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문제 정의
- 금회 연구가 수행된 광양항 배후단지 유역은 지류의 유입이 많고 합류부가 존재하며 하류단은 조위의 영향이 크다. 따라서 본 연구에서는 수치지도와 ArcView를 이용하여 광양항 유역특성에 대해 조사하고 홍수범람을 예측하기 위해 HEC-GeoRAS 및 HEC-RAS 부정류 모의를 이용하여 홍수범람 위험지역 및 수리특성을 분석하였다.
제안 방법
- 2. 광양항 배후단지 유역 및 수로의 특성을 반영할 수 있는 부정류 모의를 실시하였으며 수위는 각 분석 시간별대로 경계조건의 영향에 따라 다양하게 변화하였다. 부정류 모의 결과, 최대 수위는 EL.
- HEC-RAS 부정류 모의 결과는 시간에 따라 10분 간격으로 홍수위 및 유속, 기타 수리특성을 산정하였다. 그림 7과 같이 각 지점별 최대 수위를 나타내었으며, 이때 최대 수위는 EL.
- HEC-RAS로부터 GIS_export 파일을 입력하여 HEC-GeoRAS 후처리 과정을 이용하여 범람구역을 해석하였다. 각 시간별(10분 간격) 범람구역을 분석을 수행하고 각 시간대별 범람구역도를 연결하여 에니메이션을 작성하였다.
- 각 시간별(10분 간격) 범람구역을 분석을 수행하고 각 시간대별 범람구역도를 연결하여 에니메이션을 작성하였다. 이 에니메이션으로 시간대별 범람구역 변화를 개략적으로 파악할 수 있었으며, 시간별 최대범람 구역을 표시하여 그림 10에 도시하였다.
- 본 연구에서 기 작성된 지형자료나 수치지도는 현 상태를 재측량 것과 차이를 나타내므로 Arc View 를 이용하여 수치지도와 금회 항공측량한 자료를 합성하여 오차 발생을 방지하였다. 또한 HEC-GeoRAS 전처리과정을 이용하여 HEC-RAS에 입력되는 지형자료를 추출하여 TIN망을 작성하였다.
- 05m로 모의되었다. 또한 각 시간별 산정결과는 자료가 방대하여 생략하였으며, 시간별 홍수위는 각 지점에서 지체시간 및 조위곡선의 영향에 따라 다양한 분포를 나타내었다. 산정된 최대수위를 3차원 지형자료에 도시하여 그림 8과 같이 나타내었다.
- 본 연구에서 위의 경계조건 및 지형자료를 이용하여 HEC-RAS 부정류 모의를 수행하였다. 또한 시간에 따른 각 지점별 수위에 수치해석시 발산이나 이상현상이 발생되지 않고 수렴될 때까지 각 매개변수 및 tolerence를 조정하였다.
- 측량자료에 맞게 보간하여 하상 지형 자료를 재추출하였다. 또한 하도부분의 표고값을 조밀하게 분할하여 재검토하였으며, 하천부분이 수정된 자료를 이용하여 그림 2와 같이 수리분석 및 범람해석에 적합한 TIN 망을 작성하였다.
- 또한 홍수위 산정을 위해 HEC-GeoRAS를 이용하여 TIN으로부터 추출된 지형자료를 사용하여 HEC-RAS모형에 적용하여 부정류 모의를 수행하였다.
- 본 연구에서 사용된 ArcView는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 포함하고 있으며, 사용자가 지리학적 위치와 연계된 정보를 시각화하고 질의하며 수정 및 분석할 수 있는 도구를 제공할 뿐만 아니라 결과를 지도상에 표현할 수 있게 한다. HEC-GeoRAS는 HEC-RAS와 함께 사용할 목적으로 지형공간 자료를 처리하기 위해서 설계된 ArcView의 Extension이다.
- 또한 이 밖에도 UNET 모형은 loop-net 문제, 분기 및 합류 문제, 저류면적 산정, 횡방향 월류 저류 면적 등을 고려할 수 있다. 본 연구에서 위의 경계조건 및 지형자료를 이용하여 HEC-RAS 부정류 모의를 수행하였다. 또한 시간에 따른 각 지점별 수위에 수치해석시 발산이나 이상현상이 발생되지 않고 수렴될 때까지 각 매개변수 및 tolerence를 조정하였다.
- 여기서 , 유입량은 금회 설계빈도 100년에 대해 산정된 값을 이용하였다. 부정류 모의는 각 시간별 유입량으로 수문곡선을 유도하여 적용하였다. 상.
- 본 연구에서 경계조건은 부정류 모의를 하기 위해 상.하류단은 수위를 입력하였으며 본류에 유입되는 각각의 지류는 시간에 따른 유량변화, 즉 수문곡선을 이용하였다. 또한 금회 상.
대상 데이터
- 그림 1과 같이 항공측량된 광양항배후단지 평면도와 1:5000 수치지도를 합성하여 정밀한 지형 데이터를 추출하였다. 그림 1에서 평면도는 point로 표시하고 수치지도는 등고선으로 표현한다.
- 본 연구의 대상하천인 배수로는 광양항 동측배후단지의 조성에 따라 동서로 양분하여 흐르고 있으며 5개의 지류(성황전, 구성황천, 대사천, 통사천, 지천)를 포함하는 총연장 5.8km의 인공적인 수로이다. 다음 그림 3은 홍수량 산정지점을 나타낸 것이며, 표 1은 지점별 유역현황 및 특징을 나타낸 것이다.
이론/모형
- 본 연구에서는 수치지도를 이용한 지형분석에는 ArcView를 사용하고, 수리모형으로는 ArcView와 연계가 가능한 HEC-GeoRAS를 적용하였다.
성능/효과
- 1. 본 연구에서 기 작성된 지형자료나 수치지도는 현 상태를 재측량 것과 차이를 나타내므로 Arc View 를 이용하여 수치지도와 금회 항공측량한 자료를 합성하여 오차 발생을 방지하였다. 또한 HEC-GeoRAS 전처리과정을 이용하여 HEC-RAS에 입력되는 지형자료를 추출하여 TIN망을 작성하였다.
- 3. 대상구간에 대한 홍수범람해석을 HEC-GeoRAS 후처리과정을 이용하여 각 측점에 따라 시간별대로 산정하였으며, 시간대별 최대범람 구역을 예측할 수 있었다. 일부 하천구간이 아닌 저지대의 경우에 침수되는 것으로 표시되었으며, 이것은 1차원 범람해석상의 한계로 판단되었다.
- 4. 부정류 모의 따른 분석은 수위와 유속은 산정할 수 있었으나 지형자료에 따른 정확한 유속 분포와 방향, 와류의 발생 등 수리특성은 1차원 모형의 한계를 내포하는 것으로 판단되었다. 또한, HEC-RAS 및 HEC-GeoRas에 의한 부정류 범람해석 모의 결과, 향후 보다 정확한 유황 및 수리 특성을 분석하기 위해서는 2차원이나 3차원 모형에 의한 보완이 필수적인 것으로 판단되었다.
- 05m로 산정되었다. 또한 각 지점별 유속 및 유량, 기타 수리특성을 검토하였으며 특히 유속과 유량이 음(-)의 값을 같는경우에 흐름 방향이 역전되므로, 측점 4040.969에서 흐름이 분기되는 것으로 판단되었다.
- 그림 10에서 일부 하천구간이 아닌 저지대의 경우에 침수되는 것으로 표시되었으며, 이것은 1차원 범람해석상의 한계로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 시간대별로 범람 구역을 산정된 홍수위와 HEC-GeoRAS 후처리 과정으로 표시할 수 있었으며 1차원 범람해석의 한계성을 포함하는 것으로 판단되었다.
- 본 연구 대상인 광양항 배후단지 배수로 모의 구간이 조석의 차가 크고 지류 유입지점이 많은 특징을 나타내므로 부등류 상태 모의 보다는 부정류 상태 모의가 보다 정확한 수리학적 특성을 나타낼 것으로 판단되었다. 또한 홍수위 산정을 위해 HEC-GeoRAS를 이용하여 TIN으로부터 추출된 지형자료를 사용하여 HEC-RAS모형에 적용하여 부정류 모의를 수행하였다.
후속연구
- 부정류 모의 따른 분석은 수위와 유속은 산정할 수 있었으나 지형자료에 따른 정확한 유속 분포와 방향, 와류의 발생 등 수리특성은 1차원 모형의 한계를 내포하는 것으로 판단되었다. 또한, HEC-RAS 및 HEC-GeoRas에 의한 부정류 범람해석 모의 결과, 향후 보다 정확한 유황 및 수리 특성을 분석하기 위해서는 2차원이나 3차원 모형에 의한 보완이 필수적인 것으로 판단되었다.
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