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문제 정의
- 본 연구에서는 홍수발생 후 제방에 작용하는 위험요인에 대한 복합적인 발생확률을 적용하고자 하였다. 강우의 발생부터 유출까지의 매개변수들의 불확실성을 포함하고 1차원 범람해석 모형에 MCS를 적용하여 수리학적 불확실성을 포함하였다.
- 하도의 1차원 부정류 모의를 위한 경계조건으로 본류인 낙동강 왜관수위표 지점과 지류인 금호강 산격수위표 지점을 상류단 유량경계조건으로 설정하고 이에 대한 100년 빈도와 200년 빈도의 확률홍수량을 수문시나리오로 고려하였다. 앞선 선행연구에서 실행했던 구미, 대구, 합천의 강수지점에 극치 강수량을 정량화하는 비정상성 빈도해석과 그 과정에서 매개변수의 불확실성을 고려하고자 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 설계강수량을 추정하였고, 강우-유출 모형은 HEC-1을 활용하였으며 HEC-1 모형의 매개변수에 대한 불확실성도 정량화 하였다.
가설 설정
- (b) 한계상태함수와 한계상태를 구성한다.
제안 방법
- 2) 상한치(97.5%)의 확률홍수량을 적용하여 1차원 하도의 부정류해석을 실시하였다. 조도계수, 유효통수단면적의 불확실성을 고려하기 위해 MCS기법을 통한 확률론적 계산을 적용하여 수리학적 월류위험도를 계산하였다.
- 3) SEEP/W와 SLOPE/W 모형을 이용하여 파이핑, 사면안정, 수위급강하 조건에 대한 안전율을 계산하고 제체의 물성치의 불확실성을 FOSM 기법을 적용하여 불확실성을 포함한 지반공학적 파괴확률을 산정하였다. 대부분의 제방에서 위험도가 크지 않았으나, 곽촌제의 위험도가 높게 나타났다.
- 4) 각각 산정된 수문 ․ 수리학적/지반공학적 위험도를 결합하여 각 하천단면별 불확실성을 포함한 복합위험도 산정하였고 이를 GIS에 도시하였다. 그 결과 월류위험도가 높게 나타난 강정고령보 상류부터 금호강 합류점까지의 복합위험도가 크게 나타났으며 하류로 진행될수록 위험도가 낮아지는 것으로 나타났다.
- (Lee et al., 1998) MCS는 실행횟수에 거의 제한 없이 수행가능하나, 수행능력의 효율성과 계산 수렴성을 고려하여 단면별 100회 실시하였다.
- 불확실성을 포함한 빈도별 유출량 해석의 결과로 10,000개의 앙상블 데이터를 생성하고, 월류위험도에 가장 큰 영향을 미치는 첨두값이 발생하는 시간들을 분류한 결과, 유출발생 후 20시간 뒤에 가장 큰 유출량 값을 가지는 것으로 나타났다. 각 시간대별 유출량들은 대략적으로 Log-Normal 분포형태를 보이며 가장 높은 위험률이 발생할 수 있는 20시간대의 앙상블 데이터를 표본으로 설정하고 이를 정규분포형태로 변환하여 극치수문사상의 발생확률을 계산하였다(Fig. 4).
- 본 연구에서는 홍수발생 후 제방에 작용하는 위험요인에 대한 복합적인 발생확률을 적용하고자 하였다. 강우의 발생부터 유출까지의 매개변수들의 불확실성을 포함하고 1차원 범람해석 모형에 MCS를 적용하여 수리학적 불확실성을 포함하였다. 또한 다양한 지반공학적 매개변수들에 의한 제방의 파괴위험률을 산정하고, 이 모두를 결합하여 복합위험도를 산정하였다.
- 다산제와 같이 제외지 사면의 하부경사가 급격히 변화하는 제방처럼 수위급강하 시 영향을 크게 받는 제외지 측의 사면 안정성을 평가하기 위해 Fig. 1과 같이 정상상태의 수위가 20시간 동안 저하했을 때의 사면의 안전율을 계산하였다. 일반적인 사면안정 해석과 마찬가지로 Bishop의 간편법을 이용하여 사면의 안전율을 계산하였고 수위저하 시간은 100년 및 200년 빈도의 수문 시나리오에 의한 수위의 변동을 고려하여 결정하였다.
- 하천 시스템에서의 빈도별 복합위험도는 Table 4에 나타내었다. 또한 계산된 복합위험도를 적용한 제방위험도를 도시하였다(Fig. 10).
- 강우의 발생부터 유출까지의 매개변수들의 불확실성을 포함하고 1차원 범람해석 모형에 MCS를 적용하여 수리학적 불확실성을 포함하였다. 또한 다양한 지반공학적 매개변수들에 의한 제방의 파괴위험률을 산정하고, 이 모두를 결합하여 복합위험도를 산정하였다.
- 월류위험도는 z의 총 모의 횟수에 대한 z값이 음수가 되는 횟수의 비로 표시된다. 본 연구에서 매개변수는 하천의 통수 단면적에 대한 변수와 조도계수로 설정하였다.
- 본 연구에서는 강우발생과 유출에 관한 매개변수들의 불확실성을 고려한 수문학적 확률, 하천의 통수능 및 조도계수 들의 불확실성을 고려한 수리학적 위험확률, 제방의 안정성 평가를 위한 침투, 사면안정, 수위급강하 조건에서 지반공학적 매개변수들의 불확실성을 고려한 지반공학적 위험확률을 각각 계산하고 이들의 결합확률을 이용하여 홍수위험도를 제 방의 측면에서 고려하여 복합위험도로 계산하였다. 연구내용의 주요 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다.
- 9는 제방단면별 수위 변동에 따른 취약도 곡선을 나타낸 것으로서 제방별 침투, 사면안정, 수위급강하에 대해 수행하고 산정된 확률을 결합하여 결합확률을 계산하였다. 성서제는 대규격 제방(Super levee)으로 침투 및 사면안정해석에 대해 파괴확률이 거의 없는 것으로 나타나, 이를 제외한 수위급강하 조건에서의 파괴 확률해석을 수행하였다. 각각의 제방은 수위가 상승함에 따라 파괴확률이 급격히 증가하는 형태를 보였으며, 성서제의 파괴확률은 아주 낮은 것으로 나타났다.
- 수문학적 불확실성이 고려된 홍수량은 1차원 부정류해석을 위한 상류단 경계조건으로 입력되어 수리학적 홍수해석을 수행하였고 이때 수리학적 불확실성을 고려한 월류위험도를 포함하는 결과를 동시에 계산하기 위해 MCS를 적용하였다. 홍수해석에 포함되어 있는 불확실도 중 가장 큰 요인은 불규칙한 자연하도 단면에서의 유효통수단면적 산정과 여러 복합 적인 양상에 의해 변동성이 큰 조도계수 산정이다.
- 각각의 불확실성을 고려한 확률들은 제방안전 시스템에 직접적인 영향을 미친다. 수문학적 확률은 100년 빈도와 200년 빈도에서 극대치(97.5%)의 발생확률을 적용하였고, 그에 따른 1차원 하도의 홍수계산을 위해 수리학적 불확실성 해석을 포함하였으며 그중 제방안정성에 가장 큰 영향을 미치는 최고수위에서의 지반 공학적 위험도를 적용하였다. 앞선 Fig.
- 2장에서 언급한 바와 같이 침투해석은 일반적으로 가장 많이 사용되는 한계동수경사법으로 안정성 검토를 수행하였으며, 사면안정해석은 Bishop의 간편법에 의해 실시하였다. 수위급강하에 대한 안정성해석은 사면 안정해석법과 동일하고 수위조건이 수위급강하로 적용되어 단계별로 수위를 나누어 해석을 실시하였다. Figs.
- 앞서 검토된 각각의 불확실성에 대해 산정된 위험확률을 종합하여 복합위험도를 계산하였다. 각각의 불확실성을 고려한 확률들은 제방안전 시스템에 직접적인 영향을 미친다.
- , 2016)를 이용하였다. 여기서 불확실성 평가를 위한 매개변수들로 CN (runoff curve number)값과 도달시간(Tc) 및 저류상수(R)를 설정하였다. 수문자료로부터 확률분포의 특성을 대표하는 매개변수를 추정하기 위해 이들의 사후분포를 추정하는 Bayesian MCMC (Markov Chain Monte Carlo) 기법을 활용 하여 강우-유출 모형의 매개변수를 소유역별로 추정하였으며 각 소유역의 매개변수에 대한 결합확률을 산정하여 수문학적 불확실성을 고려하고자 하였다(Lee et al.
- 이 중 수문 · 수리학적/구조적 위험도는 전체시스템에 따른 하부 시스템으로 볼 수 있으며 각각의 위험도가 결정되면 이를 결합확률(joint probability)로 총 시스템의 위험확률을 산정할 수 있으며 이를 복합위험도(compound risk)로 나타내고자 하였다.
- 이는 실질적으로 홍수해석에서 불확실성을 좌우하는 여러 매개변수들 간의 상관관계들을 임의로 축소시킨 결과이다. 이러한 단점을 보완하고 실제현상의 예측범위에 근접할 수 있는 결과 값을 얻고자 MCS를 이용한 확률론적 해석방법으로 제방에서의 월류파괴 위험도를 산정할 수 있다. MCS에 의한 위험도 계산에 앞서 먼저 매개변수들의 확률 분포형을 결정하고 평균과 변동계수를 산정한다.
- 이때, MCS와 같은 수치해석 기법을 적용하여 신뢰도 분석을 수행하게 되면 많은 계산량으로 인해 해석시간이 오래 소요되므로 효율적이지 못하다고 판단되었다. 이에 본 연구에서는 외력-저항 모델을 이용한 FOSM 방법을 통해 제방의 신뢰도 분석을 수행하였다. FOSM 기법은 시스템의 기본변량에 대하여 고차 모멘트나 분포에 대한 어떠한 정보도 필요치 않으며, 시스템 위험도의 합리적인 값을 얻기 위해서 단지 기본변량의 평균과 분산만 알면 되는 큰 장점을 갖고 있어 실제적인 측면에서의 적용성이 매우 큰 방법이다.
대상 데이터
- 복합위험도 산정을 위한 대상유역은 낙동강 중류부 왜관수위표 지점부터 고령수위표 지점까지의 39.9 km 본류 하도구간과 금호강 중류부의 산격수위표 지점부터 낙동강 합류부까지 19.1 km 지류 하도구간을 선정하였고, 그 중 낙동강 본류의 강정고령보를 기점으로 상류로 약 5 km, 하류로는 약 7.5 km구간으로 22개의 하천단면을 위험도 산정유역으로 선정하였다. 이 구간에는 문산제, 곽촌제, 성서제, 화원제, 다산제, 옥포1제 총 6개의 제방이 있다.
이론/모형
- 각각의 제방구간에 대해 제방단면별 침투, 사면안정, 수위급강하 조건에 대해 SEEP/W, SLOPE/W 모형을 이용하여 안전성 해석을 수행하였다. 2장에서 언급한 바와 같이 침투해석은 일반적으로 가장 많이 사용되는 한계동수경사법으로 안정성 검토를 수행하였으며, 사면안정해석은 Bishop의 간편법에 의해 실시하였다. 수위급강하에 대한 안정성해석은 사면 안정해석법과 동일하고 수위조건이 수위급강하로 적용되어 단계별로 수위를 나누어 해석을 실시하였다.
- SLOPE/W 모형을 이용한 Bishop의 간편법(1955)을 이용하여 사면의 안전율을 계산하였다. 제방의 사면 안정성과 같이 많은 지반공학적 문제들을 해결하는 프로그램들은 안전율로서 결과가 계산되고 외력과 저항의 관계는 명확히 구분되지 않는다.
- 각각의 제방구간에 대해 제방단면별 침투, 사면안정, 수위급강하 조건에 대해 SEEP/W, SLOPE/W 모형을 이용하여 안전성 해석을 수행하였다. 2장에서 언급한 바와 같이 침투해석은 일반적으로 가장 많이 사용되는 한계동수경사법으로 안정성 검토를 수행하였으며, 사면안정해석은 Bishop의 간편법에 의해 실시하였다.
- 특정 오차분포형이 결정되면 이로부터 임의의 난수들을 추출하고 충분한 반복수행을 통해 기대값과 불확실도를 산정해야 한다. 난수발생 방법은 승합 발생기(multiplicative congruential generator)를 이용하였으며 관련 식은 다음과 같다.
- 또한 수문학적 유출해석을 위해 강우-유출 모형 매개변수의 최적화와 불확실성 정량화가 동시에 가능한 단기 강우-유출 모형(HEC-1)을 적용한 선행연구 결과(Lee et al., 2016)를 이용하였다. 여기서 불확실성 평가를 위한 매개변수들로 CN (runoff curve number)값과 도달시간(Tc) 및 저류상수(R)를 설정하였다.
- 6~8은 SEEP/W와 SLOPE/W를 이용하여 각각 침투해석, 사면안정 해석, 수위급강하 해석결과 중 일부를 나타내었다. 매개변수의 불확실성을 포함한 위험도 산정을 위해 FOSM 기법을 적용하여 신뢰도 분석을 수행하였다. Fig.
- 여기서 불확실성 평가를 위한 매개변수들로 CN (runoff curve number)값과 도달시간(Tc) 및 저류상수(R)를 설정하였다. 수문자료로부터 확률분포의 특성을 대표하는 매개변수를 추정하기 위해 이들의 사후분포를 추정하는 Bayesian MCMC (Markov Chain Monte Carlo) 기법을 활용 하여 강우-유출 모형의 매개변수를 소유역별로 추정하였으며 각 소유역의 매개변수에 대한 결합확률을 산정하여 수문학적 불확실성을 고려하고자 하였다(Lee et al., 2016).
- 수문학적 불확실성을 고려하기 위해 극치강우빈도 해석시에 가장 많이 사용되는 분포이며, ‘한국 확률강우량도 개선 및 보완 연구’ (Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2011)에서 모든 강우관측소에 대하여 최적 확률분포형으로 채택하고 있는 Gumbel 분포를 적용하였다.
- 침투해석에 의한 안정성평가는 한계동수경사에 의한 방법으로 수행하였다. 신뢰도 지수를 계산하기 위해서 SEEP/W (Seepage for window) 모형을 이용하여 제방의 뒷비탈 기슭에서 발생하는 유출경사 iexit를 계산한 값과 한계동수경사를 구하는 Eq. (6)을 이용하였다.
- 하도의 1차원 부정류 모의를 위한 경계조건으로 본류인 낙동강 왜관수위표 지점과 지류인 금호강 산격수위표 지점을 상류단 유량경계조건으로 설정하고 이에 대한 100년 빈도와 200년 빈도의 확률홍수량을 수문시나리오로 고려하였다. 앞선 선행연구에서 실행했던 구미, 대구, 합천의 강수지점에 극치 강수량을 정량화하는 비정상성 빈도해석과 그 과정에서 매개변수의 불확실성을 고려하고자 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 설계강수량을 추정하였고, 강우-유출 모형은 HEC-1을 활용하였으며 HEC-1 모형의 매개변수에 대한 불확실성도 정량화 하였다. 이에 따라 최종적으로 강우사상의 불확실성과 강우-유출과정의 불확실성이 종합적으로 고려된 다수의 홍수수문곡선을 추출하였고, 이들 중 100년/200년 빈도의 확률홍수량을 추출하였으며 각 빈도별 확률홍수량의 매개변수의 불확실성에 따른 신뢰구간을 2.
- 수문학적 불확실성을 고려하기 위해 극치강우빈도 해석시에 가장 많이 사용되는 분포이며, ‘한국 확률강우량도 개선 및 보완 연구’ (Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2011)에서 모든 강우관측소에 대하여 최적 확률분포형으로 채택하고 있는 Gumbel 분포를 적용하였다. 이러한 Gumbel 분포의 확률밀도함수와 누적분포함수에 대해 불확실성을 정량적으로 해석 할 수 있는 사전분포(prior distribution)와 사후 분포(posterior distribution)의 개념을 도입한 Bayesian 기법을 적용하여 빈도해석 과정에서의 매개변수 불확실성이 고려된 설계강수량을 추정하였다(Lee et al., 2016).
- 수위변동에 의한 제방파괴 메커니즘은 매우 복잡하고 아직 기술적으로 해명되지 않은 부분도 있지만 월류, 파이핑, 사면안정, 수위급강하, 침식 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 이러한 제방의 구조적 위험도는 지반공학적인 해석에 의해 결정될 수 있으며 FOSM 기법을 활용하여 해석하였다.
- 1과 같이 정상상태의 수위가 20시간 동안 저하했을 때의 사면의 안전율을 계산하였다. 일반적인 사면안정 해석과 마찬가지로 Bishop의 간편법을 이용하여 사면의 안전율을 계산하였고 수위저하 시간은 100년 및 200년 빈도의 수문 시나리오에 의한 수위의 변동을 고려하여 결정하였다.
- 5%)의 확률홍수량을 적용하여 1차원 하도의 부정류해석을 실시하였다. 조도계수, 유효통수단면적의 불확실성을 고려하기 위해 MCS기법을 통한 확률론적 계산을 적용하여 수리학적 월류위험도를 계산하였다. 대상 구간에 대한 계산결과 강정고령보 상류에 위치한 모든 제방에서 월류가 발생하는 것으로 나타났고, 지류(금호강)의 합류점에서도 월류위험도가 높게 나타났으며, 하류로 진행될수록 월류위험도가 낮아지는 것으로 나타났다.
- 침투해석에 의한 안정성평가는 한계동수경사에 의한 방법으로 수행하였다. 신뢰도 지수를 계산하기 위해서 SEEP/W (Seepage for window) 모형을 이용하여 제방의 뒷비탈 기슭에서 발생하는 유출경사 iexit를 계산한 값과 한계동수경사를 구하는 Eq.
성능/효과
- 1) 강우의 발생에서 유출까지 작용하는 매개변수들의 불확실성을 Bayesian MCMC기법과 Bayesian HEC-1을 적용한 유출해석을 통해 불확실성을 포함한 빈도별 홍수유출량(100년/200년)을 산정하였고, 그 중 월류발생 가능성이 있는 신뢰구간 상한치(97.5%)의 발생확률을 적용하였다.
- 각각의 제방은 수위가 상승함에 따라 파괴확률이 급격히 증가하는 형태를 보였으며, 성서제의 파괴확률은 아주 낮은 것으로 나타났다. 4대강 사업이후 해당지역에 제방보강사업이 진행되어 전반적으로 제방의 안정성이 높게 나타났으나 그 중 곽촌제는 제방의 위험도가 크게 나타났다.
- 성서제는 대규격 제방(Super levee)으로 침투 및 사면안정해석에 대해 파괴확률이 거의 없는 것으로 나타나, 이를 제외한 수위급강하 조건에서의 파괴 확률해석을 수행하였다. 각각의 제방은 수위가 상승함에 따라 파괴확률이 급격히 증가하는 형태를 보였으며, 성서제의 파괴확률은 아주 낮은 것으로 나타났다. 4대강 사업이후 해당지역에 제방보강사업이 진행되어 전반적으로 제방의 안정성이 높게 나타났으나 그 중 곽촌제는 제방의 위험도가 크게 나타났다.
- 4) 각각 산정된 수문 ․ 수리학적/지반공학적 위험도를 결합하여 각 하천단면별 불확실성을 포함한 복합위험도 산정하였고 이를 GIS에 도시하였다. 그 결과 월류위험도가 높게 나타난 강정고령보 상류부터 금호강 합류점까지의 복합위험도가 크게 나타났으며 하류로 진행될수록 위험도가 낮아지는 것으로 나타났다. 이는 수변구조물의 복합위험도 산정에 있어 월류위험도의 영향이 크다는 것을 나타내며, 이러한 월류위험도는 추계학적 홍수유출량 해석에 의해 가장 큰 영향을 받는다는 것을 확인하였다.
- 조도계수, 유효통수단면적의 불확실성을 고려하기 위해 MCS기법을 통한 확률론적 계산을 적용하여 수리학적 월류위험도를 계산하였다. 대상 구간에 대한 계산결과 강정고령보 상류에 위치한 모든 제방에서 월류가 발생하는 것으로 나타났고, 지류(금호강)의 합류점에서도 월류위험도가 높게 나타났으며, 하류로 진행될수록 월류위험도가 낮아지는 것으로 나타났다.
- 5%를 채택하였다. 불확실성을 포함한 빈도별 유출량 해석의 결과로 10,000개의 앙상블 데이터를 생성하고, 월류위험도에 가장 큰 영향을 미치는 첨두값이 발생하는 시간들을 분류한 결과, 유출발생 후 20시간 뒤에 가장 큰 유출량 값을 가지는 것으로 나타났다. 각 시간대별 유출량들은 대략적으로 Log-Normal 분포형태를 보이며 가장 높은 위험률이 발생할 수 있는 20시간대의 앙상블 데이터를 표본으로 설정하고 이를 정규분포형태로 변환하여 극치수문사상의 발생확률을 계산하였다(Fig.
- 수위해석결과에 의하면, 100년 빈도와 200년 빈도 모두 강정고령보를 중심으로 상류구간 전 구간에서 제방월류가 발생 하고, 강정고령보의 직하류 구간인 금호강 합류지점 또한 월류위험도가 높게 나타나 복합위험확률이 비교적 높게 나타났다. 하류방향으로 진행될수록 월류에 의한 위험확률은 점차 줄어들어 곽촌제 이후 하류단의 제방에서는 월류가 발생하지않는 것으로 나타났고, 최고수위와 제방고와의 여유고도 1~1.
- 5%)의 발생확률을 적용하였고, 그에 따른 1차원 하도의 홍수계산을 위해 수리학적 불확실성 해석을 포함하였으며 그중 제방안정성에 가장 큰 영향을 미치는 최고수위에서의 지반 공학적 위험도를 적용하였다. 앞선 Fig. 2에서 보여지는바와 같이 지반공학적 위험도는 하도 수위에 따라 결과에 영향을 미치므로 수리학적 위험도와 결합하고, 이 결과는 수문사상의 발생확률에 속하게 되므로 각각의 위험확률들의 곱으로 확률을 산정하였으며 결과적으로 제방의 안정성해석에서 가장 큰 영향을 미치는 것은 수문학적 위험도로 나타났다. 하천 시스템에서의 빈도별 복합위험도는 Table 4에 나타내었다.
- 그 결과 월류위험도가 높게 나타난 강정고령보 상류부터 금호강 합류점까지의 복합위험도가 크게 나타났으며 하류로 진행될수록 위험도가 낮아지는 것으로 나타났다. 이는 수변구조물의 복합위험도 산정에 있어 월류위험도의 영향이 크다는 것을 나타내며, 이러한 월류위험도는 추계학적 홍수유출량 해석에 의해 가장 큰 영향을 받는다는 것을 확인하였다.
- 하천제방은 종단길이가 매우 긴 구조물이기 때문에, 여러 개의 대표단면을 선택하여 신뢰도 분석을 수행하게 된다. 이때, MCS와 같은 수치해석 기법을 적용하여 신뢰도 분석을 수행하게 되면 많은 계산량으로 인해 해석시간이 오래 소요되므로 효율적이지 못하다고 판단되었다. 이에 본 연구에서는 외력-저항 모델을 이용한 FOSM 방법을 통해 제방의 신뢰도 분석을 수행하였다.
- 지반공학적인 위험도도 점차 낮아지는 것으로 나타났다. 제방의 복합위험도 산정에 있어 가장 큰 영향을 미치는 것은 수문학적 위험도인 것이 확인되고, 빈도별 발생확률을 고려하지 않았기 때문에 정량적 비교는 어렵지만 전반적으로 100년 빈도에 비해 200년 빈도의 복합위험도가 높게 계산되었으며, 이는 수위계산 결과의 영향이 큰 것으로 나타났다. 특히 200년 빈도에서 성서 공단을 방어하는 성서제는 제체의 지반공학적 안정성은 우수하나, 월류발생확률로 인해 복합위험도가 크게 나타나는 것을 확인하였다.
- 제방의 복합위험도 산정에 있어 가장 큰 영향을 미치는 것은 수문학적 위험도인 것이 확인되고, 빈도별 발생확률을 고려하지 않았기 때문에 정량적 비교는 어렵지만 전반적으로 100년 빈도에 비해 200년 빈도의 복합위험도가 높게 계산되었으며, 이는 수위계산 결과의 영향이 큰 것으로 나타났다. 특히 200년 빈도에서 성서 공단을 방어하는 성서제는 제체의 지반공학적 안정성은 우수하나, 월류발생확률로 인해 복합위험도가 크게 나타나는 것을 확인하였다.
- 수위해석결과에 의하면, 100년 빈도와 200년 빈도 모두 강정고령보를 중심으로 상류구간 전 구간에서 제방월류가 발생 하고, 강정고령보의 직하류 구간인 금호강 합류지점 또한 월류위험도가 높게 나타나 복합위험확률이 비교적 높게 나타났다. 하류방향으로 진행될수록 월류에 의한 위험확률은 점차 줄어들어 곽촌제 이후 하류단의 제방에서는 월류가 발생하지않는 것으로 나타났고, 최고수위와 제방고와의 여유고도 1~1.5 m 가량 발생하는 것으로 예측되었다. 지반공학적인 위험도도 점차 낮아지는 것으로 나타났다.
- 홍수사상에서 제방구조물에 미치는 위험요인 중 가장 큰요인인 수위변동은 극한치의 수문사상에서 가장 크게 나타나며, 본 연구에서는 극한치의 위험확률이 가장 중요하므로 확률홍수량의 신뢰구간 극한치인 97.5%를 채택하였다. 불확실성을 포함한 빈도별 유출량 해석의 결과로 10,000개의 앙상블 데이터를 생성하고, 월류위험도에 가장 큰 영향을 미치는 첨두값이 발생하는 시간들을 분류한 결과, 유출발생 후 20시간 뒤에 가장 큰 유출량 값을 가지는 것으로 나타났다.
후속연구
- 이는 각 시설물들이 위치한 공간과 주변 환경에 따른 변동성을 반영하지 못하여 경제적, 효율적이지 못하며 안전율의 신뢰성도 떨어진다. 본 연구에서 수행한 매개변수들의 불확실성을 고려한 확률론적 해석과정을 거친 복합위험도 산정은 수변구조물의 설계 안전율을 정량화하여 보다 경제적이고 효율적인 설계를 가능하게 하며 수변구조물의 통합 홍수관리시 효율적이고 체계적인 대책수립에 크게 기여할 것으로 기대된다.
- 최근 지구온난화에 따른 이상기후변화로 인해 잦은 홍수와 예측이 어려운 강우강도 증가에 따른 자연재해가 빈번히 발생하고 있으며, 이에 대한 홍수재해예측 시스템 구축에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 홍수재해를 예측함에 있어 어느 한 분야에만 국한된 것이 아닌 광범위하고 다양한 발생원인들을 추적할 수 있어야 하며, 이는 곧 홍수위험관리에 있어 여러 복합적인 원인들을 추정할 수 있는 종합적인 연구가 필요하다는 것을 의미한다. 공학적인 접근에서 자연재해에 대한 정확한 예측은 거의 불가능에 가깝고, 각 매개변수에 대한 불확실성을 고려하는 것이 실제 발생 가능한 재해예측에 효율적인 접근이라는 것은 분명하다(Ahn et al.
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