[논문]홍수터의 수리적 안정성 평가기법에 관한 적용사례

구태검; 송창근; 김영도; 서일원

[국내논문] 홍수터의 수리적 안정성 평가기법에 관한 적용사례 원문보기

물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future, v.50 no.12, 2017년, pp.34 - 40

구태검 (인제대학교 환경공학과) , 송창근 (인천대학교 안전공학과) , 김영도 (인제대학교 환경공학과) , 서일원 (서울대학교 건설환경공학부)

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문제 정의

본고에서는 홍수 이후 홍수터에서의 침식 및 퇴적 발생에 대한 상대적 공간분포를 예측할 수 있는 홍수터 수리적 안정성 평가기법과 적용사례를 소개하고자 한다. 또한 국외에서 활용되고 있는 홍수위험 지표 등을 간략히 기술하였다.
본 절에서는 2차원 수리해석을 통해 계산된 수리적 인자를 이용하여 침식 및 퇴적을 동시에 고려할 수 있는 홍수터 수리적 안정성 평가 지표와 실제 하천에서의 적용사례를 소개하고자 한다. Song 등(2017)이 제시한 SEDI(Steady Erosion and Deposition Index)는 2차원 수리해석을 통해 계산된 유속과 수심을 이용하여 홍수 이후 발생할 수 있는 침식과 퇴적에 대한 상대적 공간 분포를 예측하는 지표로써 자세한 산정방법은 해당 논문에 수록되어있다.
본고에서는 홍수터 수리적 안정성 평가기법 및 실제 하천에서의 적용사례를 살펴보았다. 이러한 평가기법은 비교적 적용이 쉬운 2차원 수치모형을 이용하여 자연하천의 흐름정보만으로 홍수터 구간의 침식과 퇴적의 상대적 공간분포를 제시할 수 있다는 점에서 실무에서 보다 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

제안 방법

본고에서는 홍수 이후 홍수터에서의 침식 및 퇴적 발생에 대한 상대적 공간분포를 예측할 수 있는 홍수터 수리적 안정성 평가기법과 적용사례를 소개하고자 한다. 또한 국외에서 활용되고 있는 홍수위험 지표 등을 간략히 기술하였다.

성능/효과

그림 4에 나타낸 5개의 모니터링 지점은 실제 태풍 산바 발생 이후 현장모니터링을 실시한 지점으로각 구간에 대한 현장사진을 그림 5에 나타내었다. 예측된 침식 및 퇴적 발생 구간과 현장모니터링 결과와 비교해봤을 때 상대적 퇴적 발생 위험이 높은 Station 1과 4에서 실제로 퇴적이 많이 발생된 것을 알 수 있으며, 상대적 안정 구간으로 예측된 Station 2와 3에서는 토사퇴적이 거의 발생하지 않은 것으로 나타났다. 또한 홍수터 구간은 아니지만 침식발생 위험구간으로 예측된 Station 5에서는 그림 5(e) 와 같이 호안 침식이 발생된 것으로 나타나 본고에서 소개한 홍수터 수리적 안정성 평가 지표가 대상 영역의 침식과 퇴적의 상대적 공간분포를 올바르게 분류하고 있음을 확인할 수 있었다.
예측된 침식 및 퇴적 발생 구간과 현장모니터링 결과와 비교해봤을 때 상대적 퇴적 발생 위험이 높은 Station 1과 4에서 실제로 퇴적이 많이 발생된 것을 알 수 있으며, 상대적 안정 구간으로 예측된 Station 2와 3에서는 토사퇴적이 거의 발생하지 않은 것으로 나타났다. 또한 홍수터 구간은 아니지만 침식발생 위험구간으로 예측된 Station 5에서는 그림 5(e) 와 같이 호안 침식이 발생된 것으로 나타나 본고에서 소개한 홍수터 수리적 안정성 평가 지표가 대상 영역의 침식과 퇴적의 상대적 공간분포를 올바르게 분류하고 있음을 확인할 수 있었다.

후속연구

본고에서는 홍수터 수리적 안정성 평가기법 및 실제 하천에서의 적용사례를 살펴보았다. 이러한 평가기법은 비교적 적용이 쉬운 2차원 수치모형을 이용하여 자연하천의 흐름정보만으로 홍수터 구간의 침식과 퇴적의 상대적 공간분포를 제시할 수 있다는 점에서 실무에서 보다 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 최근 드론이 상용화되면서 모니터링에 대한 기술력이 빠르게 증가하고 있으며, 홍수 직후 드론 영상기법과 연계한 하천 공간 모니터링을 통해 홍수터의 수리적 안정성에 대한 평가기법에 대한 추가적인 검증이 이루어질 수 있을 것으로 판단된다.
이러한 평가기법은 비교적 적용이 쉬운 2차원 수치모형을 이용하여 자연하천의 흐름정보만으로 홍수터 구간의 침식과 퇴적의 상대적 공간분포를 제시할 수 있다는 점에서 실무에서 보다 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 최근 드론이 상용화되면서 모니터링에 대한 기술력이 빠르게 증가하고 있으며, 홍수 직후 드론 영상기법과 연계한 하천 공간 모니터링을 통해 홍수터의 수리적 안정성에 대한 평가기법에 대한 추가적인 검증이 이루어질 수 있을 것으로 판단된다. 마지막으로 본고에서 소개한 평가기법은 기존에 조성되어 있는 친수공간에서 유지관리 비용을 절감하는 의사결정과정을 지원할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하거나 부적절한 친수시설에 대한 일몰 계획 등에 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 하천 재자연화를 위한 홍수터 복원 분야에서도 활용 가능성이 높을 것으로 사료된다.
또한, 최근 드론이 상용화되면서 모니터링에 대한 기술력이 빠르게 증가하고 있으며, 홍수 직후 드론 영상기법과 연계한 하천 공간 모니터링을 통해 홍수터의 수리적 안정성에 대한 평가기법에 대한 추가적인 검증이 이루어질 수 있을 것으로 판단된다. 마지막으로 본고에서 소개한 평가기법은 기존에 조성되어 있는 친수공간에서 유지관리 비용을 절감하는 의사결정과정을 지원할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요하거나 부적절한 친수시설에 대한 일몰 계획 등에 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 하천 재자연화를 위한 홍수터 복원 분야에서도 활용 가능성이 높을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하천공간의 특징은 무엇인가?	하천공간은 크게 하도와 홍수터 그리고 제방으로 나눌 수 있으며, 국내 여건상 대다수 하천의 홍수터에 생태공원, 산책로, 체육시설 등을 설치하여 친수공간으로 활용하고 있다(구영훈 등, 2013). 하지만 여름철 호우사상에 의해 발생할 수 있는 홍수터 공간에서의 침식과 퇴적 현상은 친수시설의 파괴 및 친수공간 내 토사 퇴적 등과 같은 침수피해로 이어질 수 있으며, 이로 인해 하천 수질이 악화되고, 시설물 복구 및 유지관리 비용이 반복적으로 발생할 수 있다.
	여름철 호우사상에 의해 발생할 수 있는 홍수터 공간에서의 침식과 퇴적 현상은 어떠한 문제를 야기하는가?	하천공간은 크게 하도와 홍수터 그리고 제방으로 나눌 수 있으며, 국내 여건상 대다수 하천의 홍수터에 생태공원, 산책로, 체육시설 등을 설치하여 친수공간으로 활용하고 있다(구영훈 등, 2013). 하지만 여름철 호우사상에 의해 발생할 수 있는 홍수터 공간에서의 침식과 퇴적 현상은 친수시설의 파괴 및 친수공간 내 토사 퇴적 등과 같은 침수피해로 이어질 수 있으며, 이로 인해 하천 수질이 악화되고, 시설물 복구 및 유지관리 비용이 반복적으로 발생할 수 있다. 또한 특정 친수공간에서는 인적이 드물어 활용빈도가 낮은 구간임에도 불구하고 홍수기마다 반복적인 유지관리 비용이 투입되고 있기도 하다.
	홍수터의 유지관리를 위한 현 상태는 어떠한가?	또한 특정 친수공간에서는 인적이 드물어 활용빈도가 낮은 구간임에도 불구하고 홍수기마다 반복적인 유지관리 비용이 투입되고 있기도 하다. 최근 이러한 불필요한 유지관리 비용을 절감하고, 하천 수생태계를 복원하기 위해 활용빈도가 낮고 방치된 친수공간에 대해서는 일몰하고자 하는 노력이 증가하고 있다(Ku, 2018). 홍수터 구간의 효율적인 유지관리를 위해서는 친수공간 이용도 분석뿐만 아니라 수리적 안정성 평가를 통해 침식 및 퇴적 현상이 반복적으로 발생할 수 있는 구간을 예측하는 것 역시 중요하다고 볼 수 있다.

참고문헌 (11)

구영훈, 송창근, 김영도, 서일원 (2013). "2차원 부정류 모형을 이용한 둔치의 수리특성 분석." 대한토목학회, Vol. 33, No. 3, pp. 997-1005.
구영훈, 김영도 (2014). "홍수시 둔치구간의 수리해석을 위한 2차원 모형 비교." 대한습지학회, Vol. 16, No. 1, pp. 93-102.
Alexander, M., Viavattene, C., Faulkner, H., and Priest, S. (2011). Methods for creating a flood risk assessment tool. Guideline report submitted to the Flood Risk Management Research Consortium (FRMRC2).
Beffa, C. (1998). "Two-Dimensional Modelling of Flood Hazards in Urban Areas." Proc. 3rd Int. Conf. on Hydroscience and Engineering, D-Cottbus.
Department for Environment Food and Rural Affairs (2005). Flood Risk Assessment Guidance for New Developments: Phase 2, R & D Technical Report FD2320/TR2.
Erdlenbruch, K., Gilbert, E., Grelot, F., and Lescoulier, C. (2008). "Une analyse cout-beneficespatialisee de la protection contre les inondations-Application de la methodedes dommages evites a la basse vallee de l'Orb." Ingenieries, Vol. 53, pp. 3-20.
HR Wallingford, Flood Hazard Research Centre and Risk and Policy Analysts Ltd (2006). Flood Risks to people, Phase 2, FD2321/TR2. Guidance document. Defra/Environment Agency Flood and Coastal Defence R&D Programme.
Ku, T. G. (2018). Development of Hydraulic Stability Assessment Technology for Advanced Floodplain Management. Ph. D. thesis, Inje University, Korea.
Priest, S., Tapsell, S., Penning-Orwsell, E., Viavattene, C., and Wilson, T. (2008). Task 10: Building models to estimate loss of life for flood events, Produced for FLOODsite, Report number T10-08-10.
Song, C. G., Ku, Y. H., Kim, Y. D., and Park, Y. S. (2016). "Stability analysis of riverfront facility on inundated floodplain based on flow characteristics," Journal of Flood Risk Management, Vol. 9, No. 1, DOI: 10.1111/jfr3.12233.

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Song, C. G., Ku, T. G., Kim, Y. D., and Park, Y. S. (2017) "Floodplain Stability Indices for Sustainable Waterfront Development by Spatial Identification of Erosion and Deposition." Sustainability, Vol. 9, DOI: 10.3390/su9050735.

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