본 연구에서는2007년 제주지역을 강타한 태풍 '나리' 이후 홍수조절을 위해 한천유역에 설치된 저류지의 효과를 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 2010년 태풍 '뎬무'의 내습 시, 한천 상 하류에 위치한 하천유량관측소의 자료와 저류지 유입량 자료를 이용하여 한천저류지 운영이 하류지역에 미치는 홍수저감 효과를 검토하였다. 분석결과, 하류지역에서의 실제 하천수위는 3.44m를 기록하였으나, 수위-유량 관계식, 유출전파속도, 저류지 유입량 등을 활용하여 저류지가 운영되지 않았을 경우의 하류지역 하천수위를 분석한 결과 4.16m로 예측되었다. 이와 같은 결과는 한천유역에 설치된 저류지의 홍수저감 효과를 분명하게 보여주는 것으로 향후 유사한 사상에 대해서도 적절한 기여를 할 수 있을 것으로 판단되었다.
본 연구에서는2007년 제주지역을 강타한 태풍 '나리' 이후 홍수조절을 위해 한천유역에 설치된 저류지의 효과를 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 2010년 태풍 '뎬무'의 내습 시, 한천 상 하류에 위치한 하천유량관측소의 자료와 저류지 유입량 자료를 이용하여 한천저류지 운영이 하류지역에 미치는 홍수저감 효과를 검토하였다. 분석결과, 하류지역에서의 실제 하천수위는 3.44m를 기록하였으나, 수위-유량 관계식, 유출전파속도, 저류지 유입량 등을 활용하여 저류지가 운영되지 않았을 경우의 하류지역 하천수위를 분석한 결과 4.16m로 예측되었다. 이와 같은 결과는 한천유역에 설치된 저류지의 홍수저감 효과를 분명하게 보여주는 것으로 향후 유사한 사상에 대해서도 적절한 기여를 할 수 있을 것으로 판단되었다.
Hancheon reservoir, which is located upstream of Jeju city, has been built for flood mitigation after Typhoon Nari, 2007. To verify flood mitigating effect of the this reservoir on the downstream area, runoff analysis based on the measured data (two stream discharge monitoring stations and inflow da...
Hancheon reservoir, which is located upstream of Jeju city, has been built for flood mitigation after Typhoon Nari, 2007. To verify flood mitigating effect of the this reservoir on the downstream area, runoff analysis based on the measured data (two stream discharge monitoring stations and inflow data to the reservoir) is carried out during torrential rain followed by typhoon Dainmu, 2010. The stream water level was recorded as 3.14 m for the peak at the down gradient station. The stream water level under the assumption of absence of Hancheon reservoir is calculated as 4.16 m using the estimated rating curve, stream water propagation velocity, and the bypassed volume of water to the reservoir. This result shows that clear effect of reservoir operation which is capable of mitigating peak discharge in the downstream area.
Hancheon reservoir, which is located upstream of Jeju city, has been built for flood mitigation after Typhoon Nari, 2007. To verify flood mitigating effect of the this reservoir on the downstream area, runoff analysis based on the measured data (two stream discharge monitoring stations and inflow data to the reservoir) is carried out during torrential rain followed by typhoon Dainmu, 2010. The stream water level was recorded as 3.14 m for the peak at the down gradient station. The stream water level under the assumption of absence of Hancheon reservoir is calculated as 4.16 m using the estimated rating curve, stream water propagation velocity, and the bypassed volume of water to the reservoir. This result shows that clear effect of reservoir operation which is capable of mitigating peak discharge in the downstream area.
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문제 정의
본 연구에서는 2010년 제4호 태풍 “뎬무” 시 한천의 유출분석을 통해 한천저류지 운영이 한천 하류지역 홍수위험 저감에 미치는 영향을 분석하였다.
이에 본 연구에서는 한천저류지의 홍수조절효과를 정량적으로 평가하기 위해 2010년 태풍 ‘뎬무’ 시의 홍수사상을 대상으로 관측치 중심의 유출분석을 수행하였다.
이에 본 연구에서는 한천저류지의 홍수조절효과를 정량적으로 평가하기 위해 2010년 태풍 ‘뎬무’ 시의 홍수사상을 대상으로 관측치 중심의 유출분석을 수행하였다. 즉, 추정된 수위-유량 관계곡선, 저류지로의 유입량 등의 자료를 기반으로 한천저류지 운영에 따른 하류부에서의 첨두홍수량의 변화를 살펴봄으로써 저류지 운영이 하류지역 홍수위험 저감에 미치는 효과를 평가하고자 한다.
가설 설정
9는 한천1 지점의 유출시간에 따른 유량과 저류지 유입량을 도시한 것이다. 특히, 저류지 유입량은 저류지가 운영되지 않았을 경우 저류지로 유입된 하천유출수가 전부 한천1까지 도달된 것으로 가정하여 저류지 유입시각을 한천1에서의 유출발생 시각과 일치시켜 표시하였다.
제안 방법
2010년 8월 9일부터 11일까지 태풍 “뎬무”에 의한 집중 호우 시 강수량 분포 및 면적강수량을 파악하기 위해 등 우선도를 작성하였다(Fig. 3).
5) 유출전파속도, 하천유량 및 저류지 유입량 자료를 이용하여 한천저류지 운영이 하류지역 하천수위에 미치는 영향을 분석하였다. 하류지역에서의 최고수위는 3.
Fig. 9에서 저류지가 운영되지 않았을 경우 한천1 지점의 유량과 제1․2저류지의 유입량을 합한 후 시간에 따른총 유량 자료를 Table 4의 “Q=aHb (0.58 m≤H≤3.44 m)” 식에 적용하여 저류지 미설치 시 한천1 지점에서의 수위를 추정하였다(Fig. 10).
하천유량 관측소의 수위자료는 하천바닥을 기준으로 측정된 값으로 평상시에는 건천인 상태이므로 측정값은 “0”이다. 각 관측소 별 작성된 수위수문곡선을 이용하여 유출발생시간, 유출지속시간, 최고수위도달시간, 최고수위를 파악하였다(Table 3). Table 3에서와 같이 한천 유역의 상류지역에 위치한 한천3 지점의 유출은 8월 10일 12:00분에 발생하였고, 유출지속시간은 26.
각 저류지의 유입구에 설치된 수위관측장비에서 관측된 자료를 이용하여 유입수위 변동특성을 파악하였다. 유입구에서 측정된 수위자료는 유입구 상단을 기준으로 측정된 값으로 평상시에는 건천인 상태이므로 측정값은 “0” 이다.
앞에서 한천1과 한천2 지점의 유출전파속도를 구했고, 유출시간에 따른 각 관측소별 유량 및 유입시간에 따른 각 저류지의 유입량을 산정하였다. 이러한 유출전파속도 및 시간에 따른 하천유량 및 저류지 유입량 자료를 이용하여 저류지 운영이 하류지역 하천수위에 미치는 영향을 분석하였다.
앞에서 한천1과 한천2 지점의 유출전파속도를 구했고, 유출시간에 따른 각 관측소별 유량 및 유입시간에 따른 각 저류지의 유입량을 산정하였다. 이러한 유출전파속도 및 시간에 따른 하천유량 및 저류지 유입량 자료를 이용하여 저류지 운영이 하류지역 하천수위에 미치는 영향을 분석하였다.
하천유량 관측소 중 수위와 유속을 동시에 측정하고 있는 관측소(한천1․한천3)에 대해 수위에 따른 유량을 산정하고, 수위와 유량 간의 관계식을 작성하였다(Fig. 5).
하천유량은 수위에 따른 통수면적과 유속자료를 이용하여 산정하였고, 유속자료가 결측된 시간의 유량은 Table 4에서 유도된 수위-유량 관계식 중 상관도가 가장 큰 관계식을 이용하여 보정하였다.
이론/모형
3). 등우선도는 총 73개소(기상청 25개소, 제주특별자치도 재난안전대책본부 48개소)의 강수량 자료를 크리깅공간기법을 적용하여 작성하였고, 면적평균강수량은 등우량선법(Isohyetal Method)을 이용하여 계산하였다(Min et al., 1999)
저류지 유입량은 각 저류지의 수위 자료를 웨어공식인“Kindsvater-Cater식(Kim et al., 2004)”에 적용하여 산정 하였는데, 적용한 Eq.
2) 한천 관측소별 수위변동 결과, 한천3 지점의 유출은 8월 10일 12시 00분, 한천2 지점은 8월 10일 12시 40분, 한천1 지점은 8월 10일 14시 10분에 발생하였다. 최고수위는 유출이 발생한 후 한천3 지점은 8.
3) 유량과 유출률을 산정하기 위해 수위-유량 관계식을 작성하였고, 작성된 관계식을 이용하여 유량과 유출률을 산정한 결과, 한천1 지점의 총 유량은 4.30× 106 m3으로 전체 수문총량의 36%이었다.
4) 한천 제1저류지와 제2저류지의 유입수위 및 저류지 내부수위 계측자료를 통해 저류지 유입량 및 내부수위 변동특성을 파악한 결과, 한천 제2저류지는 27.5 시간 동안 6.90 × 105 m3의 하천유출수가 유입되었고, 제1저류지 42.7시간 동안 3.19 × 105 m3이었다.
또한 등우선 간 수문총량을 합한 결과 한천유역에서의 전체적인 수문총량은 약 1.41 × 107 m3인것으로 분석되었다.
16 m로 예측할 수 있다. 즉, 저류지 운영으로 하천유출수가 저류지로 유입됨으로써 하류지역 한천1 지점에서 최고수위에서의 수위가 약 0.72 m 하강하는 효과를 얻은 것으로 분석되었다.
지금까지 한천유역에 설치된 상․하류의 하천유량 관측소와 저류지 유입량 저류지의 유입구에 설치된 수위관측장비에서 실측된 자료를 이용하여 분석한 결과, 한천저류지를 운영함으로써 하류지역에서는 하천수위가 하강함으로써 재해 저감 효과가 있는 것으로 판단된다. 그러나본 연구는 유출초기부터 종료까지 하천수위의 첨두치 (peak)가 1회만 발생한 경우이고, 한천 저류지(1․2)의 유입구에 설치된 수문이 유출초기부터 개방된 상태인 경우로 한정된다.
3)에서의 평균 강수량을 산정한 결과를 나타낸 것이다. 평균 강수량은 400 mm이었고, 350 mm 이상의 강수량 분포를 나타낸 지역이 전체 유역면적의 57%를 차지하고 있는 것으로 분석되었다. 또한 등우선 간 수문총량을 합한 결과 한천유역에서의 전체적인 수문총량은 약 1.
5) 유출전파속도, 하천유량 및 저류지 유입량 자료를 이용하여 한천저류지 운영이 하류지역 하천수위에 미치는 영향을 분석하였다. 하류지역에서의 최고수위는 3.44 m을 기록하였으나, 저류지가 운영되지 않았을 경우 수위는 4.16 m 예측되고 있어, 저류지 운영으로 하천유출수가 저류지로 유입됨으로써 하류 지역의 하천수위를 0.72 m 하강하는 효과를 얻은 것으로 분석되었다.
한천1에서 한천2 지점까지 거리는 약 8.2 km이고, 한천2에서 한천3 지점까지 거리는 약 2.1 km임을 감안하여 태풍 “뎬무”시 발생한 유출사상에 대하여 유출 전파속도를 산술적으로 계산한 결과, 한천1과 한천2 지점 간의 유출발생 시간차는 1.50시간으로 최전방 수위 전파속도는 약 5.5 km/hr (1.52 m/s)이고, 한천2와 한천3 지점 간의 시간 차는 0.67시간으로 최전방 수위 전파속도는 약 3.1 km/ hr (0.86 m/s)으로 계산되었다.
후속연구
따라서 저류지의 홍수조절효과를 극대화하기 위해서는 유출시간 및 하천수위에 따른 저류지의 수문개방이 매우 중요할 것으로 판단되며, 이를 위해서는 기상레이더에 의한 강우강도를 예측하고, 유역 내 하천수위․유출지속시간․저류지 유입량 및 저류지 내 수위에 대한 관측시스템을 설치․운영하여 종합적인 저류지 운영(수문작동) 매뉴얼 마련이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
한천저류지에 생긴 문제점은?
또한 한천저류지의 경우 하천유출량의 증가에 의한 수해의 위험성을 방지함과 동시에 하천의 치수 안전도 향상을 주목적으로 설치된 시설로서 설치된 후 3년간 그 효과를 확인할 만한 규모의 호우가 발생하지 않았으나, 2010년 태풍 ‘덴무’시 발생한 호우로 인해 저류지로의 대규모 측방유입이 최초로 발생했다. 즉, 한천저류지는 구조물 자체가 산지하천의 우회흐름을 제어하는 형식이어서 생활용수, 공업용수, 농업 용수 등 각종 용수공급이나 홍수조절을 위한 댐 등과 같은 일반적인 저수지 운영기법을 적용하기도 어려운 시설이다.
제주지역의 강수량 양극화 연상이 관측된 예시는?
제주지역은 연평균 강수량이 1,975 mm에 달하는 국내 최대 다우지역임에도 불구하고, 전 세계적인 기후변화 영향으로 인해 강수량의 양극화 현상이 관측되고 있다. 실제로 1996년과 2005년도 제주시 연강수량은 900 mm로 극심한 가뭄이 발생하였으나, 1999년과 2007년도에는 장마․태풍 시 집중호우로 인해 연강수량이 2,000 mm가 넘어 침수 등의 피해가 발생한 바 있다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2011). 또한 도시지역의 확장은 그 동안 빗물이 침투되었던 산림, 초지, 농경지가 아스팔트․콘크리트 등으로 피복되어 지하로 침투 되는 빗물 양이 감소하는 반면, 지표유출량은 크게 증가 하여 제주에서도 예전과 달리 침수․재해의 가능성이 증가하고 있다.
제주지역의 하천에서 보이는 유출특성은?
한편, 제주지역의 경우, 내륙과는 매우 상이한 유출특성을 보이므로 대부분의 하천이 평상시에는 건천특성을 보이고 일정량의 호우 발생 시에만 하천수량이 통과하는 전형적인 간헐천 특성을 나타낸다(Chung et al., 2011).
참고문헌 (9)
Chung, I.M., Lee, J.W., Kim, J.T., Na, H.N., and Kim, N.W. (2011). Development of Threshold Runoff Simulation Method for Runoff Analysis of Jeju Island, Journal of the Environmental Sciences, Vol. 20, No. 10, pp. 1347-1355.
Jeju Special Self-governing Province Jejusi. (2008). A Report on Construction fot Hancheon reservoir, pp. 2-38-2-44.
Kim, W., Yoon, K.S., Lee, E.R., Kim, C.Y., Kim, D.G., Cha, J.H., and Park, E.H. (2004). Streamflow Measurement Manual, Sustainable Water Resources Research Center Technical Report 2004-01, pp. 54-62.
Kim, Y.C., and Kim, Y.J. (2010). A Review on the State of the Art in the Management of Aquifer Recharge, Journal of the Geological Society of Korea. Vol. 46, No. 5, pp. 521-533.
Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources. (2011). Application of Analysis Technique and Modeling for Coupled Groundwater-Surface Water Flow System, Sustainable Water Resources Research Center, p. 496.
Min, B.H., Ok, C.Y., Son, I.S., Kim, G.H., Min, I.G., and Seo, J.H. (1999). Riparian-engineering, The Publisher Hyeong-Seol, pp. 78-79.
Park, W.B., and Moon, D.C. (2010). A Basic Study on Characteristics of Hydrologic and Water Quality for Utilization of Streamwater, Jeju Development Institute, pp. 21-70.
The Web Pages of Jeju Special Self-governing Province Disater Prevention and Countermeasures Headquaters, http://bangjae.jeju119.go.kr
The Web Pages of Korea Meteorological Administration, http://www.kma.go.kr
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