본 연구의 목적은 다양한 하수관망과 하천을 포함하는 복잡한 토지이용으로 구성된 도시유역으로서는 비교적 유역면적이 큰 유역의 홍수예보모형으로 수문모형과 수리모형을 연계하는 방법을 제안하고, 이를 유역면적이 약 $300km^2$에 해당하는 중랑천 유역에 적용하여 적용 가능성을 평가하고자 한다. 본 연구에서 수문모형으로는 SWMM과 수리모형으로서는 HEC-RAS 모형을 선정하였으며, 적용대상유역인 중랑천 유역은 25개의 소유역으로 구분되었다. SWMM모형은 각 소배수구역의 지표흐름 및 하수관망 흐름 해석을 수행하며, HEC-RAS 모형은 하천에서의 부정류 흐름 해석을 수행하였다. 또한, 이들 각 모형의 입출력과 모형의 원활한 연계운영 및 효과적인 결과 표출을 위하여 GUI 시스템을 구축하였다. 구축된 시스템은 적용대상지역의 실측자료를 이용하여 모형 매개변수를 추정하였으며, 또한 모형의 적용성을 검증하였다. 적용대상지역의 주요 두 지점에 대해 모형의 적용성을 검토한 결과, 상관계수는 0.82-0.98, 모형 효율성 계수는 0.60-0.92의 범위를 나타내었다. 또한 본 연구에서는 맨홀의 초과유출과 하천 종 횡 단면의 수면곡선으로 맨홀 월류로 인한 내수침수 및 하천저수호안의 예측 가능성을 제시하였다. 본 연구에서 제안한 시스템은 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수예보 수문모형으로 활용 가능한 것으로 판단된다.
본 연구의 목적은 다양한 하수관망과 하천을 포함하는 복잡한 토지이용으로 구성된 도시유역으로서는 비교적 유역면적이 큰 유역의 홍수예보모형으로 수문모형과 수리모형을 연계하는 방법을 제안하고, 이를 유역면적이 약 $300km^2$에 해당하는 중랑천 유역에 적용하여 적용 가능성을 평가하고자 한다. 본 연구에서 수문모형으로는 SWMM과 수리모형으로서는 HEC-RAS 모형을 선정하였으며, 적용대상유역인 중랑천 유역은 25개의 소유역으로 구분되었다. SWMM모형은 각 소배수구역의 지표흐름 및 하수관망 흐름 해석을 수행하며, HEC-RAS 모형은 하천에서의 부정류 흐름 해석을 수행하였다. 또한, 이들 각 모형의 입출력과 모형의 원활한 연계운영 및 효과적인 결과 표출을 위하여 GUI 시스템을 구축하였다. 구축된 시스템은 적용대상지역의 실측자료를 이용하여 모형 매개변수를 추정하였으며, 또한 모형의 적용성을 검증하였다. 적용대상지역의 주요 두 지점에 대해 모형의 적용성을 검토한 결과, 상관계수는 0.82-0.98, 모형 효율성 계수는 0.60-0.92의 범위를 나타내었다. 또한 본 연구에서는 맨홀의 초과유출과 하천 종 횡 단면의 수면곡선으로 맨홀 월류로 인한 내수침수 및 하천저수호안의 예측 가능성을 제시하였다. 본 연구에서 제안한 시스템은 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수예보 수문모형으로 활용 가능한 것으로 판단된다.
The objectives of this study are to propose a system for combined use of a hydrologic and a hydraulic model for urban flood forecast model and to evaluate the system on the $300km^2$ Jungrang urban watershed area, which is relatively large area as an urban watershed and consequently compo...
The objectives of this study are to propose a system for combined use of a hydrologic and a hydraulic model for urban flood forecast model and to evaluate the system on the $300km^2$ Jungrang urban watershed area, which is relatively large area as an urban watershed and consequently composed of very complex drainage pipes and streams with different land uses. In this study, SWMM for hydrologic model and HEC-RAS for hydraulic model are used and the study area is divided into 25 subbasins. The SWMM model is used for sewer drainage analysis within each subbasin, while HEC-RAS for unstready flow analysis in the channel streams. Also, this study develops a GUI system composed of mean areal precipitation input component, hydrologic runoff analysis component, stream channel routing component, and graphical representation of model output. The proposed system was calibrated for the model parameters and verified for the model applicability by using the observation data. The correlation coefficients between simulated and observed flows at the 2 important locations were ranged on 0.83-0.98, while the coefficients of model efficiency on 0.60-0.92 for the verification periods. This study also provided the possibilities of manhole overflows and channel bank inundation through the calculated water profile of longitudinal and channel sections, respectively. It can be concluded that the proposed system can be used as a surface runoff and channel routing models for urban flood forecast over the large watershed area.
The objectives of this study are to propose a system for combined use of a hydrologic and a hydraulic model for urban flood forecast model and to evaluate the system on the $300km^2$ Jungrang urban watershed area, which is relatively large area as an urban watershed and consequently composed of very complex drainage pipes and streams with different land uses. In this study, SWMM for hydrologic model and HEC-RAS for hydraulic model are used and the study area is divided into 25 subbasins. The SWMM model is used for sewer drainage analysis within each subbasin, while HEC-RAS for unstready flow analysis in the channel streams. Also, this study develops a GUI system composed of mean areal precipitation input component, hydrologic runoff analysis component, stream channel routing component, and graphical representation of model output. The proposed system was calibrated for the model parameters and verified for the model applicability by using the observation data. The correlation coefficients between simulated and observed flows at the 2 important locations were ranged on 0.83-0.98, while the coefficients of model efficiency on 0.60-0.92 for the verification periods. This study also provided the possibilities of manhole overflows and channel bank inundation through the calculated water profile of longitudinal and channel sections, respectively. It can be concluded that the proposed system can be used as a surface runoff and channel routing models for urban flood forecast over the large watershed area.
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문제 정의
본 연구는 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수예보를 위해 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 적용성 및 활용성을 평가하였다. 본 연구의 연계시스템은 대규모 도시유역의 유출특성을 고려하면서 짧은 계산시간으로 신뢰성 있는 하천 홍수량의 계산이 가능한 것으로 나타났다.
본 연구에 사용된 7개 호우 사상 중 실제 중랑천에 저수호안 침수가 발생한 2003년 9월 18～19일의 호우를 이용하여 개발된 연계시스템의 하천 저수호안 침수 분석 및 내수침수 분석 가능성을 검토하였다. Fig.
전술한 바와 같이 일반적으로 홍수예보시스템의 예보 정확도는 선행강우 예측의 정확도와 이를 활용하여 특정지점의 홍수량을 예측하는 유출모형의 정확도에 의존한다. 본 연구에서는 유출모형의 개선을 통한 홍수예보 적용성 확장에 그 연구범위를 제한하였다. 즉, 복잡한 하수관망과 도시하천, 다양한 토지용도로 구성된 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수해석을 위해 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 활용성을 평가하였다.
본 연구에서는 이와 같은 측면에서 유출모형을 통한 홍수유출분석 개선에 중점을 두고 중규모 이상 대규모도시유역의 홍수예보를 위하여 SWMM과 HEC-RAS 모형을 연계하는 방법을 제안하고 활용성을 평가하고자 한다. SWMM 모형은 맨홀 및 우수관망의 고려가 가능 하여 배수관망이 복잡하게 구성된 도시 유출특성을 모의할 수 있어 도시홍수예보에 적합한 모형이다.
따라서, 본류 및 지류 하천과 우수관로가 연계되는 100 km2 이상인 도시유역의 홍수예보를 위해서는 우수관망의 해석 및 하천흐름 해석을 SWMM과 HEC-RAS를 연계하여 수행하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 적용 대상유역으로 대표적인 대규모 도시유역인 중랑천 유역을 선정하고 SWMM과 HEC-RAS 연계 시스템의 활용성을 평가하였다. SWMM 모형으로 배수 구역의 지표 및 관망 유출과 지류 하천의 유출 분석을 수행하였고, 계산된 배수 구역별 유출 해석 결과를 HEC-RAS의 지류 유입량으로 활용하여 본류의 부정류 해석을 수행하였으며, 원활한 연계를 위해 SWMM과 HEC-RAS를 연계한 GUI 시스템을 구축하였다.
본 연구에서는 중랑천 유역의 강우자료와 유역특성 자료를 입력하여 SWMM을 구축하였다. SWMM을 구축하기 위해 중랑천 유역을 Fig.
본 연구의 목적은 수리 및 수문학적 모형을 연계하여 중규모 이상 대규모 도시유역에서의 홍수유출해석을 수행할 수 있는 방법을 제시하고 적용성 및 활용성을 평가하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 Fig.
본 연계시스템을 통해 HEC-RAS의 입력파일들이 구성되면 HEC-RAS 부정류 모형을 이용하여 유역의 본류구간 모의를 수행할 수 있다. 이에 본 연구에서는 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 정확도 및 가능성을 평가하기 위해 실제 호우사상에 대해 홍수유출 분석과 저수호안의 침수 및 내수침수 분석을 수행하였다.
제안 방법
7)에 대한 입력자료를 구성하였다. HEC-RAS에서는 지류유입을 고려한 부정류 계산을 위해 SWMM을 통해 계산된 배수구역의 유출량을 55개 지점에서 측방유입으로 고려할 수 있도록 구축하였다. 상류단 경계조건으로는 신곡교(Fig.
SWMM 모형으로 배수 구역의 지표 및 관망 유출과 지류 하천의 유출 분석을 수행하였고, 계산된 배수 구역별 유출 해석 결과를 HEC-RAS의 지류 유입량으로 활용하여 본류의 부정류 해석을 수행하였으며, 원활한 연계를 위해 SWMM과 HEC-RAS를 연계한 GUI 시스템을 구축하였다.
10, Table 5와 Table 6에 제시하였다. 각 호우 사상에 대한 모의홍수량의 검정을 위해 월계1교와 중랑교의 관측유량을 활용하였다. Fig.
구축된 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템을 이용하여 수리 및 수문학적 해석을 수행하였다. 선정된 7개 호우사상에 대해 보정 및 검정을 수행한 결과를 Fig.
우선 선정된 대상유역에 대한 수문자료와 지형자료를 수집하고, 이를 바탕으로 SWMM과 HEC-RAS 모형에 대한 입력자료를 구축하였다. 그 다음, Batch 파일의 실행으로 SWMM을 통한 배수구역별 유출량을 일괄계산하고, 각 배수구역별 EXTRAN 블록의 최종유출관망 유량을 지류유입 경계조건으로 HEC-RAS에 삽입하는 과정을 Visual Basic으로 GUI 구성하여 처리하였다. 본 연계시스템을 통해 HEC-RAS의 입력파일들이 구성되면 HEC-RAS 부정류 모형을 이용하여 유역의 본류구간 모의를 수행할 수 있다.
특히, HEC-RAS를 통해 계산 가능한 수면곡선 및 홍수량은 하천 횡단면 및 종단면의 표출을 통해 홍수예보의 기준으로 제시될 수 있으며, SWMM에서 계산 가능한 관망 및 맨홀의 초과유출 결과는 내수침수가 발생할 수 있는 맨홀의 월류지점을 산정할 수 있고, 향후 GIS 도구와의 연계를 통해 범람 및 침수가능지역의 도시가 가능할 것으로 판단되었다. 또한, 도시홍수예보를 위해서는 선행 시간의 확보가 중요하므로 이를 위한 계산시간의 단축이 요구되는데, 본 연구에서 구축한 연계시스템(Fig. 8) 은 기존에 수작업을 통해 이루어지는 강우자료의 입력, 모형의 실행, SWMM 결과의 전환 및 HEC-RAS의 실행을 일괄 처리할 수 있도록 하여 총 계산시간을 5～10분으로 단축하였다. 중랑천 유역의 경우 홍수도달시간을 명확히 제시한 연구는 없으므로, 본 연구에서 활용한 7개 호우사상의 10분간격의 실측강우 및 유량자료를 이용하여 강우중심(peak)에서 첨두유량 발생시간까지의 홍수도달시간을 검토한 결과, 월계 1교는 1～4시간, 중랑교는 2～4시간으로 분석되어 실제 관측강우를 본 시스템에 적용하면 계산시간이 10분 이내로 소요되어 첨두홍수량 예측의 선행시간이 확보 될 수 있는 것으로 판단된다.
이 시스템은 Visual Basic을 이용하여 GUI 구성 및 SWMM과 HEC-RAS의 연계 과정을 처리하였고, Fortran을 이용하여 강우자료의 자동 입력을 처리하였다. 또한, 배치파일을 사용하여 25개의 소유역이 연속되어 모의되도록 구성하였다.
SWMM 모형으로 배수 구역의 지표 및 관망 유출과 지류 하천의 유출 분석을 수행하였고, 계산된 배수 구역별 유출 해석 결과를 HEC-RAS의 지류 유입량으로 활용하여 본류의 부정류 해석을 수행하였으며, 원활한 연계를 위해 SWMM과 HEC-RAS를 연계한 GUI 시스템을 구축하였다. 또한, 실측수문자료를 이용한 검정을 통해 연계시스템의 도시 홍수예보에 대한 적용성 및 활용성을 분석하였다.
본 연구의 연계시스템은 대규모 도시유역의 유출특성을 고려하면서 짧은 계산시간으로 신뢰성 있는 하천 홍수량의 계산이 가능한 것으로 나타났다. 또한, 이 시스템은 기존의 수작업을 최소화 할 수 있도록 SWMM의 강우 입력 및 실행, SWMM 유출자료의 HEC-RAS 입력으로의 변환을 일괄 처리되도록 하였다. SWMM과 HEC-RAS 연계시스템을 중랑천 유역에 구축하고 실제 7개 호우사상에 적용하여 평가한 결과, 관측유량에 적합한 결과를 나타내었다.
여기서 사각형은 지류하천을 통한 유입, 원은 중랑천 본류에 직접 위치한 토출구를 통한 유입을 총 55개 유입지점으로 간략화 한 것이다. 배수구역의 지표유출은 SWMM의 RUNOFF 블록으로 계산하고, 계산 결과를 EXTRAN 블록의 기본자료로 사용하여 배수구역별 관망 유출 및 지류하천 유출 해석을 수행하였다.
본 연구에서는 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템을 중랑천유역에 적용하여 실제 사상에 대해 홍수유출 분석과 하천 저수호안 침수 및 내수침수 분석을 수행하였다. 홍수유출 분석 결과에서 일부 홍수사상을 제외하고는 관측치에 적합한 모의가 가능한 것으로 분석되었으며, 저수호안의 침수 분석에서도 2003년 9월의 저수호안 침수현상을 잘 모의하는 것으로 나타났다.
본 연구에서 구축된 SWMM과 HEC-RAS를 홍수예보에 활용하기 위해서는 계산시간의 단축이 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해 각 배수구역별 강우입력 및 SWMM 모형의 실행, SWMM 결과의 HEC-RAS 입력, 그리고 HEC-RAS를 이용한 부정류 해석이 일괄적으로 처리될 수 있는 시스템을 구축하였다(Fig. 8). 이 시스템은 Visual Basic을 이용하여 GUI 구성 및 SWMM과 HEC-RAS의 연계 과정을 처리하였고, Fortran을 이용하여 강우자료의 자동 입력을 처리하였다.
2000년부터 2007년의 시강우 및 시수위 자료를 수집하여 Table 2에 제시된 바와 같이 7개의 호우사상을 선정하고 모형의 보정 및 검정에 활용하였다. 선정된 호우사상 중 2003년 9월 18～19일은 호우로 인해 중랑천의 월계1교와 군자교 사이에 하천 범람이 발생된 기간으로 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 하천 저수호안 침수 해석의 적합성 평가에 활용하였다.
1에 제시된 바와 같은 절차를 따라 연구를 수행하였다. 우선 선정된 대상유역에 대한 수문자료와 지형자료를 수집하고, 이를 바탕으로 SWMM과 HEC-RAS 모형에 대한 입력자료를 구축하였다. 그 다음, Batch 파일의 실행으로 SWMM을 통한 배수구역별 유출량을 일괄계산하고, 각 배수구역별 EXTRAN 블록의 최종유출관망 유량을 지류유입 경계조건으로 HEC-RAS에 삽입하는 과정을 Visual Basic으로 GUI 구성하여 처리하였다.
8). 이 시스템은 Visual Basic을 이용하여 GUI 구성 및 SWMM과 HEC-RAS의 연계 과정을 처리하였고, Fortran을 이용하여 강우자료의 자동 입력을 처리하였다. 또한, 배치파일을 사용하여 25개의 소유역이 연속되어 모의되도록 구성하였다.
본 연구에서는 유출모형의 개선을 통한 홍수예보 적용성 확장에 그 연구범위를 제한하였다. 즉, 복잡한 하수관망과 도시하천, 다양한 토지용도로 구성된 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수해석을 위해 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 활용성을 평가하였다. 이들 연계 시스템으로 분석을 수행할 경우 SWMM 모형이 가지고 있는 적용유역 범위에 대한 문제를 극복하면서 내수침수 및 맨홀 그리고 관망흐름해석 등을 수행할 수 있다.
2(c)의 6개 지점의 수위 관측소 자료를 이용하여 모형의 검정을 수행하였다. 2000년부터 2007년의 시강우 및 시수위 자료를 수집하여 Table 2에 제시된 바와 같이 7개의 호우사상을 선정하고 모형의 보정 및 검정에 활용하였다. 선정된 호우사상 중 2003년 9월 18～19일은 호우로 인해 중랑천의 월계1교와 군자교 사이에 하천 범람이 발생된 기간으로 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 하천 저수호안 침수 해석의 적합성 평가에 활용하였다.
16과 같이 수행하였다. Fig. 15와 같이 침수분석은 25개 배수구역 중 2개의 배수구역을 선정하였으며, 6번 배수구역은 중랑구 묵동과 중화동 지역, 8번 배수 구역은 중랑구 상봉동과 면목동에 해당된다. Fig.
중랑천의 HEC-RAS를 구축하기 위해 Fig. 5에서 제시한 바와 같이 하도를 형성하고, 실제 측량된 하천단면 자료를 이용하여 총 301개의 하천 횡단면(Fig. 6) 및 6개의 수공구조물(Fig. 7)에 대한 입력자료를 구성하였다. HEC-RAS에서는 지류유입을 고려한 부정류 계산을 위해 SWMM을 통해 계산된 배수구역의 유출량을 55개 지점에서 측방유입으로 고려할 수 있도록 구축하였다.
이론/모형
SWMM과 HEC-RAS 모형의 구축을 위해서는 DEM, 토지이용도, 토양도, 토지피복도, 하수관망 및 하도 단면자료와 같은 지형자료가 필요하다. 구축된 지형 자료를 이용한 SWMM의 입력자료 계산에는 상용소프트웨어인 ArcGIS 8.0과 AutoCAD를 사용하였다.
성능/효과
또한, 이 시스템은 기존의 수작업을 최소화 할 수 있도록 SWMM의 강우 입력 및 실행, SWMM 유출자료의 HEC-RAS 입력으로의 변환을 일괄 처리되도록 하였다. SWMM과 HEC-RAS 연계시스템을 중랑천 유역에 구축하고 실제 7개 호우사상에 적용하여 평가한 결과, 관측유량에 적합한 결과를 나타내었다. 본 연구를 통해 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수특성 반영과 홍수예보를 위한 기준의 제공에 있어 SWMM과 HEC-RAS를 연계하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.
16%를 나타내었다. 도식적 및 통계적 분석 결과 호우사상에 따라 다소 차이는 있으나 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템은 중랑천 유역의 홍수유출 사상을 관측치에 비교적 적합하게 모의하는 것으로 나타났다.
13은 하도의 중심을 따라 하류방향으로의 수면곡선과 좌우제방고 및 하천호안고를 나타낸 것으로 적용된 호우로 인한 군자교와 월계1교 구간의 저수호안 침수발생여부 및 침수범위를 확인할 수 있다. 또한, HEC-RAS를 통해 Fig. 14의 X-Y-Z 3차원 출력되는 단면을 따라 하류부로 이동하면서 상대적인 기울기의 변화와 제내지 범람 및 침수의 상대적 범위를 알아볼 수 있었다. 도시에서의 내수침수 분석은 2003년 9월 18～19일의 호우사상에 대한 SWMM의 EXTRAN 블록의 계산결과를 활용하여 다음 Fig.
SWMM과 HEC-RAS 연계시스템을 중랑천 유역에 구축하고 실제 7개 호우사상에 적용하여 평가한 결과, 관측유량에 적합한 결과를 나타내었다. 본 연구를 통해 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수특성 반영과 홍수예보를 위한 기준의 제공에 있어 SWMM과 HEC-RAS를 연계하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.
본 연구는 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수예보를 위해 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 적용성 및 활용성을 평가하였다. 본 연구의 연계시스템은 대규모 도시유역의 유출특성을 고려하면서 짧은 계산시간으로 신뢰성 있는 하천 홍수량의 계산이 가능한 것으로 나타났다. 또한, 이 시스템은 기존의 수작업을 최소화 할 수 있도록 SWMM의 강우 입력 및 실행, SWMM 유출자료의 HEC-RAS 입력으로의 변환을 일괄 처리되도록 하였다.
12는 저수호안 침수발생시 월계1교의 실제 관측수위 및 모의수위와 통제수위(저수호안 침수 시작시 통행제한 기준), 침수수위(저수호안의 완전침수 기준)를 함께 도시한 것이며, 저수호안의 침수발생여부는 통제수위로 확인할 수 있다. 이에 Fig. 11과 Fig. 12에서 보는 바와 같이, 화살표로 표시된 9월 18일 12시와 18시 사이에 월계1교 부근에 실제 저수호안 침수가 발생한 것을 확인할 수 있으며, 저수호안 침수의 발생을 연계시스템이 잘 모의하는 것을 볼 수 있다. Fig.
8) 은 기존에 수작업을 통해 이루어지는 강우자료의 입력, 모형의 실행, SWMM 결과의 전환 및 HEC-RAS의 실행을 일괄 처리할 수 있도록 하여 총 계산시간을 5～10분으로 단축하였다. 중랑천 유역의 경우 홍수도달시간을 명확히 제시한 연구는 없으므로, 본 연구에서 활용한 7개 호우사상의 10분간격의 실측강우 및 유량자료를 이용하여 강우중심(peak)에서 첨두유량 발생시간까지의 홍수도달시간을 검토한 결과, 월계 1교는 1～4시간, 중랑교는 2～4시간으로 분석되어 실제 관측강우를 본 시스템에 적용하면 계산시간이 10분 이내로 소요되어 첨두홍수량 예측의 선행시간이 확보 될 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 추후 실시간 관측강우나 예측강우가 본 연계시스템에 적용된다면 중랑천 유역과 같은 대규모도시유역의 홍수예보에 활용성이 클 것으로 분석된다.
본 연구에서는 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템을 중랑천유역에 적용하여 실제 사상에 대해 홍수유출 분석과 하천 저수호안 침수 및 내수침수 분석을 수행하였다. 홍수유출 분석 결과에서 일부 홍수사상을 제외하고는 관측치에 적합한 모의가 가능한 것으로 분석되었으며, 저수호안의 침수 분석에서도 2003년 9월의 저수호안 침수현상을 잘 모의하는 것으로 나타났다. 특히, HEC-RAS를 통해 계산 가능한 수면곡선 및 홍수량은 하천 횡단면 및 종단면의 표출을 통해 홍수예보의 기준으로 제시될 수 있으며, SWMM에서 계산 가능한 관망 및 맨홀의 초과유출 결과는 내수침수가 발생할 수 있는 맨홀의 월류지점을 산정할 수 있고, 향후 GIS 도구와의 연계를 통해 범람 및 침수가능지역의 도시가 가능할 것으로 판단되었다.
후속연구
다만, 내수침수 발생모의 결과는 실제 내수침수 발생 실측자료와의 비교를 수행할 수 없어 본 연계시스템의 내수침수 모의의 정확도 검정은 평가하지 못하였다. 향후 실제 내수침수 사례에 적용하여 정확도를 검정하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
이들 연계 시스템으로 분석을 수행할 경우 SWMM 모형이 가지고 있는 적용유역 범위에 대한 문제를 극복하면서 내수침수 및 맨홀 그리고 관망흐름해석 등을 수행할 수 있다. 또한, 배수관과 하천이 복잡하게 연결되어 있는 대규모 도시유역의 특성을 HEC-RAS 모형의 측방류 유입을 고려한 부정류 계산을 통해 분석할 수 있고, HEC-RAS를 통해 계산되는 결과들은 저수호안의 침수 예측에도 활용할 수 있을 것이다.
중랑천 유역의 경우 홍수도달시간을 명확히 제시한 연구는 없으므로, 본 연구에서 활용한 7개 호우사상의 10분간격의 실측강우 및 유량자료를 이용하여 강우중심(peak)에서 첨두유량 발생시간까지의 홍수도달시간을 검토한 결과, 월계 1교는 1～4시간, 중랑교는 2～4시간으로 분석되어 실제 관측강우를 본 시스템에 적용하면 계산시간이 10분 이내로 소요되어 첨두홍수량 예측의 선행시간이 확보 될 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 추후 실시간 관측강우나 예측강우가 본 연계시스템에 적용된다면 중랑천 유역과 같은 대규모도시유역의 홍수예보에 활용성이 클 것으로 분석된다.
향후 실제 내수침수 사례에 적용하여 정확도를 검정하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 홍수예보의 선행시간 확보를 위해서는 본 연구를 통해 개발된 시스템에 레이더 예측강우 및 실시간 수문관측자료와의 연계에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
16에서와 같이 수치모의에서는 침수가 발생하는 것으로 나타났으나, 실측자료를 확보할 수 없어 침수모의 정확도 검정은 불가능하였다. 이에 대해서는 본 연구대상지역에 추후 침수사례가 발생한다면 침수실적자료를 수집하여 검토하여야 할 것으로 판단된다.
홍수유출 분석 결과에서 일부 홍수사상을 제외하고는 관측치에 적합한 모의가 가능한 것으로 분석되었으며, 저수호안의 침수 분석에서도 2003년 9월의 저수호안 침수현상을 잘 모의하는 것으로 나타났다. 특히, HEC-RAS를 통해 계산 가능한 수면곡선 및 홍수량은 하천 횡단면 및 종단면의 표출을 통해 홍수예보의 기준으로 제시될 수 있으며, SWMM에서 계산 가능한 관망 및 맨홀의 초과유출 결과는 내수침수가 발생할 수 있는 맨홀의 월류지점을 산정할 수 있고, 향후 GIS 도구와의 연계를 통해 범람 및 침수가능지역의 도시가 가능할 것으로 판단되었다. 또한, 도시홍수예보를 위해서는 선행 시간의 확보가 중요하므로 이를 위한 계산시간의 단축이 요구되는데, 본 연구에서 구축한 연계시스템(Fig.
다만, 내수침수 발생모의 결과는 실제 내수침수 발생 실측자료와의 비교를 수행할 수 없어 본 연계시스템의 내수침수 모의의 정확도 검정은 평가하지 못하였다. 향후 실제 내수침수 사례에 적용하여 정확도를 검정하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 홍수예보의 선행시간 확보를 위해서는 본 연구를 통해 개발된 시스템에 레이더 예측강우 및 실시간 수문관측자료와의 연계에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
최근의 급속한 도시화로 인한 불투수면적의 증가는 어떠한 피해를 증가시키고 있는가?
최근의 급속한 도시화로 인한 불투수면적의 증가는 첨두유량의 증가, 홍수도달시간의 단축을 야기해 도시 유역의 홍수 피해를 증가시키고 있다. 또한, 최근에는 이상기후로 인한 국지성 집중호우로 인해 설계강우를 상회하는 강우가 발생하여 도시유역에서의 홍수 발생이 증가하고 있다.
홍수예보 시스템은 어떻게 구성되어있는가?
일반적으로 홍수예보 시스템은 레이더 강우예측과 같은 강우예보 모델, 실황 및 선행강우를 활용하여 유역의 홍수유출특성을 분석하는 유출모형, 홍수예측결과를 전파하는 홍수예경보 발령시스템으로 구성되어 있으며, 예측결과의 정확도는 선행강우의 정확도와 이를 활용한 홍수해석의 정확도에 의존한다. 지금까지 도시유역에서의 홍수예보를 위한 연구는 100 km2 이하의 중소규모 유역을 대상으로 수행되어 왔으나, 최근의 지속적인 개발로 인한 도시의 확장으로 중규모 이상 대규모 도시유역에 대한 연구가 필요하다.
도시유역의 홍수피해를 방지하기 위한 구조적 대책은 무엇이 있는가?
이러한 도시유역의 홍수피해를 방지하기 위해서는 구조적 또는 비구조적인 대책수립이 필요하다. 구조적 대책으로는 고규격 제방 건설, 하도 정비, 방수로 건설, 저류지 설치 등이 있다. 이 방법은 효과적이지만 중규모 이상 대규모 도시유역의 경우 하천 주변이 대부분 도로나 주택지로 이용되고 있으므로 구조물 건설에는 한계가 있다.
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