한강유역 지천홍수예보모형 개발 및 매개변수 최적화

• 영문명: Development of Comprehensive Flood Forecasting Models for Main Tributaries in the Han River and Parameter Optimization
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 박희성 정건희 Park, Hee-Seong Chung, Gunhui
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』13권6호, 381~392쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2013.12.31

국문 초록

본 연구에서는 2012년 개선되어 우리나라 주요하천의 홍수예보에 사용되는 개선된 4대강 통합홍수예보모형을 한강의 주요지천인 중랑천, 왕숙천, 탄천, 안양천에 적용하기 위해 기존의 한강지천홍수예보모형을 개선하고 실무에서 사용될 매개변수 값을 제안하였다. 지천홍수예보는 짧은 도달시간으로 인해 선행예보시간이 충분하지 않아, 지천별 매개변수 값을 지정해 사용하는 경우가 일반적이다. 그러므로 본 연구에서는 각 지천의 과거 강우사상을 이용하여 새롭게 개발된 지천홍수예보모형의 매개변수 값을 제안하였다. 새롭게 개발된 지천홍수예보모형은 기존의 저류함수법을 이용하여 유역의 유출을 계산하면서도 지하수 침투 및 침루, 지하수 유출 모형이 추가되어 연속형 저류함수모형의 성격을 띄고 있다. 이에 장기유출자료를 활용한 토양수흐름 모형의 매개변수 최적화를 한 후, 강우사상별 매개변수를 다시 최적화하는 2단계 최적화를 수행하였다. 이는 장기유출자료를 활용하여 지표하 및 지하수 유출을 계산하는 토양수흐름 모형의 매개변수를 1단계로 최적화하고, 최적화된 매개변수를 적용하여 침투율모형을 안정화시킨 후, 각각의 호우사상별 유역과 하도의 저류함수법 매개변수를 2단계로 최적화하는 것이 실제 유출현상을 모의하기에 적절하다고 판단하였기 때문이다. 최적화 결과는 매개변수의 분포를 이용하여 제시함으로써 각각의 매개변수가 가지는 유출에 대한 민감도 및 매개변수의 사용 가능 범위를 이해할 수 있도록 하였다. 그러나 제시된 범위가 어떤 경향성을 보이지는 않는 것으로 판단되었다. 또한 제시된 범위만으로는 실무에서 혼란을 야기할 수 있으므로, 대표 매개변수 값을 제안하였다. 대표 매개변수 값을 제안하기 위한 방법으로 가중평균, 중앙값, 대표호우사상을 이용하는 방법과 3가지를 계산한 후 가장 잘 맞는 경우를 선택하는 방법 등 4가지를 제안하여 그 결과를 분석하였다. 그 결과 3가지 방법으로 계산된 결과중 가장 잘 맞는 것을 선택하는 방법이 지천홍수예보에 상당히 효율적인 것으로 나타났다.

영문 초록

In this study, comprehensive flood forecasting model for main tributaries in the Han river was developed using the model structures of comprehensive 4 rivers flood forecasting model newly coded in 2012. The main tributaries in the Han river is Joong-Rang Cheon, Wang-Seok Cheon, Tan Cheon, and An-Yang Cheon. The optimized parameters in the tributaries were proposed as well. In the tributaries, because of the short forecasting time, the model parameters tend to be determined in each basin. Therefore, the optimized parameters in the newly developed flood forecasting model were proposed. Storage function method is also utilized in the comprehensive flood forecasting model with the combination of the subsurface flow model which is for calculating infiltration, percolation, and groundwater flow. Therefore, the newly developed flood forecasting is applicable in the long-term river flow forecasting. The 2-stage optimization was proposed. In the first stage, parameters in the subsurface flow model were optimized using a long-term rainfall-runoff data, and the parameters for the storage function method were optimized in the second stage using the rainfall events. A range of the optimized parameters was presented, from which the sensitivities and the parameters could be estimated. However, the understandable interpretation about the ranged parameters was not possible. Therefore, the representative parameters were proposed using weighted average, middle value, and representative rainfall events. As a result, the parameter value which provide the smallest error was selected as the final proposed parameter. It could improve the efficiency of the runoff forecasting in the practical application.

키워드

4대강 통합홍수예보모형 지천홍수예보 저류함수법 토양수흐름 모형 매개변수 최적화 4 river comprehensive flood forecasting model flood forecasting model in main tributaries storage function method subsurface flow model parameter optimization