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제안 방법
- 또한 한천유역 특성에 따른 매개변수들을 수정하고 각각 산정된 결과를 실제 관측결과와 비교·분석하여 제주지역에 적합한 홍수량 산정방법의 개선방안을 도출하였다.
- 실무에서 활용되고 있는 설계홍수량 산정방법으로 한천유역의 호우사상별 홍수량을 산정한 후 실제 유출수문곡선과 비교·검토하여 홍수량 산정요령의 적용성을 분석하였다.
- 09로 극히 작은 값을 나타내고 있어 단일유역으로 적용 시 홍수량이 과소 산정될 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 유역경사 및 토지이용, 토양군 등 유역특성인자들을 분석하고 대표 관측지점 및 소하천 합류지점 등을 고려하여 4개의 소유역으로 구분하였다(Fig. 3).
- 제주도 한천유역을 대상으로 기존의 홍수량 산정방법의 적용성을 검토하고, 한천유역의 유역특성에 따라 매개변수를 개선하여 실제 관측결과와 비교·분석한 결과는 다음과 같다.
- 는 유역의 출구지점까지 도달하는 시간인 도달시간이며 L은 유로연장(km), S는 하상경사를 의미한다. 한천유역의 지형인자와 강우-유출 자료 간 상관분석을 통하여 도달시간 공식을 유도하였으며, 본 연구에서는 신규 개발된 도달시간 공식을 적용하였다.
- 한천의 유역특성을 파악하기 위해서 제주도 수치지형도(1/5,000)를 이용하여 유역면적 및 연장, 형상계수 등을 GIS로 분석하였다. 한천유역은 한라산 북쪽 정상부에서 발원하여 해안으로 유하하는 하천으로 유역면적은 37.
대상 데이터
- 또한 한천유역 특성에 따른 매개변수들을 수정하고 각각 산정된 결과를 실제 관측결과와 비교·분석하여 제주지역에 적합한 홍수량 산정방법의 개선방안을 도출하였다. 14개 사상에 대하여 검증을 실시하였으며 그 중 강우-유출사상이 가장 크게 발생된 3개 사상(볼라벤, 산바(2012), 차바(2016))의 결과를 제시하였다.
- 그중 본 연구에서 홍수량 검증자료로 활용한 사상은 첨두유출량이 400cms 이상으로 가장 큰 홍수유출이 발생했던 2012년 태풍 ‘볼라벤’, ‘산바’, 2016년 태풍 ‘차바’ 사상에 대한 분석결과를 제시하였다.
- 특히 하천 하류부인 해안지역에 도심이 위치하고 인구가 밀접되어 더욱 큰 피해가 있다. 본 연구에서는 도심을 가로지르는 하천 중 과거 하천범람에 의해 가장 큰 피해가 발생했던 제주도 한천유역을 연구대상 유역으로 선정하였다(Fig. 1).
- 본 연구에서는 하천현장의 관측자료를 기반으로 홍수량을 산정하기 위해 제주도 한천유역에서 2012년부터 2016년까지 표면영상유속 관측기법을 적용하여 유출량을 관측하였으며 14개 사상에 대한 자료를 획득하였다. 표면영상유속기법을 활용한 제주도 하천의 현장관측은 많은 연구 및 논문을 통하여 검증되었다(Kim, 2013; Kim et al.
- 제주도 한천을 대상으로 홍수량 산정 시 국토부에서 제시한 홍수량 산정요령(2012)의 적용 가능성 확인을 위하여 관측 14개의 사상 중 3개의 사상 볼라벤(2012), 산바(2012), 차바(2016)에 대한 검증 결과를 제시하였다. 산정요령에 의한 홍수량 산정 결과(2012 : Simulated flow in 2012) 태풍 볼라벤은 322.
- 2). 홍수량 검증 및 본 논문에서 제시한 사상들의 강우자료는 AWS 및 기상관측지점(제주, 아라, 어리목, 진달래밭, 윗세오름)의 시강우 자료를 이용하였다(Fig. 1).
데이터처리
- Kim and Ahn(2016)은 제주도 한천을 연구대상유역으로 선정하고 8년(2008~2015) 동안의 강우 및 유출 자료를 활용하여 한천 특성에 맞는 도달시간 산정연구를 수행하였다. 관측 수문사상에 대하여 홍수수문곡선을 유도한 후 산정된 도달시간을 유로연장, 경사 등의 지형인자와 회귀분석을 실시하여 도달시간( Tc )을 산정하였다.
이론/모형
- Huang et al.(2006)에 의한 보정식은 Sharpley and Williams(1990) 식에 비해 경사에 따른 CN 값의 차이가 크지 않고 CN II와 CN III를 이용한 보정이 가능하여 국내 및 도내 연구사례에서 활용도가 높은 SharpleyWilliams(1990) 방법을 적용하였다.
- Clark 방법은 순간단위도의 개념을 이용하여 유역당 하나의 단위도를 유도하며 도달시간과 저류상수가 적용된다. 도달시간과 저류상수는 설계홍수량 산정요령에서 제시한 바와 같이 경험공식 중 각각 연속형 Kraven 공식과 Sabol공식(Sabol, 1988)을 채택하여 산정하였다.
- 유역별 홍수량 산정을 위하여 일반적으로 활용되는 설계홍수량 산정요령(국토부, 2012)을 참고하였으며 HEC-HMS 모형을 이용하여 실제 강우사상에 따른 홍수량 검증을 수행하였다. HEC-HMS는 유역 내 홍수유출 해석을 위해 개발된 모형으로 강우로 인한 유역의 지표면 유출을 해석하는 단일사상(single event) 유출모형이다(Fig.
- 유효우량 산정을 위한 SCS방법은 미국 중서부 지역(경사도 5% 미만)을 기준으로 개발된 방법으로 연구대상 유역인 한천유역(평균경사가 22%, 산간지역은 40% 이상의 급경사)에 적용시 상당한 오차가 발생하였다. 이에 본 연구에서는 기존 SCS의 유효우량 산정방법에 지형경사를 고려할 수 있는 CN 보정식을 적용하여 유효우량을 산정하였다.
- 이하인 경우 1개의 단일유역으로 판단하는 기준에 따라 연구대상 유역인 한천을 단일유역으로 적용하여 홍수량을 산정하였다. 홍수량 산정을 위한 매개변수 중 강우 손실은 SCS 유출곡선지수를 적용하였으며 유효우량은 지역성을 띄지 않고 객관적 방법인 Clark 단위도법을 적용하였다. Clark 방법은 순간단위도의 개념을 이용하여 유역당 하나의 단위도를 유도하며 도달시간과 저류상수가 적용된다.
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