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DAMBRK를 이용한 연천댐 파괴 모의
Yoencheon Dam Failure Simulation Using the DAMBRK 원문보기

한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집, 2007 May 17, 2007년, pp.1757 - 1761  

장석환 (대진대학교 건설시스템공학과) ,  성하승 (대진대학교 건설시스템공학과) ,  박상우 (서남대학교 토목공학과)

초록
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이 연구는 1999년 7월 31일부터 8월 3일까지 경기도 북부지방의 임진강 전유역에 걸쳐 내린 집중호우로 발생한 연천댐 일부 유실에 따른 사고에 대해 댐파괴를 모의하였다. 댐지점의 홍수량 분석은 HEC-HMS모형을 사용하여 한탄강 유역을 15개의 소유역으로 분할하여 분석하였고 댐유출량 산정은 FLDWAV모형의 DAMBRK모듈을 사용해 모의하였다. 댐파괴 홍수량에 의해 발생되어지는 홍수파 해석은 HEC-RAS모형을 구축하여 모의하였다. HEC-RAS모형의 검증은 1999년 7월 31일부터 8월 2일 까지 한탄강수계 내 전곡수위표에서 관측된 관측수위와 비교하여 검증하였다. 연구분석은 댐이 없는 자연상태(Case1)와 댐이 있는 경우 (Case2) 그리고 댐파괴된 경우(Case3) 세가지로 구분하여 분석하였다. 연구결과 연천댐 지점의 첨두 홍수량은 Case1의 경우 $10,324m^3/sec$, Case2의 경우 $10,117m^3/sec$, Case3의 경우 $11,485m^3/sec$로 모의 되었고 이때의 관측수위는 각각 EL.43.59m, EL.43.38m, EL.44.03m였다. 댐이 있는 경우와 댐파괴된 경우를 비교 하였을때 첨두 홍수량은 $1368m^3/sec$증가하였고 수위상승은 0.65m였다. 댐이 없는 자연상태와 댐파괴된 경우를 비교 하였을땐 첨두 홍수량은 $1161m^3/sec$증가하였고 수위상승은 0.65m였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 각 하도구간의 매개변수는 영평천 수계 및 한탄강 수계 한천정비기본계획에서 제시하고 있는 하도 특성 값을 기준으로 산정하였다. 유효우량산정을 위한 CN값은 호우발생당시 강우규모가 크고 선행강우량이 적지 않았다는 점 등을 고려하여 AMC-Ⅲ조건을 채택하였다.
  • 이 연구에서 강우로 인한 유출량 산정은 국내외 실무 및 연구에 광범위하게 사용되고 있는 HEC-HMS모형을 사용하였다. 구축된 강우-유출모형과 채택 우량관측소의 강우자료를 사용하여 한탄강 유역의 주요지점에 대한 첨두 홍수량, 총유출량 및 첨두 홍수량 발생시간 등을 분석하였다. 다음은 수문량 산정 총괄표와 한탄강 주요지점에서 분석기간 동안 발생한 홍수량 수문곡선을 도시한 것이다.
  • 댐파괴로 댐으로부터 유하하는 유출량의 산정은 FLDWAV모형의 DAMBRK모듈을 사용하여 모의하고 댐 하류 하천의 홍수파 해석은 HEC-RAS 모형의 부정류해석 모듈을 채택하여 분석하였다. 그림 9는 홍수 후 유실된 연천 댐의 단면도이다.
  • 모형의 경계조건 중 상류 경계조건은 댐 유출자료를 30분 단위로 입력하였으며, 지천유입 경계조건은 신천과 차탄천 합류지점 및 하구 잔여지역에 대하여 HEC-HMS모형에 구한 홍수량 값을 30분 단위로 입력하였다.
  • 이 연구는 1999년 7월 31일부터 8월 3일까지 경기도 연천군 신답리 한탄강 수계 내 연천댐 붕괴과정을 모의하기 위하여 한탄강유역을 15개의 소유역으로 분할하여 HEC-HMS의 유역모형을 구축하였으며 강우 유출 모의는 Clack단위도법을 채택하였고, 홍수추적방법에는 Muskingum-Cunge방법에 의한 하도홍수추적을 실시하였다. 각 하도구간의 매개변수는 영평천 수계 및 한탄강 수계 한천정비기본계획에서 제시하고 있는 하도 특성 값을 기준으로 산정하였다.
  • 채택된 조도계수의 검증을 위하여 1999년 7월 31일 12:00~8월 2일 23:30 까지 한탄강수계 내 전곡 수위 표에서 관측된 실제 관측수위와 모의결과를 비교하였다. 그림 11은 전곡수위표 관측수위와 계산수위의 비교 값을 나타내고 있다.

대상 데이터

  • 강우-유출분석에 채택된 관측소는 행정자치부관할 전곡, 신서, 포천의 3개소와 기상청 관할 동두천, 철원의 2개소이다. 이 연구에서 강우로 인한 유출량 산정은 국내외 실무 및 연구에 광범위하게 사용되고 있는 HEC-HMS모형을 사용하였다.
  • 구축된 모형 의 지 형 자료는 한탄강수계 하천 정 비 기본계 획 에서 실시한 측량성 과를 이용하여 상세검토 구간인 한탄강 19.5km에 대하여 입력하였으며, 하도 내 교량 및 낙차공과 같은 수리구조믈을 포함하여 구성하였다. 이때의 구성된 자형자료 단면 수는 교량 및 낙차공지점의 가상단면을 포함하여 215개이다.
  • 그림 3은 한탄강 유역을 15개의 소유 역으로 분할하여 HEC-HMS 의 유역모형을 구축하였다. 여기서 소유역 별 지형인자는 한국수자원공사에서 수집한 임진강 유역의 수치고도모형(DEM) 자료를 사용하였으며 수치고도모형의 격자크기는 50x50m 크기이다.
  • 이 연구는 1999년 7월 31일부터 8월 3일까지 한탄강 유역 유출에 기여하는 유역 내 및 인근 강우관측소의 시간강우자료 분석으로부터 자료의 결측이 없고 인접한 관측소간 동질성이 확보되는 총 5개 관측소를 선정하였다. 강우-유출분석에 채택된 관측소는 행정자치부관할 전곡, 신서, 포천의 3개소와 기상청 관할 동두천, 철원의 2개소이다.
  • 5km에 대하여 입력하였으며, 하도 내 교량 및 낙차공과 같은 수리구조믈을 포함하여 구성하였다. 이때의 구성된 자형자료 단면 수는 교량 및 낙차공지점의 가상단면을 포함하여 215개이다.
  • 댐유출량 산정은 FLDWAV모형의 DAMBRK 모듈을 사용해 모의하였으며 연천댐 좌안의 붕괴과정을 시뮬레이션 하기위해서 미국 기상청에서 개발한 댐 파괴 시뮬레이션 프로그림인 DAMBRK를 이용하였다. 한탄강 수계 내 주요 지점에서의 홍수량 발생 특성을 분석하기 위하여 한탄강 유역으로 설정하였으며 유역면적은 약2, 339kmz이다. 그림 1은 한탄강 유역 수계도이며 그림 2는 채택우량관측소의 위치 및 Thissen 다각형을 도시한 것이다.

이론/모형

  • 유효우량산정을 위한 CN값은 호우발생당시 강우규모가 크고 선행강우량이 적지 않았다는 점 등을 고려하여 AMC-Ⅲ조건을 채택하였다. 댐유출량 산정은 FLDWAV모형의 DAMBRK 모듈을 사용해 모의하였으며 연천댐 좌안의 붕괴과정을 시뮬레이션 하기위해서 미국 기상청에서 개발한 댐 파괴 시뮬레이션 프로그림인 DAMBRK를 이용하였다. 한탄강 수계 내 주요 지점에서의 홍수량 발생 특성을 분석하기 위하여 한탄강 유역으로 설정하였으며 유역면적은 약2, 339kmz이다.
  • 강우-유출분석에 채택된 관측소는 행정자치부관할 전곡, 신서, 포천의 3개소와 기상청 관할 동두천, 철원의 2개소이다. 이 연구에서 강우로 인한 유출량 산정은 국내외 실무 및 연구에 광범위하게 사용되고 있는 HEC-HMS모형을 사용하였다. 구축된 강우-유출모형과 채택 우량관측소의 강우자료를 사용하여 한탄강 유역의 주요지점에 대한 첨두 홍수량, 총유출량 및 첨두 홍수량 발생시간 등을 분석하였다.
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