도시침수현상은 하수관망뿐만 아니라 토지이용상황, 배수시스템과 같은 인위적인 요소에 의해 크게 영향을 받으며, 지표류의 유하 방향에 있어서도 배수체계, 도로 및 건물과 같은 시설물에 의해 변화하게 된다. 지금까지 국내 침수에 대한 해석은 해석상의 어려움으로 인하여 과거 범람상황 및 지형도를 통한 경험적 추정과 하수관망 모델을 이용한 침수해석에 의존해 오고 있다. 하지만 실제 침수현상을 재현하고 정량적인 침수해소 대책을 수립하기 위해서는 하수관망으로 유입된 후 월류되거나 처음부터 미유입된 우수유출수로 인해 발생하는 침수현상 등을 분석하여야 하며, 이를 위해서는 도로 및 건물과 같은 시설물에 의해 변화하는 지표류를 재현하여야 한다. 최근 선진국에서는 지표면의 고도모델과 하수관망의 모델을 ...
도시침수현상은 하수관망뿐만 아니라 토지이용상황, 배수시스템과 같은 인위적인 요소에 의해 크게 영향을 받으며, 지표류의 유하 방향에 있어서도 배수체계, 도로 및 건물과 같은 시설물에 의해 변화하게 된다. 지금까지 국내 침수에 대한 해석은 해석상의 어려움으로 인하여 과거 범람상황 및 지형도를 통한 경험적 추정과 하수관망 모델을 이용한 침수해석에 의존해 오고 있다. 하지만 실제 침수현상을 재현하고 정량적인 침수해소 대책을 수립하기 위해서는 하수관망으로 유입된 후 월류되거나 처음부터 미유입된 우수유출수로 인해 발생하는 침수현상 등을 분석하여야 하며, 이를 위해서는 도로 및 건물과 같은 시설물에 의해 변화하는 지표류를 재현하여야 한다. 최근 선진국에서는 지표면의 고도모델과 하수관망의 모델을 맨홀과 연결하여 지표와 관로의 유출현상을 동시에 모의(이중배수체계 모델링)하고 있다. 본 연구는 하수관로 정비를 위한 효율적인 해석방법을 도출하기 위하여 이중배수체계 모델을 이용하여 미계측유역의 침수해석을 수행하고 유역의 침수방지대책을 위한 적정 강우 빈도를 살펴보고자 하였다. 연구대상 지역은 환경부에서 공모사업으로 시행 중인 중점관리지역 침수예방사업 지역 중 침수대책으로 관로정비를 통한 방지대책을 세운 무안군으로 선정하였으며, 세부적으로 과거 동시대의 침수피해와 지형적 여건이 비슷한 양상을 가지고 있어 비교분석이 가능한 몽탄면과 해제면을 대상으로 실시하였다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
첫째, 이중배수체계 모델인 XP-SWMM모형을 이용하여 도시지역의 내수침수를 해석하였으며, 모형의 검증을 위해 강우 및 유량조사를 실시하였다. 조사결과에서 얻은 실측자료로 검∙보정을 실시하여 시행착오법에 의한 실측치와 최대유량, 기 침수면적과 모의된 침수면적의 각각 90~110% 범위내로 산정하여 보정하고 검증을 수행하였다. 분석 결과 90.0~109.7% 사이 값으로 계산하여 모델의 신뢰성을 확보할 수 있었다.
둘째, 결정은 강우자료를 획득하여 확률빈도별로 강우강도를 유도하여 확률빈도별 홍수량을 산정하였다. 확률강우량 산정시 지속시간이 길어짐에 따라 첨두강우량이 줄어들어 과소우수량이 산정되는 Huff분포법 보다는 지속시간에 관계없이 계획빈도와 동일한 강우량이 분포되는 ABM법을 이용하여 강우 분포를 산정하여 모델에 적용하는 것이 실질적으로 안정적인 계획우수량 산정이 된다는 결과를 얻었다. 최근 침수해소 예방연구에서 적용되는 ABM법을 이용하여 강우 분포를 산정하여 모델에 적용한 것은 실무 적용시에 권장할 사항이라고 분석되었다.
셋째, 이중배수체계시뮬레이션 분석을 통하여 확률빈도별 침수지역 및 침수우려지역을 검토한 결과 기존 하수도시스템 배수능력 모의(30년, 50년빈도)에서 대부분의 구간에서 통수능력 부족에 따른 내수침수가 발생하였으며, 계획홍수위를 적용한 외수위 영향을 검토한 결과 외수위에 의한 내수침수는 없는 것으로 나타났다. 그리고 재현빈도의 증가에 따라 침수심은 빈도에 따라 증가하지만 침수면적은 유사한 것으로 나타났다.
넷째, 10년, 30년, 50년, 80년, 100년 빈도의 확률강우량을 적용하여 침수지역 변화를 분석한 결과, 주요 침수구간 관로의 수리적 특성은 빈도가 증가할수록 유량증가에 따라 침수수심 유속, 수위가 증가하는 것으로 분석되었다. 각 빈도별 증가폭을 고려하면 30년 빈도 이상에서는 소폭의 증가가 이루어지고 10년에서 30년 빈도의 변화 시에 급격한 증가가 나타났다. 이러한 결과는 기존 시설기준에서 제시하고 있는 하수관로의 30년 빈도 적용을 뒷받침 해 주는 좋은 예로 판단된다.
본 연구는 국내에서 실시되고 있는 침수방지 대책 수립의 최적방안을 모색한 연구로 미계측유역을 대상으로 이중배수체계 모델의 적합성을 살펴보고 유역의 침수방지대책을 위하여 적정 강우 빈도를 살펴보았다. 향후 도시 지역의 침수방지를 위하여 침수지역의 정밀 조사와 적절한 모델의 선정을 통하여 지역 여건에 맞는 방지대책이 수립되어야 시민의 안정성을 확보할 수 있을 것이다. 더불어 도시유역에서 발생할 수 있는 침수대책에 대한 연구와 실무에서 적용된 사례 분석의 결과를 종합하여 도시유역의 침수방지대책에 관한 연구가 진행된다면 최적화된 도시 방재를 위한 기초자료가 될 것으로 판단된다.
도시침수현상은 하수관망뿐만 아니라 토지이용상황, 배수시스템과 같은 인위적인 요소에 의해 크게 영향을 받으며, 지표류의 유하 방향에 있어서도 배수체계, 도로 및 건물과 같은 시설물에 의해 변화하게 된다. 지금까지 국내 침수에 대한 해석은 해석상의 어려움으로 인하여 과거 범람상황 및 지형도를 통한 경험적 추정과 하수관망 모델을 이용한 침수해석에 의존해 오고 있다. 하지만 실제 침수현상을 재현하고 정량적인 침수해소 대책을 수립하기 위해서는 하수관망으로 유입된 후 월류되거나 처음부터 미유입된 우수유출수로 인해 발생하는 침수현상 등을 분석하여야 하며, 이를 위해서는 도로 및 건물과 같은 시설물에 의해 변화하는 지표류를 재현하여야 한다. 최근 선진국에서는 지표면의 고도모델과 하수관망의 모델을 맨홀과 연결하여 지표와 관로의 유출현상을 동시에 모의(이중배수체계 모델링)하고 있다. 본 연구는 하수관로 정비를 위한 효율적인 해석방법을 도출하기 위하여 이중배수체계 모델을 이용하여 미계측유역의 침수해석을 수행하고 유역의 침수방지대책을 위한 적정 강우 빈도를 살펴보고자 하였다. 연구대상 지역은 환경부에서 공모사업으로 시행 중인 중점관리지역 침수예방사업 지역 중 침수대책으로 관로정비를 통한 방지대책을 세운 무안군으로 선정하였으며, 세부적으로 과거 동시대의 침수피해와 지형적 여건이 비슷한 양상을 가지고 있어 비교분석이 가능한 몽탄면과 해제면을 대상으로 실시하였다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
첫째, 이중배수체계 모델인 XP-SWMM모형을 이용하여 도시지역의 내수침수를 해석하였으며, 모형의 검증을 위해 강우 및 유량조사를 실시하였다. 조사결과에서 얻은 실측자료로 검∙보정을 실시하여 시행착오법에 의한 실측치와 최대유량, 기 침수면적과 모의된 침수면적의 각각 90~110% 범위내로 산정하여 보정하고 검증을 수행하였다. 분석 결과 90.0~109.7% 사이 값으로 계산하여 모델의 신뢰성을 확보할 수 있었다.
둘째, 결정은 강우자료를 획득하여 확률빈도별로 강우강도를 유도하여 확률빈도별 홍수량을 산정하였다. 확률강우량 산정시 지속시간이 길어짐에 따라 첨두강우량이 줄어들어 과소우수량이 산정되는 Huff분포법 보다는 지속시간에 관계없이 계획빈도와 동일한 강우량이 분포되는 ABM법을 이용하여 강우 분포를 산정하여 모델에 적용하는 것이 실질적으로 안정적인 계획우수량 산정이 된다는 결과를 얻었다. 최근 침수해소 예방연구에서 적용되는 ABM법을 이용하여 강우 분포를 산정하여 모델에 적용한 것은 실무 적용시에 권장할 사항이라고 분석되었다.
셋째, 이중배수체계 시뮬레이션 분석을 통하여 확률빈도별 침수지역 및 침수우려지역을 검토한 결과 기존 하수도시스템 배수능력 모의(30년, 50년빈도)에서 대부분의 구간에서 통수능력 부족에 따른 내수침수가 발생하였으며, 계획홍수위를 적용한 외수위 영향을 검토한 결과 외수위에 의한 내수침수는 없는 것으로 나타났다. 그리고 재현빈도의 증가에 따라 침수심은 빈도에 따라 증가하지만 침수면적은 유사한 것으로 나타났다.
넷째, 10년, 30년, 50년, 80년, 100년 빈도의 확률강우량을 적용하여 침수지역 변화를 분석한 결과, 주요 침수구간 관로의 수리적 특성은 빈도가 증가할수록 유량증가에 따라 침수수심 유속, 수위가 증가하는 것으로 분석되었다. 각 빈도별 증가폭을 고려하면 30년 빈도 이상에서는 소폭의 증가가 이루어지고 10년에서 30년 빈도의 변화 시에 급격한 증가가 나타났다. 이러한 결과는 기존 시설기준에서 제시하고 있는 하수관로의 30년 빈도 적용을 뒷받침 해 주는 좋은 예로 판단된다.
본 연구는 국내에서 실시되고 있는 침수방지 대책 수립의 최적방안을 모색한 연구로 미계측유역을 대상으로 이중배수체계 모델의 적합성을 살펴보고 유역의 침수방지대책을 위하여 적정 강우 빈도를 살펴보았다. 향후 도시 지역의 침수방지를 위하여 침수지역의 정밀 조사와 적절한 모델의 선정을 통하여 지역 여건에 맞는 방지대책이 수립되어야 시민의 안정성을 확보할 수 있을 것이다. 더불어 도시유역에서 발생할 수 있는 침수대책에 대한 연구와 실무에서 적용된 사례 분석의 결과를 종합하여 도시유역의 침수방지대책에 관한 연구가 진행된다면 최적화된 도시 방재를 위한 기초자료가 될 것으로 판단된다.
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