농업용 저수지 하류의 홍수피해액 산정을 위한 침수피해곡선 산정기법 Estimation of Flood-Damage Curve for Evaluating Flood Damage Cost in Downstream Area of Agricultural Reservoir원문보기
국내의 저수지 비상대처계획수립은 저수용량 100만$m^3$이상의 중 대규모의 댐 및 저수지를 대상으로 수립되고 있다. 반면, 전국 14,208개의 시 군 구 지자체관리 저수지 가운데 80% 이상을 차지하고 있는 30만$m^3$ 미만의 중 소규모 저수지에 대해서는 피해규모의 정량화 방안이 체계적으로 구축되어 있지 못한 실정이다. 이에 본 연구는 중 소규모 농업용 저수지의 붕괴로 인하여 하류부에서 발생하는 피해를 산정하고, 잠재적인 피해액을 예측할 수 있는 홍수피해액 산정방법을 연구하고 인명 및 재산피해를 추정하는 기법을 연구하였다. 홍수피해액 산정에 대한 연구는 1970년대에 치수경제성 분석의 필요성이 대두되면서 원단위법(1993, 건설부, 하천시설기준), 회귀분석법(2001, 건설교통부, 치수사업 경제성분석 개선방안 연구), 다차원법(2004, 건설교통부, 치수사업 경제성분석 연구 방법) 순으로 발전되어 왔다. 원단위법과 회귀분석법의 문제점을 보완하기 위하여 다차원법이 제시되었지만 사용하는 자료가 방대하고 실제 가용성이 제한적인 자료를 포함하고 있어서 적용성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 중 소규모의 농업용 저수지 붕괴로 인한 홍수범람시의 피해액산정을 위하여 기존의 원단위법과 다차원법의 장점을 취하여 침수피해추정곡선법(IDEM : Inundation Damage Estimation Method)을 적용하였다. 인명손실액, 이재민피해손실액, 건물피해액, 건물내용물 피해액, 농작물 피해액, 농경지피해액, 공공시설물 피해액으로 구분하고 현재 제공되는 통계자료와 GIS 기법을 이용하여 대상 저수지인 창리저수지의 붕괴에 따른 소규모 범람구역의 침수심별 홍수피해액을 산정 후 침수심-피해액 곡선을 작성하였다. 창리저수지의 경우 저수지 붕괴시 0.4m의 침수심부터 제내지의 침수피해가 발생함을 알 수 있었으며, 침수심-피해액 곡선을 이용하여 침수심별 피해규모를 예상할 수 있었다. 향후 다양한 저수지에 적용성을 검토하여 국내 중 소규모 농업용 저수지 붕괴에 따른 홍수피해액 산정에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
국내의 저수지 비상대처계획수립은 저수용량 100만$m^3$이상의 중 대규모의 댐 및 저수지를 대상으로 수립되고 있다. 반면, 전국 14,208개의 시 군 구 지자체관리 저수지 가운데 80% 이상을 차지하고 있는 30만$m^3$ 미만의 중 소규모 저수지에 대해서는 피해규모의 정량화 방안이 체계적으로 구축되어 있지 못한 실정이다. 이에 본 연구는 중 소규모 농업용 저수지의 붕괴로 인하여 하류부에서 발생하는 피해를 산정하고, 잠재적인 피해액을 예측할 수 있는 홍수피해액 산정방법을 연구하고 인명 및 재산피해를 추정하는 기법을 연구하였다. 홍수피해액 산정에 대한 연구는 1970년대에 치수경제성 분석의 필요성이 대두되면서 원단위법(1993, 건설부, 하천시설기준), 회귀분석법(2001, 건설교통부, 치수사업 경제성분석 개선방안 연구), 다차원법(2004, 건설교통부, 치수사업 경제성분석 연구 방법) 순으로 발전되어 왔다. 원단위법과 회귀분석법의 문제점을 보완하기 위하여 다차원법이 제시되었지만 사용하는 자료가 방대하고 실제 가용성이 제한적인 자료를 포함하고 있어서 적용성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 중 소규모의 농업용 저수지 붕괴로 인한 홍수범람시의 피해액산정을 위하여 기존의 원단위법과 다차원법의 장점을 취하여 침수피해추정곡선법(IDEM : Inundation Damage Estimation Method)을 적용하였다. 인명손실액, 이재민피해손실액, 건물피해액, 건물내용물 피해액, 농작물 피해액, 농경지피해액, 공공시설물 피해액으로 구분하고 현재 제공되는 통계자료와 GIS 기법을 이용하여 대상 저수지인 창리저수지의 붕괴에 따른 소규모 범람구역의 침수심별 홍수피해액을 산정 후 침수심-피해액 곡선을 작성하였다. 창리저수지의 경우 저수지 붕괴시 0.4m의 침수심부터 제내지의 침수피해가 발생함을 알 수 있었으며, 침수심-피해액 곡선을 이용하여 침수심별 피해규모를 예상할 수 있었다. 향후 다양한 저수지에 적용성을 검토하여 국내 중 소규모 농업용 저수지 붕괴에 따른 홍수피해액 산정에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
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문제 정의
본 연구에서는 창리저수지의 붕괴에 따른 시나리오로 모의된 침수구역도를 이용하여 댐 하류부의 홍수피해액을 산정하였다. 기존의 홍수피해방법의 장점을 취하여 농업용 저수지 하류부의 홍수피해산정에 적용이 가능한 침수피해추정곡선법(IDEM : Inundation Damage Estimation Method)에 대해 연구하였다.
이에 본 연구는 중·소규모 농업용 저수지의 붕괴로 인하여 하류부에서 발생하는 피해를 산정하고, 잠재적인 피해액을 예측할 수 있는 홍수피해액 산정방법을 연구하고 인명 및 재산피해를 추정하는 기법을 연구하여 경기도 용인시 남사면에 위치한 창리저수지에 대해 적용해보았다.
다차원법은 침수심과 공간적인 분포를 고려하여 피해액을 보다 정확하게 산정할 수 있지만, 방대한 자료구축과 소규모 지역에 적용하기는 힘들다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 농업용 저수지 하류부에 간편하고 개략적인 피해액을 산정해 14,000개소의 농업용 저수지 하류부의 피해액 예측을 하기에 좀더 용이한 침수피해추정곡선법(IDEM : Inundation Damage Estimation Method)을 연구하여 적용하였다. 침수피해추정곡선법(IDEM)은 다차원법의 GIS를 이용한 침수구역과 자산의 공간적 분포를 분석할 수 있는 장점과 회귀분석법의 침수면적-피해액의 관계식의 장점을 취하여, 간편한 계산법과 침수심-피해액 관계 곡선을 적용하기 때문에 저수지 하류부의 예상 피해액을 산정하는데 좀 더 효율적인 기법이라 생각된다.
제안 방법
본 연구에서는 창리저수지의 붕괴에 따른 시나리오로 모의된 침수구역도를 이용하여 댐 하류부의 홍수피해액을 산정하였다. 기존의 홍수피해방법의 장점을 취하여 농업용 저수지 하류부의 홍수피해산정에 적용이 가능한 침수피해추정곡선법(IDEM : Inundation Damage Estimation Method)에 대해 연구하였다.
이론/모형
최근 급격한 기상 변화와 유역의 형질 변경, 예기치 못한 극한강우 발생 상황에서 댐은 붕괴에 대한 잠재적인 위험성을 가지고 있으며, 댐 붕괴시 일시에 유출되는 대규모 저수유량으로부터 야기되는 폭발적인 파괴력은 댐 하류부에 막대한 손실을 초래할 수 있다. 홍수피해산정과 관련하여 최현상 등(2005)과 이준우 등(2006)이 다차원법을 이용한 홍수피해산정을 통해 행정구역별 평균 피해액이 아닌 침수 발생지역에 대한 홍수피해액을 산정하였다. 하지만 국내의 경우 홍수피해액 산정을 위한 주거, 농업, 산업시설의 통계자료와 정밀한 토지이용도, 홍수지도 등의 자료구축이 미비할 뿐만 아니라 피해예측을 위한 절차 및 분석방법 등에 관한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
이후, 2001년 치수사업 경제성분석 개선방안 연구(건설교통부)에서 원단위법을 개선시켰다 하여 개선법 혹은 회귀분석법으로 지칭되는 방법이 제시되었다. 회귀분석법은 일부 기존 간편법을 그대로 사용하면서 건물 피해액, 농경지 피해액, 공공시설물 피해액, 기타 피해액 등은 재해연보를 근거로 회귀분석하여 산정한 침수면적-피해액 관계식을 이용하였다. 이러한 이유로 회귀분석법은 실제 과거에 있었던 홍수 피해 조사의 정확성에 크게 의존하게 된다.
성능/효과
창리저수지에서 모의된 홍수피해액은 표 2 과 같다. 모의된 홍수범람 해석에 의한 홍수피해액은 최대 1.1m 침수심을 보이며 1,020,153천원의 피해액이 예상되었다. 침수심이 0.
1m간격으로 침수피해액을 산정하여 작성한 침수심-피해액 곡선은 그림 1과 같다. 침수심 0.4m부터 제내지 침수가 발생하기 시작함을 알 수 있었으며, 산정기법의 계수와 침수면적이 증가하는 지점에서 변곡점이 발생하였다. 피해액은 침수면적에 큰 영향을 받으므로 침수면적이 증가하는 지점에서 증가하였고, 침수심이 1.
4m부터 제내지 침수가 발생하기 시작함을 알 수 있었으며, 산정기법의 계수와 침수면적이 증가하는 지점에서 변곡점이 발생하였다. 피해액은 침수면적에 큰 영향을 받으므로 침수면적이 증가하는 지점에서 증가하였고, 침수심이 1.0m이상일 때 농경지 피해액이 산정되기 때문에 1.0m 침수심에서 급격한 피해액 증가를 보였다.
후속연구
이번 연구에서 적용한 침수피해추정곡선법을 이용하여 모의 홍수범람도로부터 산정된 홍수피해액을 바탕으로 피해액의 증가량이 커지는 지점을 파악한다면, 피해를 최소화 시킬 수 있는 연구 및 저수지 제방의 위험도 분석에도 활용될 수 있을 것이라 사료된다. 향후, 다양한 저수지에 적용성을 검토하여 국내 중·소규모 농업용 저수지 붕괴에 따른 홍수피해액 산정에 이용될 수 있을 것으로 보이며, 신뢰성 있는 최신의 자산 DB와 다양한 시나리오하에서의 침수상황을 고려한다면 보다 객관적이고 신뢰성 있는 침수피해산정이 가능해질 것이라 생각된다.
향후, 다양한 저수지에 적용성을 검토하여 국내 중·소규모 농업용 저수지 붕괴에 따른 홍수피해액 산정에 이용될 수 있을 것으로 보이며, 신뢰성 있는 최신의 자산 DB와 다양한 시나리오하에서의 침수상황을 고려한다면 보다 객관적이고 신뢰성 있는 침수피해산정이 가능해질 것이라 생각된다.
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