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가동보 및 배수문운영을 고려한 주운수로 홍수위 산정모형 구축
Development of Flood Routing Model in the Navigation Waterway to Support Operations of Weir and Flood Gate 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.45 no.9, 2012년, pp.959 - 968  

노준우 (한국수자원공사 K-water연구원) ,  박명기 (한국수자원공사 아라뱃길사업처) ,  심명근 (한국수자원공사 아라뱃길사업처) ,  이상진 (한국수자원공사 K-water연구원)

초록
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주운수로 홍수기 수위 산정을 위하여 미 공병단에서 개발한 HEC-RAS 모형을 적용하였다. 아라뱃길은 다양한 수리구조물의 조작을 통하여 선박운항 및 홍수처리가 이루어지며 유입홍수, 한강수위, 그리고 서해조위 변동과 연계하여 귤현보, 서해배수문, 체절수문, 그리고 배수펌프장등의 대표적인 구조물 운영을 지원할 수 있는 홍수위 계산모형이 필요하다. 특히 서해배수문의 개도를 결정하기 위하여 외조위와 내수위 변동을 동시에 고려한 수문운영이 필요하여 HEC-RAS의 Rule-script 기능을 적용하여 이러한 특성을 반영하였다. 모형의 검보정을 위하여 2010년 9월 홍수사상을 적용하였으며 모형으로부터 계산된 수위값과 관측된 수위값이 서로 잘 일치함을 확인하였다. 본 연구에서 구축된 HEC-RAS모형은 홍수기 주운수로 운영에 기여할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

HEC-RAS has been applied to simulate water level variation in the Ara waterway during the flood season. To support decision making necessary for operation of the hydraulic structures especially during the flood season, it is important to consider various factors such as water level of the Han River,...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 모형의 검보정은 구축된 모형의 신뢰도 확보를 위하여 반드시 필요하다(Chow, 1959). 본 연구에서는 2010년 9월 21일부터 24일에 걸쳐 수도권 지역에서 발생한 강우사상을 적용하여 구축된 모형의 적용성을 검토하였다. 당시 수도권 지역에는 시간당 최대 100 mm에 달하는 폭우가 쏟아져 1만명이 넘는 이재민이 발생하였고 21일 첫날 하루에만 서울 대부분의 지역에서 200 mm가 넘는 강우량을 기록하였으며 경기지역은 시간당 최고 98 mm에 달하여 2,777가구가 침수되는 피해를 입었다.
  • 본 연구에서는 HEC-RAS를 이용하여 홍수기 주운수로 운영에 대한 의사결정을 지원할 수 있는 홍수위 산정모형을 구축하였다. 주운수로의 대표적인 수리구조물로는 홍수배제를 위한 서해 배수문을 비롯, 굴포천에서 발생한 홍수를 주운수로측 유입을 담당하는 귤현보와 체절수문, 이설수로를 통해서 한강측 홍수배제를 위하여 펌프장, 등의 다양한 시설물이 존재하며 이들 수리구조물의 운영과 연계한 홍수위 산정모형이 필요하다.
  • 본 연구에서는 홍수기 뱃길운영에 필요한 수리구조물 운영에 대한 의사결정을 지원하고자 아라뱃길 주운수로를 대상으로 홍수위 산정모형을 구축하였다. 홍수조절을 위한 다양한 수리구조물 운영을 고려한 경계조건을 적용하여 홍수기 실질적인 뱃길 운영에 대한 적용성을 높였으며 모형의 검보정을 통하여 구축된 모형의 타당성에 대하여 검토하였다.

가설 설정

  • 굴포천유역에서 발생한 홍수는 귤현보가 도복되어 전량 아라뱃길로 유입되며 서해배수문의 수문 개폐를 통하여 서해측으로 배제된다. 따라서 Fig. 5와 같이 배수문을 경계로 상류단을 주운수로 측으로, 하류단을 서해측으로 가정하고 상하류단 수위비교를 통해서 상류단 수위가 하류보다 클 때에만 수문을 개방하여 홍수배제를 수행한다. 반면 하류단 조위가 상류단 수위를 초과할 시에는 배수문을 폐쇄하여 해수유입으로 인한 수위상승을 방지해야 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
아라뱃길 사업의 주요 목적은 무엇인가? 아라뱃길 사업의 주요 목적은 굴포천 유역의 근원적인 홍수피해를 경감시키고 내륙주운을 통한 물류 수송체계를 개선함과 동시에 관광, 문화, 레저를 통한 녹생성장을 기반으로 지역경제 및 국가경제에 기여하기 위함이다. 아라뱃길 유역은 행정구역상으로는 인천시, 김포시, 부천시 그리고 서울특별시를 포함하고 있어 총 유역면적은 약 160 km2에 달하며 이 중 134 km2가 굴포천 유역에 해당되며 약 150만의 인구가 거주하고 있는 것으로 집계되었다.
아라뱃길 유역은 행정구역상으로 어디를 포함하고 있는가? 아라뱃길 사업의 주요 목적은 굴포천 유역의 근원적인 홍수피해를 경감시키고 내륙주운을 통한 물류 수송체계를 개선함과 동시에 관광, 문화, 레저를 통한 녹생성장을 기반으로 지역경제 및 국가경제에 기여하기 위함이다. 아라뱃길 유역은 행정구역상으로는 인천시, 김포시, 부천시 그리고 서울특별시를 포함하고 있어 총 유역면적은 약 160 km2에 달하며 이 중 134 km2가 굴포천 유역에 해당되며 약 150만의 인구가 거주하고 있는 것으로 집계되었다. 굴포천 유역의 40%는 한강 홍수위보다 낮아 외수에 의한 내수배제가 불량하고 도시화로 인한 유출량의 증가로 상습 홍수피해 발생지역으로 분류되었다.
상습 홍수피해 발생지역인 굴포천의 방수사업은 2009년 어디서 착공되었는가? 이와 관련 외수에 관계없이 홍수를 안정적으로 처리할 수 있는 근본적인 치수대책의 필요성이 대두됨에 따라 90년대 초 굴포천 방수로 사업이 시작되었다. 초기에는 저폭 20 m의 방수로 굴착이 진행되었으나 90년대 후반 수도권 물동량이 급격하게 증가하는 사회적 요구에 의하여 경인운하 건설사업으로 확대하고자 하는 계획에 따라 저폭 80 m의 방수로 확장계획이 검토되었고 2009년부터 한강과 서해를 연결하는 경인아라뱃길 시설공사에 착공하기에 이르렀다.
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참고문헌 (14)

  1. 김극수, 김지성, 김원 (2011). "1차원 수치모형의 가변 계산 거리간격 추정 기법." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제44권, 제5호, pp. 363-376. 

  2. 김덕길, 경민수, 김상단, 김형수 (2008). "천변저류지 조성에 따른 수리 수문분석." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제41권, 제5호, pp. 483-489. 

  3. 송주일, 김종우, 임창수, 윤세의 (2011). "정수식생이 존재하는 자연하도에서 1차원 수치모형." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제44권, 제1호, pp. 9-22. 

  4. 윤성심, 최철관, 배덕효 (2008). "대규모 도시유역의 홍수 예보를 위한 수리 수문 모형의 연계." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제41권, 제9호, pp. 929-941. 

  5. 전경수, 김진수, 이상호 (2007). "한강 본류에의 적용을 위한 FLDWAV 모형의 개선." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제40권, 제2호, pp. 135-146. 

  6. 한국수자원공사 (2009a). 경인운하사업 기본계획 보고서 

  7. 한국수자원공사 (2009b). 경인운하사업 실시설계 보고서 

  8. 한국수자원공사 (2009c). 경인 아라뱃길사업 홍수처리계획 검토보고서 

  9. Casterllarin, A., Di Baldassarre, G., and Bates, P.D. (2009). "Optimal cross-sectional spacing in Preissmann scheme 1D hydrodynamic models." Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 135, No. 2, pp. 96-105. 

  10. Chaudhry, M.H. (2008). Open-channel flow, 2nd edition, Springer. 

  11. Chow, V.T. (1959). Open-channel Hydraulics, McGraw-Hill, New york, NY. 

  12. Fread, D.L., and Lewis, J.K. (1998). "NWS FLDWAV Model." NWS Report, Hydrologic Research Laboratory, NWS Office of Hydrology, NWA, Silver Spring, MD. 

  13. Hydrology Engineering Center (2010a). HEC-RAS river analysis system user's manual, US Army Corps of Engineers, Davis, CA. 

  14. Hydrology Engineering Center (2010b). Hydrologic modeling system HEC-HMS user's manual, US Army Corps of Engineers, Davis, CA. 

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