초록

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본 연구는 황구지천 인접 지역의 홍수지도를 작성하기 위하여 황구지천 제방 파제시 홍수범람 모의를 실행하였다. 홍수범람모의에 적용한 수치모형은 FLUMEN이며 황구지천 세마교부터 수직교 구간 인접지역의 홍수범람을 모의하였다. 수치지형도에 의한 지형자료와 함께 조도계수 및 홍수수문곡선운 황구지천 관련 계획보고서의 자료를 인용하였다. 월류에 의한 범람 양상을 파악하기 위하여 확률홍수시 현 제방고를 적용한 초기 침수 빈도를 적용하였다. 범람시나리오를 작성하기 위하여 2개의 파제위치를 선정한 후 범람 모의를 수행하였다. FLUMEN은 미리 제방을 파제한 후 처오름 해석으로 모의하는 방법과 하도에 물이 가득 찬 후 제방을 파괴하는 방법이 있으며 본 연구에서는 전자의 방법을 적용하였다. 제방의 범람에 따른 침수시간, 유속분포의 변화, 침수심, 침수면적 등을 산정하고 제방의 파제에 따른 침수시 파제폭에 관한 변화를 주어 범람면적의 변화 및 시간의 변화 수문곡선상 문제점을 검토하여 해당지점의 적정한 파제폭, 침수심, 침수시간 등을 제시하여 홍수지도 작성시 필요한 자료를 제시하였다.

본 연구는 황구지천 인접 지역의 홍수지도를 작성하기 위하여 황구지천 제방 파제시 홍수범람 모의를 실행하였다. 홍수범람모의에 적용한 수치모형은 FLUMEN이며 황구지천 세마교부터 수직교 구간 인접지역의 홍수범람을 모의하였다. 수치지형도에 의한 지형자료와 함께 조도계수 및 홍수수문곡선운 황구지천 관련 계획보고서의 자료를 인용하였다. 월류에 의한 범람 양상을 파악하기 위하여 확률홍수시 현 제방고를 적용한 초기 침수 빈도를 적용하였다. 범람시나리오를 작성하기 위하여 2개의 파제위치를 선정한 후 범람 모의를 수행하였다. FLUMEN은 미리 제방을 파제한 후 처오름 해석으로 모의하는 방법과 하도에 물이 가득 찬 후 제방을 파괴하는 방법이 있으며 본 연구에서는 전자의 방법을 적용하였다. 제방의 범람에 따른 침수시간, 유속분포의 변화, 침수심, 침수면적 등을 산정하고 제방의 파제에 따른 침수시 파제폭에 관한 변화를 주어 범람면적의 변화 및 시간의 변화 수문곡선상 문제점을 검토하여 해당지점의 적정한 파제폭, 침수심, 침수시간 등을 제시하여 홍수지도 작성시 필요한 자료를 제시하였다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 연구에서는 FLUMEN 수치모형을 이용하여 황구지천 세마교 ～ 수직교 구간에 관한 범람해석을 모의 수행하였다. 대상구간의 침수면적, 침수심, 유속분포등의 범람해석을 수행하였으며 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
• 상습적인 홍수피해에 대비한 비구조적인 대책의 일환으로서 홍수관리 방법인 홍수지도제작은 상습침수 지역의 인명피해를 0(zero)으로 하며 경제적인 피해를 최소화 하는데 목적이 있다.
• 수지도는 그 자체만의 경계선만으로는 의미가 크지 못하다. 홍수경보의 전달체계, 합리적인 토지이용규제 및 개발계획 등의 비구조적인 대책과 서로 맞물려서 활용될 때 그 위력을 발휘하는 것이다.

제안 방법

• 본 연구에서는 FLUMEN 수치모형을 이용하여 황구지천 세마교 ～ 수직교 구간에 관한 범람해석을 모의 수행하였다. 대상구간의 침수면적, 침수심, 유속분포등의 범람해석을 수행하였으며 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
• 또한 파제 예상구간에서 하폭에 관한 제방 붕괴폭의 관계를 파제시 붕괴폭에 관한 실제조사 자료를 근거로 정립하여 제시하였다.
• 예상파제구간의 선정은 범람구역을 대상으로 제방구간의 측점별 초기침수빈도 산정시 제방의 월류 빈도가 가장 낮은 제방의 지점, 제방 호안별 소류력 검토시 소류력이 가장 크게 나타난 지점, 시설물 검토시 배수시설물 중 규격이 큰 시설물 지점, FLUMEN의 흐름해석시 흐름의 양상 및 속도벡터 값이 큰 지점 등 항목별 내용을 종합적으로 검토하여 중복되는 지점 및 각 항목에 따른 가중치를 적용하여 예상되는 파제구간을 선정하였다.
• 홍수에 의해서 제방이 파제되는 것을 가정하여 2개소의 파제지점을 선정하여 범람해석을 실시하였으며, 각 지점의 파제의 의한 침수분석은 다음과 같다.

대상 데이터

• 본 범람해석을 실시하는 구간은 현재는 농경지 지역으로 하천의 좌․우안이 대부분 농경지이며, 제내지의 일부구간이 농가 및 소규모 주거지역으로 조성되어 있다.

이론/모형

• 본 연구에서는 스위스의 Beffa에 의해 개발된 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine) 수치모형을 이용하여 황구지천 세마교 ～ 수직교 구간 인접지역의 홍수범람을 모의를 수행하였다.
• 본 연구에서는 월류에 의한 범람해석은 Dry Start 방법을 적용하여 해석하였으며, 파제에 의한 범람해석은 Hot Start 방법으로 해석을 실시하였으며 해석결과는 다음과 같다.

성능/효과

• 1) 파제1 지점에 대한 범람모의 결과 월류 범람과 비슷한 유형을 보이고 있으며, 파제1 지점은 최대 범람면적 1.05 ㎢, 최대 침수심은 2.5 m로 이는 파제구역이 비교적 좁고 배후지가 적어 파제에 의한 영향이 상대적으로 작기 때문인 것으로 판단된다.
• 2) 파제2 지점에 대한 범람모의 결과 최대 범람면적은 1.76 ㎢이며, 최대 침수심은 3.0 m 로 나타났으며, 제내지의 도로와 인접하여 범람면적이 도로를 넘지 않은 것으로 조사되었으나, 침수심은 파제1지점보다 제내지 표고가 낮아 침수심이 큰 것을 알 수 있다.
• 제방의 초기침수빈도 산정에 따른 제방의 월류에 의한 빈도를 검토한 결과, 용수제가 51년 빈도로 가장 작은 것을 알 수 있으며 내천제가 718년 빈도로 가장 큰 것을 알 수 있다. 이는 이상홍수 발생시 용수제는 홍수시 치수안전빈도가 낮은 제방임을 알 수 있다.
• 제방이 낮은 지점에서 월류로 인한 홍수범람의 양상은 초기침수빈도해석 결과와 유사한 것으로 나타났으며, 범람 해석결과 홍수에 의해 발생되는 월류 범람면적은 3.6 ㎢ 으로 나타났고, 침수심도 1.5 m ～ 2.0 m 발생 하는 것으로 나타났다.
• 황구지천 특성상 제내지가 평야지인 특성을 감안 하여 볼 때 농경지 대부분이 침수되는 것을 알 수 있으며, 그 영향은 제내지를 통과하는 도로나 지천의 경계까지 파제 영향이 발생하는 것으로 나타났다. 수지도는 그 자체만의 경계선만으로는 의미가 크지 못하다.
• 황구지천의 계획빈도인 100년 빈도에 대한 홍수수문곡선을 이용하여 하천제방의 월류에 대하여 모의한 결과, 초기침수빈도 검토시 제방의 높이가 낮은 용수제에서 가장먼저 월류가 발생하는 것으로 나타났으며, 홍수의 제방월류로 인해 발생되는 범람면적은 최대 3.6 ㎢, 평균침수심은 1.5m～ 3.0m 인 것으로 나타났다.

후속연구

• 본 연구결과는 지형측량을 통하여 정도 높은 격자체계를 구성하고 하도내외의 조도계수를 산정하면 황구지천 인접지역의 홍수지도 제작에 활용될 수 있어 홍수예경보, 토지이용계획 등의 수립에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

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