[논문]댐 붕괴형상에 따른 댐붕괴 모의

박기범; 지홍기; 이순탁

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박기범 (안동과학대학 건설정보과) , 지홍기 (영남대학교 건설환경공학과) , 이순탁 (영남대학교 건설환경공학과)

댐 붕괴형상에 따른 시나리오를 설정하여 DAMBRK모형에 의해 댐 붕괴모의를 실시한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. DAMBRK 모형에 의해 댐 붕괴모의를 실시한 결과 붕괴부의 평균 폭이 3 H $_d$ 이고 붕괴부 형성시간이 1시간인 경우(콘크리트 댐과 표면차수벽형 댐의 경우 0.1시간) 최대 첨두홍수량이 발생하는 것으로 나타났다. 밀양댐의 경우 안동댐의 경우에 버금가는 첨두유량을 나타내는 것으로 분석되었으며, 이는 붕괴 양상의 가정에서 평균 폭이 3 H $_d$ 인 경우를 선정한 결과로, 밀양댐의 경우 댐 높이가 89m 로 안동댐의 83m 보다 더 크기 때문에 붕괴부의 규모가 7개 댐 가운데 가장 커지게 되었기 때문이다. 그러나 밀양댐의 경우 저류용량이 작기 때문에 붕괴홍수의 지속시간은 가장 짧은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 댐붕괴 수치모의를 한 결과 붕괴시 침두유량에 대하여 하류지역의 대처방안수립과 침수에 따른 피해방지대책 및 대피경로등을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.

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문제 정의

본 연구에서는 월류에 의한 댐의 붕괴 모의를 수행하기 위해 상시만수위 조건에서 각 댐으로 가능최대홍수량(PMF)이 유입되고 댐에서 방류가 가능한 모든 경로를 통해 최대방류가 이루어지는 상황을 채택하였다.

제안 방법

댐의 붕괴형상과 붕괴시간에 따른 시나리오를 설정하여 DAMBRK 모형에 의해 댐 붕괴 모의를 실시한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 분석 결과에 따르면 모든 댐에 있어 첨두유량은 붕괴부 폭의 크기에 비례하고 붕괴부 형성시간에 반비례(남강댐 붕괴부 평균 폭이 1H_d인 경우 제외)하는 것으로 분석되었다.

대상 데이터

본 연구에서는 낙동강 유역의 7개 댐의 붕괴 모의를 수행하기 위해 각 댐의 제원에 대한 기초 자료를 수집하였으며 댐 붕괴 모의를 수행하기 위한 주요 제원은 다음 Table 3.과 같다.

이론/모형

본 연구에서는 극한홍수에 의해 댐 붕괴형상과 붕괴시간에 따른 첨두홍수량을 DAMBRK모형을 이용하여 첨두유량을 산정하였다.

성능/효과

DAMBRK 모형에 의해 댐 붕괴모의를 실시한 결과 붕괴부의 평균 폭이 3H_d이고 붕괴 부 형성시간이 1시간인 경우(콘크리트 댐과 표면차수벽형 댐의 경우 0.1 시간) 최대 첨두홍 수량이 발생하는 것으로 나타났다. 밀양댐의 경우 안동댐의 경우에 버금가는 첨두유량을 나타내는 것으로 분석되었으며, 이는 붕괴 양상의 가정에서 평균 폭이 3H_d인 경우를 선정한 결과로, 밀양댐의 경우 댐 높이가 89m 로 안동댐의 83m 보다 더 크기 때문에 붕괴부의 규모가 7개 댐 가운데 가장 커지게 되었기 때문이다.
DAMBRK 모형에 의해 댐 붕괴모의를 실시한 결과 붕괴부의 평균 폭이 3H_d이고 붕괴 부 형성시간이 1시간인 경우(콘크리트 댐과 표면차수벽형 댐의 경우 0.1 시간) 최대 첨두홍 수량이 발생하는 것으로 나타났다. 밀양댐의 경우 안동댐의 경우에 버금가는 첨두유량을 나타내는 것으로 분석되었으며, 이는 붕괴 양상의 가정에서 평균 폭이 3H_d인 경우를 선정한 결과로, 밀양댐의 경우 댐 높이가 89m 로 안동댐의 83m 보다 더 크기 때문에 붕괴부의 규모가 7개 댐 가운데 가장 커지게 되었기 때문이다.
4km²) 유역에 발생한 강우가 댐으로 유입되는 시간이 커지기 때문이다. 또한 전체 댐의 분석결과로 볼 때 DAMBRK 모형에 의해 산정된 첨 두유량은 댐의 높이에 가장 민감한 것으로 분석되었으며, 이는 댐의 높이가 높아질수록 붕괴부의 면적이 급격히 증가하기 때문이다.
댐의 붕괴형상과 붕괴시간에 따른 시나리오를 설정하여 DAMBRK 모형에 의해 댐 붕괴 모의를 실시한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 분석 결과에 따르면 모든 댐에 있어 첨두유량은 붕괴부 폭의 크기에 비례하고 붕괴부 형성시간에 반비례(남강댐 붕괴부 평균 폭이 1H_d인 경우 제외)하는 것으로 분석되었다. 남강댐의 분석결과에서 붕괴부 평균 폭이 1H_d인 경우 붕괴부 형성시간이 커질수록 첨두유량이 증가하는 것은 유역면적이 2, 285km²로 다른 댐들보다 월등히 커(예 : 안동댐 1,584km², 밀양댐 95.
MacDonald(1984)등은 기왕에 관측된 댐 붕괴 특성을 분석한 바 있다. 여기서 모든 댐의 결괴부 형상은 2 : 1의 측면경사(V : H)를 가지는 초기 삼각형 형태의 붕괴부가 발달하여 그 저부가 댐의 바닥까지 도달한 후 연직방향의 확대가 중지되고 횡방향으로 침식이 발달하게 되며, 이로 인하여 2 : 1의 측면경사를 가지는 사다리꼴 형태가 되는 것으로 결론을 내리고 있다. 물론 이 경우에는 붕괴부의 크기가 댐의 크기보다는 작아야 한다.

후속연구

본 연구에서 댐붕괴 수치모의를 한 결과 붕괴시 첨두유량에 대하여 하류지역의 대처방안 수립과 침수에 따른 피해방지대책 및 대피경로등을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.

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