과거에 발생한 극한홍수기록을 역사기록에서 확인하고, 재해석하는 것은 근대적 관측기록에 100년 내외의 극한홍수 자료 기간을 획기적으로 확장할 수 있으며, 장기간의 정성적, 정량적 극한홍수기록으로부터 극한홍수의 발생 경향을 파악할 수 있고, 설계에도 반영하여 극한홍수에 안전한 기준을 작성할 수 있다. 본 연구에서는 극한홍수의 변화특성을 분석하기 위해 청계천 유역에 대한 극한홍수 사례분석을 수행하고자 하였다. 즉, 유역홍수유출모형 및 하천수리모형을 활용하여 청계천에서 발생한 과거 극한홍수를 평가하고 역사기록을 활용하여 공간적으로 해석하고자 하였다. 이를 위하여 과거 청계천 유역의 토지이용 현황을 역사문헌자료를 이용하여 구축하였다. 과거 청계천의 토지이용은 산림, 주거지역, 하천, 도로, 공원 및 녹지 등 총 5개로 분류하였다. 과거 청계천의 극한홍수량 산정은 HEC-HMS를 이용하였으며 사용된 강우자료는 과거 측우기 우량 중 최대강우량인 1885년 7월 16일의 392 mm와 200 mm를 넘는 최저강우량인 1828년 7월 4일의 202 mm를 이용하였다. 또한, HEC-RAS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다. 모형의 입력자료로는 하도구간 및 하천단면, 조도계수, 경사, 상 하류단 경계조건 등이 필요하다. 본 연구에서는 청계천 개수계획평면종단도(1936년, 경성부), 준천사실(1760년), 동국여지비고(1870년), 조선지형도집성(1921), 청계천 유물 발굴조사보고서(2006)의 상세 하도 구간 자료 및 종단도 자료를 이용하여 모의 분석하였다.
과거에 발생한 극한홍수기록을 역사기록에서 확인하고, 재해석하는 것은 근대적 관측기록에 100년 내외의 극한홍수 자료 기간을 획기적으로 확장할 수 있으며, 장기간의 정성적, 정량적 극한홍수기록으로부터 극한홍수의 발생 경향을 파악할 수 있고, 설계에도 반영하여 극한홍수에 안전한 기준을 작성할 수 있다. 본 연구에서는 극한홍수의 변화특성을 분석하기 위해 청계천 유역에 대한 극한홍수 사례분석을 수행하고자 하였다. 즉, 유역홍수유출모형 및 하천수리모형을 활용하여 청계천에서 발생한 과거 극한홍수를 평가하고 역사기록을 활용하여 공간적으로 해석하고자 하였다. 이를 위하여 과거 청계천 유역의 토지이용 현황을 역사문헌자료를 이용하여 구축하였다. 과거 청계천의 토지이용은 산림, 주거지역, 하천, 도로, 공원 및 녹지 등 총 5개로 분류하였다. 과거 청계천의 극한홍수량 산정은 HEC-HMS를 이용하였으며 사용된 강우자료는 과거 측우기 우량 중 최대강우량인 1885년 7월 16일의 392 mm와 200 mm를 넘는 최저강우량인 1828년 7월 4일의 202 mm를 이용하였다. 또한, HEC-RAS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다. 모형의 입력자료로는 하도구간 및 하천단면, 조도계수, 경사, 상 하류단 경계조건 등이 필요하다. 본 연구에서는 청계천 개수계획평면종단도(1936년, 경성부), 준천사실(1760년), 동국여지비고(1870년), 조선지형도집성(1921), 청계천 유물 발굴조사보고서(2006)의 상세 하도 구간 자료 및 종단도 자료를 이용하여 모의 분석하였다.
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문제 정의
과거 청계천 유역의 홍수량을 이용하여 청계천 본류 구간에 대한 홍수범람구역을 모의하고자 하였다. 먼저, HEC-RAS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다.
본 연구에서는 극한홍수의 사례분석을 통하여 극한홍수의 변화특성을 분석하기 위하여 청계천 유역에 대한 극한홍수를 평가하고자 하였다. 따라서, 유역홍수유출모형 및 하천수리모형을 활용하여 청계천에서 발행한 과거 극한홍수피해를 실측 강우량과 실측 수위자료를 활용하여 공간적으로 해석하고자 하였다.
본 연구에서는 극한홍수의 사례분석을 통하여 극한홍수의 변화특성을 분석하기 위하여 청계천 유역에 대한 극한홍수를 평가하고자 하였다. 따라서, 유역홍수유출모형 및 하천수리모형을 활용하여 청계천에서 발행한 과거 극한홍수피해를 실측 강우량과 실측 수위자료를 활용하여 공간적으로 해석하고자 하였다.
과거 청계천 유역의 홍수량을 이용하여 청계천 본류 구간에 대한 홍수범람구역을 모의하고자 하였다. 먼저, HEC-RAS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다.
제안 방법
HEC-HMS를 이용하여 청계천 유역의 극한홍수량을 산정하였다. 분석에 사용된 강우량은 과거 측우기 우량 중 200㎜ 이상의 강우이며, 과거 일 최대강우량은 1885년 7월 16일의 392㎜로 나타났다.
각 단면에 대한 입력자료를 수집하여 WMS(Watershed Modeling System) 모형에서 입력자료를 구축한 후 HEC-RAS와 연계하여 홍수범람구역을 산정하였다.
과거의 극한홍수를 정확히 이해하는 것은 현재 및 미래의 극한홍수 발생 가능성에 대한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 과거에 발생하였던 극한홍수 기록으로부터 과거 홍수를 재현함으로써 현재의 치수시설에 대한 치수능력을 평가할 수 있다. 과거에 발생한 홍수기록을 역사기록에서 확인하고 재해석하는 것은 근대적 관측기록에 100년 내외의 극한홍수 자료의 기간을 획기적으로 확장할 수 있다.
청계천 유역의 홍수량을 이용하여 청계천 본류 구간에 대한 홍수범람구역을 모의하고자 하였다. 먼저, HEC-HMS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다. 모형의 입력자료로는 하도구간 및 하천단면, 조도계수, 경사, 상·하류단 경계조건 등이 필요하다.
과거 청계천 유역의 홍수량을 이용하여 청계천 본류 구간에 대한 홍수범람구역을 모의하고자 하였다. 먼저, HEC-RAS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다. 모형의 입력자료로는 하도구간 및 하천단면, 조도계수, 경사, 상·하류단 경계조건 등이 필요하다.
위에서 모의된 각 홍수사상별 홍수위를 WMS와 연계하여 홍수범람구역을 산정하였다. 그 결과를 살펴보면, 1885년 및 1828년의 분포에 의한 홍수량에 대하여 비교한 결과 143.
이상과 같이 각 단면에 대한 입력자료를 수집하여 WMS(Watershed Modeling System) 모형에서 입력자료를 구축한 후 HEC-RAS와 연계하여 홍수범람구역을 산정하였다. 즉, HEC-RAS에서의 수리해석 결과를 WMS로 불러와 TIN(Triangulated Irregular Networks)에 보간하는 과정을 거쳐 홍수범람구역을 산정하였다.
즉, HEC-RAS에서의 수리해석 결과를 WMS로 불러와 TIN(Triangulated Irregular Networks)에 보간하는 과정을 거쳐 홍수범람구역을 산정하였다.
청계천 유역에 대한 극한홍수 사례분석을 위하여 조선시대의 하천 및 유역경계를 설정 하였다. 하천 및 유역경계는 문헌 및 사진자료를 수집하여 1900년대 초반의 한성지도 및 일제시대 지형도를 토대로 GIS(Geographic Information System) 자료로 구축하였다.
청계천 유역에 대한 극한홍수 사례분석을 위하여 조선시대의 하천 및 유역경계를 설정 하였다. 하천 및 유역경계는 문헌 및 사진자료를 수집하여 1900년대 초반의 한성지도 및 일제시대 지형도를 토대로 GIS(Geographic Information System) 자료로 구축하였다. 유역경계의 경우는 조선시대 도성 내의 하천 최하류 지점인 오간수문을 출구점으로 선정하여 구축하였다.
대상 데이터
HEC-HMS를 이용하여 과거 청계천 유역의 홍수량을 산정하기 위하여 소유역은 유역출구지점인 오간수문 지점, 수표교 지점 및 청계천 본류의 주요 다리들을 포함하여 총 10개의 소유역으로 구분하였다. 홍수추적은 Clark 단위도를 사용하였으며, 유효우량의 산정은 SCS Curve Number 방법을 사용하였다.
HEC-RAS 모의를 위해 총 8개 사상의 홍수량을 입력하였다. 먼저 Huff의 4분위법으로 분해된 392㎜, 202㎜의 강우를 이용하여 산정된 1885년과 1828년의 홍수량을 모의에 사용하였다.
본 연구에서는 청계천 개수계획평면종단도(1936년 경성부), 준천 사실(1760년), 동국여지비고(1870년), 조선지형도집성(1921), 청계천 유물 발굴조사보고서(2006)의 상세 하도 구간 자료 및 종단도 자료를 이용하여 모의 분석하였다.
본 연구에서는 청계천 개수계획평면종단도(1936년, 경성부), 준천사실(1760년), 동국여지비고(1870년), 조선지형도집성(1921), 청계천 유물 발굴조사보고서(2006)의 상세 하도 구간 자료 및 종단도 자료를 이용하여 모의 분석하였다.
하천 및 유역경계는 문헌 및 사진자료를 수집하여 1900년대 초반의 한성지도 및 일제시대 지형도를 토대로 GIS(Geographic Information System) 자료로 구축하였다. 유역경계의 경우는 조선시대 도성 내의 하천 최하류 지점인 오간수문을 출구점으로 선정하여 구축하였다.
하도구간 길이 및 하천폭, 경사 등은 청계천 개수계획평면병종단도(경성부, 1936)를 사용하였고, 조도계수는 FL0-2D User's Manual의 Overland Flow Manning's Roughness Value 및 오경두 등이 한강유역에 대한 수치모의를 통해 산정한 값을 사용하였다(2008, 한국수자원학회).
이론/모형
과거 측우기 우량자료는 일우량이므로 시우량으로 환산하고자 Huff의 4분위(Huff's Quartile Method) 및 Random cascade 모형을 이용하여 강우를 분포시켰다.
먼저 Huff의 4분위법으로 분해된 392㎜, 202㎜의 강우를 이용하여 산정된 1885년과 1828년의 홍수량을 모의에 사용하였다. 두 번째로 1885년, 1828의 Random Cascade 모형에 의한 각 별 홍수량 중 최대, 최저, 평균 홍수량을 이용하였다.
HEC-RAS 모의를 위해 총 8개 사상의 홍수량을 입력하였다. 먼저 Huff의 4분위법으로 분해된 392㎜, 202㎜의 강우를 이용하여 산정된 1885년과 1828년의 홍수량을 모의에 사용하였다. 두 번째로 1885년, 1828의 Random Cascade 모형에 의한 각 별 홍수량 중 최대, 최저, 평균 홍수량을 이용하였다.
HEC-HMS를 이용하여 과거 청계천 유역의 홍수량을 산정하기 위하여 소유역은 유역출구지점인 오간수문 지점, 수표교 지점 및 청계천 본류의 주요 다리들을 포함하여 총 10개의 소유역으로 구분하였다. 홍수추적은 Clark 단위도를 사용하였으며, 유효우량의 산정은 SCS Curve Number 방법을 사용하였다. 그 결과, 측우기 우량 392 ㎜(1885.
성능/효과
분석에 사용된 강우량은 과거 측우기 우량 중 200㎜ 이상의 강우이며, 과거 일 최대강우량은 1885년 7월 16일의 392㎜로 나타났다. 과거 오간수문 지점을 출구로 하여 빈도별 홍수량을 산정한 결과, 강우지속기간별 첨두홍수량의 변화에서 임계지속기간이 180분으로 나타났다. 측우기 우량 392㎜ (1885.
홍수추적은 Clark 단위도를 사용하였으며, 유효우량의 산정은 SCS Curve Number 방법을 사용하였다. 그 결과, 측우기 우량 392 ㎜(1885.07.16)를 Huff방법으로 시간 분포시켜 홍수량을 산정한 결과 24시간 지속기간의 강우량에 대해 143.2 ㎥/s의 홍수량을 보였다. 이는 재현기간 80년의 홍수량과 거의 일치하는 결과이며 임계지속기간 180분 기준으로 보았을 때 246 ㎥/s 의 홍수량이 과거에 발생하였을 것으로 추정된다.
그 결과를 살펴보면, 1885년 및 1828년의 분포에 의한 홍수량에 대하여 비교한 결과 143.2 ㎥/s(1885년) 에 대한 홍수범람구역은 주 하천을 따라 미약하게 나타나고, 수교표 하류부터 2개의 지류하천이 합류하는 태평교 지점의 경우는 범람구역이 비교적 넓게 나타남을 확인하였다.
또한, Random Cascade 모형으로 추정된 시간분포를 이용하여 총 13개 Case에 대한 극한홍수량을 산정한 결과, 1885년 (392mm)의 경우 Case 2에서 276.5 ㎥/s의 최대 홍수량이 발생하였고(오간수교 지점), Case 6에서 97.4㎥/s 의 최저 홍수량이 발생하는 것으로 나타났다.
HEC-HMS를 이용하여 청계천 유역의 극한홍수량을 산정하였다. 분석에 사용된 강우량은 과거 측우기 우량 중 200㎜ 이상의 강우이며, 과거 일 최대강우량은 1885년 7월 16일의 392㎜로 나타났다. 과거 오간수문 지점을 출구로 하여 빈도별 홍수량을 산정한 결과, 강우지속기간별 첨두홍수량의 변화에서 임계지속기간이 180분으로 나타났다.
그 결과를 살펴보면, 1885년 및 1828년의 분포에 의한 홍수량에 대하여 비교한 결과 143.2 ㎥/s(1885년) 에 대한 홍수범람구역은 주 하천을 따라 미약하게 나타나고, 수교표 하류부터 2개의 지류하천이 합류하는 태평교 지점의 경우는 범람구역이 비교적 넓게 나타남을 확인하였다. 반면에 58.
이상과 같이 과거 단면자료를 추정하여 홍수범람모의를 한 결과 약 140 ㎥/s 이상의 홍수량이 발생할 경우(오간수교 지점) 상류에서 하류까지 양안에 걸친 홍수범람의 피해가 발생하였을 것으로 사료된다. WMS에서 산정된 각 홍수위별 홍수범람구역은 다음 그림과 같다.
측우기 우량 392㎜ (1885.07.16)를 강우지속기간이 24시간이라 가정하여 홍수량을 산정한 결과 24시간 지속기간의 강우량에 대해 143.2 ㎥/s의 홍수량을 보였다.
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