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문제 정의
- 본 연구에서는 광역상수관 파손에 따른 파손지역 주변부에서 유량 분출에 의한 침수양상 및 분출지점에 위치하고 있는 지하시설물(지하철 정거장)에 대한 침수피해 영향을 검토하였다. 침수양상 분석 방법은 광역상수관 파손시 분출유량 산정, 지형자료 구축, 표면류 흐름 계산, 침수범람도 작성 순으로 검토를 수행하였다.
- 본 연구에서는 지하철 정거장 공사구간 내에 존치하고 있는 광역상수관이 정거장 공사 중 파손에 의한 분출유량이 정거장 구간 및 주변지역에 미치는 영향을 검토 하였다.
제안 방법
- 검토 시나리오는 정거장 파손 위치에 따른 영향을 확인하기 위해 정거장 중간지점, 정거장 남측지점 파손 시나리오와 유량에 따른 영향을 확인하기 위해 동시파손 시(∅1800, ∅2300) 와 단일 파손시로 구분하여 시나리오를 설정하였다.
- 광역상수관 파손에 따른 분출유량은 2차원 부정류 흐름 해석을 위해 상수관 공급량 770,000㎥/day를 기준으로 광역상수관별 관경 비율에 맞춰 초당 흐르는 유량으로 환산하여 유입조건을 설정하였다. 검토 시나리오는 정거장 파손 위치에 따른 영향을 확인하기 위해 정거장 중간지점, 정거장 남측지점 파손 시나리오와 유량에 따른 영향을 확인하기 위해 동시파손 시(∅1800, ∅2300) 와 단일 파손시로 구분하여 시나리오를 설정하였다.
- 침수양상 분석 방법은 광역상수관 파손시 분출유량 산정, 지형자료 구축, 표면류 흐름 계산, 침수범람도 작성 순으로 검토를 수행하였다. 광역상수관 파손에 따른 분출유량은 상수관 공급량 770,000㎥/day를 기준으로 초당 흐르는 유량(2차원 부정류 흐름 해석)으로 환산하여 유입조건으로 선정하고, 파손위치 및 분출유량에 따른 시나리오를 설정하였다.
- 광역상수관 파손에 따른 침수해석을 위해 광역상수관 파손시 분출유량 산정, 지형자료 구축, 표면류 흐름 계산, 침수범람도 작성 순으로 검토를 수행하였다.
- 대상지점의 지형자료는 1:1000 수치지형도를 이용하여 DTM을 작성하였으며, 비침수지역(건물 등)은 비활성영역으로 설정하여 지형자료를 구축하였다. 표면류 흐름 검토는 도시유역의 유출해석을 수행할 수 있는 2D 모델링 패키지인 TUFLOW 프로그램을 이용하였다.
- 먼저, 유입 조건은 광역상수도관의 일평균 유량인 770,000㎥/day을 광역상수관 파손에 따른 분출유량계산을 위해 각 송수유량을 초당 흐르는 유량으로 환산하여 상류경계조건으로 채택하였다. 지형자료 구축은 1:1000도 수치지형도를 이용하여 DTM(Disital Terrain Model)으로 변환하여 사업지형의 고도를 작성하였으며, 건물과 같은 지반고보다 고도가 높은 구역은 GIS를 이용하여 비활성영역으로 설정하여 실제 침수와 유사하도록 검토를 수행하였다.
- 먼저, 유입 조건은 광역상수도관의 일평균 유량인 770,000㎥/day을 광역상수관 파손에 따른 분출유량계산을 위해 각 송수유량을 초당 흐르는 유량으로 환산하여 상류경계조건으로 채택하였다. 지형자료 구축은 1:1000도 수치지형도를 이용하여 DTM(Disital Terrain Model)으로 변환하여 사업지형의 고도를 작성하였으며, 건물과 같은 지반고보다 고도가 높은 구역은 GIS를 이용하여 비활성영역으로 설정하여 실제 침수와 유사하도록 검토를 수행하였다. 표면류 흐름 검토는 도시유역의 유출해석을 수행할 수 있는 2D 모델링 패키지인 TUFLOW 프로그램을 이용하였다.
- TUFLOW 는 평균 깊이로 1차원 자유 표면 흐름을 시뮬레이션하는 프로그램으로 해안 지역의 침수, 하구, 홍수 피해 지역 그리고 도시 지역 내의 흐름 패턴을 확립하기 위하여 개발되었다. 침수범람도 작성은 분출된 표면흐름 유량이 최종 유출부(동막천, 파손위치부터 정북방향으로 약 600m)에 도달 하게 되는 시간이 사업지역의 최대 침수시간으로 설정하고 침수해석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 광역상수관 파손에 따른 파손지역 주변부에서 유량 분출에 의한 침수양상 및 분출지점에 위치하고 있는 지하시설물(지하철 정거장)에 대한 침수피해 영향을 검토하였다. 침수양상 분석 방법은 광역상수관 파손시 분출유량 산정, 지형자료 구축, 표면류 흐름 계산, 침수범람도 작성 순으로 검토를 수행하였다. 광역상수관 파손에 따른 분출유량은 상수관 공급량 770,000㎥/day를 기준으로 초당 흐르는 유량(2차원 부정류 흐름 해석)으로 환산하여 유입조건으로 선정하고, 파손위치 및 분출유량에 따른 시나리오를 설정하였다.
대상 데이터
- 대상지구는 경기도 용인시 동천동 일대로 광역상수관은 신수로 내에 위치하고 잇으며, 대상지구 인근 하천은 동막천으로 대상지역 우수는 동막천으로 방류되는 구조를 갖고 있다. 대상지구에는 현재 지하철 정거장 공사가 진행 중에 있다.
- 대상지구는 경기도 용인시 동천동 일대로 광역상수관은 신수로 내에 위치하고 잇으며, 대상지구 인근 하천은 동막천으로 대상지역 우수는 동막천으로 방류되는 구조를 갖고 있다. 대상지구에는 현재 지하철 정거장 공사가 진행 중에 있다.
데이터처리
- 지형자료 구축은 1:1000도 수치지형도를 이용하여 DTM(Disital Terrain Model)으로 변환하여 사업지형의 고도를 작성하였으며, 건물과 같은 지반고보다 고도가 높은 구역은 GIS를 이용하여 비활성영역으로 설정하여 실제 침수와 유사하도록 검토를 수행하였다. 표면류 흐름 검토는 도시유역의 유출해석을 수행할 수 있는 2D 모델링 패키지인 TUFLOW 프로그램을 이용하였다. TUFLOW 는 평균 깊이로 1차원 자유 표면 흐름을 시뮬레이션하는 프로그램으로 해안 지역의 침수, 하구, 홍수 피해 지역 그리고 도시 지역 내의 흐름 패턴을 확립하기 위하여 개발되었다.
성능/효과
- 39m로 분석되었다. CASE 1-2, CASE 1-3은 CASE 1-1과 비교하여 분출 유량이 작아 침수모의 결과다 저평가 되는 것으로 분석되었다.
- 광역상수관 파손에 따른 침수양상을 살펴본 결과, 광역상수관의 분출유량 규모 및 파손 위치에 따라 침수양상이 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 국지도 23호선과 경부고속도로의 경계부 사면에 위치하고 있는 ∅2300관 파손시(CASE 1-2) 침수범람 구역은 경부고속도로를 기준으로 동측으로 침수 범위가 크게 형성이 되어 있으며, 국지도 23호선 내부에 위치하고 있는 ∅1800관 파손시(CASE 1-3)의 경우 침수범람 구역은 경부고속도로를 기준으로 서측의 저지대를 중심으로 침수 범위가 크게 형성되어 있다.
- 상수관 공급량 기준으로 파손시 흐름 양상 분석 결과 분출 유량이 가장 큰 동시파손시(CASE 1-1, CASE 2-1)가 표면류 유출부 도달시간이 각 2시간 후, 1시간 40분 후로 가장 짧게 나타나는 것으로 검토 되었다. 특히, 대상지점을 기준으로 북서쪽에 위치한 분지형태의 지형조건을 갖는 구역으로 침수전파가 이루어지는 CASE 1-1 보다 유출부 방향으로 완만하게 경사를 이루는 구역으로 침수전파가 이루어지는 CASE 2-1의 유출부 도달시간이 약 20분 빠르게 검토 되었다.
- 이는 동측 주거지역의 저지대가 다소 많게 분포되어 있는 것에 기인되는 것으로 판단된다. 상수관 파손 후 분출유량의 유출부(동 막천)에 도달하는 시간은 CASE 2-1은 1시간 40분, CASE 2-2는 2시간 20분, CASE 1-3은 3시간 10분으로 분출유량 규모에 따라 도달시간이 상이한 것을 확인하였다.
- 정거장 중간지점 파손시 각 CASE별 분출 유량 흐름 양상 검토 결과 대상구간의 지형적 특성에 기인하여 정거장 기준 정북방향으로 흐름 양상이 전파되는 것으로 분석되었다. 상수관 파손 후 분출유량의 유출부(동막천)에 도달하는 시간은 CASE 1-1은 2시간, CASE 1-2는 2시간 30분, CASE 1-3은 3시간 50분으로 분출유량 규모에 따라 도달시간이 상이한 것을 확인하였다.
- 정거장 구간의 침수해석 결과는 분출유량이 가장 큰 동시파손 CASE인 1-1에서 최대 침수면적이 발생되었으며 CASE 1-1의 침수면적은 0.18ha로 정거장 전체 면적 0.45ha 대비 약 40%가 침수되는 것으로 분석되었다. 이때의 평균 침수심과 최대 침수심은 각각 0.
- 정거장 구간의 침수해석 결과는 분출유량이 가장 큰 동시파손 CASE인 2-1과 CASE 2-3에서 최대 침수면적이 발생되었으며 CASE 2-1의 침수면적은 0.43ha로 정거장 전체 면적 0.45ha 대비 약 96%가 침수되어 정거장 전체가 침수되는 것으로 분석되었다. 이때의 평균 침수심과 최대 침수심은 각각 0.
- 정거장 중간지점 파손시 각 CASE별 분출 유량 흐름 양상 검토 결과 대상구간의 지형적 특성에 기인하여 정거장 기준 정북방향으로 흐름 양상이 전파되는 것으로 분석되었다. 상수관 파손 후 분출유량의 유출부(동막천)에 도달하는 시간은 CASE 1-1은 2시간, CASE 1-2는 2시간 30분, CASE 1-3은 3시간 50분으로 분출유량 규모에 따라 도달시간이 상이한 것을 확인하였다.
- 지하철 정거장 주변부 침수해석 결과, 상수관 공급량 기준으로 정거장 남측지점에서 동시파손시 (CASE 2-1, 정거장 남측 노출부 인근)가 최대 침수심이 0.44m로 가장 높게 검토 되었으며, 분출 유량이 동일한 중간지점 동시파손시(CASE 1-1, 북동측 피난계단 인근) 최대 침수심 0.39m와 비교하여 약 0.05m가 높게 분석되었으며, 이는 파손 지점의 위치의 지형적 여건에 따라 최대 침수심 및 최대 침수 위치가 상이한 결과가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 정거장 주변부 최대 침수심은 0.
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