선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- 유출구의 붕괴가 일정한 붕괴 비율 k (constant rate, m/hr)로 진행된다고 가정하고 최종 바닥 상태에서 유출구의 바닥까지의 높이를 b로 나타내면 다음과 같다. 이때, 유출구의 모양은 파괴가 진행되는 과정에서 일정하다고 가정한다.
제안 방법
- FLO-2D 모형을 사용하여 모의결과 값을 얻기 위해서 지표면 자료인 DEM, 토지피복도, 개략토양도를 사용하여 매개변수를 산정하였다. 식 (7)에서 언급한 댐 붕괴모형의 유량곡선을 산정 후 상류부 경계조건으로 하여 전형적인 비중과 농도의 토석류로 분석하였으며 (O'Brien and Julien, 1988), 실제 조건과 유사하게 조성하기 위하여 FLO-2D 모형의 포함된 기능인 Levee와 Street를 사용하였다.
- Fig. 10은 댐붕괴 모형에서 제작된 유량곡선을 하도 추적 모형인 FLO-2D에 토지피복도, 계략 토양도, DEM을 사용하여, 총 24시간을 시뮬레이션 하여 피해지도를 구축하였다. 이렇게 완성된 결과를 바탕으로 현장 설문조사를 통하여 제작된 현장 피해 지도와 모형피해 지도의 피해 범위를 비교 분석하였다.
- 하지만, 안강 종합 경기장처럼 5m의 경기장 벽이 있다면 유체의 흐름 또한 변화할 것이다. 그래서 FLO-2D모형의 기능인 Levee를 사용하여 실제와 유사하게 경기장 외벽과 같은 크기로 제방을 만들었다. 그리고 또 다른 기능 중 하나인 Street는 문자 그대로 도로를 구현하는 것으로 도로의 폭, 연석의 높이, 도로의 조도계수 값을 구현할 수 있다.
- 모형의 매개변수는 먼저 DEM을 구축하고 토지피복도로 Manning계수를 산정하고 동시에 토양도를 사용하여 침투과정의 매개변수를 산정하였다. 모형 결과는 침수현장에서 설문조사를 통하여 제작한 현장침수지도와 상대 비교하였다. 침수지역의 수위와 범위 등을 비교한 결과 연구에 사용한 붕괴모형이 침수지역을 적절하게 재현해 내는 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 산대 저수지 붕괴에 대한 현장 설문조사를 거쳐 현장 피해 지도를 작성하고, FLO-2D 모형을 사용하여 모형 피해 지도를 작성한 후에 서로 차이점을 분석해 보았다. 모형의 매개변수는 먼저 DEM을 구축하고 토지피복도로 Manning계수를 산정하고 동시에 토양도를 사용하여 침투과정의 매개변수를 산정하였다. 모형 결과는 침수현장에서 설문조사를 통하여 제작한 현장침수지도와 상대 비교하였다.
- 본 연구대상지역인 산대 저수지는 실제로 저수지 붕괴가 일어난 케이스로 약 20만 톤의 유량이 일순간 급격하게 방류되었는데, 저수지 인근 피해 범위가 예상했던 것보다 작아 현장조사가 원활하여 연구 시작부터 산대 저수지의 주변 상가와 주택가를 돌면서 피해지역을 주민들을 상대로 설문조사를 하였다. 피해지역의 면적이 크고 정확도를 높이기 위해서 2번의 걸쳐서 피해 지도를 작성하였고 Fig.
- Manning N값을 결정하였다. 본 연구에서는 미 공병단(HEC) 격자기반의 분포형 모형인 GSSHA에서제시된 조도계수 값을 기초자료로 사용하여 시가지 지역은 0.0137이고 수역은 0.015, 나지는 0.02, 습지는 0.015, 초지는 0.15, 산림은 0.192, 논은 0.02, 밭은 0.15를 사용하였다. 이 연구에서 사용한 자료는 환경부에서 제공하는 중분류 1/25, 000의 축척을 가진 해상도 5m×5m의 지도를 사용하였다(Fig.
- 본 연구에서는 실제 붕괴가 일어난 산대 저수지에 현장 조사를 통해 현장 피해 지도를 작성한 후 모형과의 비교를 위해 댐붕괴 모형인 유량 곡선을 산정하여 하도 추적 모형인 FLO-2D 모형과 연동하여 모형 피해 지도를 작성하여 실제와 얼마나 유사한지를 검증하였다. 이를 위해 국립지리원에서 제공받은 5m×5m 해상도의 DEM, 환경부에서 제공받은 5m×5m 해상도의 토지 피복도, 농업과학기술원에서 제공받은 30m×30m 해상도의 개략토양도를 사용하여 지표면 특성을 고려하였으며, 흙댐의 붕괴를 감안하여 토석류를 반영하여 모의 결과를 현장조사 결과와 상대 비교를 하였다.
- 모형을 이용하여 잠재적 피해대상지역을 사전에 파악하는데 있어 모형의 정확도가 결과의 신뢰도를 좌우하므로 모형의 검증이 필요하다. 이 연구에서는 산대 저수지 붕괴에 대한 현장 설문조사를 거쳐 현장 피해 지도를 작성하고, FLO-2D 모형을 사용하여 모형 피해 지도를 작성한 후에 서로 차이점을 분석해 보았다. 모형의 매개변수는 먼저 DEM을 구축하고 토지피복도로 Manning계수를 산정하고 동시에 토양도를 사용하여 침투과정의 매개변수를 산정하였다.
- Green-Ampt 방법에 사용되는 매개변수는 투수 계수(Hydraulic conductivity)와 흡입수두(Soil suction) 가있다. 이는 토성에 의해 결정할 수 있으며, 우리나라는미농무성(USDA)의 기준을 따라 토성을 분류하고 있어, 총 12가지의 흙으로 분류하여 값을 산정하였다. 또한 연구에 사용한 토양도는 농업과학기술원에서 제공받은 30m×30m 해상도의 1/50, 000 개략토양도를 사용하였다(Fig.
- 10은 댐붕괴 모형에서 제작된 유량곡선을 하도 추적 모형인 FLO-2D에 토지피복도, 계략 토양도, DEM을 사용하여, 총 24시간을 시뮬레이션 하여 피해지도를 구축하였다. 이렇게 완성된 결과를 바탕으로 현장 설문조사를 통하여 제작된 현장 피해 지도와 모형피해 지도의 피해 범위를 비교 분석하였다. 시간 현장 설문조사에 Grid의 개수는 7110개이며 177, 750m2의 면적의 피해를 입은 것으로 볼 수 있다.
- 이를 위해 국립지리원에서 제공받은 5m×5m 해상도의 DEM, 환경부에서 제공받은 5m×5m 해상도의 토지 피복도, 농업과학기술원에서 제공받은 30m×30m 해상도의 개략토양도를 사용하여 지표면 특성을 고려하였으며, 흙댐의 붕괴를 감안하여 토석류를 반영하여 모의 결과를 현장조사 결과와 상대 비교를 하였다. 주요 결론은 다음과 같다.
- 저수지의 주변 상가와 주택가를 돌면서 피해지역을 주민들을 상대로 설문조사를 하였다. 피해지역의 면적이 크고 정확도를 높이기 위해서 2번의 걸쳐서 피해 지도를 작성하였고 Fig. 9는 현장의 설문조사 내용을 종합하여 현장 피해 지도를 완성하였다.
- 3)을 자료로 사용하였다. 하지만 DEM은 단순히 X, Y, Z의 값을 가진 지도여서 지형과 지물을 확인하기 어려운 부분이 있으므로 국토지리정보원의 5m×5m 해상도를 가진 연속수치지형도 레이어를 사용하여 지형을 파악하였다(Fig. 4). 또한, 모형과 지형도의 셀을 일치시키기 위하여 FLO-2D 모형에서도 격자 크기를 5m×5m로 선정하여 50, 693개의 격자를 생성하였다.
대상 데이터
- 이는 토성에 의해 결정할 수 있으며, 우리나라는미농무성(USDA)의 기준을 따라 토성을 분류하고 있어, 총 12가지의 흙으로 분류하여 값을 산정하였다. 또한 연구에 사용한 토양도는 농업과학기술원에서 제공받은 30m×30m 해상도의 1/50, 000 개략토양도를 사용하였다(Fig. 7).
- 산대저수지는 경북 경주 안강읍 산대리에 위치하며 (Fig. 2) 농업용수 공급을 목적으로 1964년 12월 30일 준공되었다. 유역면적은 210ha, 수해 면적 25.
- 수치 표고 자료(DEM)는 국토지리정보원에서 제작한 1/5, 000지형도인 5m×5m 해상도로 제작된 DEM (Fig. 3)을 자료로 사용하였다. 하지만 DEM은 단순히 X, Y, Z의 값을 가진 지도여서 지형과 지물을 확인하기 어려운 부분이 있으므로 국토지리정보원의 5m×5m 해상도를 가진 연속수치지형도 레이어를 사용하여 지형을 파악하였다(Fig.
- 2) 농업용수 공급을 목적으로 1964년 12월 30일 준공되었다. 유역면적은 210ha, 수해 면적 25.5ha, 유효저수량 24만 5000m3이다. 제방은 필 댐(Fill dam) 형식이며 높이(H)는 12.
- 15를 사용하였다. 이 연구에서 사용한 자료는 환경부에서 제공하는 중분류 1/25, 000의 축척을 가진 해상도 5m×5m의 지도를 사용하였다(Fig. 6). 전반적인 홍수위험지도 작성 모식도는 Fig.
이론/모형
- 붕괴면의 유출구(breach) 형상이 사다리꼴이라고 가정하여 사다리꼴형의 웨어(trapezoidal weir; French, 1986)공식을 적용하여 유량을 산정하면 다음과 같다.
- 산대저수지의 경우는 댐붕괴로 인한 유출이 생긴 케이스이기 때문에 NRCS 방법은 선행강우에 따른 선행토양함수 조건에 따라 값을 결정하지만 선행강우가 없었던 산대저수지 붕괴에서는 Green-Ampt 방법을 사용하였다. Green-Ampt 방법에 사용되는 매개변수는 투수 계수(Hydraulic conductivity)와 흡입수두(Soil suction) 가있다.
- 식 (7)에서 보여준 비선형 상미분방정식으로 유한차분법과 Newton-Raphson 방법을 이용하여 최적 해를 구하기 위해 포트란 프로그램화 하였다. 식 (7)의 결과로 계산되어지는 유출수문곡선은 FLO-2D를 이용하여 침수를 모의할 때에 유출구에서 경계조건 역할을 하게 된다 (Peng and Zhang, 2012a, 2012b).
- 매개변수를 산정하였다. 식 (7)에서 언급한 댐 붕괴모형의 유량곡선을 산정 후 상류부 경계조건으로 하여 전형적인 비중과 농도의 토석류로 분석하였으며 (O'Brien and Julien, 1988), 실제 조건과 유사하게 조성하기 위하여 FLO-2D 모형의 포함된 기능인 Levee와 Street를 사용하였다. 모형은 DEM의 고도의 값을 가지고 유체의 흐름을 계산한다.
- FLO-2D 모형은 미국 연방 방재청인 FEMA 에 의하여 공인된 모형이라 신뢰성이 높다. 이러한 이유에서 FLO-2D를 모형으로 선정하였다.
- 토지의 이용 상태를 나타내는 토지피복도는 환경부가 제공하는 것을 사용하여 유속을 결정짓는 매개변수 중 하나인 Manning N값을 결정하였다. 본 연구에서는 미 공병단(HEC) 격자기반의 분포형 모형인 GSSHA에서제시된 조도계수 값을 기초자료로 사용하여 시가지 지역은 0.
성능/효과
- 1. 댐의 붕괴 시작 1시간 39분부터 2시간 09분인 20 분 만에 전체 피해지역에 물이 도달하며, 초동대처가 늦으면 인명피해를 입을 수 있다.
- 2. 현장 피해 지도와 모형 피해 지도의 격자 분석에서 현장 피해지도 7, 110개 177, 750m2, 모형 피해지도 7, 856개 196, 400m2으로 -746개 -18, 650m2 인 약 10.5% 피해가 더 크다는 것을 알 수 있다.
- 3. 현장 피해 지도와 모형 피해 지도를 겹쳐 모형 피해 지도를 벗어나는 수심에서 종합 경기장 안의 수심인 9cm는 5×5 DEM 해상도로 실제와 같은 흐름을 구현하기 힘든 부분으로 흐름의 변화로 침수가 된 것을 알 수 있고, 나머지는 3~4cm로 이는 피해범위가 크지 않기에 이를 제외한다면 실제와 모형이 잘 일치한다는 것을 알 수 있다.
- 시간 현장 설문조사에 Grid의 개수는 7110개이며 177, 750m2의 면적의 피해를 입은 것으로 볼 수 있다. 모형 피해 지도에서는 Grid 의 개수는 7856개이고 196, 400m2의 면적의 피해를 입었으며 피해 범위는 실제 피해 지도보다 약 10.5% 정도 크게 나온다는 것을 알 수 있다. 또한 Fig.
- 모형 결과는 침수현장에서 설문조사를 통하여 제작한 현장침수지도와 상대 비교하였다. 침수지역의 수위와 범위 등을 비교한 결과 연구에 사용한 붕괴모형이 침수지역을 적절하게 재현해 내는 것으로 나타났다.
- 12는 20m 간격으로 나눈 피해면적을 계산한 그래프이다. 피해 범위분석에서 예측치와 관측치의 불일치가 발생하는지 점에서도 수심은 평균 3~4cm, 크게는 9cm로 아주 미비한 차이를 보여 재해 측면에서는 무시할 수 있을 정도로 흘렀다고 할 수 있으며 현장피해지도와 모형피해지도가 기술적으로는 아주 잘 일치하다는 것을 알 수 있다.
후속연구
- 4. 연구 결과는 향후 다른 노후화된 댐에서도 일어날 수 있는 붕괴에 대비하여 홍수 분석에 활용할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.