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도시홍수예보를 위한 과 의 SWMM과 HEC-RAS의 연계 검토
The Study on the Connection of SWMM and HEC-RAS for Urban Flood Forecasting 원문보기

한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집, 2008 May 22, 2008년, pp.340 - 344  

윤성심 (세종대학교 토목환경공학과) ,  배덕효 (세종대학교 토목환경공학과.물자원연구소)

초록
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최근의 급속한 도시화로 인한 불투수면적의 증가는 첨두유량의 증가, 홍수도달시간의 단축을 야기해 도시유역의 홍수 피해를 증가시키고 있다. 특히 하천 홍수위 상승에 의한 외수피해와 순간적인 집중호우에 의해 도로 노면수의 배수불량에서 기인하는 내수피해가 겹치는 경우 도시유역의 홍수피해는 더욱 가중된다. 이러한 도시홍수의 피해를 방지하기 위해서는 구조적 또는 비구조적인 대책수립이 필요하다. 구조적 대책의 경우 효과적이나 예산과 공기 등의 문제가 있으며, 중추적인 해결책이 되지 않으므로 도시홍수예보 시스템의 개발이 필요하다. 일반적으로 홍수예보에는 유출해석모형이 활용되고 있다. 유출해석모형 중 SWMM 모형맨홀 및 우수관망의 고려가 가능하여 하천과 우수관로가 연계된 도시 유출특성의 모의가 가능하여 도시홍수예보에 적합한 모형이다. 그러나 SWMM은 소배수유역의 분할 및 계산시간의 제약으로 대체적으로 유역면적이 $100km^2$ 내에 적용되는 한계를 가지고 있다. 따라서 본류 및 지류하천과 우수관로가 연계되는 $100km^2$ 이상인 도시유역의 홍수예보를 위해서는 우수관망 해석 및 하천흐름해석의 연계가 필요하다. 본 연구에서는 중규모 유역의 도시홍수예보를 위해 SWMM과 HEC-RAS 모형을 연계하는 방안을 제시하였다. 중랑천 유역을 대상으로 SWMM 모형을 이용하여 소유역의 지표 및 관망유출과 지류하천의 유출 분석을 수행하였고, 중랑천 본 류구간에 대해서는 HEC-RAS 모형을 구축하여 하천의 부정류 해석을 수행하였다. 또한, SWMM으로 계산된 배수구역별 유출해석 결과를 HEC-RAS의 지류유입량으로 활용하여 본류의 지류유입 영향을 고려하도록 하였으며, 원할한 연계를 위해 SWMM과 HEC-RAS를 연계한 시스템을 구축하였다. 결과적으로 SWMM과 HEC-RAS를 연계시스템 통한 모의유량이 관측유량과 유사한 결과를 보였으며, 도시홍수예보를 위한 SWMM과 HEC-RAS의 연계는 복잡한 도시유역의 홍수관리에 활용성이 클 것으로 판단된다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 도시유역의 홍수예보를 위한 SWMM 과 HEC-RAS 연계시스템의 활용을 제안하고 이의 적용성을 분석하였다. SWMM과 HEC-RAS 연계시스템은 도시유역의 유출특성을 고려하면서 짧은 계산 시간으로 신뢰성 있는 하천 홍수량의 계산이 가능한 것으로 나타났다.
  •  그 다음, SWMM을 이용하여 배수구역별 지류유입량을 계산하고 이를 경계조건으로 유역의 본류구간 모의는HEC-RAS 부정류 모형을 이용하여 계산하게 된다. 본 연구에서는 SWMM 과 HEC-RAS연계시스템의 정확도 평가를 위해 실제 호우사상을 대상으로 유출분석을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 SWMM과 HEC-RAS 연계시스템의 정확도 평가를 위해 실제 호우사상을 대상으로 홍수 유출분석을 수행하였다. 선정된 6개 호우사상에 대해 보정 및 검정을 수행한 결과를 Fig.
  •  지금까지 도시유역에서의 홍수예보를 위한 연구는 100km2 이하의 소규모 유역을 대상으로 수행되어 왔으나, 최근의 지속적인 개발로 인한 도시의 확장으로 중규모 이상의 도시유역에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 이와 같은 측면에서 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수예보를 위하여 SWMM과 HEC-RAS 모형을 연계하는 방법을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
불투수면적의 증가는 어떤 피해를 야기시키나요? 최근의 급속한 도시화로 인한 불투수면적의 증가는 첨두유량의 증가, 홍수도달시간의 단축을 야기해 도시유역의 홍수 피해를 증가시키고 있다. 도시유역의 홍수피해 원인으로는 하천 홍수위 상승에 의한 외수피해와 순간적인 집중호우로 인한 도로 노면수의 배수불량에서 기인하는 내수피해가 있는데, 두 원인이 동시에 발생할 경우 심각한 피해가 발생할 수 있다.
중랑천 유역은 현재 어떻게 운영되고 있나요? 현재 중랑천 유역은 도시홍수재해관리기술연구사업단에서 2004 년부터 자체적으로 강우 수위 관측을 수행하면서 서울시 데이터베이스와의 연계를 통해 수문자료를 수집 관리하는 도시시험유역이 운영되고 있다(배덕효 등, 2007). 또한 홍수기 전후에 하천단면 측량을 수행하여 중랑천 하천단면의 지형자료를 구축하고 있다.
홍수피해를 방지하기 위한 구조적 대책의 한계는 무엇인가? 이러한 도시유역의 홍수피해를 방지하기 위해서는 구조적 또는 비구조적인 대책수립이 필요하다. 구조적 대책은 효과적이지만 중규모 이상 도시유역의 경우 하천 주변이 대부분 도로나 주택지로 이용되고 있으므로 구조물 건설에는 한계가 있다. 따라서 홍수발생을 사전에 예측하여 피해를 최소화할 수 있는 비구조적 대책이 필요하다.
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