면적확률강우량 산정 및 강우의 시간분포

(1) 확률강우량은 지점확률강우량과 면적확률강우량으로 구분되며 유역면적 25.9㎢ 이상인 경우 면적확률강우량을 적용한다.
(2) 면적확률강우량은 홍수량 산정지점을 기준으로 지점확률강우량에 면적우량환산계수(Areal Reduction Factor, ARF)를 곱하여 면적확률강우량을 산정한다.
(3) 강우시간분포는 수정 Huff 4분위법을 적용하며, 3분위를 채택하고, 무차원 누가곡선의 50% 분위를 적용하여 산정한다.

1. 면적확률강우량 산정

• 일정한 강우지속기간 동안 유역에 내린 평균우량 깊이는 호우중심으로부터 멀어질수록 감소하며, 면적강우량은 유역에 내린 총강우량을 유역면적으로 나눈 등가우량깊이를 의미하므로 호우중심으로부터 면적이 증가함에 따라 면적강우량은 점점 작아지게 된다. 이와 같이 공간분포 및 이동 등으로 인해 강우가 유역 전반에 걸쳐 동일한 형태로 발생하지 않으므로 유역의 면적강우량은 관측소의 지점강우량보다 작아지게 된다.
• 확률강우량은 지점확률강우량과 면적확률강우량으로 구분되며, 유역면적이 25.9㎢ 이상인 경우에는 면적확률강우량을 적용한다.
• 면적확률강우량은 유역내에 여러 관측소가 존재할 경우 Thiessen 방법 등으로 가중평균한 동시간 임의시간 면적강우량의 연최대치 계열을 작성하고, 이를 빈도해석하는 것이 원칙이다. 그러나 우리나라는 충분한 동시간 임의시간 강우량자료의 수집이 곤란하므로 다음과 같은 방안으로 면적강우량을 산정한다.
• 홍수량 산정지점을 기준으로 상류 유역에 대해 채택된 관측소별 확률강우량을 Thiessen 방법을 이용해서 유역평균강우량으로 계산한 후, 여기에 면적우량환산계수(Areal Reduction Factor, ARF)를 곱하여 면적확률강우량을 산정한다.
• 제주도는 지형의 특수성을 고려하여 「제주형 하천기본계획 수립 및 하천시설 관리 매뉴얼(제주도, 2013)」에 의거 등우선법으로 유역평균강우량을 산정한다.
• 면적우량환산계수 산정 시 적용 기준면적은 홍수량 산정지점의 유역면적을 기준으로 하며, 유역분할로 인해 소유역별 홍수량을 산정할 경우에도 동일하게 적용한다.
• 면적우량환산계수를 실제 유역에 적용할 경우 재현기간별 지속기간별 면적우량환산계수를 산정한 후 이를 면적별 강우지속기간-면적우량환산계수 형태의 회귀곡선으로 유도하며, 회귀상수가 제시되지 않은 지속기간 등은 인접 지속기간의 면적우량환산계수를 선형보건하여 적용한다.

면적우량환산계수 회귀식

 

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2. 강우의 시간분포

• 확률강우량은 지속기간별 강우 총량이기 때문에 각 지속기간내 강우의 시간적 변화를 전혀 반영하지 못한다. 따라서 확률강우량을 유출모형에 적용하여 홍수량을 산정하기 위해서는 관측호우와 같이 지속기간 내 시간적 분포를 고려한 강우주상도의 작성이 필요하다.
• 기존 강우의 시간분포 방법에는 Mononobe 방법, Huff 방법, Keifer & Chu 방법, Pilgrim & Cordery 방법, Yen & Chow 방법, 교호블록 방법 등이 있다.
• 표준지침에서 강우의 시간분포는 해당지점에 대한 강우의 시간적, 양적 특성을 고려할 수 있도록 집중호우 기준으로 작성된 수정 Huff 방법을 적용한다. 「한국형 수문량 분석 선진화 기술 개발(국토교통부, 2017)」 연구에서 제시한 '집중호우 기준' 이란 시강우량 30mm 이상이거나, 일강우량 80mm 이상이거나, 일강우량이 연강우량의 10% 이상인 경우의 강우사상이다.
• Huff 무차원 누가곡선식 유도 시 강우관측소별 집중호우사상이 부족하여 지역빈도해석으로 구분한 군집지역(26개)의 회귀상수를 산정하여 부록(연구보고서)에 제시하였다. 강우의 시간분포 시 각 강우관측소의 해당 군집지역에 해당하는 수정 Huff 무차원 누가곡선식을 사용한다.
• 제주도는 지형의 특수성을 고려하여 「제주형 하천기본계획 수립 및 하천시설 관리 매뉴얼(제주도, 2013)」에 의거 「확률강우량도 개선 및 보완연구(국토해양보, 2011)」에서 제시한 총강우량 25.4mm(1in) 이상인 경우의 강우사상을 적용하여 산정된 Huff 무차원 누가곡선식을 적용한다.
• Huff 분위별 9가시 형태(확률 10 ~ 90%)의 무차원 누가곡선식 중에서 일반적으로 첨두 강우강도가 해당분위의 가운데에서 발생하는 50%를 채택한다.
• Huff 방법 분위 선정은 「확률강우량도 개선 및 보완 연구(국토해양부, 2011)」에 의거 최빈분위(2, 3분위) 중 3분위를 안전측으로 채택한다.

 

출처 : 홍수량산정 표준지침