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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 산악지역의 돌발홍수 기준우량을 산정하기 위해 GIS기법을 활용하여 강우-유출해석시 GCIUH의 매개변수를 산 정하고 천동계곡 유역에 적용하여 유역에 적합한 돌발홍수 기준우량을 산정하고자 한다.
- 본 연구에서는 산악지역의 돌발홍수 기준우 량을 산정하기 위해 GIS기법을 활용한 GCIUH를 천동계곡 유역내에 적용하여 그 적 합성을 검증하고 다음과 같은 결과를 얻었다
제안 방법
- (2) GCIUH의 매개변수 산정시 GIS 기법과 연계하여 강우-유출 모형을 구축하고 천동계 곡에 적용하였다. 천동계곡의 경우 4차하천을 이루며 분기율( RB)은 3.
- 3장에서 GIS기법을 통해 산출된 GCIUH의 매개변수들을 이용하여 지속시간을 10~120분 으로 증가시키면서 강우량의 변동성향을 분석하였다. 또한 강우에 의한 계곡의 수위가 안전 성을 위협하는 한계수심 0.
- 즉, 강우사상이 10분 이상 무강 우가 지속되는 경우에는 기준강우량이 지속시 간별로 증가하게 되나 실제 누가강우량은 작 아짐에 따라 돌발홍수의 가능성은 작아지게 된다. 그러나, 이때는 SCS의 유효우량 산정시 차단, 침투, 지면저류를 고려하는 초기손실 Ia 의 규모가 급격하게 감소하게 되며 이를 고려 하기 위하여 Ia의 규모를 일반적으로 적용되는 0.2S와 초기손실이 적은 0.1S 그리고 초기 손실이 없는 경우(0.0S)를 고려하여 기준강우 량을 산정하였다. 최종적으로 초기손실이 없는 조건으로 유효우량을 사용하여 홍수량에 대한 안전한 결과를 도출할 수 있도록 하였다.
- 그림 7에 유수의 흐름 누적도를 나타내었다. 그리고 유역의 하천망도(river)는 전체유역면적에 대한 면적 비와 전체 격자수에 대한 격자비를 기준으로 채택할 수 있으며 본 연구에서는 면적비를 기준으로 하였고, 전체 유역면적에 대하여 0.3%인 0.0437關이상이 합쳐지는 격자부터 하천망을 추출하였다. 추출된 하천망도로부터 소유역으로 분할할 수 있으며 분할된 소유역은 차후에 하천 차수별 특성인자를 추출하기 위하여 사용되어진다.
- 3m）에서 발 원하여 북서류하다 금곡리에서 큰 주지류가 하나로 합류하여 기촌리를 지나 고수리에서 한강（국가하천）으로 유입하며 계곡이 깊어 농 경지로 사용되는 물은 거의 없으며 경관이 수 려하여 관광지로서의 기능을 가지는 하천이다. 그림 1은 솔티천의 유역도를 나타내고 있으며, 본 연구에서는 솔티천의 상류지역인 천동계곡 의 강우-유출특성을 파악하기 위해 그림 1에 서와 같이 유역면적이 14.58州인 유역을 대상으로 GIS기법을 활용하여 유역특성을 파악하였다. 그림 1에서 경보시설은 계곡 및 야영장 근처에 설치되어 돌발홍수 발생시 기준우량 이상일 경우 경보를 발령하는 역할을 한다
- 3장에서 GIS기법을 통해 산출된 GCIUH의 매개변수들을 이용하여 지속시간을 10~120분 으로 증가시키면서 강우량의 변동성향을 분석하였다. 또한 강우에 의한 계곡의 수위가 안전 성을 위협하는 한계수심 0.5m이상으로 증가하 게 될 경우의 기준우량을 지속시간별로 산정 하였다. 강우지속시간을 고려하여 각 지속시간 에서 한계유량( Qd)을 초과하게 되는 강우량 을 결정할 수 있으며 이때의 강우량이 돌발홍 수 기준우량(trigger rainfall)으로 정의될 수 있다.
- 본 연구에서 GIS기법과 연계하여 산정된 GCIUH의 매개변수들의 적합성을 검증하기 위해 천동계곡 유역을 포함하는 솔티천 하천정 비기본계획(충청북도, 2004)에서 산정된 빈도 별 확률홍수량에 의한 첨두유량과 GIS기법과 연계하여 산정된 GCIUH의 첨두유량을 비교하여 표 5에 나타내었다.
- 유역 특성 자료는 토지 이용별, 토양형별 CN값과 유역면적, 유로연장 등이 필요하며, 하천차수에 따른 특성은 GIS를 이용하여 산정하였다.
- 일반적으로 수치 표고모형의 생성에는 몇 가지 방식이 제시되고 있는데, 본 연구에서는 수치지도로부터 고도값을 가지고 있는 등고선과 표고점을 추출한 후 이로부터 불규칙삼각망(triangular irregular network, TIN)을 형성하고 이를 GRID 형태로 변환하는 방법을 적용하였다. 이를 위하여 우선 1/5,000 축척의 수치지도로부터 등고선과 표고점 도면 층을 추출하여 Arc View에서 불규칙삼각망을 형성하였고 생성된 불규칙 삼각망 및 수치표 고모형(DEM)을 그림 2와 그림 3에 나타내었다.
- 모형을 의미한다. 일반적으로 수치 표고모형의 생성에는 몇 가지 방식이 제시되고 있는데, 본 연구에서는 수치지도로부터 고도값을 가지고 있는 등고선과 표고점을 추출한 후 이로부터 불규칙삼각망(triangular irregular network, TIN)을 형성하고 이를 GRID 형태로 변환하는 방법을 적용하였다. 이를 위하여 우선 1/5,000 축척의 수치지도로부터 등고선과 표고점 도면 층을 추출하여 Arc View에서 불규칙삼각망을 형성하였고 생성된 불규칙 삼각망 및 수치표 고모형(DEM)을 그림 2와 그림 3에 나타내었다.
- 전처리 과정을 거쳐 추출한 하천망과 분할된 유역 도로부터 연구에 필요한 하천차수의 산정 및 유역특성인자를 추출하였다. 하천차수의 산정을 위해서 "Create strahler stream order" ArcView extension을 이용하였다.
- 0S)를 고려하여 기준강우 량을 산정하였다. 최종적으로 초기손실이 없는 조건으로 유효우량을 사용하여 홍수량에 대한 안전한 결과를 도출할 수 있도록 하였다. 표 6 은 한계유량을 고려한 천동계곡 유역의 지속 시간별 돌발홍수 기준우량( R?)과 유효우량 ( Re)을 나타내고 있다
대상 데이터
- 본 연구의 대상유역인 천동계곡은 충청북도 단양군 단양읍 천동리에 위치하고 있으며, 충 주댐 직상류의 한강으로 유입하는 솔티천의 상류에 위치하고 있다. 솔티천의 유역면적은 32.
이론/모형
- 유역특성인자를 추출하였다. 하천차수의 산정을 위해서 "Create strahler stream order" ArcView extension을 이용하였다. 전처리 과정에서 추출한 하도망은 실제 하천과 다소 상이하게 나타났으나 이는 ArcView의 편집기능을 이용하여 실제 하천과 가장 유사하게 하도 망을 구축하였고, 이로부터 하천차수를 산정하였으며, 산정된 하천 차수 및 차수별 유역경계 를 그림 9에 나타내었다.
- 그러나, 각 지구내 홍수량 산정단 면의 하폭은 자연하천으로 하천의 구분이 애 매모호한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 솔 티천하천정비기본계획(2004)에 수록된 보고서 상의 단면과 계획 하폭(현장조사를 통한 확인) 을 고려하여 산정하였다.
- 분포형의 해석이 필수적이다. 이를 위해서 본 연구에서는 유역 지형 및 수문학적 지형자료의 구축을 위해 GIS기법을 적용하였다.
- 5m이상으로 증가하게 될 때로 규정(이영우, 2003)하고 그 때의 유량을 돌발홍수 기준강우량 산정을 위한 한계유량( Qd)으로 정의하였다. 천동지구는 대부분 지역에서 하천측량성과가 없으므로 대 안으로 대표 단면을 이용하여 한계수심 0.5m 가 되는 경우의 홍수량을 Manning 공식을 이용하여 한계유량( Qd)을 산정하였다.
- 한계유량( Q，를 산정하기 위하여 식(10)의 Manning 공식을 적용하였다. 하천의 조도계수는 대부분의 지역이 산지 지역임을 고려하여 솔티천 하천정비기본계획에서 제시한 0.
성능/효과
- (1) GIS 기법을 이용한 공간지형자료인 유역 면적, 유로연장, 하천경사 등을 정량적으로 산 출함으로써 유역특성자료에 대한 불확실성을 감소시킬 수 있었다.
- (3) GCIUH 모형의 적합성 검증결과 빈도별 강우량에 의한 첨두유량 비교시 0.98~1.11의 비율로 산악지역 유출량 산정에 적합한 모형 임을 확인하였다.
- (4) 지속시간에 따른 돌발홍수 기준우량 산 정시 초기손실을 증가시키며 유효우량에 따른 변화를 분석한후 최종적으로 초기손실이 없는 조건으로 유효우량을 사용하여 홍수량에 대한 안전한 결과를 도출하였으며, 기준우량은 한계 수심 0.5m에서 한계유출량 11.42m3/sec이고 이때의 돌발홍수 기준우량은 초기강우 지속시간 10분 동안에 11.52mm, 20분 동안에 12.57mm 가 발생하면 위험한 것으로 분석되었다.
- GCIUH에 의해 산정된 첨두유량은 솔티천 하천정비 기본계획의 첨두유량과 비교시 -2~ 10%로 유출량 비율로는 0.98~1.11의 비율로 유사성을 나타내었으며 산악지역인 점을 고려 시 미계측지점의 기준강우량 산정을 위한 기 본모형으로 사용이 가능하다고 판단된다.
- 본 연구의 대상구간인 천동계곡 유역의 토양 형은 대부분 A와 D로 분석되었고 임야면적이 전체면적의 95%를 차지하고 있다. 따라서 단 양군 솔티천 일원의 토지이용도와 농업과학기 술원의 개략토양도 및 솔티천 하천정비기본계 획(2004)에서 제시한 값을 분석하였으며 근래 의 이상홍수나 치수안전등을 감안 CN값을 82 로 산정하였다.
- 표 5에서 알 수 있듯이 한계수심 0.5m의한 계유출량은 11.42m3/sec이고 이때의 돌발홍수 기준우량은 초기손실을 고려하지 않는다면 지속시간 10분 동안에 11.52mm, 20분 동안에 12.57mm가 발생하면 위험한 것으로 분석되었다.
후속연구
- 본 연구는 천동계곡 유역을 대상으로 적용한 것으로서 차후 국내의 다양한 조건을 갖는 산 악 지역에 적용, 검증 및 검토를 통해 GIS를 활용한 돌발홍수 기준우량 산정방법의 보다 합리적이고 정확한 기법개발에 계속적인 노력 이 요구된다.
- 0437關이상이 합쳐지는 격자부터 하천망을 추출하였다. 추출된 하천망도로부터 소유역으로 분할할 수 있으며 분할된 소유역은 차후에 하천 차수별 특성인자를 추출하기 위하여 사용되어진다. 그림 8에 유역의 하천망도와 그에 따른 유역분할도를 나타내었다.
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