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HEC-HMS와 HEC-RAS를 이용한 낙동강 유역의 홍수예측 시스템
Flood Forecasting System by Using HEC-HMS and HEC-RAS in Nakdong River 원문보기

한국수자원학회 2011년도 학술발표회, 2011 May 19, 2011년, pp.421 - 424  

노황원 (이산엔지니어링 수자원부) ,  최현일 (영남대학교 건설시스템공학부) ,  지홍기 (영남대학교 건설시스템공학부)

초록
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본 연구의 목적은 유역의 홍수사상을 모의하는데 널리 이용되고 있는 HEC-HMS와 하도의 수리해석에 이용되고 있는 HEC-RAS를 결합시켜 일반 하천유역의 홍수예측을 수행하는 절차를 확립하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강유역을 적용 대상유역으로 선정하고 주요 지류를 대상으로 38개 소유역을 분할하여 유역추적을 실시하였으며, 유역추적기법은 Clark법을 채택하였다. 또한 하도의 홍수추적은 HEC-RAS의 부정류 알고리즘을 이용한 홍수파 도달시간을 산정하여 하도의 주요지점에 대한 홍수예측을 수행하였다. 지금까지 낙동강유역을 대상으로 연구된 결과를 요약 정리하면 다음과 같다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • HEC-HMS로 산정된 홍수량을 HEC-RAS의 입력치로 사용하여 수리학적 홍수추적을 한 결과 1999년 태풍 올가, 2003년 태풍 매미 호우시 첨두홍수량을 살펴보았다. 그림 4.
  • 홍수유출예측을 위하여 대상유역으로 선정한 낙동강유역을 조사하였으며, 분석에 필요한 수문 및 지형학적 인자들을 산정하였다. 또한 실제 강우량을 이용하여 분석하였고 유역 및 하도매개변수를 적용하여 낙동강유역의 홍수유출량을 산정하였다.
  • 이때 계산된 홍수량 및 홍수위를 검토하기 위해 안동, 달지, 진동, 삼랑진지점을 선택하여 당시 수위표에 기록된 홍수위를 수위-유량곡선을 이용하여 홍수량을 구하고 모의한 결과 값을 비교하였다.
  • 본 연구의 방법은 유역유출해석을 위해 HEC-HMS 모형을 이용하였고 38개 소유역과 10개의 하도구간 9개의 합류점으로 모형을 구축한 뒤, Clark모형을 선정하여 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 도달시간을 산정하였고, SCS Curve Number방법으로 유효강우량을 계산하여 첨두홍수량을 결정하였다. 이때 유출량 변동 및 하류하천의 통수능력을 검토하기 위하여 각 지류의 합류지점과 낙동강 하구를 유출량 산정지점으로 산정하였다. 이렇게 얻어진 각 지점의 첨두홍수량은 하도수리분석을 위한 경계조건으로 입력하였는데, 하도수리분석을 위해 사용된 HEC-RAS 모형에 2009년 측량성과의 개수후 낙동강 하도의 횡단면을 입력하여 홍수량과 홍수위를 계산하였다.
  • 이때 유출량 변동 및 하류하천의 통수능력을 검토하기 위하여 각 지류의 합류지점과 낙동강 하구를 유출량 산정지점으로 산정하였다. 이렇게 얻어진 각 지점의 첨두홍수량은 하도수리분석을 위한 경계조건으로 입력하였는데, 하도수리분석을 위해 사용된 HEC-RAS 모형에 2009년 측량성과의 개수후 낙동강 하도의 횡단면을 입력하여 홍수량과 홍수위를 계산하였다.
  • 하도의 홍수추적은 HEC-RAS 4.0 Version 부정류 알고리즘을 이용하여 하도추적을 실시하였으며, 하도구간의 횡단자료는 직선구간에서 500m 그리고 곡선부 및 하도단면 변곡부의 횡단면 자료를 입력시켜 주요 수위표지점을 대상으로 실측수위와 계산수위를 비교하면서 조도계수를 조정하여 다른 홍수사상에도 적용할 수 있도록 하도구간별 최적 조도계수를 제시하였다.
  • 홍수유출예측을 위하여 대상유역으로 선정한 낙동강유역을 조사하였으며, 분석에 필요한 수문 및 지형학적 인자들을 산정하였다. 또한 실제 강우량을 이용하여 분석하였고 유역 및 하도매개변수를 적용하여 낙동강유역의 홍수유출량을 산정하였다.

대상 데이터

  • 낙동강유역의 하도의 구성에 따라 상류경계조건은 안동댐의 실제 방류량을 사용하였고 하류경계조건은 낙동강수계 하천기본계획 보고서의 기점홍수위 EL.3.61m를 사용하였다. 지류유입량은 HEC-HMS를 이용하여 낙동강 지류 및 본류잔류유역을 수문학적 추적을 통해서 홍수량을 산정하여 측방유입수문곡선(Lateral Inflow Hydrograph)으로 모형을 구성하였다.

이론/모형

  • 이번 분석에서 Clark모형을 이용하였고 Clark모형에 필요한 매개변수인 도달시간을 구하기 위해 Kirpich, Kerby, Kraven, Rhiza 식을 사용해서 도달시간을 구하였고 각각의 값을 산술평균하여 값을 최적도달시간을 선정했다. 그리고 저류상수를 구하기 위해서 Clark, Linsley, Saboll 식의 값을 구해서 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 선정을 하였다. 하도추적모형으로 Muskingum 방법을 채택하여 적용하였고 홍수파 통과시간은 Kirpich, Kerby 및 Kraven의 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 산정하였으며, 표 2.
  • 본 연구의 방법은 유역유출해석을 위해 HEC-HMS 모형을 이용하였고 38개 소유역과 10개의 하도구간 9개의 합류점으로 모형을 구축한 뒤, Clark모형을 선정하여 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 도달시간을 산정하였고, SCS Curve Number방법으로 유효강우량을 계산하여 첨두홍수량을 결정하였다. 이때 유출량 변동 및 하류하천의 통수능력을 검토하기 위하여 각 지류의 합류지점과 낙동강 하구를 유출량 산정지점으로 산정하였다.
  • 이번 분석에서 Clark모형을 이용하였고 Clark모형에 필요한 매개변수인 도달시간을 구하기 위해 Kirpich, Kerby, Kraven, Rhiza 식을 사용해서 도달시간을 구하였고 각각의 값을 산술평균하여 값을 최적도달시간을 선정했다. 그리고 저류상수를 구하기 위해서 Clark, Linsley, Saboll 식의 값을 구해서 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 선정을 하였다.
  • 61m를 사용하였다. 지류유입량은 HEC-HMS를 이용하여 낙동강 지류 및 본류잔류유역을 수문학적 추적을 통해서 홍수량을 산정하여 측방유입수문곡선(Lateral Inflow Hydrograph)으로 모형을 구성하였다. 조도계수는 수로표면의 물리적 특성에 관련되어 있으며 Maning 조도계수의 수면곡선 계산의 결과를 좌우할 수 있는 중요한 값으로 대략적인 오차의 범위를 결정하기 위해 대상유역이나 범위에 따라 그 변동성이 0.
  • 그리고 저류상수를 구하기 위해서 Clark, Linsley, Saboll 식의 값을 구해서 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 선정을 하였다. 하도추적모형으로 Muskingum 방법을 채택하여 적용하였고 홍수파 통과시간은 Kirpich, Kerby 및 Kraven의 각 경험식 값의 범위내에 실제유역을 고려하여 산정하였으며, 표 2.에 나타내었다.
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