도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축은 도시재해의 한 원인이 되고 있다. 이를 막기 위하여 도시 배수유역내에 저류지를 설치하여 첨두도달시간을 지연시키고 방류량은 하수관거의 통수능 이하로 조절하는 방안을 활용하고 있다. 저류지를 설계 운영함에 있어서 사용되는 수문모형은 일반적으로 계획모형, 설계모형 및 운영모형으로 분류되고 있다. 본 연구에서는 재해영향평가서 22개소의 기 설계된 저류지를 분석대상으로 하여 여러 가지 저류지 계획모형의 적합성을 검토하였다. 저류지 계획모형으로는 삼각형, 사다리꼴 설계수문곡선과 경험적 공식을 이용한 11가지의 모형을 적용하였다. 저류지 계획모형의 분석에서 on-line 저류지의 경우는 사다리꼴 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 이종태 등 모형(1991)의 결과가 대상 저류지의 실저류량과 가장 유사함을 보였고, off-line 저류지의 경우는 삼각형 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 Abt and Grigg 모형(1978)의 결과가 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 나타났다.
도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축은 도시재해의 한 원인이 되고 있다. 이를 막기 위하여 도시 배수유역내에 저류지를 설치하여 첨두도달시간을 지연시키고 방류량은 하수관거의 통수능 이하로 조절하는 방안을 활용하고 있다. 저류지를 설계 운영함에 있어서 사용되는 수문모형은 일반적으로 계획모형, 설계모형 및 운영모형으로 분류되고 있다. 본 연구에서는 재해영향평가서 22개소의 기 설계된 저류지를 분석대상으로 하여 여러 가지 저류지 계획모형의 적합성을 검토하였다. 저류지 계획모형으로는 삼각형, 사다리꼴 설계수문곡선과 경험적 공식을 이용한 11가지의 모형을 적용하였다. 저류지 계획모형의 분석에서 on-line 저류지의 경우는 사다리꼴 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 이종태 등 모형(1991)의 결과가 대상 저류지의 실저류량과 가장 유사함을 보였고, off-line 저류지의 경우는 삼각형 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 Abt and Grigg 모형(1978)의 결과가 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 나타났다.
Urbanization results in increased runoff volume and peak flowrate and shortening in time of concentration, which may cause frequent flooding downstream. There are various types of flow retardation methods including detention ponds, retention ponds, and infiltration ponds. In general, hydrologic mode...
Urbanization results in increased runoff volume and peak flowrate and shortening in time of concentration, which may cause frequent flooding downstream. There are various types of flow retardation methods including detention ponds, retention ponds, and infiltration ponds. In general, hydrologic models to design the detention pond are classified into planning model and design model. This study is comparing and analyzing of planning model to design the detention pond in urban area. Detention ponds data of Disaster Impact Assessment Report on 22 sites were analyzed to investigate proper planning models in this study. From this research, following conclusions are derived, 1) In case of on-line detention pond, Lee model(1991) is the best planning model and similar to real storage volume. 2) In case of off-line detention pond, Abt and Grigg model is much more proper model compared to other models.
Urbanization results in increased runoff volume and peak flowrate and shortening in time of concentration, which may cause frequent flooding downstream. There are various types of flow retardation methods including detention ponds, retention ponds, and infiltration ponds. In general, hydrologic models to design the detention pond are classified into planning model and design model. This study is comparing and analyzing of planning model to design the detention pond in urban area. Detention ponds data of Disaster Impact Assessment Report on 22 sites were analyzed to investigate proper planning models in this study. From this research, following conclusions are derived, 1) In case of on-line detention pond, Lee model(1991) is the best planning model and similar to real storage volume. 2) In case of off-line detention pond, Abt and Grigg model is much more proper model compared to other models.
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문제 정의
본 연구에서는 도시화로 인한 유출총량 및 첨두유량 증대에 대처하는 방안으로 설치되는 저류지를 설계함에 있어서 기초계획단계에서 사용할 수 있는 각종 저류지 계획모형을 대상으로 적용성을 상호비교 하였다. 그 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
이로 인하여 계획단계에서는 간단한 검토만을 하여 이를 적절히 조합한 후 정밀한 설계모형을 이용하여 실시설계를 하고 운영방법을 마련하는 방법이 선호되고 있다. 본 연구에서는 재해영향평가서 22개소의 기 설계된 저류지를 분석대상으로 하여 여러 가지 저류지 계획모형의 적합성을 검토하고 분석대상 저류지와 비교분석을 실시하고자 한다.
제안 방법
도시화에 대비하는 초기계획단계의 저류지 계획모형(planning model)에서는 일반적으로 엄밀한 유출수문곡선이 필요하지 않으며, 수위-저류량-방류량 관계곡선의 작성을 생략한 1차적인 근사적 접근방법이 사용된다. 본 연구에서 조사 검토된 주요 계획모형들은 근사 설계수문곡선형을 가정함에 있어서 삼각형 설계수문곡선 계획모형과 사다리꼴 설계수문곡선 계획모형 및 경험적 계획모형의 세 가지로 분류하였다.
저류지 계획모형별로 산정된 모형저류량의 적합성을 파악 하기 위하여 2장 2절에서 구분지은 on-line 저류지 13개소와 off-line 저류지 9개소를 대상으로 본 연구에서 인자들의 수집이 어렵거나, 기존 모형과 유사한 형태의 계획모형은 제외한 후 저류지 계획모형을 삼각형 설계수문곡선형태 6가지와 사다리꼴 설계수문곡선형태 3가지, 경험식 모형 2가지로 구분 적용하여 산정하였다.
대상 데이터
따라서 본 연구에서는 2000년 이후부터 2006년 초까지 작성된 재해영향평가서 100여건을 대상으로 도시화가 이루어지는 지역(산업단지 및 택지개발 사업지구)에 대한 재해영향평가서 48건을 추출하였다(행정자치부, 소방방재청). 48건의 도시화 개발사업 재해영향평가서 중에서 각종 유역특성량 및 수문특성량에 신뢰성이 결여되는 지역을 제외하고(안재찬 등, 2006) 본 연구목적에 적합하다고 판단된 22건의 재해영향평가서상의 저류지를 분석 대상자료로 선정하고 이를 on-line 저류지 13개소와 off-line 저류지 9개소로 구분하였다. 표 4와 표 5는 본 연구의 분석 대상자료를 나타낸 것이다.
현재 국내의 경우 도시화에 따른 수문량의 변화 관측이 지속적으로 이루어지고 있는 경우가 극히 적고, 모니터링이 이루어지고 있는 지역마저도 비교적 과다한 설계규모 때문에 저류지의 저류효과를 분석하기 위한 실적자료의 구득(求得)이 매우 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2000년 이후부터 2006년 초까지 작성된 재해영향평가서 100여건을 대상으로 도시화가 이루어지는 지역(산업단지 및 택지개발 사업지구)에 대한 재해영향평가서 48건을 추출하였다(행정자치부, 소방방재청). 48건의 도시화 개발사업 재해영향평가서 중에서 각종 유역특성량 및 수문특성량에 신뢰성이 결여되는 지역을 제외하고(안재찬 등, 2006) 본 연구목적에 적합하다고 판단된 22건의 재해영향평가서상의 저류지를 분석 대상자료로 선정하고 이를 on-line 저류지 13개소와 off-line 저류지 9개소로 구분하였다.
성능/효과
(1) 삼각형 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 계획모형들중 합리식 모형은 RMSE 6,740 m3, Kessler and Diskin 모형(위어), McEnroe 모형(위어), Curry and Akan 모형(위어)는 RMSE 11,000 m3이상으로 실저류지의 저류용량 보다 크게 산출되는 결과를 보여주었다.
(2) 사다리꼴 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 계획모형 들은 Donahue 등 모형, Mori 모형은 on-line 저류지의경우 실저류지 보다 저류용량이 각각 RMSE 7,407 m3,8,660 m3으로 작게, off-line의 경우는 각각 RMSE 6,102 m3, 30,454 m3으로 크게 산정되었고, 이종태 등 모형은 on-line(RMSE 4,381 m3), off-line(RMSE 37,753 m3)모두 실저류지 저류용량 보다 크게 산정되는 결과를 보였다.
(3) 경험식을 이용하는 계획모형들은 on-line의 경우는 저류 용량이 실저류지 보다 작게 산정되었고, off-line의 경우는 실저류지 보다 크게 산정되었다.
(4) on-line 저류지의 경우는 사다리꼴 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 이종태 등 모형이 대상 저류지의 실저 류량과 가장 근사하게 나타났고, off-line 저류지의 경우는 삼각형 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 Abt and Grigg 모형이 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 판단된다.
On-line 저류지에서는 McCuen 모형이 실저류량과 가장 근접하였고 Abt and Grigg 모형을 제외한 대부분의 계획 모형들이 실저류량과 유사한 결과를 보였다. Kessler and Diskin 모형, McEnroe 모형, Curry and Akan 모형의 경우 위어타입은 실저류량보다 큰 결과를 나타내었고 오리피스타입의 경우는 실저류량보다 작게 나타났다.
표 7은 그림 10~그림 15의 회귀식을 수록한 것이다. Off-line 저류지의 경우는 on-line 저류지와 반대로 Abt and Grigg 모형이 실저류량과 가장 유사했고, 그 외의 계획모형들은 실저류량보다 과대한 결과값을 나타내었다. 이는 일반적으로 off-line 저류지의 저류용량이 on-line 저류지의 저류용량에 비해 작게 결정되는 특성 때문인 것으로 판단된다.
표 12에서 알 수 있듯이 계획모형 중에서 모형저류량이 실저류량보다 크게 산출되는 모형은 삼각형 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 합리식 모형, Kessler and Diskin 모형(위어), McEnroe 모형(위어), Curry and Akan 모형(위어)과 사다리꼴 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 이종태 등 모형이었으며, 특히 Kessler and Diskin 모형(위어), McEnroe 모형(위어), Curry and Akan 모형(위어)은 실저류지에 대한 평균제곱근오차(RMSE)가 11,000 m3 이상으로 상당히 크게 저류량이 산출되었다. 또한 계획모형 중에서 모형저류량이 작게 산출되는 모형은 삼각형 설계수문 곡선형태를 채택하고 있는 McCuen 모형, Abt and Grigg 모형, Kessler and Diskin 모형(오리피스), Curry and Akan 모형(오리피스), McEnroe 모형(오리피스)과 사다리꼴 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 Donahue 등 모형, Mori 모형, 경험식을 이용하고 있는 Wycoff and Singh 모형, TR-55모형이었으며, 특히, Abt and Grigg 모형은 실저류지에 대한 평균제곱근오차(RMSE)가 11,857.5 m3로 상당히 작게 저류량이 산출되었다.
주)on-line, off-line RMSE의 부호는 계획모형에 의해 산출된 값이 실저류량보다 작고 큰것을 의미할 뿐 RMSE의 값과는 무관함.
표 12와 그림 26~그림 27은 on-line 저류지의 실저류량과각종 계획모형들로부터 산정된 모형 저류량을 비교분석한 것으로 on-line의 경우 대부분의 계획모형이 실저류량과 유사한 값을 보이고 있었고 그 중 이종태 등 모형이 실저류량과 가장 흡사한 결과를 나타내고 있었고, Abt and Grigg 모형이 가장 상이한 결과를 나타내었다. 표 12에서 알 수 있듯이 계획모형 중에서 모형저류량이 실저류량보다 크게 산출되는 모형은 삼각형 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 합리식 모형, Kessler and Diskin 모형(위어), McEnroe 모형(위어), Curry and Akan 모형(위어)과 사다리꼴 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 이종태 등 모형이었으며, 특히 Kessler and Diskin 모형(위어), McEnroe 모형(위어), Curry and Akan 모형(위어)은 실저류지에 대한 평균제곱근오차(RMSE)가 11,000 m3 이상으로 상당히 크게 저류량이 산출되었다. 또한 계획모형 중에서 모형저류량이 작게 산출되는 모형은 삼각형 설계수문 곡선형태를 채택하고 있는 McCuen 모형, Abt and Grigg 모형, Kessler and Diskin 모형(오리피스), Curry and Akan 모형(오리피스), McEnroe 모형(오리피스)과 사다리꼴 설계수문곡선형태를 채택하고 있는 Donahue 등 모형, Mori 모형, 경험식을 이용하고 있는 Wycoff and Singh 모형, TR-55모형이었으며, 특히, Abt and Grigg 모형은 실저류지에 대한 평균제곱근오차(RMSE)가 11,857.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
저류지를 설계 운영함에 있어서 사용되는 수문모형의 분류는?
이를 막기 위하여 도시 배수유역내에 저류지를 설치하여 첨두도달시간을 지연시키고 방류량은 하수관거의 통수능 이하로 조절하는 방안을 활용하고 있다. 저류지를 설계 운영함에 있어서 사용되는 수문모형은 일반적으로 계획모형, 설계모형 및 운영모형으로 분류되고 있다. 본 연구에서는 재해영향평가서 22개소의 기 설계된 저류지를 분석대상으로 하여 여러 가지 저류지 계획모형의 적합성을 검토하였다.
도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축을 막기 위하여 활용하고 있는 방안은?
도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축은 도시재해의 한 원인이 되고 있다. 이를 막기 위하여 도시 배수유역내에 저류지를 설치하여 첨두도달시간을 지연시키고 방류량은 하수관거의 통수능 이하로 조절하는 방안을 활용하고 있다. 저류지를 설계 운영함에 있어서 사용되는 수문모형은 일반적으로 계획모형, 설계모형 및 운영모형으로 분류되고 있다.
저류지 계획모형의 분석에서 on-line 및 off-line 저류지의 모형 결과는 어떠한가?
저류지 계획모형으로는 삼각형, 사다리꼴 설계수문곡선과 경험적 공식을 이용한 11가지의 모형을 적용하였다. 저류지 계획모형의 분석에서 on-line 저류지의 경우는 사다리꼴 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 이종태 등 모형(1991)의 결과가 대상 저류지의 실저류량과 가장 유사함을 보였고, off-line 저류지의 경우는 삼각형 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 Abt and Grigg 모형(1978)의 결과가 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 나타났다.
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