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최근 이상기후로 인하여 도심지 우수관거 설계홍수량을 상회하는 강우가 빈번히 발생하고 있다. 도심지는 급속도로 발달되어 불투수 면적이 늘어나고, 이는 첨두홍수량의 증가 및 도달시간의 단축으로 홍수피해를 가중시키고 있다.
이와 같은 침수 피해를 최소화하기 위하여 수공구조물 건설과 같은 구조적 대책 수립과 홍수 예·경보 체계 구축과 같은 비구조적 대책을 수립하는데, 도심지의 경우 EPA-SWMM을 활용하여 도시유역에서 강우사상으로 인한 소유역별 유출량과 배수관망에서의 유출량 추적 등을 통하여 도심지 구조적 대책 수립 시 널리 활용되어왔다.
EPA-SWMM을 활용한 도심지 유출 분석 시, 모형에 입력되는 수리인자는 정확한 유출량 산정을 위하여 매우 중요하다. 그 중 분석결과 관의 ...

최근 이상기후로 인하여 도심지 우수관거 설계홍수량을 상회하는 강우가 빈번히 발생하고 있다. 도심지는 급속도로 발달되어 불투수 면적이 늘어나고, 이는 첨두홍수량의 증가 및 도달시간의 단축으로 홍수피해를 가중시키고 있다.
이와 같은 침수 피해를 최소화하기 위하여 수공구조물 건설과 같은 구조적 대책 수립과 홍수 예·경보 체계 구축과 같은 비구조적 대책을 수립하는데, 도심지의 경우 EPA-SWMM을 활용하여 도시유역에서 강우사상으로 인한 소유역별 유출량과 배수관망에서의 유출량 추적 등을 통하여 도심지 구조적 대책 수립 시 널리 활용되어왔다.
EPA-SWMM을 활용한 도심지 유출 분석 시, 모형에 입력되는 수리인자는 정확한 유출량 산정을 위하여 매우 중요하다. 그 중 분석결과 관의 조도계수, 불투수유역과 투수유역의 조도계수, 유역폭이 가장 큰 불확실성을 가지는 것으로 나타났으며, 민감도 분석결과 관의 조도계수, 불투수지역의 조도계수, 유역폭, 투수지역의 조도계수 순으로 유출량에 영향을 크게 끼치는 것으로 나타났다.
조도계수의 경우 Manning의 조도계수식이 널리 알려져 있으며 통상적으로 등류상태의 흐름에서 유도된 값을 사용하거나 문헌치의 값을 활용해 침수분석을 수행하고 있나. 그러나 조도계수는 Song(1994)의 실험결과와 부정류 해석에 따른 조도계수 추정(낙동강하천기본계획 2009)에 따르면 끊임없이 변화하는 변수형태를 취하고 있다.
유역폭의 경우에는 유역의 형상의 한 요소로써 유역폭에 따라 유출특성이 변화하며, 유역폭이 결정된 후에는 조도계수와 경사를 이용하여 유역의 유출특성을 보정한다. 하지만 이는 유역형상을 고정된 직사각형태로 가정하였기에, 수심에 따른 유역폭 변화를 반영할 수 없으며 결국 강우강도에 따라 유역폭의 정확도가 상이하게 나타나게 되는 원인이 된다.
따라서 본 연구에서는 부정류와 연계한 조도계수 산정식을 개발하기 위하여 엔트로피 개념을 적용하고, 이를 강우강도와 연계하여 강우강도별 엔트로피 조도계수 공식과 유역폭 공식을 개발하였다. 기존 부등류 기반의 조도계수와 고정 유역폭값의 불확실성을 감소시켜 수문분석모델 (EPA-SWMM) 정확도 향상을 목표로 하였다.
양산천유역을 대상으로 단기 집중강우, 장기 지속강우사상을 적용해 정확도 검증을 수행한 결과 단기 집중강우에서 RMSE 0.003~0.02, R2 97.3~98.5% 장기 지속강우에서 RMSE 0.07~0.12, R2 93~96.3%로 나타났다.
고정된 조도계수와 유역폭을 사용한 모의 방법은 단기 집중 강우에서는 비교적 정확도가 높았으나, 장기 지속형 강우에서는 정확도가 낮아지는 경향이 확인되었다. 이는 고정된 유역폭과 조도계수로 인해 발생하는 차이로 판단된다. 반면 본 연구에서 제시하는 유역폭과 엔트로피 조도계수를 사용한 모의 결과는 강우의 양상에 차이 없이 준수한 정확도를 나타내었다.
기존의 방법과 대비하여 정확도가 개선된 본 방법이 구조적-비구조적 대책 수립 시 보다 정확한 홍수량 및 홍수위를 산정하여 방재 성능에 부합하는 수공구조물 설계에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.