초록 ▼

다. 과업의 배경 및 목적
(1) 배경
○ 4대강 준공후 변화된 하천현황에 적합한 조도계수 보정 필요
- 4대강 사업 준공후 개발된 2012년 수위-유량관계곡선의 적용성 검토 및 다기능 보 운영자료를 이용한 구간별 조도계수 보정
○ 낙동강 8개 다기능 보 영향을 반영하기 위한 홍수해석 기법 필요
- 보 수문조작 등 실제 보 운영을 고려한 홍수해석 기법 필요
- 홍수예보 측면에서 다기능 보로 인한 수리특성 변화를 현실적으로 반영할 수 있는 새로운 홍수해석 기법 개발
○ 낙동강 수리학적 홍수예측

다. 과업의 배경 및 목적
(1) 배경
○ 4대강 준공후 변화된 하천현황에 적합한 조도계수 보정 필요
- 4대강 사업 준공후 개발된 2012년 수위-유량관계곡선의 적용성 검토 및 다기능 보 운영자료를 이용한 구간별 조도계수 보정
○ 낙동강 8개 다기능 보 영향을 반영하기 위한 홍수해석 기법 필요
- 보 수문조작 등 실제 보 운영을 고려한 홍수해석 기법 필요
- 홍수예보 측면에서 다기능 보로 인한 수리특성 변화를 현실적으로 반영할 수 있는 새로운 홍수해석 기법 개발
○ 낙동강 수리학적 홍수예측 모형의 하류단 경계조건 개선
- 하구둑 내수위의 영향을 받는 낙동강 하류부 홍수예측 정확도 제고 필요
- 낙동강 하구둑 증설로 인한 내수위 변화에 대비하여 수리학적 접근방법을 활용한 하류단 경계조건 지정방법의 다변화

(2) 목적
○ 4대강 사업의 준공 및 하구둑 증설 등의 변화된 하천환경 반영과 준공후 흥수 사상과 다기능 보 운영상황 반영에 의한 홍수예보 모형 최적화
- 모형의 정확도 및 안정성 확보를 위한 수리학적 홍수예측기술 개발 및 낙동강 수리학적 홍수예보시스템 개선

라. 과업수행내용
(1) 실시간 수익보정 기술 개말
○ 홍수예측 시점까지의 수위기록을 실시간으로 홍수예보 시스템에 반영함으로써 흥수위 예측 한계를 보완하여 홍수예보의 정확도를 향상시키는 기술
○ FLDWAV 모형의 Lock & Dam 기능 개선을 통한 실시간 수위보정 모듈 개발

(2) 다기능 보 예축방류랑 반영모듈 개발
○ 갈수기 하천유지유량 공급 등 보 수문개방에 따른 하류 영향 평가 모듈
- 다기능 보를 기준으로 낙동강 수리학적 모형을 8개 구간으로 분리하고 각 보에서 예측된 방류량을 직접 입력하여 보 하류부 첨두 도달시간 및 수위 상승량 사전 분석

(3) 홍수예측 정확도 향상을 위한 수리학적 모형 개선
○ 주요 지류 및 측방유입 조건 반영방법 개선
- 주요 지류의 하류단의 실측 유량, 수문모형에 의한 예측유량, 수리모형에 의한 예측유량, 수위-유량관계곡선 검토로부터 주요 지류로부터 유입되는 유량의 반영방법 개선
- 길안천, 내성천, 영강, 병성천은 각각 길안, 향석, 점촌, 병성 수위관측소의 수위-유량관계 반영, 밀양강과 양산천은 수위-유량관계 반영의 한계점 분석, 나머지 지류는 기존방법 유지
○ 하류단 경계조건 반영방법 개선
- 낙동강 하구둑 하류방향으로 약 9 km 수리학적 모형을 확장하고, 하구둑은 다기능 보와 같이 실시간 수위보정 기술을 적용하였으며, 하류단 경계조건은 부산 예측조위 활용
- 낙동강 하구둑 흐름특성 분석결과, 홍수위 상승 초기의 내수위 계산결과와 실측수위의 차이는 비교적 작은 유량 규모에서 파랑 효과로 상승된 부산조위의 영향으로 분석되었으므로 향후 부산조위와 풍속간의 상관성 분석 등이 필요하며, 홍수량이 증가된 상황에서는 내수위 계산결과와 실측치가 잘 일치하고 있어 개선된 하류단 경계조건의 적용성 확인

(4) 모형 보정 및 검증
○ 2011년 3개 홍수사상 및 2012년 1개 홍수사상을 대상으로 추정된 유량별 조도 계수를 활용하여 모형 보정 후 2012년 9월 홍수사상에 적용하여 모형 검증
- 모형 검증 결과, 주요 예보지점에서 계산 수위와 실측 수위의 RMSE는 낙동 0.15 m, 왜관 0.31m, 현풍 0.56 m, 진동 0.12 m, 삼랑진 0.42 m, 구포 0.25 m로 나타났고, 다기능 보에서 계산된 보 방류량 또한 한국수자원공사에서 제공하는 보 방류량 및 자동유량측정 결과와 비교하여 잘 일치하였 으며, 실시간 수위보정 기술을 적용하지 않았던 2011년 홍수사상에 대한 모형 보정결과와 비교하여 홍수해석의 정확도 개선 확인

(5) 홍수예보 선진화를 위한 시범체계 구축
○ 본류 상하류의 수위 및 유량자료를 이용한 미계측유역 유입량 추정
- 낙동강 일선교 및 구미 지점의 수위-유량관계곡선으로부터 산정된 유량 자료를 활용하여 감천 유입량을 추정한 결과, 상대적으로 짧은 시간간격으로 평균 흐름특성을 고려할 경우 지류 유입량의 오차가 커질 수 있음을 확인하였고, 이와 같은 방법의 적용을 위해서는 유량 측정결과의 정확도 향상과 수위-유량관계곡선 작성기술의 개선이 필요함
○ 추계학적 홍수위 예측모형 시범적용
- 달성보~합천·창녕보 구간에 MCS 기법을 이용한 추계학적 홍수위 예측모형을 구축하고, 조도계수 및 하천단면의 변동성을 입력자료로 활용하여 계획홍수량 규모에서 분석한 결과 첨두홍수위가 평균 약 80cm의 차이가 나타날 수 있음을 확인하였음. 추계학적 흥수위 예측모형은 향후 선행예 보시간의 정량화에 활용될 것으로 예상되나 본 과업에서 고려된 인자 이외에 강우 예측량, 강우-유출 모의에 의한 유입량 등 다양한 불확실성 인 자의 정량화가 필요함
○ 홍수예보 실무자 업무 효율성 향상을 위한 전산시스템 개선
- 본 과업에서 개발된 실시간 수위보정 기술의 시스템 반영과 함께 하천단면 변화 및 흐름저항 반영을 위한 GUI 기반 모듈을 개발하여 전산시스템에 도입하였고, 시범적용된 달성보~합천·창녕보 구간에 추계학적 홍수위 를 표출할 수 있도록 시스템 개선
○ 수리학적 흥수예측 시스템의 예측정확도 평가
- 금회 개발된 기술을 도입한 홍수예보 시스템의 예측정확도를 평가한 결과, 남강 합류점을 기준으로 상류에 위치한 주요 예보지점인 낙동, 왜관, 현풍은 지류 유입량의 영향을 크게 받으므로 선행예보시간 3시간에서 평균 0.3m의 절대편차를 보였고, 하류에 위치한 진동, 삼랑진, 구포의 경우는 선행예보시간 10시간까지 0.3m의 평균 절대편차를 나타냄. 이러한 결과는 향후 홍수예보 업무 수행에 있어 실무자가 참고할 수 있는 기대값으로 판단됨

마. 과업성과의 활용방안
○ 본 과업을 통하여 개발된 수리학적 홍수예측 기술과 홍수예측 정확도 향상을 위한 시스템의 개선사항은 4대강 통합홍수예보 모형에 반영되었고, 홍수예보 실무에 직접 적용하기에 추가 연구가 필요하거나 지속적인 검증이 필요한 부분은 낙동강 자체모형(별도구축)에 반영함

● 4대강 통합홍수예보 모형 반영
▷ 지류 및 측방유입랑지정 방법
▷ 유랑별조도계수 보정결과
▷ 실시간수위보정기술
▷ 수리학적 기법에 의한 하구독 내수위 예측 기술

● 낙동강 자제모형 반영
▷ GUI 기반이천단면 및 유량별 조도계수 반영 모듈
▷ 유랑별 조도계수의 최적구간 및 상하한계 분석 결과
▷ 추계학적 홍수위 예측기술
▷ 보 예측방류량 반영기술

( 출처: 요약문 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 참여연구진 ... 3
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 13
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 17
• 제1장 서론 ... 27
• 1.1. 과업의 목적 ... 29
• 1.2. 과업의 필요성 ... 30
• 1.3. 과업의 범위 및 내용 ... 32
• 제2장 홍수예보 시스템 현황 및 개선방향 ... 35
• 2.1. 낙동강 홍수예보 시스템 현황 ... 37
• 2.1.1. 수문학적 예측모형 현황 ... 38
• 2.1.2. 수리학적 예측모형 현황 ... 41
• 2.2. 수리학적 홍수해석 관련 연구동향 ... 62
• 2.3. 개선방향 ... 71
• 제3장 정확도 향상을 위한 홍수예측기법 개발 ... 73
• 3.1. 보 반영을 위한 내부경계조건 ... 75
• 3.1.1. 수문 조작에 따른 방류량 산정 ... 75
• 3.1.2. Lock & Dam 기능에 의한 보 반영 ... 82
• 3.2. 실시간 수위보정 기술 개발 ... 85
• 3.2.1. 수위보정의 필요성 ... 85
• 3.2.2. 실시간 수위보정 기술 ... 86
• 3.3. 보 예측방류량 반영 모듈 ... 88
• 제4장 수리학적 모형 개선 ... 93
• 4.1. 하류단 경계조건 반영방법 개선 ... 95
• 4.2. 홍수예측 정확도 향상을 위한 수리학적 모형 개선 ... 100
• 4.2.1. 지류 및 측방유입 검토 ... 103
• 4.2.2. 지류 및 측방유입 조건 개선 ... 130
• 4.3. 최종 홍수예측모형 구성 ... 143
• 제5장 모형의 적용 및 검증 ... 147
• 5.1 홍수예측모형 보정 ... 151
• 5.1.1. 2011년 6월 홍수사상 ... 151
• 5.1.2. 2011년 7월 홍수사상 ... 162
• 5.1.3. 2011년 8월 홍수사상 ... 173
• 5.1.4. 2012년 8월 홍수사상 ... 184
• 5.1.5. 유량별 조도계수 산정 ... 195
• 5.2. 홍수예측 시스템 검증 ... 201
• 5.2.1. 2012년 9월 홍수사상 ... 201
• 제6장 홍수예보 선진화를 위한 시범체계 구축 ... 219
• 6.1. 지류유입량 예측 기술 검토 ... 221
• 6.1.1. 홍수파 전파 및 지체의 이론적 검토 ... 223
• 6.1.2. 이론의 적용 ... 230
• 6.1.3. 지류유입량 예측을 위한 홍수파 이론 적용결과 요약 ... 240
• 6.2. 추계학적 홍수위 예측모형 ... 242
• 6.2.1. 조도계수의 변동성 ... 242
• 6.2.2. 추계학적 홍수위 예측 결과 ... 244
• 6.2.3. 하천단면의 변동성 ... 247
• 6.2.4. 추계학적 홍수위 예측 결과 요약 ... 249
• 6.3. 홍수예보 시스템 개선 ... 251
• 6.4. 예측정확도 평가 ... 259
• 6.4.1. 예측정확도 평가 방법 ... 259
• 6.4.2. 낙동강 주요 예보지점에 대한 예측 정확도 평가 ... 260
• 제7장 결론 ... 271
• (1) 낙동강 홍수예보 모형의 개선방향 제시 ... 273
• (2) 홍수예측 정확도 향상을 위한 기술 개발 ... 274
• (3) 지류 및 측방유입 검토 및 모형 검·보정 ... 275
• (4) 홍수예보 선진화를 위한 시범체계 구축 ... 275
• (5) 활용방안 ... 276
• 참고문헌 ... 279
• 부록 하도단면 구성 ... 283
• 끝페이지 ... 319