최근에 들어 도시지역에서는 국지성 집중호우에 의한 홍수피해가 증가하는 경향이 있으며, 우수설비 시스템이 비교적 갖추어진 개발 지역에서도 기존의 우수설비시스템의 용량이 초과되어 큰 침수피해가 발생하고 있다. 홍수규모가 배수시스템의 용량을 초과할 경우 건물, 공공기반시설 등 재산 및 인명 등에 있어 많은 피해를 야기하고 있으며, 도로의 침수는 운송 시스템의 기능에 문제를 일으키게 되어 도시의 산업과 기능을 마비시킨다. 이러한 도시지역 홍수에 대비하여 도시지역의 복잡한 지형 형상과 인위적 배수시스템을 함께 고려하여 해석할 수 있는 침수해석모형의 개발이 필요하다. MOUSE와 SWMM(Storm Water Management Model) 계열 모형들(EPASWMM, MIKE SWMM, XP SWMM, PC SWMM)(Huber and Dickinson, 1988)은 도시유출해석에 많이 이용되고 있다. 그러나, 이들 모형들은 과부하된 유입구에서의 범람되는 홍수유량곡선만을 제공하며 지표면 범람 지역, 수심, 및 침수기간에 대한 상세한 정보를 제공하지 못한다. 따라서, 도시배수체계모형과 도시침수모형에 대해 상호연계를 수행할 수 있는 새로운 도시범람 모형이 도시지역에서 홍수로 인한 침수해석을 모의하는데 필요하다. 배수시스템 해석 모형의 계산결과를 이용하여 침수해석을 수행하는 연계모형의 경우 침수초기 월류지점으로부터의 침수진행과정을 잘 모의할 수 있다. 그러나, 지형의 기복이 있는 유역에서 배수시스템을 통한 지표침수유량의 배수과정을 고려하지 못함으로 인하여, 월류발생이 끝난 후 일부지점이 계속 침수된 채 있게 된다. 이러한 연계모형의 한계로 인하여 두 모형의 통합모형이 필요하다. 즉, 강우 혹은 월류유량으로 발생한 지표유량 중 일부분이 과부하가 발생하지 않는 유입구 지점을 통과할 때 배수시스템으로 유입되는 것을 고려할 수 있고, 유입된 유량은 배수시스템 내의 흐름에 반영되도록 배수시스템과 침수해석모형을 통합한 모형 개발이 필요하다. 그러기 위해서는 지표면과 배수시스템에 대한 수리학적 관계를 정립하여야 한다. 본 연구에서는 배수시스템 해석 모형과 도시침수해석 모형을 통합하고, 두 모형간의 유량의 전송과정을 수리학적 관계를 고려한 dual-drainage 도시침수해석모형을 개발하였다. 이를 위해 도시지역 배수시스템 해석 모형으로 널리 이용되고 있는 SWMM모형을 이용하여 지표면으로의 월류량을 산정하고 유입된 지표유량에 대해서 배수시스템에서의 흐름해석을 수행하였다. 그리고, 침수해석을 위해서는 2차원 침수해석을 위한 DEM기반 침수해석모형을 개발하였고, 건물의 영향을 고려할 수 있도록 구성하였다. 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험 지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
최근에 들어 도시지역에서는 국지성 집중호우에 의한 홍수피해가 증가하는 경향이 있으며, 우수설비 시스템이 비교적 갖추어진 개발 지역에서도 기존의 우수설비시스템의 용량이 초과되어 큰 침수피해가 발생하고 있다. 홍수규모가 배수시스템의 용량을 초과할 경우 건물, 공공기반시설 등 재산 및 인명 등에 있어 많은 피해를 야기하고 있으며, 도로의 침수는 운송 시스템의 기능에 문제를 일으키게 되어 도시의 산업과 기능을 마비시킨다. 이러한 도시지역 홍수에 대비하여 도시지역의 복잡한 지형 형상과 인위적 배수시스템을 함께 고려하여 해석할 수 있는 침수해석모형의 개발이 필요하다. MOUSE와 SWMM(Storm Water Management Model) 계열 모형들(EPA SWMM, MIKE SWMM, XP SWMM, PC SWMM)(Huber and Dickinson, 1988)은 도시유출해석에 많이 이용되고 있다. 그러나, 이들 모형들은 과부하된 유입구에서의 범람되는 홍수유량곡선만을 제공하며 지표면 범람 지역, 수심, 및 침수기간에 대한 상세한 정보를 제공하지 못한다. 따라서, 도시배수체계모형과 도시침수모형에 대해 상호연계를 수행할 수 있는 새로운 도시범람 모형이 도시지역에서 홍수로 인한 침수해석을 모의하는데 필요하다. 배수시스템 해석 모형의 계산결과를 이용하여 침수해석을 수행하는 연계모형의 경우 침수초기 월류지점으로부터의 침수진행과정을 잘 모의할 수 있다. 그러나, 지형의 기복이 있는 유역에서 배수시스템을 통한 지표침수유량의 배수과정을 고려하지 못함으로 인하여, 월류발생이 끝난 후 일부지점이 계속 침수된 채 있게 된다. 이러한 연계모형의 한계로 인하여 두 모형의 통합모형이 필요하다. 즉, 강우 혹은 월류유량으로 발생한 지표유량 중 일부분이 과부하가 발생하지 않는 유입구 지점을 통과할 때 배수시스템으로 유입되는 것을 고려할 수 있고, 유입된 유량은 배수시스템 내의 흐름에 반영되도록 배수시스템과 침수해석모형을 통합한 모형 개발이 필요하다. 그러기 위해서는 지표면과 배수시스템에 대한 수리학적 관계를 정립하여야 한다. 본 연구에서는 배수시스템 해석 모형과 도시침수해석 모형을 통합하고, 두 모형간의 유량의 전송과정을 수리학적 관계를 고려한 dual-drainage 도시침수해석모형을 개발하였다. 이를 위해 도시지역 배수시스템 해석 모형으로 널리 이용되고 있는 SWMM모형을 이용하여 지표면으로의 월류량을 산정하고 유입된 지표유량에 대해서 배수시스템에서의 흐름해석을 수행하였다. 그리고, 침수해석을 위해서는 2차원 침수해석을 위한 DEM기반 침수해석모형을 개발하였고, 건물의 영향을 고려할 수 있도록 구성하였다. 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험 지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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문제 정의
본 연구에서는 Dual-Drainage 개념(Djordjevic 등, 1999; Schmitt 등, 2004)에 의한 도시침수해 석모형을 개발하였고, 이를 위해 도시지역 배수시스템 해석 모형으로 널리 이용되고 있는 SWMM 모형과 월류유량의 전파과정을 계산하는 DEM기반 침수해석모형을 통합하고, 모형의 적용성을 검 토하였다. 본 모형의 적용을 위한 대상 배수구역으로는 과거 침수 기록이 있는 지역으로서 유수지 의 수위 상승 및 관거용량 부족에 의한 침수가 빈번히 발생한 도림 배수구역에 대해서 적용하였다.
제안 방법
지표면으로 월류된 유량이 배수시스템으로 다시 유입되지 않고 지표면으로만 전파되는 것으로 가정한 경우와 Dual-Drainage 침수해석모형을 이용한 적용결과와 비교검토를 수행하였다. 본 모 형의 적용을 위한 대상 배수구역으로는 과거 침수 기록이 있는 지역으로서 유수지의 수위 상승 및 관거용량 부족에 의한 침수가 빈번히 발생한 도림 배수구역에 대해서 적용하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 Dual-Drainage 개념(Djordjevic 등, 1999; Schmitt 등, 2004)에 의한 도시침수해 석모형을 개발하였고, 이를 위해 도시지역 배수시스템 해석 모형으로 널리 이용되고 있는 SWMM 모형과 월류유량의 전파과정을 계산하는 DEM기반 침수해석모형을 통합하고, 모형의 적용성을 검 토하였다. 본 모형의 적용을 위한 대상 배수구역으로는 과거 침수 기록이 있는 지역으로서 유수지 의 수위 상승 및 관거용량 부족에 의한 침수가 빈번히 발생한 도림 배수구역에 대해서 적용하였다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 Dual-Drainage 개념(Djordjevic 등, 1999; Schmitt 등, 2004)에 의한 도시침수해 석모형을 개발하였고, 이를 위해 도시지역 배수시스템 해석 모형으로 널리 이용되고 있는 SWMM 모형과 월류유량의 전파과정을 계산하는 DEM기반 침수해석모형을 통합하고, 모형의 적용성을 검 토하였다. 본 모형의 적용을 위한 대상 배수구역으로는 과거 침수 기록이 있는 지역으로서 유수지 의 수위 상승 및 관거용량 부족에 의한 침수가 빈번히 발생한 도림 배수구역에 대해서 적용하였다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 모 형의 적용을 위한 대상 배수구역으로는 과거 침수 기록이 있는 지역으로서 유수지의 수위 상승 및 관거용량 부족에 의한 침수가 빈번히 발생한 도림 배수구역에 대해서 적용하였다. 적용 강우사 상은 서울시에 많은 침수피해를 입힌 2001년 7월 14일 ~ 15일 동안의 사상을 이용하였다.
성능/효과
(1) 지표면으로 월류된 유량은 지표면을 통해서만 전송되며 다시 배수시스템으로 유입되지 않는 경우 내수침수가 발생하는 초기에는 지표면을 통해 월류된 유량이 전파되어 가는 과정을 잘 모의하였다. 그러나, 시간이 경과한 후 지표면으로만 침수된 유량이 전파되도록 했을 경우 침 수된 지역의 수위가 주변 지형보다 낮은 지점에서는 월류된 유량이 하류부로 전달되지 않고 계속 침수된 채 고여 있는 상태가 되었다.
(2) Dual-Drainage 침수해석모형 중 유입구 지점이 위치하는 격자내의 유량이 배수시스템 내부 상태에 따라 배수시스템으로 유입되는 것으로 가정하여 해석한 경우 유입되고 남는 유량은 지 표면으로 전파되고 유입된 유량은 배수시스템에서 내부 유량과 함께 모의되어, 침수된 유량이 시간이 경과함에 따라 배수되는 과정을 잘 모의함을 볼 수 있었다.
후속연구
(3) 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다.
그러나, 본 모형은 침수흔적도에서 구현할 수 없는 시간별 침수범위와 침수심의 변동양상과 침수 유량의 배수과정에 대한 모의가 가능하다. 또한, 모의 준비 과정에서 인접 배수구역에서 처리되는 못한 홍수유량의 유입 영향을 고려하고, 월류 지점 및 배수시점을 잘 반영할 수 있도록 배수시스템 구축할 경우 정확한 침수예측이 가능할 것으로 판단된다.
본 모형의 적용을 위한 대상 배수구역으로는 과거 침수 기록이 있는 지역으로서 유수지 의 수위 상승 및 관거용량 부족에 의한 침수가 빈번히 발생한 도림 배수구역에 대해서 적용하였다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
그러나, 배수시스템 해석 모형인 SWMM모형의 계산결과를 이용하여 침수해석을 수행하는 연계모형의 경우 월류지점으로부터의 침수진행과정을 잘 모의할 수 있으나, 월류발생이 끝난 시간에도 지형상의 영향으로 인하여 일부 침수유량이 일부지점에 계속 침수된 채 있는 등 지표침수유량의 배수과정을 제대로 모의하지 못 할 수 있다. 이를 해결하기 위해서는 침수지역에 대한 지표류 홍수 추적시 일부 침수유량이 과부 하가 발생하지 않는 유입구 지점을 통과할 때 다시 배수시스템으로 유입되는 것을 고려하여 재유 입되는 양을 산정하고 유입된 유량은 배수시스템 내의 흐름에 반영되도록 배수시스템과 침수해석 모형을 통합한 새로운 모형을 개발이 요구된다.
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