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Autodesk Civil 3D와 HEC-RAS를 이용한 홍수범람 해석의 연구
A Study on the Flood Inundation Analysis using Autodesk Civil 3D and HEC-RAS 원문보기

한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집, 2008 May 22, 2008년, pp.1187 - 1191  

문창건 (금오공과대학교 토목공학과) ,  이정식 (금오공과대학교 토목환경공학부) ,  박종영 (금오공과대학교 토목환경공학부) ,  조성근 (금오공과대학교 토목공학과)

초록
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우리나라는 기상이변에 따른 게릴라성 집중호우의 빈도 및 강우량이 해가 거듭할수록 증가함에 따라 이로 인한 피해지역의 범위 및 피해액이 계속 증가하고 있는 실정이다. 이에 국가 및 각 연구기관들은 전국의 자연유역 및 도시유역에 대해 홍수범람의 예상지역 및 대피지도 작성 등을 통해 재해에 대한 사전 피해예방및 보험제도 등으로 그 피해를 경감하고자 각종 사업 및 연구를 활발히 진행하고 있다. 이러한 연구에 주로 이용되는 것이 지리정보시스템(GIS)으로서, 기존 수작업 과정 등을 통해 소요되는 많은 시간과 비용적 투자를 획기적으로 줄이면서도 보다 정밀도 있는 홍수범람지도를 작성하는데 크게 이바지 하고 있다. 하지만 강력하고 광범위적인 기능의 GIS 프로그램에 대한 이해 및 원시자료의 부족과 이 자료들을 이용한 실제 지형 구축 및 편집 등의 어려움으로 GIS를 이용한 홍수범람해석은 여전히 실무에서 널리 적용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적 적용성 및 범용성을 고려하여 자연유역이 대부분 포함되는 지방2급 고부천 유역을 대상으로 최근 토목 전반의 평면적 2D설계 개념에서 입체적 3D설계로 변화하는데 중요한 역할을 하고 있는 Autodesk사의 Civil 3D를 이용하여 수치지형도 및 측량데이터 등 다양한 원시자료로부터 실제 지형과 매우 유사한 3D 지형을 구축하고, Civil 3D의 3rd Party 프로그램인 Engineered Efficiency사의 EE HEC-RAS Tool을 이용하여 하천정비 기본계획 및 소하천정비 종합계획 등 실무에서 홍수위 계산에 가장 많이 이용되는 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 전 후처리를 연계함으로서 빈도별 홍수위에 따른 홍수범람 수심 및 범람지역 등을 산정하였다. 본 연구는 실무 설계에서 가장 많이 이용하는 Autodesk 프로그램의 적용을 통해 기존 GIS개념 및 프로그램의 이해부족과 편집의 어려움을 해소하여 실무적 홍수범람해석에 시간적, 비용적 효율성을 높이고 기존 수작업의 오류를 보완함으로서 보다 정밀한 홍수범람해석 및 치수경제성 분석에 도움이 될 것으로 판단된다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 기 고시된 빈도별 홍수량을 HEC-RAS모형과 연계하여 각 지점에 적용함으로써 빈도별 홍수량에 따른 홍수범람위험지역을 모의하였으며, 모의된 빈도별 홍수범람지역은 기존 제내·외지를 합성한 3D지형과 빈도별 홍수위 3D지형의 높이차에 따른 비교·분석을 통해 파악 할 수 있었다.
  • 본 연구에서는 실무적 적용성 및 범용성을 고려하여 자연유역이 대부분 포함되는 지방2급 고부천 유역을 대상으로 최근 토목 전반의 평면적 2D설계 개념에서 입체적 3D설계로 변화하는데 중요한 역할을 하고 있는 Autodesk사의 Civil 3D를 이용하여 수치지형도 및 측량데이터 등 다양한 원시자료로부터 실제 지형과 매우 유사한 3D 지형을 구축하고, Civil 3D의 3rd Party 프로그램인 Engineered Efficiency사의 EE HEC-RAS TOOLS와 1차원 수치모형인 HEC-RAS를 이용하여 전·후처리를 연계함으로서 빈도별 홍수위에 따른 홍수범람 수심 및 범람지역 등을 분석하였다.
  • 완성된 제내·외지 3D Surface과 Civil 3D 선형 및 횡단 Polyline의 정보를 이용하여 EE HEC-RAS Tool의 HEC-RAS Export 기능을 이용하여 HEC-RAS Geometry data(*.geo)를 생성하였다.
  • 전술한 과정에 따라 생성된 HEC-RAS Geometry data(*.geo)와 고부천 하천정비기본계획(2007)을 통해 고시된 각 지점별 재현기간 50년, 100년, 200년의 계획홍수량을 적용하여 HEC-RAS의 부등류해석을 통하여 고부천에 대한 빈도별 홍수범람해석을 모의하였으며, 해석결과는 그림.5 및 표.2와 같다.
  • 제내지 지형을 위한 1:5,000 수치지도와 제외지 지형을 위한 측량시 하도 횡단Data를 이용하여 Autodesk Civil 3D의 강력한 지표면 생성 기능을 통해 각각의 3D Surface를 생성하였고, 각각의 3D Surface에 대해 지표면 붙이기 기능을 이용하여 홍수범람해석을 위한 제내·외지 3D Surface를 생성하였다.

대상 데이터

  • 본 연구에서는 Autodesk Civil 3D를 이용한 홍수범람지역을 산정하기 위해 HEC-RAS와 EE HEC-RAS Tool을 이용하여 고창군에 위치한 고부천천 유역을 대상으로 하였다. 제내지의 3D Surface는 1:5,000 수치지도 DEM을 이용하였으며, 제외지 3D Surface와 하천 중심선형 및 제방선 자료는 고부천 하천정비기본계획(2007)의 측량 및 HEC-RAS 단면자료와 평면도(사색도)의 자료를 이용하여 생성하였다.
  • 본 연구의 대상하천인 고부천은 동경 126°41′~ 126°45′, 북위 35°28′~ 35°33′범위에 위치하고 있으며, 행정구역상 고창군 흥덕면, 성내면, 신림면등 3개면에 걸쳐 있다.
  • 본 연구에서는 Autodesk Civil 3D를 이용한 홍수범람지역을 산정하기 위해 HEC-RAS와 EE HEC-RAS Tool을 이용하여 고창군에 위치한 고부천천 유역을 대상으로 하였다. 제내지의 3D Surface는 1:5,000 수치지도 DEM을 이용하였으며, 제외지 3D Surface와 하천 중심선형 및 제방선 자료는 고부천 하천정비기본계획(2007)의 측량 및 HEC-RAS 단면자료와 평면도(사색도)의 자료를 이용하여 생성하였다. 기 고시된 빈도별 홍수량을 HEC-RAS모형과 연계하여 각 지점에 적용함으로써 빈도별 홍수량에 따른 홍수범람위험지역을 모의하였으며, 모의된 빈도별 홍수범람지역은 기존 제내·외지를 합성한 3D지형과 빈도별 홍수위 3D지형의 높이차에 따른 비교·분석을 통해 파악 할 수 있었다.
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