$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

댐 붕괴 홍수로 인한 하류부 인명피해 예측
Prediction of Loss of Life in Downstream due to Dam Break Flood 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.47 no.10, 2014년, pp.879 - 889  

이재영 ((주)신한 P&D 기술연구소) ,  이종석 (전북대학교 대학원 토목공학과) ,  김기영 (한국수자원공사 K-water 연구원 기반시설연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 기왕의 댐 붕괴사례와 인명손실 결정인자들의 분석으로부터 유도된 상관관계를 이용하여 댐 붕괴 홍수파의 특성이 고려된 인명피해 예측을 위해 미국의 LIFESim 모형에 적용된 인명손실 모듈과 유럽연합에서 제시한 사망률 함수에 의한 인명손실 추정기법이 제시되었다. 극한 홍수조건(PMF)하에서 댐 붕괴로 인한 대상 지점의 수심, 유속 및 홍수도 달시간 등과 같은 홍수특성치는 1차원 수리학적 모형인 FLDWAV에 의해 모의되었으며 범람수심을 이용하여 홍수취약 지역을 예측하였다. 이를 바탕으로 경보, 대피 및 피난처에 대한 가능성을 고려함으로써 홍수위험에 노출된 인구수를 추정하였다. 이러한 홍수위험 노출인구에 대한 사망률(치사율)을 추정하기 위해 홍수위험지역을 상이한 지대로 세분하여 지대별 치사율 또는 사망률 함수를 결정하였으며 이로부터 최종적인 사망자수를 예측하였다. 본 연구를 통해 제시된 댐 붕괴홍수의 인명피해 예측기법은 향후 확률론적 홍수 시나리오에 적용하여 하류부의 홍수위험도를 정량적으로 평가하고 저감대책을 수립하는데 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, to estimate loss of life considered flood characteristics using the relationship derived from analysis of historical dam break cases and the factors determining loss of life, the loss of life module applying in LIFESim and loss of life estimation by means of a mortality function were ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 미국의 HEC-FIA(USACE, 2012) 모형에 탑재된 단순화된 LIFESim 모듈에 적용된 인명손실(LOL: Loss of Life) 추정기법과 유럽연합에서 제시한 제방붕괴 홍수류에 따른 사망률 함수에 의한 인명손실 추정기법을 제시하고 국내 유역에 적용한 후 실무에 널리 이용되고 있는 다차원 홍수피해산정법(MD-FDA)의 결과와 비교하여 그 적용가능성을 검토하였다. 또한 보다 정확한 방법론 적용을 위해 GIS를 활용하여 홍수피해의 공간적 분포를 고려한 정량적인 접근법을 제시하고자 하였다.
  • 단순화된 LIFESim 방법론은 미육군공병단(USACE)의 홍수영향평가 모형인 HEC-FIA에 탑재된 인명손실 계산모듈로써 댐 붕괴 위험도 평가에 널리 적용되고 있으며 계산절차는 경보시스템의 효율, 경보에 대한 반응, 그리고 대규모 인구대피에 대한 고려를 포함하고 있다. 본 모듈은 홍수발생후 안전한 장소로 대피하기 위해 개별 건물의 거주자에게 요구되는 시간을 제공하거나 침수구역별로 위험경계에 대한 정보를 제공한다. 이러한 정보를 바탕으로 건물에서부터 위험경계까지 최단 직선거리를 결정하며 대피하는데 소요되는 시간을 추정하기 위해 직선에 따른 공칭대피속도(nominal evacuation speed)를 적용하여 대피효율을 고려한다.
  • 본 연구에서는 댐 붕괴에 따른 하류부 인명피해를 정량적으로 예측하기 위해 인명손실 추정기법들을 제시하고 국내 댐 붕괴 홍수시나리오에 적용하였다. 제시된 방법론들은 미국의 HEC-FIA 모형에 탑재된 LIFESim 모듈과 유럽연합의 사망률함수에 의한 인명손실 추정기법이며 1차원 수리학적 모형을 이용한 극한홍수조건하의댐 붕괴 홍수추적 모의를 통해 댐 하류부 구간의 홍수특성치와 제방고를 월류하는 홍수범람지역들을 예측하였다.
  • 또한 인명피해 규모에 직접적인 영향을 미치는 인구밀도나 경보 및 대피효과를 고려한 실제적인 인명피해를 예측한 사례는 국내에 전무하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 미국의 HEC-FIA(USACE, 2012) 모형에 탑재된 단순화된 LIFESim 모듈에 적용된 인명손실(LOL: Loss of Life) 추정기법과 유럽연합에서 제시한 제방붕괴 홍수류에 따른 사망률 함수에 의한 인명손실 추정기법을 제시하고 국내 유역에 적용한 후 실무에 널리 이용되고 있는 다차원 홍수피해산정법(MD-FDA)의 결과와 비교하여 그 적용가능성을 검토하였다. 또한 보다 정확한 방법론 적용을 위해 GIS를 활용하여 홍수피해의 공간적 분포를 고려한 정량적인 접근법을 제시하고자 하였다.

가설 설정

  • 84 hr)을 경보발령시각으로 가정하여 지점별 홍수도달시간과의 차이를 경보시간으로 설정하였다. HECFIA 모형에서 설정된 바와 같이 최대 침수심이 0.6 m(2ft) 이하인 지역을 안전한 위치로 가정하여 건물 인벤토리별 안전경계거리를 각각 산정하였으며 대피속도를 노약자의 평균도보속도(0.47 m/s)로 가정(Hong et al., 2010)하여 나눔으로써 대피소요시간을 산정하였다. 또한 경보 및 대피 효율을 고려하기 위해 경보시간에서 실제 대피소요시간을뺀 유효시간별 경보반응률 및 대피율을 Figs.
  • 침수지역의 홍수위험인구(PAR)을 추정하기 위해 지리정보시스템을 이용하여 읍면동 단위의 주택 및 인구통계자료(Statistics Korea, 2010)를 바탕으로 건물형태(주택, 상가, 아파트 등)별로 인벤토리를 구축하여 건물별 평균 거주인구를 추정한 후 수리학적 모형으로 예측된 홍수특성치(수심, 유속, 홍수도달 시간 등)를 바탕으로 경보, 대피 및 피난처에 대한 가능성을 고려함으로써 홍수위험에 노출된 인구수를 추정하였다. 또한 FLDWAV 모형으로부터 예측된 댐 붕괴가 시작되는 시간(46.84 hr)을 경보발령시각으로 가정하여 지점별 홍수도달시간과의 차이를 경보시간으로 설정하였다. HECFIA 모형에서 설정된 바와 같이 최대 침수심이 0.
  • 대상 댐의 제원은 높이 123 m, 길이 530 m의 중심코어형 사력댐으로 댐 유역면적은 2,703 km2 , 총 저수용량은 2,900백만m3이다. 본 연구에서는 댐 붕괴의 다양한 시나리오 가운데 극한홍수조건(PMF)하에서 월류로 인한 제체파괴를 고려하였으며 붕괴조건은 기존 연구결과(USACE, 2007; Park et al., 2013)를 토대로 붕괴부 폭, 붕괴부 측벽면 경사 및 붕괴지속시간의 변화를 고려하여 대표적인 단일 시나리오로 가정하였다. 즉, 붕괴부 평균 폭을 제체 높이와 동일하게 설정하고 붕괴지속시간은 0.
  • 2 and 3으로 부터 각각 산정하고 홍수발생 후 건물에 남아있는 잔류인구를 추정하였다. 여기서 5층 이상의 고층아파트인 경우, 수직대피속도가 빠른 점을 감안하여 대피효율을 100%로 가정하였다.
  • , 2013)를 토대로 붕괴부 폭, 붕괴부 측벽면 경사 및 붕괴지속시간의 변화를 고려하여 대표적인 단일 시나리오로 가정하였다. 즉, 붕괴부 평균 폭을 제체 높이와 동일하게 설정하고 붕괴지속시간은 0.5시간, 붕괴부 측벽면 경사를 1.0으로 가정하여 댐 붕괴모의를 수행하였다. 또한 댐 붕괴 홍수파의 하류부 홍수추적을 위해 댐으로부터 하류부 20.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
댐 붕괴 홍수나 돌발홍수의 경우에는 어떤 결과를 초래하는가? 일반 하천홍수와는 달리 댐 붕괴 홍수나 돌발홍수의 경우, 현저한 유속에 의해 하류부의 홍수파 도달시간이 짧고 급격한 수위상승으로 인해 막대한 인명피해를 발생시킨다. 지금까지 여러 연구를 통해 댐 붕괴로 인한 인명손실을 추정하기 위한 다양한 방법들이 제시되었으며 홍수 특성과 유역형태에 기인하여 여러 변수들이 중요한 결정 인자로 작용할 수 있다는 사실을 보여주었다.
대규모 댐 붕괴 홍수의 경우, 생존에 있어 중요 요소 및 인자들은 무엇이 있는가? 지금까지 여러 연구를 통해 댐 붕괴로 인한 인명손실을 추정하기 위한 다양한 방법들이 제시되었으며 홍수 특성과 유역형태에 기인하여 여러 변수들이 중요한 결정 인자로 작용할 수 있다는 사실을 보여주었다. 특히 대규모 댐 붕괴 홍수의 경우, 홍수파의 영향에 노출된 인구가 제한된 생존기회를 가질 때 경보시간은 매우 중요한 요소로 작용하고 대피는 인명피해 예측에서 결정인자이며 이것은 홍수에 노출된 인구를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 따라서 홍수파의 특성, 경보 및 대피시간에 대한 국지적 변동은 하류부의 홍수발생 지역에 따라 사망자수의 차이를 가져올 수 있다.
홍수발생에 의한 인명손실을 추정하기 위한 분석내용의 요약은 어떠한가? 1) 가장 많은 인명손실을 야기한 홍수사상은 효과적인 경보시스템이 없는 경우에 주로 발생한 것으로 나타났다. 많은 사상자를 발생시킨 홍수사상은 주로 야간에 발생하였으며 피해지역 인명에 대한 통보나 경보가 어려운 상황이었다. 2) 시기적절한 경보(warning) 및 대피(evacuation)는 인명손실을 줄이는 중요한 인자라는 것이 증명되었다. 3) 피난처의 가능성은 인명손실 규모를 결정하는 매우 중요한 요소이며 건물은 피난처로써 중요한 기능을 가지지만 피난처에 도달할 수 있는 가능성은 경보수준, 홍수심 및 수위상승률에 좌우된다. 4) 수심은 일종의 중요한 매개변수이며 수심이 증가함으로써 피난처의 가능성은 감소하고 저지대와 인구 밀집 지역의 위험도가 가장 크게 나타난다. 5) 깊은 수심과 빠른 수위상승율의 조합은 특히 위험한 요소이며 이러한 경우 건물의 더 높은 층과 피난처에 도달할 수 있는 시간이 짧고 건물내부에 고립될 수 있는 가능성이 있다. 6) 높은 유속은 건물의 붕괴와 심리적 불안감을 가져올수 있다. 기왕의홍수피해사례(Waarts, 1992; Tsuchiya and Yasuda, 1980)에서 보듯이 많은 사상자가 유속이 빠를 때 제방 파제부나 붕괴된 방파제 뒤에서 발생하였다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (27)

  1. Aboelata, M.A., and Bowles, D.S. (2005). LIFESim: A Model for Estimating Dam Failure Life Loss. Institute for Dam Safety Risk Management. Utah State University, Logan, Utah. 

  2. Aboelata, M.A., Bowles, D.S., and McClelland, D. (2003). A model for estimating dam failure life loss. Launceston, Tasmania, Australia. 

  3. Bern, C., Sniesek, J., Mathbor, G.M., Siddiqi, M.S., Ronsmans, C., Chowdhury, A.M.R., Choudhury, A.E., Islam, K., Bennish, M., Noji, E., and Glass, R.I. (1993). "Risk factors for mortality in the Bangladesh cyclone of 1991." Bull WHO Vol. 71, pp. 73-78. 

  4. Brown, C.A., and Graham, W.J. (1988). "Assessing the threat to life from dam failure." Water Resour Bull, Vol. 24, No. 6, pp. 1303-1309. 

  5. Clausen, L.K. (1989). Potential dam failure: estimation of consequences, and implications for planning. Unpublished M. Phil. thesis at the School of Geography and Planning at Middlesex Polytechnic collaborating with Binnie and Partners, Redhill. 

  6. DeKay, M.L., and McClelland, G.H. (1993). "Predicting loss of life in cases of dam failure and flash flood." Risk Anal, Vol. 13, No. 2, pp. 193-205. 

  7. Duclos, P., Binder, S., and Riester, R. (1989). "Community evacuation following the Spencer Metal Processing Plant fire." Nanticoke, Pennsylvania. Journal of Hazardous Materials, Vol. 22, pp. 1-11. 

  8. Fread, D.L., and Lewis, J.M. (1998). NWS FLDWAV Model. NWS Report, Hydrological Research Laboratory, NWS Office of Hydrology, NWA, Silver Spring, MD. 

  9. Hong, H.R., Kim, D.E., Seo, D.G., Hwang, H.B., and Kwon, Y.J. (2010). A Study on the Horizontality Walking Speed of Community for Safe Evacuation of the Aged. Proceedings of 2010 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 311-316. 

  10. Jonkman, S.N. (2007). Loss of life estimation in flood risk assessment-theory and applications. Ph.D. thesis, Delft University. 

  11. Kok, M., Huizinga, H.J., Vrouwenvelder, A.C.W.M., and van den Braak, W.E.W. (2005). Standaardmethode 2005 schade en slachtoffers als gevolg van overstromingen. HKV report PR999.10. 

  12. Lee, C.S., Lee, H.G., Jang, S.P., and Kim, J.B. (2010). "Levee Overflow Risk based Flood Damage Analysis using Bayesian MCMC." Korea Water Resources Association, Vol. 43, No. 10, pp. 55-61. 

  13. Lee, J.S., and Noh, J.W. (2003). "The Impact of Uncertainty in the Predicted Dam Breach Floods on Economic Damage Estimation." KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 7, No. 3, pp. 343-350. 

  14. Lee, K.H., Choi, S.A, Kim, H.S., and Shim, M.P. (2006). "Application of Multi-Dimensional Flood Damage Analysis." KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 26, No. 4B, pp. 363-369. 

  15. McClelland, D.M., and Bowles, D.S. (1999). Life-loss estimation: what can we learn from case histories. In: Proceedings of the Australian committee on large dams (ANCOLD) annual meeting. Jindabyne, November 1999. 

  16. McClelland, D.M., and Bowles, D.S. (2002). Estimating life loss for dam safety risk assessment-A reviewand new approach. IWR report 02-R-3. 

  17. Ministry of Construction and Transportation (2002). The basic plan of stream-improvement for Bukhan River watershed. 

  18. Ministry of Construction and Transportation (2004). A study on methodology of economic analysis for the flood control project. 

  19. National Emergency Management Agency (2010). Natural disaster prone areas administrative guideline. 

  20. Park, J.Y., Joh, H.G., Jung, I.K., Jung, K.S., Lee, J.H., Kang, B.S., Yoon, C.J., and Kim, S.J. (2010). "Modeling Downstream Flood Damage Prediction Followed by Dam-Break of Small Agricultural Reservoir." Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, Vol. 52, No. 6, pp. 63-73, November. 

  21. Park, S.J., Han, K.Y., and Choi, H.G. (2013). "Flood Routing of Sequential Failure of Dams by Numerical Model." Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 33, No. 5, pp. 1797-1807. 

  22. Ramsbottom, D., Floyd, P., and Penning-Rowsell, E. (2003). Flood risks to people-phase 1. R&D Technical report FD2317TR. 

  23. Statistics Korea (2010). 2010 Population and Housing Census. 

  24. Tsuchiya, Y., and Yasuda, T. (1980). "High tide and life risk, refuge warning in relation to the Ise Bay Typhoon." J Nat Disaster Sci Vol. 2, No. 2, pp. 27-60. 

  25. USACE (2007). Risk Assessment for Dam Safety. Dam Failure Analysis Toolbox, September. 

  26. USACE (2012). HEC-FIA, Flood Impact Analysis User's Manual-Version 2.2. US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center. 

  27. Waarts, P. (1992). Methode voor de bepaling van het aantal doden als gevolg van inundatie. Report TNO B-91-1099. 

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로