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격자기반 침수해석모델(GIAM) 개발
Development of Grid based Inundation Analysis Model (GIAM) 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.50 no.3, 2017년, pp.181 - 190  

이병주 (한국외국어대학교 차세대도시농림융합기상사업단) ,  윤성심 (한국외국어대학교 차세대도시농림융합기상사업단)

초록
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도시화에 의한 인구집중과 불투수율 증가, 강우강도 증가는 도시침수피해의 주원인이다. 도시침수피해를 줄이기 위해 도시 내 지형/지물의 영향을 고려하고 상세 침수지역을 모의할 수 있는 침수해석모델이 필요하다. 본 연구에서는 2차원 천수방정식을 이용한 격자기반 침수해석모델(GIAM)을 개발하였다. 대상지역은 논현, 역삼, 서초3~5의 5개 배수분구를 포함하는 강남지역 $7.4km^2$이며 맨홀 월류량은 EPA SWMM5를 이용하여 산정하고 6 m 격자크기에 대해 침수모의가 가능하도록 모델을 구축하였다. 모델 적용성 평가를 위해 분석기간은 2010년 9월 21일과 2011년 7월 27일 호우사례를 선정하였다. 모델 정확도를 평가하기 위해 침수피해가구 현황을 이용하여 POD를 분석한 결과 각각 0.61과 0.57의 정확도를 보였다. 개발된 모형은 강우시나리오에 따른 침수취약지역 추정과 실시간 침수예측을 위한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Population congestion and increasing porosity caused by urbanization and increasing rainfall intensity are the main reasons for urban inundation damage. In order to reduce the damage to urban flooding, it is necessary to take a inundation analysis model that can be considered the topographic impact ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 천수방정식을 지배방정식으로 이용하는 격자기반 침수해석모델(GIAM)을 개발하였다. 4방향에 대한 지표흐름을 모의하며 건물은 불투과벽으로 가정하여 연산과정에서 배제되도록 하여 연산시간을 단축하고자 하였다.
  • 이러한 측면에서 현재 사용되고 있는 XP SWMM 모델 등의 상용모델은 격자수의 제한, 실시간 운영의 한계, 사용비용 발생 등에서 어려움이 있다. 본 연구에서는 천수방정식을 지배방정식으로 이용하여 고해상도 격자기반의 침수심을 모의하고 실시간 운영을 위해 리눅스(Linux)환경에서 구동이 가능한 격자기반 침수해석모델(Grid based Inundation Analysis Model; GIAM) 모델을 개발하고자 한다.
  • 공간지형자료는 DBM (Digital Building Model)과 토지피복도(Land Cover Map)가 ASCII 형태로 입력된다. 통상 내수배제불량으로 인한 도시침수는 단층건물 이상의 침수심이 발생하지 않으므로 DBM 자료를 구축하는 과정에서 연산시간 단축을 위해 건물을 제외한 유효격자에 대해서 모의가 가능하도록 개발하였다. 속성자료는 지표조도계수 산정을 위해 토지피복항목별 조도계수에 대한 표(Lookup table)와 맨홀 위치정보가 입력된다.

가설 설정

  • 1) 지표면 흐름과정에서 침수유량은 저류공간이 남아있는 맨홀로 재 유입되지 않는다.
  • 5) 모의시간 단축을 위해 건물을 불투과지역으로 가정하여 건물에 해당하는 격자는 연산과정에서 제외된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
도시지역 침수피해의 원인은? 일반적으로 도시지역의 침수피해는 배수체계의 설계기준을 초과하는 강우량과 강우강도, 집수시설의 미비, 외수위 상승으로 인한 내수배제불량 등 그 원인이 다양하며 서로 연관되어 발생하는 경우가 많다. 2010년 9월 21일과 2011년 7월 27일에 서울지역에서 발생한 대홍수가 대표적인 사례이다.
도시지역 침수피해의 대표 사례는? 일반적으로 도시지역의 침수피해는 배수체계의 설계기준을 초과하는 강우량과 강우강도, 집수시설의 미비, 외수위 상승으로 인한 내수배제불량 등 그 원인이 다양하며 서로 연관되어 발생하는 경우가 많다. 2010년 9월 21일과 2011년 7월 27일에 서울지역에서 발생한 대홍수가 대표적인 사례이다. 한 시간 최대 100 mm 이상의 집중호우로 인해 많은 지역이 침수되고 이로 인한 재산피해가 발생하였다.
도시침수피해를 줄이기 위해 필요한 것은? 도시화에 의한 인구집중과 불투수율 증가, 강우강도 증가는 도시침수피해의 주원인이다. 도시침수피해를 줄이기 위해 도시 내 지형/지물의 영향을 고려하고 상세 침수지역을 모의할 수 있는 침수해석모델이 필요하다. 본 연구에서는 2차원 천수방정식을 이용한 격자기반 침수해석모델(GIAM)을 개발하였다.
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