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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 XP-SWMM의 노드 담수조건에 따른 침수발생량 차이를 검토하고 실제 도시 유출에 적합한 조건을 판단하여 적용할 수 있도록 분석하였다.
제안 방법
- 강우의 시간분포는 서울관측소의 53개년(1961년~2013년) 강우자료를 이용하여 지속기간에 따른 Huff 4분위 방법에 의한 최빈구간을 분석한 결과 Huff 2분의를 적용하였으며 좀 더 상세한 유역유출모델링을 위하여 강우의 입력시간 간격은 기본계획 10분에서 5분단위로 입력하였다. 강우지속기간은 효자배수분구의 유역특성상 도달시간이 30분 정도임을 감안하여 1시간으로 설정하였다.
- 단위유량도법중 시간-면적법을 이용하여 소유역별 홍수량을 산정하였으며, 시간-면적법으로 소유역 홍수량 산정에는 도달시간이 가장 중요한 매개변수로 작용한다. 도달시간 산정에서는 유하시간을 계산 후 각 소유역별 유입시간을 추가적으로 고려하여 산정하였다. 조도계수는 원형관은 0.
- 또한 1:5,000 축척의 토지피복도와 1:25,000 축척의 정밀토양도를 토대로 토지 이용상태별 토양형에 따라 AMC Type-Ⅱ 조건의 CN을 산정하였으며 이를 행자부·국립재난안전연구원 (2002)에서 안전차원에서 권장하고 있는 AMC Type-Ⅲ 조건으로 환산한 CN값을 적용하였다.
- 백운동천, 중학천으로 구분하여 강우사상에 대해 수위비교를 실시하였으며, 수위 비교 결과를 바탕으로 각 지점의 모형의 보정을 실시하였다. 자하문로 사거리(경복궁역 C형 관로)와 광화문 사거리(광화문사거리 C형 관로)의 경우 만곡관으로 이루어져 있어 우수관로의 굴곡 및 급 확대/축소 등과 같은 기하학적 변수에 따른 손실의 적용이 필요한 것으로 판단되어 손실계수 적용에 따른 민감도를 분석하여 모형 보정을 검토하였다.
- 연구대상지의 계획빈도는 본 유역의 침수피해 발생 빈도와 피해규모, 치수안전도 등을 종합적으로 고려하고 우수저류시설, 관거개선 등의 복합적으로 적용된 배수계획이 수립되어야 하는 유역특성을 감안하여 30년 빈도로 결정하였다.
- 백운동천, 중학천으로 구분하여 강우사상에 대해 수위비교를 실시하였으며, 수위 비교 결과를 바탕으로 각 지점의 모형의 보정을 실시하였다. 자하문로 사거리(경복궁역 C형 관로)와 광화문 사거리(광화문사거리 C형 관로)의 경우 만곡관으로 이루어져 있어 우수관로의 굴곡 및 급 확대/축소 등과 같은 기하학적 변수에 따른 손실의 적용이 필요한 것으로 판단되어 손실계수 적용에 따른 민감도를 분석하여 모형 보정을 검토하였다. 적정 손실계수를 적용하여 모형의 수위자료와 수위 관측자료를 비교하여 이에 대한 상관관계를 분석하여 나타내었다.
- 자하문로 사거리(경복궁역 C형 관로)와 광화문 사거리(광화문사거리 C형 관로)의 경우 만곡관으로 이루어져 있어 우수관로의 굴곡 및 급 확대/축소 등과 같은 기하학적 변수에 따른 손실의 적용이 필요한 것으로 판단되어 손실계수 적용에 따른 민감도를 분석하여 모형 보정을 검토하였다. 적정 손실계수를 적용하여 모형의 수위자료와 수위 관측자료를 비교하여 이에 대한 상관관계를 분석하여 나타내었다.
- 전체관로에 대하여 노드조건을 담수허용, 2D연결, 담수없음 조건으로 모형을 수행할 경우 과연 어떠한 결과가 도출되는지를 강우조건 95mm/hr에 대하여 분석하였다. 담수없음 조건의 경우 125,720㎥의 침수가 발생하고 노면 수위상승 인한 동수경사 영향이 반영된 압력관로가 침수 계산시 고려되지 않는다.
대상 데이터
- 관로데이터는 서울시 GIS자료 및 현장조사, 측량성과를 종합적으로 반영하여 관망을 구축하였으며, 우수 관로 총 273개로 입력하였다. 또한 1:5,000 축척의 토지피복도와 1:25,000 축척의 정밀토양도를 토대로 토지 이용상태별 토양형에 따라 AMC Type-Ⅱ 조건의 CN을 산정하였으며 이를 행자부·국립재난안전연구원 (2002)에서 안전차원에서 권장하고 있는 AMC Type-Ⅲ 조건으로 환산한 CN값을 적용하였다.
- 본 연구대상지는 청계천 유역의 효자배수분구로 총 유역면적은 5.298㎢이며 유역내 주요 하천으로는 백운동천과 중학천이 있으며 한강의 제 1지류인 청계천으로 합류된다. 백운동천은 유역면적 2.
- 방재성능목표란 홍수, 호우 등으로부터 재해를 예방하기 위한 방재정책 등에 적용하기 위하여 처리 가능한 시간당 강우량 및 연속강우량의 목표이다. 본 연구에서는 사업지구의 도시방재성능 목표를 만족하고 치수 안정성을 확보할 수 있도록 확률강우량보다 크게 제시되고 있는 서울시 도시방재성능 목표강우량 (95mm/hr)을 설계강우로 채택하였다.
이론/모형
- 단위유량도법중 시간-면적법을 이용하여 소유역별 홍수량을 산정하였으며, 시간-면적법으로 소유역 홍수량 산정에는 도달시간이 가장 중요한 매개변수로 작용한다. 도달시간 산정에서는 유하시간을 계산 후 각 소유역별 유입시간을 추가적으로 고려하여 산정하였다.
성능/효과
- 효자배수분구에서 강우조건 95mm/hr에 대해 노드조건에 따른 침수발생량을 분석해 보았으며 2D연결, 담수허용 조건에서의 침수발생량이 담수없음 조건과 비교하여 1.2-2.8배의 침수발생량이 추가로 발생하는 것으로 검토되었다.
후속연구
- 여기서, 담수된 노드의 수위로 인한 에너지 영향으로 하류관로의 침수가 부가적으로 유발하게 되는데 문제는 실제 경사가 급한 지역의 경우 노드에 유출수가 담수되지 않고 하류로 지면을 따라서 확산되어 담수영향으로 인한 하류관로 침수가 추가적으로 유발되지 않을 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. 둘째, 실제로 유역 내에서 발생하는 침수는 맨홀을 통해 역류한 유출수에 의해서 뿐만 아니라 유역에서 발생한 유출이 맨홀로 유입되지 못해 발생하는 경우도 많으며 이를 고려하지 못하는 것 또한 모형의 한계라 할 수 있다.
- 신뢰성 있는 모의결과를 위해 지역 특성에 맞는 노드 조건을 고려해 침수발생량을 검토해야 한다고 판단된다.
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