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첨두강우강도를 고려한 우수관로 및 빗물펌프장의 설계용량 검토
Study on Design Capacity of Stormwater Pipe and Pumping Station considering Peak Rainfall Intensity 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.47 no.9, 2014년, pp.777 - 787  

정건희 (호서대학교 토목공학과) ,  심규범 (선문대학교 토목공학과) ,  김응석 (선문대학교 토목공학과)

초록
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불투수지역이 대부분인 도시유역의 경우, 우수관을 통한 우수의 배제가 유출시스템의 대부분을 차지한다. 도시지역의 우수관로 및 빗물펌프장의 용량을 설계하기 위해서는 일반적으로 강우빈도해석을 통해 계산된 빈도별 강우를 Huff시간분포 등을 사용하여 일괄적으로 시간 분포시켜 유출을 계산한다. 그러나 이러한 설계는 기후변화 등으로 인해 게릴라성 호우 등이 빈번히 발생하고, 평균적인 강우강도가 증가하고 있는 현실의 불확실성을 제대로 반영하지 못한다. 그러므로 본 연구에서는 설계강우사상의 첨두강우강도가 가지는 불확실성을 분석하기 위해, 설계강우사상을 시간 분포시키는 대표적인 방법이며, 실제 본 연구의 적용지역인 가산1빗물펌프장의 설계에 사용된 Huff 2분위 방법과 과거 발생한 실제 강우사상들을 이용한 유출해석을 실시하였다. 그 결과, 유역 내 지체효과가 거의 없는 도시지역의 경우에는 총강우량보다는 첨두강우강도에 의해 유역 내 홍수가 유발된다는 것을 확인하였고, 이를 입증하기 위해 회귀분석을 수행하였다. 즉, 총강우량이 같다고 하더라도, 첨두강우강도에 따라 상류 우수관의 범람이 야기될 수 있으며, 이러한 현상은 같은 빈도의 설계강우량이라고 해도 지속시간이 짧은 경우에 더 큰 첨두강우강도를 가지므로 더욱 두드러졌다. 이것을 본 연구에서는 설계강우사상를 시간분포시킴에 의해 야기되는 첨두강우강도의 불확실성이라고 정의하고, 이에 대한 정량화 및 고려가 도시지역의 유출시스템 설계 시 고려되어야 함을 제안하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Stormwater pipe systems are most commonly used to discharge rainwater from the urban catchment covered by the impervious area. To design stormwater pipe and rainwater pumping station, frequency analysis is implemented using historical rainfall and the design rainfall is timely distributed using theo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러므로 본 연구에서는 설계강우사상과 과거 발생한 강우사상들을 비교하고, 유역 내 내수침수가 발생한 원인을 살펴본 후, 설계용량과 과거 강우사상들에 의한 유출 결과를 비교·검토한 후, 보다 합리적인 우수관망 설계나 도시홍수저감계획이 필요함을 지적하였다.
  • IETD개념은 장기간의 강우 기록에서 각각의 강우사상을 분리하기 위한 무강우기간을 이용하며, 본 연구에서는 기존의 서울시 1시간단위 강우자료 이용하여 IETD를 분석한 Gwon (2003)문헌을 바탕으로 IETD를 10시간으로 결정하였다. 본 연구에서는 과거 강우 사상 중 도시유역에 홍수를 유발하거나 빗물펌프장이 운영되어 홍수가 예방된 경우를 찾아 분석하는 것이 목적이므로, 기상청 호우 주의보 및 경보 발령 강우량의 40%에 해당하는 총강우량 40 mm 이상인 강우사상 총 103개를 대상으로 과거강우사상의 특성변화를 분석한 결과는 Fig. 3과 같다. 선형회귀식의 R2가 0.
  • 본 연구에서는 불투수지역이 많은 도시유역의 우수관 및 홍수방어를 위해 건설되는 빗물펌프장의 설계에 사용되는 설계강우사상의 첨두강우강도가 가지는 영향을 분석하기 위해, 설계강우량을 시간 분포시키는 대표적인 방법이며, 실제 본 연구의 적용지역인 가산1 빗물펌프장의 설계에 사용된 Huff 2분위 방법과 과거 발생한 강우사상 들을 이용한 유출해석을 실시하였다.
  • 위와 같은 순서로 상류 절점에 통수능 부족으로 인한 홍수와 유수지 범람이 발생하는지를 검토 하였다. 우선 Case 1의 결과를 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구조물의 크기 결정에 사용되는 가장 일반적인 방법은? 도시유역에서의 홍수방어와 우수배제를 위해 유수지와 빗물펌프장을 설치하는 것은 매우 일반적인 방법이다. 이때, 구조물의 크기 결정에 사용되는 가장 일반적인 방법은 과거 강우를 빈도해석하여 계산된 목표 강우량을 Huff 분포와 같은 이론적인 시간분포에 맞추어 분포시켜 강우 사상을 합성해내는 것이다. 이렇게 합성된 강우사상을 사용하여 초과 강우량을 배제하기 위한 유역 내 우수관의 크기나 빗물펌프장의 펌프용량, 저류지의 크기가 결정된다.
도시유역에서의 홍수방어와 우수배제를 위한 방법은? 도시유역에서의 홍수방어와 우수배제를 위해 유수지와 빗물펌프장을 설치하는 것은 매우 일반적인 방법이다. 이때, 구조물의 크기 결정에 사용되는 가장 일반적인 방법은 과거 강우를 빈도해석하여 계산된 목표 강우량을 Huff 분포와 같은 이론적인 시간분포에 맞추어 분포시켜 강우 사상을 합성해내는 것이다.
게릴라성 호우가 빈번해지는 등 강우패턴이 변화하는 경향이 초래할 수 있는 문제는? 이는 총강우량이 같아도 강우의 지속시간이 짧아지고, 첨두강우강도가 증가한다는 것을 의미한다. 이렇게 첨두강우강도의 증가 현상은 유역의 통수능이 우수 관거의 통수능에 크게 의지하고, 유역 내 저류효과가 매우 작은 도시유역에서는 큰 위험을 초래하여, 홍수로 인한 재산이나 인명피해를 야기할 수 있다. 그러므로 도시유역의 홍수방어를 위한 구조물을 설계할 때는 첨두강우강도에 대한 고려가 매우 중요함을 알 수 있다.
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참고문헌 (12)

  1. Choi, W.J. (2007). An Improvement Method of Drainage System and Pumping Operation for Flood Mitigation in the Low-level Inland Area, Kookmin University, Department of Civil and Environmental Engineering, doctorate thesis. 

  2. Gwon, J.H. (2003). Rainfall Analysis to Estimate the Amount of Non-point Sourse Pollution, Korea University School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Master's thesis. 

  3. Jun, H.D., Lee, Y.J., Lee, J.H., and Kim, J.H. (2007). "Research paper : Development of a Real Time Control Model for Urban Drainage Systems." Korean Society on Water Environment, Vol. 23, No. 5, pp. 748-755. 

  4. Jeong, D.I., and Kim, Y.O. (2002). "Forecasting Monthly Inflow to Chungju Dam using Ensemble Streamflow Prediction." Korean Society of Civil Engineers, Vol. 22, No. 3-B, pp. 321-331. 

  5. Joo, J.G., and Park, S.A. (2013). "Uncertainty Analysis of SWMM Input Parameters" Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 2013, No. 11, pp. 517-522. 

  6. Joo, J.G., Yoo, D.G., Yang, J.M., Jung, D.H., and Kim, J.H. (2010). "Improvement and Application of Pump Station Operating System and Economic Analysis of the Application." Korean Society ofHazard Mitigation, Vol. 10, No. 3, pp. 155-165. 

  7. Kim, M.M., Chao, W.C., and Heo, J.H. (1995). "Analyses of Uncertainty and Risk-Safety Factor Curve of Storm Sewer Systems." Korean Society of Civil Engineers, Vol. 15, No. 5, pp. 1323-1332. 

  8. Lee, J.H., Lee, Y.J., Jun, H.D., and Kim, J.H. (2007). "Development of a Pump Operation Rule in a Drainage Pump Station using a Real Time Control Model for Urban Drainage System." Korea Water Resources Association, Vol. 40, No. 11, pp. 877-886. 

  9. Lee, Y.J. (2007). Development of a Real Time Control Model for Urban Drainage Systems Considering Backwater Effect, Korea University School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Master's thesis. 

  10. Park, H.G. (2009). Flood Forecasting by using Distributed Models; The Applications of Ensemble Kalman Filter, Yeungnam University, Department of Civil Engineering, Master's thesis. 

  11. Seoul (2010). Improvement Project of Rainwater Pump station Operating System. 

  12. Seoul (2007). The Feasibility Study of Flood Control Facility Capability Improvement Against to Weather Accident. 

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