최근 홍수, 태풍, 국지성 호우 등의 이상기후들이 빈번히 발생하고 있으며 특히, 바다의 만조기와 홍수 그리고 수위상승과 같은 현상들이 동시에 발생하는 복합재해로 인하여 감조하천권역의 침수사례가 증가하고 있다. 그리하여 정확하고 포괄적인 방재계획수립이 필수적이나 지자체 방재계획수립을 목적으로 10년 단위의 자연재해저감종합계획을 수립 중에 있지만, 전 지역단위 분석시 하천과 우수관망을 연계한 복합모의를 수행하지 아니하고, 정류모의를 수행하여 특성상 홍수량이 과소 산정되는 경향이 있다. 현재 방재계획 수립시에 하천은 80~100년 빈도로 설계되지만, 우수관망은 20년~50년 빈도로 설계되고 있다. 또한 감조하천의 경우 복합재해를 고려한 방재계획이 수립되어야 하지만 현재 활용 중인 수리모형 프로그램으로는 한계가 있다. 본 연구는 자료수집 및 ...
최근 홍수, 태풍, 국지성 호우 등의 이상기후들이 빈번히 발생하고 있으며 특히, 바다의 만조기와 홍수 그리고 수위상승과 같은 현상들이 동시에 발생하는 복합재해로 인하여 감조하천권역의 침수사례가 증가하고 있다. 그리하여 정확하고 포괄적인 방재계획수립이 필수적이나 지자체 방재계획수립을 목적으로 10년 단위의 자연재해저감종합계획을 수립 중에 있지만, 전 지역단위 분석시 하천과 우수관망을 연계한 복합모의를 수행하지 아니하고, 정류모의를 수행하여 특성상 홍수량이 과소 산정되는 경향이 있다. 현재 방재계획 수립시에 하천은 80~100년 빈도로 설계되지만, 우수관망은 20년~50년 빈도로 설계되고 있다. 또한 감조하천의 경우 복합재해를 고려한 방재계획이 수립되어야 하지만 현재 활용 중인 수리모형 프로그램으로는 한계가 있다. 본 연구는 자료수집 및 유역 모델링을 시작으로 기존 분석기법과 통합모델링과의 차이점을 파악해 수문량 검토와 하천 및 유역의 하수관망들을 통합하여 ‘유역 통합 모의’를 수행한다. 그리고 통합모델링을 적용한 운영방식에 대한 모의를 하고 기존 분석기법에서의 결과값과 통합모델링에서의 결과값을 비교 분석하여 차이점을 도출하고, 통합모델링에 대한 여러 가지 활용방안을 제시하는 방법으로 진행하였다. 부산에 위치한 동천 유역은 동천 본류 및 4개의 지류(부전천, 가야천, 전포천, 호계천)을 포함하는데, 부산진구의 대부분 지역과 동구의 범일동, 좌천동, 남구의 문현동, 대연동과 우암동 일부를 유역에 포함하고 있다. 그리고 본 동천 상류의 유입수로 중 소하천인 당감천이 동천 상류에서 유입되어 흐른다. 본 연구에서는 연구대상지인 동천 유역의 통합모델링을 위해 동천을 포함, 동천에 인접한 모든 법정하천의 데이터를 하천기본계획 수립 당시 구축된 HEC-RAS 데이터를 통해 수집하였다. 통합모델 구축을 위해 먼저 수집한 개별 하천 데이터를 하나의 폼으로 가공하였다. 그 후 각개별 하천의 단면 번호에 각 하천 구분을 위한 고유 코드를 부여하여 각 하천 자료 간에 충돌이 일어나지 않도록 하였다. 마지막으로 하천 측량된 도면을 바탕으로 각 개별 하천의 유출구가 정확한 동천의 합류점에 연결되도록 하였으며, 테스트 시뮬레이션으로 통합된 하천들이 제대로 분석 가능한지 확인하였다. 동천 유역 및 인접한 지방하천(부전천, 전포천, 가야천, 호계천, 부산천, 초량천)을 포함한 모형을 구축하여 유역단위 모의를 수행하였다. 기존에 수립된 하천기본계획과의 모의 결과, 기존에는 단일 모델로 홍수량 산정지점에서 각각의 홍수량이 발생하는 것으로 모의되기 때문에, 유역 전체의 많은 지점에서 하천으로 유입되는 유량이 고려되지 않아 본 연구에서 모의한 유역 통합 모델에 비해 평균적으로 수심이 과소 산정되었다. 이는 본 연구에서 실시한 모의에서는 각 지점마다 정확한 유역면적, 유역폭, 하상경사 등 다양한 인자가 입력되어 유입량과 도달시간이 계산되기 때문에 기존 하천기본계획보다 비교적 정확한 수위가 계산되는 것을 확인할 수 있었다.
최종적으로 동천유역의 주요 7개 지점의 초기 수심을 각 우수관의 만관을 기준으로 0%, 5%, 10%, 20%, 30% 만큼 증가시켜 초기 수심을 고려하였고, 바다 조위도 0.0m, 0.05m, 0.10m, 0.20m, 0.30m 만큼씩 상승 변화시켰을 때의 175개 경우에 대한 내수침수 위험성을 알리는 침수량 변화에 대하여 제안된 통합모델링 기법을 적용한 결과는 다음과 같다.
1. 지점1(D_LD000586002 관망 지점) 대부분은 초기수심을 고정한 경우에는 바다 조위 영향에 대한 침수량 변화가 조위가 0.0m에서 0.10m까지는 서서히 상승되다가, 0.2m부터는 침수량 증가가 상당히 커졌으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 30%까지 서서히 진행되어, 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 2. 지점2(D_LD001226302 관망 지점) 대부분은 초기수심을 고정한 경우에는 바다 조위 영향에 대한 침수량 변화가 조위가 0.0m에서 0.10m까지는 서서히 상승되다가, 0.10m이후부터는 침수량 증가가 상당히 커졌으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 30%까지 서서히 진행되어, 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 3. 지점3(D_LD000511304 관망 지점) 대부분은 초기수심을 고정한 경우에는 조위가 0.0m에서 0.10m까지는 거의 없다가, 0.10m이후부터는 침수량 증가가 커졌으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 0.0%에서 10%까지는 거의 없다가 10%이후부터 서서히 상승되어, 바다의 조위 변화가 초기수심의 변화보다 더 영향이 큼. 4. 지점 4(D_LD001597503 관망 지점)은 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.30m까지는 완만히 상승진행되었으나, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 30%까지 서서히 진행되어, 상기 3개 지점과는 다소 다른 양상을 나타냈으나, 결과적으로 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 5. 지점 5(D_LM1052002 관망 지점)은 상기 4개지점과 유사하게 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 10%까지 거의 변화가 없다가 이후부터는 서서히 진행되었으며, 반면에 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.10m까지는 완만히 상승하다가 0.1m이후부터는 상당히 상승되어, 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 6. 지점 6(D_LD001200400 관망 지점)은 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.05m까지는 급격히 상승하다가 0.05부터 0.2m까지는 매우 서서히 상승한 후, 다시 0.2m이후부터는 내수침수량이 급격히 상승하였으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 변동폭이 크게 나타나 상기 5개 지점과는 다소 다른 양상을 나타냈으나, 결과적으로 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 7. 지점 7(D_LD000871302 관망 지점)은 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.2m까지는 서서히 상승하다가 0.2m이후부터는 내수침수량이 상승하였으나, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 변동폭이나 양상이 상기 6개 지점과는 다소 다른 양상을 나타냈으나, 결과적으로 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 그러나 이러한 추이변동은 기존 6개 지점에서는 찾아보기 힘든 현상으로 아마도 유역의 지형 조건 등 여러 많은 인자들에 영향으로 사료된다.
따라서, 동천유역에 통합모의(부정류)를 수행한 결과로부터 향후 동천과 유사한 하구권역 도심유역의 각종 방재계획을 수립할 때는 반드시 하수관망의 초기수심과 바다조위 등을 고려하여 단기적 관점에서 각종 도시개발계획 등을 수립할 필요가 있다. 또한 본 연구를 활용하여 자연재해저감 종합계획 수립시 전지역단위 정량적 분석(광역분석)시 통합모델링을 통한 장기적 관점의 광역 대책을 수립할 필요가 있다.
최근 홍수, 태풍, 국지성 호우 등의 이상기후들이 빈번히 발생하고 있으며 특히, 바다의 만조기와 홍수 그리고 수위상승과 같은 현상들이 동시에 발생하는 복합재해로 인하여 감조하천권역의 침수사례가 증가하고 있다. 그리하여 정확하고 포괄적인 방재계획수립이 필수적이나 지자체 방재계획수립을 목적으로 10년 단위의 자연재해저감종합계획을 수립 중에 있지만, 전 지역단위 분석시 하천과 우수관망을 연계한 복합모의를 수행하지 아니하고, 정류모의를 수행하여 특성상 홍수량이 과소 산정되는 경향이 있다. 현재 방재계획 수립시에 하천은 80~100년 빈도로 설계되지만, 우수관망은 20년~50년 빈도로 설계되고 있다. 또한 감조하천의 경우 복합재해를 고려한 방재계획이 수립되어야 하지만 현재 활용 중인 수리모형 프로그램으로는 한계가 있다. 본 연구는 자료수집 및 유역 모델링을 시작으로 기존 분석기법과 통합모델링과의 차이점을 파악해 수문량 검토와 하천 및 유역의 하수관망들을 통합하여 ‘유역 통합 모의’를 수행한다. 그리고 통합모델링을 적용한 운영방식에 대한 모의를 하고 기존 분석기법에서의 결과값과 통합모델링에서의 결과값을 비교 분석하여 차이점을 도출하고, 통합모델링에 대한 여러 가지 활용방안을 제시하는 방법으로 진행하였다. 부산에 위치한 동천 유역은 동천 본류 및 4개의 지류(부전천, 가야천, 전포천, 호계천)을 포함하는데, 부산진구의 대부분 지역과 동구의 범일동, 좌천동, 남구의 문현동, 대연동과 우암동 일부를 유역에 포함하고 있다. 그리고 본 동천 상류의 유입수로 중 소하천인 당감천이 동천 상류에서 유입되어 흐른다. 본 연구에서는 연구대상지인 동천 유역의 통합모델링을 위해 동천을 포함, 동천에 인접한 모든 법정하천의 데이터를 하천기본계획 수립 당시 구축된 HEC-RAS 데이터를 통해 수집하였다. 통합모델 구축을 위해 먼저 수집한 개별 하천 데이터를 하나의 폼으로 가공하였다. 그 후 각개별 하천의 단면 번호에 각 하천 구분을 위한 고유 코드를 부여하여 각 하천 자료 간에 충돌이 일어나지 않도록 하였다. 마지막으로 하천 측량된 도면을 바탕으로 각 개별 하천의 유출구가 정확한 동천의 합류점에 연결되도록 하였으며, 테스트 시뮬레이션으로 통합된 하천들이 제대로 분석 가능한지 확인하였다. 동천 유역 및 인접한 지방하천(부전천, 전포천, 가야천, 호계천, 부산천, 초량천)을 포함한 모형을 구축하여 유역단위 모의를 수행하였다. 기존에 수립된 하천기본계획과의 모의 결과, 기존에는 단일 모델로 홍수량 산정지점에서 각각의 홍수량이 발생하는 것으로 모의되기 때문에, 유역 전체의 많은 지점에서 하천으로 유입되는 유량이 고려되지 않아 본 연구에서 모의한 유역 통합 모델에 비해 평균적으로 수심이 과소 산정되었다. 이는 본 연구에서 실시한 모의에서는 각 지점마다 정확한 유역면적, 유역폭, 하상경사 등 다양한 인자가 입력되어 유입량과 도달시간이 계산되기 때문에 기존 하천기본계획보다 비교적 정확한 수위가 계산되는 것을 확인할 수 있었다.
최종적으로 동천유역의 주요 7개 지점의 초기 수심을 각 우수관의 만관을 기준으로 0%, 5%, 10%, 20%, 30% 만큼 증가시켜 초기 수심을 고려하였고, 바다 조위도 0.0m, 0.05m, 0.10m, 0.20m, 0.30m 만큼씩 상승 변화시켰을 때의 175개 경우에 대한 내수침수 위험성을 알리는 침수량 변화에 대하여 제안된 통합모델링 기법을 적용한 결과는 다음과 같다.
1. 지점1(D_LD000586002 관망 지점) 대부분은 초기수심을 고정한 경우에는 바다 조위 영향에 대한 침수량 변화가 조위가 0.0m에서 0.10m까지는 서서히 상승되다가, 0.2m부터는 침수량 증가가 상당히 커졌으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 30%까지 서서히 진행되어, 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 2. 지점2(D_LD001226302 관망 지점) 대부분은 초기수심을 고정한 경우에는 바다 조위 영향에 대한 침수량 변화가 조위가 0.0m에서 0.10m까지는 서서히 상승되다가, 0.10m이후부터는 침수량 증가가 상당히 커졌으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 30%까지 서서히 진행되어, 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 3. 지점3(D_LD000511304 관망 지점) 대부분은 초기수심을 고정한 경우에는 조위가 0.0m에서 0.10m까지는 거의 없다가, 0.10m이후부터는 침수량 증가가 커졌으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 0.0%에서 10%까지는 거의 없다가 10%이후부터 서서히 상승되어, 바다의 조위 변화가 초기수심의 변화보다 더 영향이 큼. 4. 지점 4(D_LD001597503 관망 지점)은 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.30m까지는 완만히 상승진행되었으나, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 30%까지 서서히 진행되어, 상기 3개 지점과는 다소 다른 양상을 나타냈으나, 결과적으로 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 5. 지점 5(D_LM1052002 관망 지점)은 상기 4개지점과 유사하게 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 0.0%에서 10%까지 거의 변화가 없다가 이후부터는 서서히 진행되었으며, 반면에 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.10m까지는 완만히 상승하다가 0.1m이후부터는 상당히 상승되어, 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 6. 지점 6(D_LD001200400 관망 지점)은 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.05m까지는 급격히 상승하다가 0.05부터 0.2m까지는 매우 서서히 상승한 후, 다시 0.2m이후부터는 내수침수량이 급격히 상승하였으며, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 변동폭이 크게 나타나 상기 5개 지점과는 다소 다른 양상을 나타냈으나, 결과적으로 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 7. 지점 7(D_LD000871302 관망 지점)은 초기수심을 고정한 경우에는 바다조위 영향에 대한 내수 침수량 변화가 바다조위가 0.0m에서 0.2m까지는 서서히 상승하다가 0.2m이후부터는 내수침수량이 상승하였으나, 반면에 바다 조위을 고정한 경우에는 초기수심의 영향에 대한 침수량 변화가 초기수심이 전반적으로 변동폭이나 양상이 상기 6개 지점과는 다소 다른 양상을 나타냈으나, 결과적으로 본 지점도 초기수심의 변화보다는 바다의 조위 변화에 대한 영향이 매우 큼. 그러나 이러한 추이변동은 기존 6개 지점에서는 찾아보기 힘든 현상으로 아마도 유역의 지형 조건 등 여러 많은 인자들에 영향으로 사료된다.
따라서, 동천유역에 통합모의(부정류)를 수행한 결과로부터 향후 동천과 유사한 하구권역 도심유역의 각종 방재계획을 수립할 때는 반드시 하수관망의 초기수심과 바다조위 등을 고려하여 단기적 관점에서 각종 도시개발계획 등을 수립할 필요가 있다. 또한 본 연구를 활용하여 자연재해저감 종합계획 수립시 전지역단위 정량적 분석(광역분석)시 통합모델링을 통한 장기적 관점의 광역 대책을 수립할 필요가 있다.
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