현재 국내 연구는 1차원 수치해석을 통한 침수방지대책의 효과분석 및 효율성을 입증하는 형태로 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 침수지역에 적용, 침수방지대책을 상호 비교 분석함으로써 수자원관리자의 효율적인 정책결정에 반영할 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다. 기상데이터는 지난 1967년부터 2011년까지 45년간 청주 기상대에서 수집한 것으로 통계 분석하여 사용하였다. 대상 배수구역 통수능력 분석을 50년 빈도 모의 결과 침수면적 $539,548m^2$, 최대침수심 1.0m, 침수시간 48분으로 분석되었다. 침수대책으로 A1 소배수구역의 통수능력 증대를 위해 우회수로 및 지하저류시설 건설을 비교한 결과 대상유역에 용량이 $13,500m^3$인 지하저류시설을 설치할 경우 50년 빈도의 강우까지 침수가 완전 해소될 것으로 판단된다. 향후 침수 저감대책으로 이상기후에 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 효율성이 좋을 것으로 판단된다.
현재 국내 연구는 1차원 수치해석을 통한 침수방지대책의 효과분석 및 효율성을 입증하는 형태로 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 침수지역에 적용, 침수방지대책을 상호 비교 분석함으로써 수자원관리자의 효율적인 정책결정에 반영할 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다. 기상데이터는 지난 1967년부터 2011년까지 45년간 청주 기상대에서 수집한 것으로 통계 분석하여 사용하였다. 대상 배수구역 통수능력 분석을 50년 빈도 모의 결과 침수면적 $539,548m^2$, 최대침수심 1.0m, 침수시간 48분으로 분석되었다. 침수대책으로 A1 소배수구역의 통수능력 증대를 위해 우회수로 및 지하저류시설 건설을 비교한 결과 대상유역에 용량이 $13,500m^3$인 지하저류시설을 설치할 경우 50년 빈도의 강우까지 침수가 완전 해소될 것으로 판단된다. 향후 침수 저감대책으로 이상기후에 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 효율성이 좋을 것으로 판단된다.
Current domestic research is to demonstrate the effectiveness and efficiencies of flood prevention measures through one-dimensional numerical analysis and this study's object is to help water managers to make the efficient decisions by applying the two-dimensional urban run off model XP-SWMM model i...
Current domestic research is to demonstrate the effectiveness and efficiencies of flood prevention measures through one-dimensional numerical analysis and this study's object is to help water managers to make the efficient decisions by applying the two-dimensional urban run off model XP-SWMM model in the flooded area and comparing with the flood prevention measures. Statistics were analyzed, based on the data collected from Cheongju Weather Service from 1967 to 2011 for 45 years. 50 years Flood frequency simulations of water flow capacity analysis of the target area for flooded areas $539,548m^2$, inundation depth 1.0 m, was analyzed by inundation time of 48 minutes. When comparing with the constructions of bypass road and underground storage facilities to increase the water flow capacity of A1 small drainage areas as flood protection, if you install a batching target underground detention basin with a capacity of $13,500m^3$, it is expected that the flood by rainfall with frequency of 50 years will be resolved completely. In preparation for extreme weather in the future flood mitigation measures, underground storage tank installation is considered a better efficient way.
Current domestic research is to demonstrate the effectiveness and efficiencies of flood prevention measures through one-dimensional numerical analysis and this study's object is to help water managers to make the efficient decisions by applying the two-dimensional urban run off model XP-SWMM model in the flooded area and comparing with the flood prevention measures. Statistics were analyzed, based on the data collected from Cheongju Weather Service from 1967 to 2011 for 45 years. 50 years Flood frequency simulations of water flow capacity analysis of the target area for flooded areas $539,548m^2$, inundation depth 1.0 m, was analyzed by inundation time of 48 minutes. When comparing with the constructions of bypass road and underground storage facilities to increase the water flow capacity of A1 small drainage areas as flood protection, if you install a batching target underground detention basin with a capacity of $13,500m^3$, it is expected that the flood by rainfall with frequency of 50 years will be resolved completely. In preparation for extreme weather in the future flood mitigation measures, underground storage tank installation is considered a better efficient way.
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문제 정의
대상유역의 침수원인은 A1 소배수구역의 통수능력 부족 및 가경천 외수위에 의한 배수불량에 의한 침수발생으로 판단되며, 이를 해결하기 위한 방안을 검토하였다.
본 연구에서는 내수배제시스템을 고려한 정확한 수리 및 수문해석을 실시하여 도심지 침수지역에 적용함으로써 실질적인 침수해석을 실시하고 지형적 특성을 고려한 침수방지대책을 수립하여 수자원관리자의 효율적인 정책결정에 반영할 수 있도록 하는 것으로 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다.
현재 국내 연구는 1차원 수치해석을 통한 침수방지대책의 효과분석 및 효율성을 입증하는 형태로 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 이용하여 내수배제시스템을 구축하고 침수지역에 적용, 침수방지대책을 상호 비교･분석함으로써 수자원관리자의 효율적인 정책결정에 반영할 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다.
제안 방법
SWMM 모형에서 지표면 유출해석과 관련된 입력자료는 맨홀번호, 유역면적, 도달시간, 관거 유출해석과 관련된 입력자료는 관거번호, 상･하류 맨홀번호, 관경, 관거길이, 관거경사, 조도계수 등을 GIS 자료를 추출하여 구축하였다. 또한 기존 내수배제시설의 능력을 검토하기 위하여 배수구역의 설계빈도 5, 10, 20, 50년 설계강우에 대해서 각각의 유출해석을 실시하였다.
대상유역 침수원인을 정량적으로 분석하기 위하여 XPSWMM 모형을 구축하여 모델링을 실시하였다. 2012년 8월 15일 01:00～26일 12:00 대상유역에는 총강우량 169.
대상유역의 우수관로 통수능력을 분석하기 위하여 강우분석을 통해 산정된 확률강우량을 이용하여 빈도별 통수능력을 분석하였다. 강우자료는 1967년부터 2011년까지 45년간 청주기상대에서 수집한 것으로 빈도별 확률강우량을 산정 후 사용하였다.
대상유역의 유출특성을 분석하기 위하여 최종방류구 2@3.0×2.5 박스관로 내에 유량계 2개를 설치하여 유량을 측정하였다.
7)』에서는 임시구조물의 경우 30년, 영구구조물의 경우 50년 빈도로 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 설계빈도 50년을 기준빈도로 결정하였다.
SWMM 모형에서 지표면 유출해석과 관련된 입력자료는 맨홀번호, 유역면적, 도달시간, 관거 유출해석과 관련된 입력자료는 관거번호, 상･하류 맨홀번호, 관경, 관거길이, 관거경사, 조도계수 등을 GIS 자료를 추출하여 구축하였다. 또한 기존 내수배제시설의 능력을 검토하기 위하여 배수구역의 설계빈도 5, 10, 20, 50년 설계강우에 대해서 각각의 유출해석을 실시하였다. 최종방류 하천 가경천의 빈도별 홍수위를 방류수위(EL.
먼저 제1안으로 Fig. 12와 같이 A1 소배수구역의 통수능력 증대를 위해 공단오거리에서 최종방류하천인 가경천으로 2.5×2.5 우수관로 833m 신설을 검토하였다.
본 연구에서는 상시 홍수가 유입되는 하도 내 저류(on-line)방식을 채택하여 저류용량이 커지고 유지관리에도 불리하므로, 일정 수위 이상의 홍수를 저류조로 유입시켜 첨두홍수량을 저감하는 하도외 저류(off-line) 방식을 채택하였다. 우수저류시설의 용량은 시행오차를 통하여 충북대학교 우수관로 인근에 off-line 형식의 지하저류시설을 설치하여 침수가 완전히 해소되는 13,500m3로 결정하였다.
5 우수관로 833m 신설을 검토하였다. 우수관로의 크기는 계획빈도를 20년으로 상향하였으며, 산정된 확률강우량 분석결과를 토대로 빈도별 유출량을 산정하여 관로의 크기를 결정하였다.
제2안으로는 전체 유역면적 중 59%를 차지하는 A3 소배수구역 내 우수관로(2@2.0×2.0) 인근에 지하저류시설을 설치하여 일부 유량을 저류함으로써 하류부 유출부하를 경감시키므로 침수를 방지하는 대책을 검토하였다.
또한 기존 내수배제시설의 능력을 검토하기 위하여 배수구역의 설계빈도 5, 10, 20, 50년 설계강우에 대해서 각각의 유출해석을 실시하였다. 최종방류 하천 가경천의 빈도별 홍수위를 방류수위(EL. 41.74m)로 결정하였다.
5 박스관로 내에 유량계 2개를 설치하여 유량을 측정하였다. 측정시기는 우기 시 1회 실시하여 대상유역의 유출특성을 분석하였다.
대상 데이터
대상유역의 우수관로 통수능력을 분석하기 위하여 강우분석을 통해 산정된 확률강우량을 이용하여 빈도별 통수능력을 분석하였다. 강우자료는 1967년부터 2011년까지 45년간 청주기상대에서 수집한 것으로 빈도별 확률강우량을 산정 후 사용하였다.
대상유역 배수구역 및 우수관망도는 주간선을 중심으로 지선을 포함하여 유역 끝단까지의 유출 및 침수 모의가 가능하도록 노드 750, 링크 781개로 구성하였다.
본 연구의 대상유역은 충북 청주시 흥덕구 개신동 일원에 위치하며, 충북대학교 및 상업지구와 주거지로 구성되어 있다. 전체 유역면적은 3.
본 연구에서는 상시 홍수가 유입되는 하도 내 저류(on-line)방식을 채택하여 저류용량이 커지고 유지관리에도 불리하므로, 일정 수위 이상의 홍수를 저류조로 유입시켜 첨두홍수량을 저감하는 하도외 저류(off-line) 방식을 채택하였다. 우수저류시설의 용량은 시행오차를 통하여 충북대학교 우수관로 인근에 off-line 형식의 지하저류시설을 설치하여 침수가 완전히 해소되는 13,500m3로 결정하였다. Fig.
성능/효과
(1) 대상유역 2012년 8월 15일 01:00～16일 12:00 총강우량 169.0mm, 1시간 최대 48.5mm의 집중호우 발생 시 XPSWMM 모형 모의결과 침수면적 3,369m2, 침수심 0.45m로 분석되었다.
(3) 통수능력 분석을 위한 10년 빈도 강우 모의 결과 침수면적 293,672m2, 최대침수심 0.15m, 침수시간 26분으로 분석되었다. 또한 20년 빈도 강우 모의 결과 침수면적 523,331m2, 최대침수심 0.
(4) 대상유역 침수대책으로 A1 소배수구역의 통수능력 증대를 위해 최종방류하천인 가경천으로 2.5×2.5 우수관로 833m 신설할 경우 교통통제로 인해 공사에 어려움이 클 것으로 판단되며, 또한 20년 빈도 이상의 강우 시 대상지역의 침수피해가 예상된다.
(5) 지하저류시설 13,500m3를 설치할 경우 50년 빈도 강우시까지 침수피해 예방이 가능할 것으로 판단되며, 지하저류시설 설치에 따른 초기오염원인 비점오염의 하천유입을 방지할 수 있어 향후 국지성 집중호우에 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 타당할 것으로 판단된다.
2) 대상유역 침수경향은 전체배수구역 중 59%를 차지하는 A3 소배수구역 충북대학교 통과 우수관로(2@2.0×2.0)의 유속은 3.77m/s, A2 배수구역 우수관로(2.0×1.5)의 유속은 2.78m/s, 합류 후 우수관로(2@2.5×2.5)의 유속은 2.99m/s로 우수관로 합류로 유속이 감소하는 것을 알 수 있으며, 이는 합류부 와류로 인한 수위상승으로 배수불량 현상이 발생하는 것으로 판단된다.
대상유역 침수원인을 정량적으로 분석하기 위하여 XPSWMM 모형을 구축하여 모델링을 실시하였다. 2012년 8월 15일 01:00～26일 12:00 대상유역에는 총강우량 169.0mm, 1시간 최대 48.5mm의 집중호우가 발생하였으며, 호우사상을 토대로 대상유역의 XP-SWMM 모형분석결과 침수면적 3,369m2, 침수심 0.45m로 분석되었다. 2012년 호우사상에 대한 모형분석 결과는 Fig.
가 발생하는 것으로 분석되었다. 대상유역의 경우 지선 5년, 간선 10년 빈도로 설치되어 있으나 계획빈도에서도 일부지역에서 침수가 발생하며 빈도 상향에 따라 침수면적 및 침수심, 침수시간도 증가하는 것으로 분석되었다.
대상유역의 우수관로 통수능력은 시간당 40mm 강우 시 충북대학교 앞 도로침수 3,251m2가 발생하는 것으로 분석되었다. 대상유역의 경우 지선 5년, 간선 10년 빈도로 설치되어 있으나 계획빈도에서도 일부지역에서 침수가 발생하며 빈도 상향에 따라 침수면적 및 침수심, 침수시간도 증가하는 것으로 분석되었다.
따라서 본 대상유역의 침수대책으로는 우수관로 신설보다는 지하저류조 설치를 통한 초기오염원인 비점오염의 하천 유입을 방지할 수 있고, 50년 빈도 집중호우에도 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 타당할 것으로 판단된다.
빈도별 분석결과 침수발생 경항은 충북대학교 인근에서 침수가 발생하여 공단오거리에서 월류한 유량이 도로를 따라충북대학교 앞 도로의 침수를 가중시키며, 시계탑 인근 월류유량과 합류되어 침수면적이 증가하는 것으로 분석되었으며, 빈도상향에 따라 최종방류구 가경천 외수위 상승으로 최종방류구 인근지역의 침수가 발생하는 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지하저류시설 설치의 이점은 무엇인가?
(5) 지하저류시설 13,500m3를 설치할 경우 50년 빈도 강우시까지 침수피해 예방이 가능할 것으로 판단되며, 지하저류시설 설치에 따른 초기오염원인 비점오염의 하천유입을 방지할 수 있어 향후 국지성 집중호우에 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 타당할 것으로 판단된다.
도시지역에서의 홍수피해 원인은 어떻게 구분하는가?
최근 현재 우리나라는 지구 온난화 현상으로 인한 기온상승과 이상기후로 인한 국지성 집중호우로 인명과 재산피해는 해를 거듭할수록 증가하고 비점오염원의 하천유입은 하천환경에 악영향을 주고 있다. 도시지역에 있어서 홍수피해 원인은 외수위 상승에 따른 통수능력 부족 시 범람에 의한 침수와 수리구조물의 배제능력 부족에 의한 침수피해로 구분할 수 있다. 최근 도시지역에 발생하는 홍수피해의 대부분이 국지성 집중호우 시 수리구조물의 배제능력 부족으로 인한 피해가 증가하는 추세이다.
홍수피해방지를 위한 연구는 무엇이 있는가?
최근 도시지역에 발생하는 홍수피해의 대부분이 국지성 집중호우 시 수리구조물의 배제능력 부족으로 인한 피해가 증가하는 추세이다. 이를 방지하기 위해서 도시지역 침수방지 및 비점오염원에 의한 수질오염 방지를 위해 도시지역 내 저류지 설치에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다.
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