강우량 자료의 증가 경향성을 고려한 강우빈도해석

Abstract

최근 우리나라 집중 호우의 발생이 잦아지고 강우 강도가 증가하면서 강우로 인한 극심한 홍수 피해가 빈번히 발생하고 있다. 최근의 강우자료를 분석한 결과 강우량의 증가 경향성을 나타내고 있는 지점이 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 현재 수공구조물 설계 시 사용하는 강우빈도해석법의 경우 강우량 자료의 정상성을 가정한 빈도해석을 수행하고 있고, 이는 강우량의 증가 경향성을 반영할 수 없는 단점이 있다. 또한 재해영향평가 관련 규정에서는 경향성이 존재하는 경우 설계빈도를 조정하도록 제안한 바 있으나, 적절한 설계 빈도 조정에 관한 기준이 없는 것이 현실이다. 따라서 수공구조물의 계획 및 설계에서 강우의 증가경향을 반영한 목표연도 확률강우량을 산정하여 수공구조물 계획 및 설계에 적용이 필요하다. 본 연구에서는 30년 이상 자료보유기간을 가진 기상청 관할 56개 강우관측소의 강우 자료를 분석하여 증가 경향성이 존재하는 7개 지점을 대상지점으로 선정하였다. 대상지점의 초기 20년을 기준으로 1년씩 강우자료를 추가하여 생성한 강우자료를 이용하여 연 최대 강우량 평균, 위치매개변수, 축척매개변수 간 관계를 분석하고 목표연도의 매개변수를 추정하였다. 산정된 목표연도 매개변수를 적용하여 목표연도 확률강우량을 산정하였다. 현재 10년 단위의 유역종합치수계획의 수립이 규정되어 있어, 본 연구에서는 2006년까지 강우량 자료를 이용하여 2020년을 목표연도로 설정한 강우빈도해석을 수행하였다. 적용 분포로서는 실무에서도 가장 많이 사용되는 분포이며, 우리나라 전국을 대상으로 분석한 ‘한국 확률강우량도 작성’(2000, 건교부)에서 모든 관측소에 대하여 최적 확률분포형으로 채택한 Gumbel분포를 이용하였다. 정상성을 가정하여 산정한 확률강우량과 2020년을 목표연도로 하여 산정한 확률강우량을 비교한 결과 6~25%의 증가를 나타내고 있다. 목표연도 확률강우량 산정법은 기존의 정상성을 가정한 산정법에서는 구할 수 없었던 증가 경향성을 적용한 확률강우량을 산정할 수 있다. 강우량의 직접적인 변화에 기인하여 가까운 미래의 확률강우량을 산정함으로써 수공구조물 계획 및 설계에 중요한 인자로 사용될 수 있을 것으로 판단되며, 홍수 피해 경감 또한 기대할 수 있다. 또한 본 연구방법을 활용하여 선형 회귀식 뿐만 아니라 비선형 함수에 의한 예측도 가능할 것으로 판단되며, 온도 등 기상자료의 변화와 강우량 변화의 관계를 이용한 추정도 가능할 것으로 생각된다.; Recently frequent occurrences of heavy rainfall and increases of rainfall intensity cause severe flood damage in Korea. An analysis of recent trend of rainfall shows that there are stations showing increase trend. But now rainfall frequency analysis used at hydrologic design assumes that rainfall data is stationary. This cannot reflect increase trend about rainfall data. And there is no suitable standard about design frequency adjustment. Therefore, it is necessary to apply probability rainfall of target year to hydrologic plan and design. In this study, after testing trend of 56 stations which have hourly data more than 30 years period belonging to Korea Meteorological Administration, I estimated probability rainfalls in a target year of 7 station showing increase trend. The parameters of the distribution in a target year were estimated with relation among mean of annual maximum rainfalls, location parameter and scale parameter using new rainfall data which added rainfall data of each one year based on first 20 years. In this study, I decided that target year is 2020 with rainfall data to 2006, Because it is ruled that basin total flood control plan would set up every 10 years. This study used Gumbel distribution that used widely in practical business in korea and adopted as optimum distribution by Korea Institute of Construction Technology A result of comparison between probability rainfall assumed stationary and target year probability rainfall in 2020 shows increase of 6~25%. Method of target year probability rainfall analysis can estimate probability rainfall reflecting increase trend. I concluded that target year probability rainfall is very important factor in hydrologic plan and design and expect reduction of flood damage by applying probability rainfall of target year to hydrologic plan and design. And target year probability rainfall could be estimated by non-linear regression and relation among rainfall data and atmospheric phenomena as well as linear regression.