581 0.0632 0.0660 0.0642 0.0647 0.0678

주 자료 한강유역종합치수계획 국토해양부) : ( , 2008.12)


- 54 -

상기 과정을 원주천 유역면적 전체를 나타내는 하류단의 대하여 적용하여 보면 하류단

의 재현기간별 지속기간별 면적우량환산계수는 표 와 같고 재현기간별로 지속기간< 4.15> ,

에 따른 면적우량환산계수 회귀식을 산정한 결과는 표 과 같다< 4.16> .

한편 지속기간에 대한 강우지속기간 면적우량환산계수 회귀식을 도시한 결과를 검토, -

하여 적절하지 않을 경우 개 기간으로 구분하여 유도하여야 하며 금회 원주천 유역의 2 3 , ∼

경우 시간을 기준으로 구분하여 유도하였다12 .

표 < 4.15> 재현기간별 지속기간별 면적우량환산계수 원주천 하류단 지점( )

재현기간주요 강우지속기간(hr)

비 고1 2 3 6 12 18 24

년2 0.8408 0.8670 0.9226 0.9344 0.9667 0.9740 0.9770

년10 0.8029 0.8214 0.8755 0.8998 0.9468 0.9575 0.9601

년30 0.7691 0.8165 0.8707 0.8985 0.9391 0.9534 0.9557

년50 0.7769 0.8185 0.8630 0.8919 0.9346 0.9490 0.9514

년80 0.7655 0.8085 0.8526 0.8850 0.9305 0.9460 0.9485

년100 0.7639 0.8057 0.8504 0.8831 0.9292 0.9450 0.9472

년200 0.7601 0.8019 0.8458 0.8823 0.9287 0.9434 0.9454

표 < 4.16> 강우지속기간 면적우량환산계수 회귀식 원주천 하류단 지점- ( )

재현기간회 귀 식

비 고단기간 장기간

년2 Y ･ lnX Y ･ lnX 년10 Y ･ lnX Y ･ lnX 년30 Y ･ lnX Y ･ lnX 년50 Y ･ lnX Y ･ lnX 년80 Y ･ lnX Y ･ lnX 년100 Y ･ lnX Y ･ lnX 년200 Y ･ lnX Y ･ lnX

주 는 면적우량환산계수 는 강우지속기간) Y , X (hr)


- 55 -

0 3 6 9 12

Duration(hr)

0.70

0.80

0.90

1.00ARF

200재재재재 재

100재재재재 재

80재재재재 재

50재재재재 재

30재재재재 재

10재재재재 재

2재재재재 재

그림 < 4.7> 강우지속기간 면적우량환산계수 회귀식 원주천 하류단 지점 단기간- ( )( )

12 15 18 21 24

Duration(hr)

0.90

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

ARF

200재재재재 재

100재재재재 재

80재재재재 재

50재재재재 재

30재재재재 재

10재재재재 재

2재재재재 재

그림 < 4.8> 강우지속기간 면적우량환산계수 회귀식 원주천 하류단 지점 장기간- ( )( )


- 56 -

4.2.5 설계강우의 시간분포

강우분포 방법으로 현재 우리나라에서 주로 사용되고 있는 방법을 살펴보면 강Huff ,

우량의 시간적 분포를 나타내는 무차원 시간분포곡선에서 우량의 최대부위가 강우초기에

해당하는 처음 구간에 있으면 분위 구간에 있으면 분위 구간에 있으면 1/4 1 , 2/4 2 , 3/4 3

분위 마지막 구간일 경우는 분위로 규정하고 있다, 4 .

방법의 적용시에는 기존 지역적 설계강우의 시간적 분포 건교부 의 자료Huff ( , 2000)｢｣를 이용하게 되며 원주관측소 방법의 무차원 누가곡선은 표 및 그림 , Huff < 4.17> < 4.9>

와 같고 이를 회귀식으로 산정한 결과는 표 과 같다< 4.18> .

표 < 4.17> 방법의 무차원 누가곡선 분포Huff

구 분지속기간(%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

누 가

강우량

(%)

분위1 0.0 21.4 44.2 61.4 70.4 76.2 81.3 86.5 91.9 96.3 100.0

분위2 0.0 5.0 12.5 27.0 48.9 67.2 81.4 90.0 93.8 97.4 100.0

분위3 0.0 4.1 8.1 15.0 19.7 33.1 52.2 73.7 88.4 96.6 100.0

분위4 0.0 6.0 12.9 18.6 20.8 25.2 32.0 38.9 59.5 83.7 100.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Dimensionless time (%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Dimensionless rainfall (%

)

1st Quartile Storm

2nd Quartile Storm

3rd Quartile Storm

4th Quartile Storm

그림 < 4.9> 방법의 무차원 누가곡선 회귀식Huff


- 57 -

표 < 4.18> 방법의 무차원 누가곡선 회귀식Huff

분 위 회 귀 식

분위1Y ‧X ‧X

‧X ‧X ‧ ‧X ‧ ‧X ‧ ‧X

분위2Y ‧X ‧X

‧X ‧ ‧X ‧ ‧X ‧ ‧X ‧ ‧X

분위3Y ‧X ‧X

‧X ‧X ‧ ‧X ‧‧X

분위4Y ‧X ‧X

‧X ‧ ‧X ‧ ‧X ‧ ‧X ‧ ‧X

주 여기서 는 무차원 강우지속기간 는 무차원 누가강우량) X (%), Y

방법의 분위는 기존 지역적 설계강우의 시간적 분포 건교부 의 지역별 Huff ( , 2000)｢｣지속기간별 분석결과에서 발생회수가 가장 많은 최빈분위를 채택하도록 권장되고 있으며,

원주관측소의 강우지속기간별 최빈분위는 표 와 같다< 4.19> .

표 < 4.19> 강우지속기간별 최빈분위

구 분강우지속기간

전지속기간 시간~6 시간7~12 시간13~18 시간19~24 시간25 ~

최빈분위 분위1 분위1 분위1 분위3 분위2 분위2

하지만 이와 같은 방법의 최빈분위는 단지 강우의 산술적인 발생빈도가 높은 것Huff

이어서 높은 빈도의 홍수량 산정에서 이를 적용하는 것으로 무의미하며 분위의 경우 , 1, 2

초기손실이 많이 발생하여 홍수유출량이 낮게 산정되므로 설계홍수량 산정요령 국(2011, ｢토해양부 에서 제시한 분위로 적용하는 방안을 채택하였다) 3 .｣


- 58 -

4.3 설계홍수량 산정

4.3.1 홍수량 산정지점 선정 및 유역특성인자 산정

가. 홍수량 산정지점 선정

홍수량 산정지점은 유역 상 하류의 홍수량 변화를 파악할 수 있을 정도의 구간 설정, ･유역면적의 등면적 분할 지류합류점 및 주요구조물 지점 등을 고려하여 선정하여야 한다, .

홍수량 산정지점은 이와 같은 기준과 기존 하천기본계획을 검토한 후 기존 하천기본계

획과 동일하게 개소를 선정하였으며 구체적인 산정지점은 그림 에 나타내었다6 < 4.10> .

그림 < 4.10> 홍수량 산정지점 선정


- 59 -

나. 유역특성인자 산정

유역특성인자는 수치지형도를 이용하여 산정하였으며 주요 유역특성인자인 유역면적,

유로연장 유로경사 형상계수 등은 표 과 같다, , < 4.20> .

표 < 4.20> 주요 유역특성인자

산정지점유역면적

(km²)

유로연장

(km)

유로경사

등가경사( )

형상계수

(A/L²)비 고

원주천

WJ5관설동

구원주시계( )39.21 10.67 0.0330 0.34

WJ4 화천 합류전 56.41 16.45 0.0194 0.21

WJ3 봉학교 지점 95.92 18.32 0.0169 0.29

WJ2 흥양천 합류전 117.08 21.95 0.0098 0.24

WJ1가현동

원주천교( )144.85 24.02 0.0090 0.25

WJ0 원주천 하류단 151.20 28.50 0.0075 0.19


- 60 -

4.3.2 유효우량 산정

유효우량 산정방법은 산정방법을 채택하였으며 유출곡선지수 산정은 유역도SCS , (CN) ,

토지피복도 정밀토양도를 상에서 중첩한 후 셀별 유출곡선지수를 산정한 후 소유역별 , GIS

평균 을 산정하는 방식을 적용하였으며 구체적인 절차는 그림 과 같고 유출곡선CN < 4.11> ,

지수 산정 결과는 표 과 같다(CN) < 4.21> .

한편 정밀토양도의 경우 토지피복도와 자료의 유형이 상이하므로 정밀토양도를 수문,

학적 토양군으로 재분류를 실시 후 정밀토양도와 같은 유형으로 변환하여 수행하였다.

표 < 4.21> 유출곡선지수 산정(CN) 단위( : km²)

구 분 토지이용

토 양 형

계 평균 CNA B C D

면 적 CN 면 적 CN 면 적 CN 면 적 CN

WJ5

밭 0.07 63 0.00 74 0.00 82 0.00 85 0.07

CN II

= 67.1

CN III

= 82.4

논 1.29 79 0.85 79 0.01 79 0.00 79 2.15

산림 16.62 56 19.95 75 0.13 86 0.00 91 36.70

초지 0.10 30 0.05 58 0.00 71 0.00 78 0.14

나지 0.03 77 0.01 86 0.00 91 0.00 94 0.04

시가화지역 0.08 89 0.02 92 0.00 94 0.00 95 0.11

수역 0.00 100 0.00 100 0.00 100 0.00 100 0.00

계 18.18 　 20.88 　 0.15 　 0.00 　 39.21

WJ4

밭 0.27 63 0.05 74 0.01 82 0.00 85 0.33

CN II

= 66.2

CN III

= 81.8

논 3.49 79 1.51 79 0.04 79 0.06 79 5.09

산림 27.61 56 20.74 75 0.34 86 0.01 91 48.71

초지 0.30 30 0.11 58 0.00 71 0.01 78 0.42

나지 0.22 77 0.10 86 0.00 91 0.00 94 0.32

시가화지역 1.41 89 0.13 92 0.00 94 0.00 95 1.55

수역 0.00 100 0.00 100 0.00 100 0.00 100 0.00

계 33.30 　 22.64 　 0.39 　 0.08 　 56.41


- 61 -

표 < 4.21> 유출곡선지수 산정 계속(CN) ( )단위( : km²)

구 분 토지이용

토 양 형

계 평균 CNA B C D

면 적 CN 면 적 CN 면 적 CN 면 적 CN

WJ3

밭 0.83 63 0.15 74 0.06 82 0.03 85 1.07

CN II

= 68.3

CN III

= 83.2

논 12.09 79 3.30 79 0.81 79 0.73 79 16.93

산림 39.38 56 27.39 75 0.60 86 0.41 91 67.79

초지 1.58 30 0.31 58 0.07 71 0.08 78 2.04

나지 0.88 77 0.23 86 0.03 91 0.03 94 1.17

시가화지역 5.88 89 0.55 92 0.20 94 0.27 95 6.90

수역 0.01 100 0.00 100 0.01 100 0.00 100 0.02

계 60.65 　 31.94 　 1.78 　 1.55 　 95.92

WJ2

밭 1.25 63 0.24 74 0.10 82 0.04 85 1.63

CN II

= 69.3

CN III

= 83.9

논 15.99 79 4.33 79 1.28 79 0.83 79 22.43

산림 44.12 56 27.97 75 0.96 86 0.45 91 73.49

초지 2.70 30 0.53 58 0.23 71 0.10 78 3.57

나지 1.73 77 0.42 86 0.25 91 0.04 94 2.42

시가화지역 10.73 89 1.79 92 0.61 94 0.36 95 13.50

수역 0.02 100 0.00 100 0.01 100 0.00 100 0.03

계 76.55 　 35.28 　 3.43 　 1.82 　 117.08

WJ1

밭 1.77 63 0.36 74 0.14 82 0.06 85 2.33

CN II

= 69.4

CN III

= 83.9

논 20.88 79 5.09 79 1.50 79 1.07 79 28.53

산림 52.07 56 37.13 75 1.23 86 0.65 91 91.08

초지 3.59 30 0.69 58 0.32 71 0.14 78 4.74

나지 2.13 77 0.54 86 0.26 91 0.04 94 2.97

시가화지역 11.76 89 2.33 92 0.68 94 0.38 95 15.16

수역 0.02 100 0.00 100 0.01 100 0.00 100 0.03

계 92.24 　 46.14 　 4.14 　 2.34 　 144.85

WJ0

밭 1.87 63 0.38 74 0.17 82 0.07 85 2.49

CN II

= 69.4

CN III

= 83.9

논 22.23 79 5.50 79 1.65 79 1.14 79 30.51

산림 54.35 56 37.72 75 1.70 86 0.75 91 94.51

초지 3.84 30 0.75 58 0.37 71 0.15 78 5.11

나지 2.32 77 0.61 86 0.29 91 0.05 94 3.26

시가화지역 11.86 89 2.35 92 0.69 94 0.38 95 15.29

수역 0.02 100 0.00 100 0.01 100 0.00 100 0.04

계 96.49 　 47.30 　 4.87 　 2.54 　 151.20


- 62 -

유역도 토지피복도 정밀토양도

⇓

⇒

수문학적 토양군 분류 토양도 레스터 변환

⇓

⇒

중첩에 의한 셀별 산정CN 소유역별 평균 산정CN

그림 < 4.11> 유출곡선지수 산정 절차(CN)


- 63 -

4.3.3 도달시간 산정

1) 기존 도달시간 공식

자연유역의 도달시간 산정에는 다음과 같이 외국에서 개발된 공식 공Kirpich , Rziha

식 공식 공식 등의 경험공식들을 주로 사용하고 있다, Kraven ( ), Kraven ( ) .Ⅰ Ⅱ

• 공식 농경지 소유역을 대상으로 유도된 공식Kirpich :

Tc SL

• 공식 자연하천의 상류부 에 적용되는 공식Rziha : (S 1/200)≥

Tc SL

• 공식 자연하천의 하류부 에 적용되는 공식 Kraven ( ): (S<1/200)Ⅰ

Tc SL

• 공식 자연하천의 경사별 유속을 적용하는 공식Kraven ( ): Ⅱ

Tc VL

(S<1/200: V=2.1m/s, 1/200 S 1/100≦ ≦ : V=3.0m/s, S>1/100: V=3.5m/s)

여기서 Tc는 도달시간 은 유로연장 는 평균경사 무차원 는 평(min), L (km), S ( ), V

균유속 이다(m/s) .

기존 도달시간 경험공식을 대상유역에 적용하여 보면 대부분 산정 결과의 차이가 매우

크게 나타나지만 적절한 채택 기준은 아직까지 제시되지 않고 있으므로 유속을 토대로 하,

는 공식이 가장 많이 사용되고 있다Kraven( ) .Ⅱ

2) 신규 도달시간 공식

현재 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 공식의 경우 경사구간별 유속을 Kraven( ) Ⅱ

제시하고 있으므로 유속의 불연속이 발생하게 되며 경사가 매우 완만한 구간 및 경사가 ,

매우 급한 구간에는 적용하기 곤란한 문제점 등을 가지고 있다.

이에 따라 급경사부의 유속은 기존 소하천정비종합계획 내용을 참조하고 완경사부의

유속은 금강유역종합치수계획 보고서 국토해양부(2008, )에서 소개된 수정 공식Kraven(II)

의 내용을 참조하여 급경사부와 완경사부 유속을 보완하여 연속형 공식으로 제시Kraven

하였다.


- 64 -

연속형 공식 형태는 공식 와 동일하며 단지 경사구간별 유속을 급Kraven Kraven ( )Ⅱ

경사부와 완경사부로 나누어서 평균유속 를 하도경사 의 항으로 표시된 회귀방정식은 V S

다음과 같다.

급경사부(S>3/400): V S

, Vmax=4.5 m/s ················· (3.5)

완경사부(S 3/400): ≤ V SS , Vmin =1.6 m/s

3) 도달시간 채택

도달시간은 유역최원점에서 하도시점까지의 도달시간도 하도의 도달시간 산정 방법과

동일한 방법을 적용하고 홍수량 산정지점에서의 등가경사로 도달시간을 한꺼번에 산정하,

는 방식이 아닌 구간별로 도달시간을 더하여 산정하는 방식을 채택하였다.

각종 경험공식에 의한 도달시간 산정 결과는 표 와 같고 연속형 공식< 4.22> Kraven

을 채택하였다.

표 < 4.22> 도달시간 산정단위( : hr)

산정구간거 리

(km)유로경사

구간 도달시간 채 택

Kirpich RzihaKraven

( )ⅠKraven

( )Ⅱ연 속 형 Kraven

구 간도달시간

누 가도달시간

유역 최원점

-하도시점0.65 0.2615

0.08

(2.27)

0.02

(8.95)

0.01

(18.81)

0.05

(3.50)

0.04

(4.50)0.04 0.04

하도시점

-WJ510.67 0.0330

1.53

(1.94)

1.15

(2.58)

0.46

(6.48)

0.85

(3.50)

0.70

(4.23)0.70 0.74

WJ5 -WJ4 5.78 0.00961.53

(1.05)

1.30

(1.23)

0.47

(3.43)

0.54

(3.00)

0.48

(3.35)0.48 1.22

WJ4 -WJ3 1.87 0.00660.74

(0.70)

0.53

(0.98)

0.18

(2.83)

0.17

(3.00)

0.20

(2.63)0.20 1.42

WJ3 -WJ2 3.63 0.00201.96

(0.52)

2.10

(0.48)

0.66

(1.53)

0.48

(2.10)

0.63

(1.60)0.63 2.05

WJ2 -WJ1 2.07 0.00420.95

(0.60)

0.77

(0.75)

0.26

(2.24)

0.27

(2.10)

0.30

(1.90)0.30 2.35

WJ1 -WJ0 4.48 0.00351.85

(0.67)

1.85

(0.67)

0.61

(2.04)

0.59

(2.10)

0.70

(1.77)0.70 3.05

주 내는 하도 유속) ( ) (m/s)


- 65 -

4.3.4 확률홍수량 산정

가장 많이 적용하고 있는 단위도에 의한 확률홍수량은 재현기간별로 단위도에 의한 직

접유출량을 산정한 후 기저유량을 더하는 방식을 적용한다.

가. 단위도에 의한 매개변수 산정

단위도 방법으로는 자연유역에 가장 적합한 방법인 단위도를 채택하였으며Clark ,

단위도는 도달시간 Clark Tc와 저류상수 를 입력인자로 하는 매개변수 합성단위도 방K 2

법이므로 이들 매개변수만 산정하면 유효우량과의 중첩 등을 통하여 직접유출량 산정이 가

능하다 한편 도달시간 산정은 이미 기술된 바 있으므로 여기서는 생략하였다. , .

가) 저류상수 산정 방법

단위도의 저류상수를 산정하기 위한 경험공식들 중 실무에서 과거에는 Clark Russel

공식의 형태를 채택하여 왔으나 최근 들어 공식을 많이 채택하고 있다Sabol .

공식Russel •

K Tc여기서 는 저류상수K (hr), 는 도시지역 은 자(developed catchments) 1.1 2.1, ∼

연지역 은 산림지역(rural catchments) 1.5 2.8, (forest∼ 은 ed catchments)

범위의 계수8.0 12.0 , ∼ Tc는 도달시간 이다(hr) .

공식- Sabol

K A

L Tc

여기서 는 저류상수K (hr), Tc는 도달시간 은 유로연장 는 유역면적(hr), L (km), A

이다(km²) .

공식은 유역규모 및 유역형상을 고려하지 못하며 계수 Russel 의 결정이 임의적인

문제점을 지니고 있다 우리나라 실무에서 많이 채택하고 있으며 . 값을 원래 공식에서 제

시되는 범위와는 달리 통상 범위를 적용하며 일반적으로 을 채택하고 있으나 0.8 1.2 , 1.0∼

그 근거가 미약하다.

공식은 유역규모를 고려하지 못하는 문제점은 있지만 유역형상을 형상계수의 역Sabol

수의 형태로 고려하여 산출된 계수가 포함되므로 공식보다 합리적인 방법이다Russel .

한편 기존 공식의 경우 형상계수가 이하에서는 , Sabol 0.15 TcK가 매우 작아지는 경

향을 나타내며 이와 같은 경우에는 홍수량이 매우 작게 산정되는 문제점으로 인하여 실무

에 적용할 수 없는 경우가 종종 발생하고 있으므로 이와 같은 경우에는 다음과 같은 수정

공식을 적용하는 것을 검토하여야 한다Sabol .


- 66 -

KTcSF

여기서 는 수정 공식의 저류상수K Sabol (hr), Tc는 도달시간 는 형상계(hr), SF

수 이다(A/L²) .

나) 저류상수 산정

저류상수 를 공식과 공식을 산정한 결과는 표 과 같고 K Russel Sabol < 4.23> Sabol

공식을 채택하였다.

표 < 4.23> 저류상수 산정단위( : hr)

산정지점저 류 상 수 비 고

형상계수( )공식Russel 공식 채택Sabol ( )

WJ5 0.74 0.63 0.34

WJ4 1.22 1.21 0.21

WJ3 1.42 1.25 0.29

WJ2 2.05 1.89 0.24

WJ1 2.35 2.14 0.25

WJ0 3.05 3.14 0.19

나. 기저유량 산정

기저유량은 확률홍수량의 경우 유량관측상에서 연도별 풍수기 월 최대유량이 발(6 9 ) ∼

생하는 월의 일최저유량의 평균 등을 채택하고 있다.

표본유역의 기저유량은 유량관측자료가 없으므로 실무에서 일반적으로 사용하는 0.10

를 적용하였다m³/s/km² .

4.3.5 설계홍수량 산정

일단 기존 하천정비와 동일하게 계획빈도를 설정한 결과 대부분 지점은 년빈도이고 80

최상류 지점만 년빈도 확률홍수량을 설계홍수량으로 결정하게 된다50 .


- 67 -

가. 하도추적을 포함한 방법 비교 방안( )

하도추적을 포함한 방법을 이용한 확률홍수량 산정 결과는 표 와 같고 원주천 < 4.24> ,

하류단의 설계홍수량은 년빈도 80 1,680 이다m³/s .

한편 하류단의 유역이 길고 가늘어서 하류단의 홍수량이 직상류지점의 홍수량보다 역,

전되는 경우가 발생하고 있으며 이런 경우에는 직상류지점의 홍수량을 채택하였다.

표 < 4.24> 확률홍수량 및 설계홍수량 하도추적을 포함한 방법( )단위( : m³/s)


(km²)

재 현 기 간비 고

년2 년10 년30 년50 년80 년100 년200

WJ5 39.21194 351 449 495 534 553 615

(320) (260) (260) (260) (260) (260) (240)

WJ4 56.41263 478 613 675 728 754 838

(360) (340) (340) (320) (320) (320) (320)

WJ3 95.92470 846 1,078 1,186 1,277 1,322 1,468

(340) (320) (320) (320) (320) (260) (300)

WJ2 117.08558 992 1,262 1,389 1,493 1,546 1,715

(380) (360) (300) (300) (300) (300) (300)

WJ1 144.85682 1,209 1,538 1,691 1,820 1,883 2,086

(400) (380) (320) (320) (320) (320) (320)

WJ0 151.20

677 1,200 1,525 1,674 1,800 1,862 2,064계산치

(420) (400) (400) (380) (380) (380) (380)

682 1,209 1,538 1,691 1,820 1,883 2,086채택치

(420) (400) (400) (380) (380) (380) (380)

주 내는 임계지속기간) ( )

나. 하도추적을 제외한 방법 채택 방안( )

하도추적을 제외한 방법을 이용한 확률홍수량 산정 결과는 표 와 같고 원주천 < 4.25> ,

하류단의 설계홍수량은 년빈도 80 1,189 이다m³/s .

한편 하류단의 유역이 길고 가늘어서 하류단의 홍수량이 직상류지점의 홍수량보다 역,

전되는 경우가 발생하고 있으며 이런 경우에는 직상류지점의 홍수량을 채택하였다.

원주천 하류단에서 하도추적을 포함한 방법과 제외한 방법을 적용한 경우의 계획빈도

인 년빈도 홍수수문곡선을 나타내면 그림 와 같고 최종 설계홍수량으로 하도추80 < 4.12> ,

적을 제외한 방법을 채택하였다.


- 68 -

표 < 4.25> 확률홍수량 및 설계홍수량 하도추적을 제외한 방법( )단위( : m³/s)


(km²)

재 현 기 간비 고

년2 년10 년30 년50 년80 년100 년200

WJ5 39.21200 365 471 521 561 581 646

(340) (260) (260) (260) (260) (260) (260)

WJ4 56.41224 409 527 580 626 648 720

(440) (420) (420) (400) (400) (400) (400)

WJ3 95.92385 690 881 968 1,042 1,078 1,196

(460) (440) (440) (420) (420) (420) (420)

WJ2 117.08406 720 915 1,002 1,078 1,116 1,234

(640) (600) (600) (580) (600) (580) (580)

WJ1 144.85473 838 1,064 1,163 1,253 1,297 1,432

(680) (660) (640) (640) (640) (640) (620)

WJ0 151.20

421 745 946 1,034 1,113 1,151 1,271계산치

(940) (840) (840) (840) (820) (840) (840)

473 838 1,064 1,163 1,253 1,297 1,432채택치

(940) (840) (840) (840) (820) (840) (840)

주 내는 임계지속기간) ( )

0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620 1800Time(min)

0

400

800

1200

1600

2000

Discharge(cms)

하하하하 하하 하하

하하하하 하하 하하

그림 < 4.12> 원주천 하류단 홍수수문곡선 비교 하도추적 포함 및 제외( )


- 69 -

4.4 기존 하천기본계획과의 비교 검토･4.4.1 강우 분석

강우 분석 방법과 관련하여 우량관측소 선정 강우자료 기간 및 종류 지점확률강우량 , ,

산정 방법 면적확률강우량 산정방법 설계강우 시간분포 등을 비교한 결과는 표 과 , , < 4.26>

같다.

동 표를 살펴보면 많은 항목에 변화가 있으므로 강우로 인한 홍수량의 증감을 예측하

기는 곤란하다.

기존 하천기본계획의 일 강우량과 금회 설계요령의 시간의 확률강우량을 비교한 1 24

결과는 표 과 같고 금회가 약간 증가하는 것으로 나타나고 있지만 면적우량환산계< 4.27> ,

수를 적용하면 약간 감소할 것으로 추정된다.

표 < 4.26> 강우 분석 방법 비교

구 분 기존 하천기본계획 설계홍수량 산정요령 비 고

우량관측소 선정 원주관측소 국토해양부( ) 원주관측소 기상청( )국토해양부 관할

원주관측소폐쇄(‘97)

강우량 자료 기간 및 종류

년 개년1914 1997 (84 )∼일강우량자료(1day)

년 개년1973 2010 (38 )∼시우량자료 시간(1 24 )∼

지점확률강우량산정방법

모멘트법분포Gumbel

확률가중모멘트법분포Gumbel

면적확률강우량 산정방법

미고려 면적우량환산계수 적용 면적우량환산계수

설계강우 시간분포 방법Mononobe 방법 분위Huff 3

표 < 4.27> 지점확률강우량 비교

재현기간 기존 하천기본계획(1day) 설계홍수량 산정요령(24hr) 비 고

년2 125.1 154.0

년10 - 251.6

년20 276.0 288.9

년30 300.0 310.4

년50 330.0 337.3

년80 357.4 361.8 계획빈도

년100 370.4 373.4

년200 - 394.5


- 70 -

4.4.2 설계홍수량 산정

1) 유효유량

유효우량 산정에 필요한 유출곡선지수 산정을 비교한 결과는 표 과 같고 (CN) < 4.28>

금회 산정요령이 약간 증가하는 것으로 나타나고 있다.

증가의 주요 원인은 산림의 유출곡선지수를 기존 하천기본계획에서는 수림의 보통조건

을 채택하였지만 금회 산정요령에서는 산림의 매우불량 조건을 적용한 것에 기인하는 것으

로 판단된다.

표 < 4.28> 유출곡선지수 비교(CN)

산정지점 기존 하천기본계획 설계홍수량 산정요령 비 고

WJ5 73.7 82.4

WJ4 75.9 81.8

WJ3 76.4 83.2

WJ2 76.8 83.9

WJ1 76.9 83.9

WJ0 76.9 83.9

2) 설계홍수량 산정 방법

설계홍수량 산정 방법을 합성단위도 방법 도달시간 산정 방법 저류시간 산정 방법 등, ,

으로 비교한 결과는 표 와 같다< 4.29> .

동 표를 살펴보면 합성단위도 방법은 단위도로 동일한 반면 도달시간은 Clark

공식과 연속형 공식으로 상이하고 저류상수는 확인불가와 공식Kraven( ) Kraven Sabol Ⅱ

으로 상이한 것으로 나타나고 있다.

표 < 4.29> 설계홍수량 산정방법 비교

구 분 기존 하천기본계획 설계홍수량 산정요령 비 고

합성단위도 방법 단위도Clark 단위도Clark

도달시간(Tc) Kraven( )Ⅱ 연속형 Kraven

저류상수(K) 확인 불가 공식Sabol


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단위도의 매개변수 비교는 표 과 같고 동 표에 나타난 바와 같이 기존 Clark < 4.30> ,

하천기본계획의 저류상수 산정 방법을 확인할 수 없으므로 설계홍수량의 산정 방법으로 인

한 홍수량의 증감을 예측하기는 곤란하다.

표 < 4.30> 단위도의 매개변수 비교Clark 단위( : hr)

산정지점기존 하천기본계획 설계홍수량 산정요령

비 고도달시간(Tc) 저류상수(K) 도달시간(Tc) 저류상수(K)

WJ5 0.88 확인 불가 0.74 0.63

WJ4 1.38 〃 1.22 1.21

WJ3 1.63 〃 1.42 1.25

WJ2 2.03 〃 2.05 1.89

WJ1 2.30 〃 2.35 2.14

WJ0 2.90 〃 3.05 3.14

3) 설계홍수량

설계홍수량 산정 결과를 하천기본계획과 금회 설계요령의 하도추적 제외 방법과 하도

추적 포함방법에 대하여 정리하면 표 과 같다< 4.31> .

표 < 4.31> 기존 하천기본계획과의 설계홍수량 비교


(km²)

설계홍수량(m³/s)비 고

계획빈도( )기존 하천기본계획설계홍수량 산정요령

하도추적 포함 하도추적 제외

WJ5 39.21569 495 521

년50( - ) (260) (260)

WJ4 56.41680 728 626

년80( - ) (320) (400)

WJ3 95.921,092 1,277 1,042

〃( - ) (320) (420)

WJ2 117.081,233 1,493 1,078

〃( - ) (300) (600)

WJ1 144.851,375 1,820 1,253

〃( - ) (320) (640)

WJ0 151.201,339 1,820 1,253

〃( - ) (380) (820)

주 는 임계지속기간 분) ( ) ( , min)


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동 표를 살펴보면 하류단의 설계홍수량은 기존 하천기본계획은 1,339 금회 설계m³/s,

홍수량 산정요령의 하도추적 포함의 경우 1,820 하도추적 제외의 경우 로 m³/s, 1,253m³/s

산정되고 있다 기존 하천기본계획과의 비교에서 하도추적 포함의 경우 약 . 125 정도이%

고 하도추적 제외의 경우 약 89 정도로 나타나고 있다% .

최종 채택된 하도추적 제외의 설계홍수량이 기존 하천기본계획의 설계홍수량보다 낮게

산정되는 이유는 명확하지는 않지만 저류상수 산정에 기인하는 것이 가장 클 것으로 추정

되며 부가적인 요인으로는 면적우량환산계수의 적용 등에 의한 것으로 판단된다.

설계홍수량산정요렁_국토부자료

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