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문제 정의
- 대하천 유역의 경우는 하천의 주요지점에 수위계를 설치하여 수위-유량관계로부터 유출수문곡선을 계산하고 있으며 돌발홍수에 관한 연구도 선행된 바 있다(Kim and Kim, 2008). 그러나 미계측 소유역에서 발생하는 국지적홍수특성에 대한 연구는 미흡한 실정이기에 본 논문에서는 미계측 소유역을 대상으로 발생하는 국지홍수의 심도 를 정량화할 수 있는 새로운 홍수지수를 개발하고자 하였다. 미계측 소유역의 경우 홍수지수를 산정하기 위해 필요한 실측된 유출수문곡선이 존재하지 않기 때문에 장기간 실측 강우자료를 바탕으로 강우-유출모형을 사용하여 유출수문곡선을 모의하여야 하므로, 유역과 근접한 곳에 자료의 결측기간이 비교적 적으며 최소 30개년 이상의 실측 강우자료를 보유하고 있는 강우관측소가 위치한 유역을 시범유역으로 선정하였다.
- 국내 대부분의 소유역들은 실측 유량자료가 확보되어 있지 않은 경우가 많아 홍수의 예측 및 대비에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 Bhaskar et al. (2000)의 돌발 홍수지수 산정방법을 개선하여, 실측된 유량 대신 장기실측 강우사상으로 모의된 홍수유출수문곡선의 특성을 정량화하여 미계측 소유역에서 발생홍수의 심도를 예측하는 새로운 홍수지수 NFI를 산정방안을 제시하였다.
- 하지만 우리나라의 경우 대부분의 소유역은 실측된 유출량자료가 없는 미계측 지역이므로 단위첨두유량 산정에 어려움이 있고, 유역의 토양수분상태를 모의하기에는 자료가 부족하며, 과정이 번거롭고 동일 대상유역에 대한 한계유출량도 계산하는 각각의 방법에 따라 큰 오차를 보인다. 따라서 본 논문에서는 돌발홍수능 산정 시스템에 비해 소규모 유역의 국지적 돌발성 홍수의 심각성을 정량화하기에 적합하며 산정과정이 비교적 간편한 유출수문곡선을 이용한 돌발홍수지수 산정방법을 바탕으로 새로운 홍수지수를 산정하고자 하였다. 이를 위하여 장기간 시강우 측정자료를 보유한 강우관측소가주변에 위치한 2개의 미계측소유역인 옥곡천과 칠성천 유역을 시범유역으로 선정하고, 과거 37개년(1973～2009)의 실측 강우량을 바탕으로 유출수문곡선을 산정한 후, 홍수량의 빈도해석을 통해 산정한 한계유량(threshold discharge)을 초과하여 제내지의 피해발생 가능성이 있는 국지적 홍수사상들의 심도를 정량적으로 분석하고자 하였다.
- , 2012). 따라서 본 논문에서는 홍수반응시간 T를 대신하여 한계유량을 초과하는 홍수의 지속시간인 초과홍수 지속시간 D를 제시하여 새로운 심도계수로 선정하고자 하였다. Eq.
- 이를 위하여 장기간 시강우 측정자료를 보유한 강우관측소가주변에 위치한 2개의 미계측소유역인 옥곡천과 칠성천 유역을 시범유역으로 선정하고, 과거 37개년(1973～2009)의 실측 강우량을 바탕으로 유출수문곡선을 산정한 후, 홍수량의 빈도해석을 통해 산정한 한계유량(threshold discharge)을 초과하여 제내지의 피해발생 가능성이 있는 국지적 홍수사상들의 심도를 정량적으로 분석하고자 하였다. 따라서 한계유량을 초과하는 연최대치계열 유출수문곡선에 대하여 산정한 새로운 홍수지수와 강우특성과의 회귀분석을 통해 유역별 최적 강우-홍수지수 회귀관계식을 제시하여, 짧은 지속시간과 집중적인 강우에 의해 발생하는 빠른 수문반응으로 인해 홍수피해를 대비할 수 있는 시간이 부족한 소유역에서 예측된 강우로부터 쉽고 신속하게 국지성 홍수를 예측할 수 있는 기초자료를 제공하고자 한다.
- 본 논문에서는 Bhaskar et al. (2000)의 돌발홍수지수 산정방법을 참고하여, 2.4절에서 정의한 한계유량을 초과하여 발생하는 홍수사상에 대한 새로운 홍수지수(New Flood Index; NFI)를 산정함으로써 제내지의 침수피해를 유발할 가능성이 있는 홍수사상에 대한 심도를 정량화하고자 하였다. Bhaskar et al.
- 본 논문에서는 집중호우 발생시 제내지의 피해발생 가능성이 있는 홍수사상의 선별을 위해 한계유량(threshold discharge)을 Henderson (1961)이 제시한 초기 홍수를 유발하는 조건인 강턱유량(bankfull discharge)의 개념을 이용하고자 하였다. 강턱유량보다 큰 홍수량은 제내지보다 높은 홍수위를 형성하여 제내지에 침수피해를 유발할 수 있다.
- 본 논문에서는 한계유량을 초과하여 발생했던 과거의 홍수사상에 대하여 산정된 새로운 홍수지수 NFI와 1∼6시간동안 각각의 지속시간별 최대 강우량과의 상관분석을 통하여 각 시범유역별 강우특성과 홍수특성간의 관계를 분석하고자 하였으며, 각 시범유역을 대표할 수 있는 홍수지수-강우 회귀관계식을 제시하고자 하였다.
가설 설정
- (2006)이 2년 빈도의 유량을 강턱유량으로 제시하였다. 따라서 본 논문에서는 2년 빈도 홍수유량을 강턱유량으로 가정하고 이를 제내지의 피해발생 가능성이 있는 한계유량으로 결정하였다. 각 시범유역별 37개년(1973～2009)의 실측 강우사상으로부터 모의된 연최대치계열홍수량의 빈도분석을 통하여 2년 빈도 홍수량을 산정한 결과, 옥곡천은 85m3/sec, 칠성천은 120m3/sec이 각각 한계유량으로 결정되었다.
- 여기서 α, β, γ는 3개 상대심도계수에 대한 가중계수로서, 본 논문에서는 동일한 가중치로 가정하여 1/3로 적용하였다.
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