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문제 정의
- 따라서, 홍수침수 발생 예상지역에 대한 흐름특성 의 정확한 파악을 통해 홍수터에 대한 효율적인 관리와 대책이 필요하다고 볼 수 있으며, 실제로 이에 대한 대비책을 마련하기 위해 수리학적 연구의 필요성이 크게 대두되어 활발히 연구 진행되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 1차원 수리해석모형인 HEC-RAS모형과 GIS를 연계한 하천 및 주변지역S 의 홍수빈도별 범람면적 산정 및 홍수범람 해석을 위한 시스템 구축에 목적을 두었다.
제안 방법
- 또한 홍수규모별 홍수류의 수리 학적 거동특성 즉, 유수의 유하특성분석을 위하여 1 차원 정류해석 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 홍수위 분석 및 하천 구조물의 홍수위 영향해석을 실시하였다. 그리고, HEC-RAS모형을 이용하여 분석된 종 • 횡단 및 홍수위 특성자료를 입력 매개변 수로하여 ESRI사의 ArcView를 이용한 홍수범람지 역의 Mapping 및 범람 범위해석을 실시하였다.
- 분석 시스템 내에서 홍수규모해석과 유출특성에 관한 빈도별 홍수량과 빈도별 기점홍수위는 금회 연구에서는 금호강 하천정비기본계획（보완）보고서⑶ 자료를 활용하였다. 또한 홍수규모별 홍수류의 수리 학적 거동특성 즉, 유수의 유하특성분석을 위하여 1 차원 정류해석 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 홍수위 분석 및 하천 구조물의 홍수위 영향해석을 실시하였다. 그리고, HEC-RAS모형을 이용하여 분석된 종 • 횡단 및 홍수위 특성자료를 입력 매개변 수로하여 ESRI사의 ArcView를 이용한 홍수범람지 역의 Mapping 및 범람 범위해석을 실시하였다.
- DEM의 추출 방법에 현재 가장 많이 사용되는 방법은 수치 지도의 등고선에서 추출하는 방법, 항공 영상에서 추출하는 방법, 위성 영상에서 추출하는 방법이 사 용된다. 본 연구에서 사용한 DEM 추출방법은 수치 지도에서 추출하는 방법으로 등고선 layer의 값들을 이용하여 Fig. 3과 같이 연구대상지역의 TIN (Triangle irregular network)을 생성하였으며, 연구대상지역의 3차원 구현 결과 Fig. 4와 같았다.
- 본 연구에서는 홍수범람지역 해석을 위한 시스템을 하도주변의 지형자료 구죽 단계, 홍수량 해석 단 계, 하도 홍수위 해석 단계 및 홍수범람해석과 Mapping 단계와 같이 4단계로 구축하였다. 하도의 홍수위 해석은 하천수리해석모형인 HEC-RAS 모형을 이용하였으며, 홍수범람해석 및 Mapping을 위 하여 ArcView GIS모형을 이용하였다.
- 본 연구에서는 홍수빈도별 규모에 따른 자연하천 주변지역의 홍수범람범위 해석을 위해 HEC-RAS 모형과 ArcView GIS 모형을 연계하였다. 홍수범람 분석 시스템은 Fig.
- 하도 수리특성 분석을 위해서는 홍수빈도별 기점 홍수위자료와 하도의 횡단면특성자료 및 수공구조 물에 대한 자료가 필요하다. 이들 자료를 이용하여 하천 횡단면에서의 홍수위 산정기법과 하천 구조물 에 대한 수리해석 기법을 사용하여 빈도별 홍수위 및 수리학적 특성을 해석하게 된다. 본 연구에서는 하도의 수리특성분석을 위하여 HEC-RAS모형을 이용하였으며, 분석과정은 Fig.
대상 데이터
- 강우에 의한 유출량을 산정하기 위해서는 강우량과 유출량의 실측을 통하여 유역특성에 맞는 강우유출모형을 적용하여야 하나, 실제로 실측 강우-유 출 자료를 취득하기 어려우므로, 통계적기법을 이용 한 확률강우량 및 강우시간 분포 자료를 사용하여 강우-유출 분석을 수행한 금호강 하천정비 기본계 획에서 산정한 자료를 이용하였다. 본 연구에서의 빈도별 홍수량 조사지점은 금호강 본류권의 청통천 합류전 지점과 신령천 합류 후 지점, 신령천 합류전 지점, 고촌천합류후 지점을 대상으로 하였으며, 그 결과 Table 1과 같다.
- 다음으로, 본 연구의 대상 지역은 Fig. 2에서 나타낸 바와 같이 금호강 본류 중상류부에 위치한 금 호수위관측소 상류 하도구간으로 하였다. 이 하도구간 상류의 유역특성은 유역면적 920.
- 본 연구에서는 홍수범람해석을 위한 지형공간자 료 구축을 위하여 대상유역인 금호강 금호수위관측 소를 기준으로 상류유역에 해당하는 국립지리원 발행 1/25,000 수치지도 17도엽을 기본도로 이용하였 다. DEM은 수치표고모형 혹은 수치고도데이터라고 하며 일정한 격자 상에서의 고도 값을 말한다.
- 강우에 의한 유출량을 산정하기 위해서는 강우량과 유출량의 실측을 통하여 유역특성에 맞는 강우유출모형을 적용하여야 하나, 실제로 실측 강우-유 출 자료를 취득하기 어려우므로, 통계적기법을 이용 한 확률강우량 및 강우시간 분포 자료를 사용하여 강우-유출 분석을 수행한 금호강 하천정비 기본계 획에서 산정한 자료를 이용하였다. 본 연구에서의 빈도별 홍수량 조사지점은 금호강 본류권의 청통천 합류전 지점과 신령천 합류 후 지점, 신령천 합류전 지점, 고촌천합류후 지점을 대상으로 하였으며, 그 결과 Table 1과 같다.
- 분석 시스템 내에서 홍수규모해석과 유출특성에 관한 빈도별 홍수량과 빈도별 기점홍수위는 금회 연구에서는 금호강 하천정비기본계획（보완）보고서⑶ 자료를 활용하였다. 또한 홍수규모별 홍수류의 수리 학적 거동특성 즉, 유수의 유하특성분석을 위하여 1 차원 정류해석 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 홍수위 분석 및 하천 구조물의 홍수위 영향해석을 실시하였다.
- 하도 홍수위 분석을 위한 대상 하도 범위는 본 연구대상지 역 의 일부로 고촌천합류후 지 점 으로부터 종점인 금창교 지점까지 약 14km에 해당하는 하도 구간을 100m 간격으로 분석하였다. HEC-RAS를 이용한 하도 홍수위분석을 위한 하천단면자료로는 하천단면의 위치와 하상고, 횡단면 좌표, 단면간의 거리, Manning의 조도계수, 단면의 수축 및 확장계수 등이 있고, 보와 교량의 구조물을 HEC-RAS모형에 입력한 횡단면의 대표적인 예로서 No.
이론/모형
- 본 연구에서는 하도 횡단면과 하천구조물, 빈도별 홍수량과 기점 홍수위를 HEC-RAS 모형에 입력하 였으며, 이 모형에 의해 생성되는 빈도별 홍수위 자료는 ArcView GIS 모형에 의해 홍수범람지역의 범위를 분석한 결과 Table 3 및 Fig. 9와 같다.
- 이들 자료를 이용하여 하천 횡단면에서의 홍수위 산정기법과 하천 구조물 에 대한 수리해석 기법을 사용하여 빈도별 홍수위 및 수리학적 특성을 해석하게 된다. 본 연구에서는 하도의 수리특성분석을 위하여 HEC-RAS모형을 이용하였으며, 분석과정은 Fig. 5와 같다. HEC -RAS 모형은 자연하천이나 인공하천에서의 정상 류 • 비정상류 상태의 점변류 수면 곡선을 계산하기 위해 원도우 환경에서 서로 상호작용 할 수 있도록 설계된 통합시스템이다.
- 본 연구에서는 홍수범람지역 해석을 위한 시스템을 하도주변의 지형자료 구죽 단계, 홍수량 해석 단 계, 하도 홍수위 해석 단계 및 홍수범람해석과 Mapping 단계와 같이 4단계로 구축하였다. 하도의 홍수위 해석은 하천수리해석모형인 HEC-RAS 모형을 이용하였으며, 홍수범람해석 및 Mapping을 위 하여 ArcView GIS모형을 이용하였다.
성능/효과
- 또한 기존의 1차원적 홍수검토에 비하여 ArcView GIS 모형을 이용하여 빈도별 홍수량과 범람 범위 및 범람면적의 변화폭을 직접적으로 검토할 수 있었다. 즉, Table 4에서 나타낸 바와 같이 홍수 량의 증가에 따라 침수면적도 상대적으로 증가하여 이들 수문량 간에 밀접한 상관관계가 있음을 알 수 있었으며, 이와 같은 분석과정을 거친다면 앞으로 홍수가 예상될 경우 범람범위를 사전에 예측함으로 서 홍수재해로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있을 것이다.
- 또한, 본 연구 대상지역 내의 홍수범람 특성은 하천의 홍수가 제방을 범람하여 침수된 지역도 있으나 홍수위보다 지반고가 낮은 저지대에서의 내수 배제 불량으로 인한 침수가 더욱 큰 것으로 검토되었다. 수리학적 하도추적 모형 (HEC-RAS 모형 등)에 의하여 산정된 홍수위 자료만을 이용하여 홍수 범람 범위을 설정해 오던 기존의 방법과는 달리 본 연구에서 제안된 과정을 이용하여 홍수터해석을 실시한다면, 실제 홍수 범람지역을 가시적으로 확인할 수 있을 것이다.
- 홍수규모별 침수지역을 Mapping한 결과 확률 홍수량 50년, 80년, 100년, 150년 및 200년 빈도에서 각각 14,424,036m2, 15,024,864m2, 15,404,599m2, 15,898,300m2및 16,319,752m2로 검토되었으며, 분석 결과로 볼 때 하천의 좌안측 범람범위가 우안측 보다 넓은 것으로 검토되었다.
후속연구
- 수리학적 하도추적 모형 (HEC-RAS 모형 등)에 의하여 산정된 홍수위 자료만을 이용하여 홍수 범람 범위을 설정해 오던 기존의 방법과는 달리 본 연구에서 제안된 과정을 이용하여 홍수터해석을 실시한다면, 실제 홍수 범람지역을 가시적으로 확인할 수 있을 것이다. 또한 ArcView GIS에서 구축된 속성자료를 홍수범람 대책에 이용함으로서 향후 풍수해로 인한 국가재해관리시스템 구축에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한, 본 연구 대상지역 내의 홍수범람 특성은 하천의 홍수가 제방을 범람하여 침수된 지역도 있으나 홍수위보다 지반고가 낮은 저지대에서의 내수 배제 불량으로 인한 침수가 더욱 큰 것으로 검토되었다. 수리학적 하도추적 모형 (HEC-RAS 모형 등)에 의하여 산정된 홍수위 자료만을 이용하여 홍수 범람 범위을 설정해 오던 기존의 방법과는 달리 본 연구에서 제안된 과정을 이용하여 홍수터해석을 실시한다면, 실제 홍수 범람지역을 가시적으로 확인할 수 있을 것이다. 또한 ArcView GIS에서 구축된 속성자료를 홍수범람 대책에 이용함으로서 향후 풍수해로 인한 국가재해관리시스템 구축에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 기존의 1차원적 홍수검토에 비하여 ArcView GIS 모형을 이용하여 빈도별 홍수량과 범람 범위 및 범람면적의 변화폭을 직접적으로 검토할 수 있었다. 즉, Table 4에서 나타낸 바와 같이 홍수 량의 증가에 따라 침수면적도 상대적으로 증가하여 이들 수문량 간에 밀접한 상관관계가 있음을 알 수 있었으며, 이와 같은 분석과정을 거친다면 앞으로 홍수가 예상될 경우 범람범위를 사전에 예측함으로 서 홍수재해로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있을 것이다.
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