SWMM을 이용한 도시지역 내수침수 취약성 평가

손태석,강동호,장종경,신현석,Shon,Tae-Seok,Kang,Dong-Ho,Jang,Jong-Kyung,Shin,Hyun-Suk 한국방재학회 2010 한국방재학회논문집 Vol.10 No.4

도시지역의 지형적인 저지대, 배수능력 부족, 하수역류 노면배수 등은 내수침수의 주요원인이며 최근 기후변화에 따른 강우증가, 경제발전과 인구증가에 따른 급격한 도시화, 도시지역 불투수 면적의 증가는 도시지역 내수침수의 위험성을 가중시키고 있다. 이에 본 연구는 도시지역의 내수침수 위험도 분석을 위하여 부산시 대표 도시하천인 온천천을 대상유역으로 하여 SWMM 모형을 구축하고 각 소유역의 대표 우수관을 선정하여 강우에 의한 도시하천 내수침수 위험 취약성 분석을 실시하였다. 침수위험 취약성 분석을 위하여 SWMM모형 내 관거의 용량을 나타내는 지표인 Capacity를 이용하였으며 Capacity에 따라 내수침수 위험도를 1단계에서 4단계로 구분하였다. 내수침수 위험도 분석은 2009년 7월 7일 부산시 집중호우에 의한 실제침수 구역과 SWMM 모형의 모의에 의한 결과를 비교 분석하여 모형의 타당성을 입증하고 부산지점 빈도별(10, 20, 50, 100년) 지속시간별(6, 12, 18, 24hr) 확률강우량을 입력하여 내수침수 위험 취약성 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 도시지역의 내수침수 예경보 및 내수침수 취약지구 선정에 활용가능할 것이다. The topographical depressions in urban areas, the lack in drainage capability, sewage backward flow, road drainage, etc. cause internal inundation, and the increase in rainfall resulting from recent climate change, the rapid urbanization accompanied by economic development and population growth, and the increase in an impervious area in urban areas deteriorate the risk of internal inundation in the urban areas. In this study, the vulnerability of internal inundation in urban areas is analyzed and SWMM model is applied into Oncheoncheon watershed, which represents urban river of Busan, as a target basin. Based on the results, the representative storm sewers in individual sub-catchments is selected and the risk of vulnerability to internal inundation due to rainfall in urban streams is analyzed. In order to analyze the risk and vulnerability of internal inundation, capacity is applied as an index indicating the volume of a storm sewer in the SWMM model, and the risk of internal inundation is into 4 steps. For the analysis on the risk of internal inundation, simulation results by using a SMMM model are compared with the actual inundation areas resulting from localized heavy rain on July 7, 2009 at Busan and comparison results are analyzed to prove the validity of the designed model. Accordingly, probabilistic rainfall at Busan was input to the model for each frequency (10, 20, 50, 100 years) and duration (6, 12, 18, 24hr) at Busan. In this study, it suggests that the findings can be used to preliminarily alarm the possibility of internal inundation and selecting the vulnerable zones in urban areas.

도시 내 주거지역의 토지이용을 고려한 수문모형 기반의 비점오염원 부하량 산정

손태석,조은영,이태삼,신현석,Shon. Tae-Seok,Cho. Eun-Young,Lee. Tae-Sam,Shin. Hyun-Suk 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.6

도시유역의 비점오염원에 대한 분석 및 연구는 대상유역의 말단을 전체 유역의 모니터링 지점으로 선정하여 부하량을 산정하여 왔다. 그 결과, 유역면적 및 토지이용도에 비해, 오염부하량이 과소 과대평가 되고, 신뢰성이 낮은 부하량 산정은 개별토지이용에서 발생하는 비점오염원 정량화에 효과적으로 활용할 수 없다. 또한 강우 시 비점오염원 유출 특성에 근거하여 토지이용을 고려한 부하량 산정 기법의 필요성이 제기되어왔다. 이에 본 연구에서는 부산시를 대상으로 토지이용도에 따라 4개의 용도지역으로 구분하고, 그 중 주거지역을 대상으로 현장모니터링을 통해 적정모형을 구축하여 도시 내 주거지역의 비점오염원 부하량을 산정하였다. 그 결과, 강우량이 가장 많은 1999년도에 BOD가 310,127.74 kg/year, T-N이 98,155.67 kg/year, T-P가 18,391.72 kg/year으로 가장 높은 연간 부하량을 보여 강우-유출 모형인 SWMM의 최적화를 통해 유출특성에 민감한 비점오염원의 특성이 잘 반영된 것으로 판단되며, 연간 단위면적당 발생부하량 또한 77.13 kg/ha/year, 24.41 kg/ha/year, 4.57 kg/ha/year로 높았다. 또한 결과를 바탕으로 선행연구와의 고찰을 통하여 토지이용 특성에 따른 부하량 산정에 대한 본 연구의 적정성을 평가하고, 개선방향을 도출함으로써 본 기법의 국내 적용 가능성을 평가하였다. The precedent researches of non-point pollutants source analysis in urban area have been computed load based on representative basin which is located at the end of object watershed. The result of this, pollutants load has been underestimated or overestimated than status of land uses in area. Thus, the computation of unreliable load is no longer suitable for non-point pollutant source quantitative analysis. Moreover, there is demand of load computation method considering land uses of object watershed based on non-point pollutant source runoff characteristic. In view of these aspects, the research is not only required to consider separated sub-basins which are distributed according to land uses, but also needed to develop a suitable model which is reflected rainfall-runoff relation. This study distributes urban area by land uses in four kinds and the residential area is especially chosen for object watershed. The on-site monitoring has been performed to collect data in object watershed as well. On top of that, the SWMM was developed using monitoring data and applied to `Oncheon-Guje stream` in Busan city to compute reliable pollutants load considering residential land uses. Computed load using SWMM modeling is the highest in 1999 which is the year of the highest precipitation during 1998-2007. This results show that rainfall-runoff relation is reflected well through SWMM to compute non-point pollutant loads. Finally, this study tried to compared with precedent study`s results to review and confirm usefulness of this study in order to reconsider its application in Korea.

기후변화를 고려한 낙동강 유역의 수온과 수질 탄성도 분석

손태석 ( Tae Seok Shon ),이규열 ( Kyu Yeol Lee ),임태효 ( Tae Hyo Im ),신현석 ( Hyun Suk Shin ) 한국물환경학회 2011 한국물환경학회지 Vol.27 No.6

Climate change has been settled as pending issues to consider water resources and environment all over the world, however, scientific and quantitative assessment methods of climate change have never been standardized. When South Korea headed toward water deficiency nation, the study is not only required analysis of atmospheric or hydrologic factors, but also demanded analysis of correlation with water quality environment factors to gain management policies about climate change. Therefore, this study explored appropriate monthly rainfall elasticity in chosen 41 unit watersheds in Nak-dong river which is the biggest river in Korea and applied monitored discharge data in 2004 to 2009 with monthly rainfall using Thiessen method. Each unit watershed drew elasticity between water temperature and water quality factors such as BOD, COD, SS, T-N, and T-P. Moreover, this study performed non-linear correlation analysis with monitored discharge data. Based on results of analysis, this is first steps of climate change analysis using long-term monitoring to develop basic data by Nak-dong river Environmental Research Center (Ministry of Environment) and to draw quantitative results for reliable forecasting. Secondary, the results considered characteristic of air temperature and rainfall in each unit watershed so that the study has significance its various statistical applications. Finally, this study stands for developing comparable data through The 4 major river restoration project by Korea government before and after which cause water quality and water environment changes.

실시간 수문자료를 이용한 온천천 유역의 CSOs 분석

손태석(Shon, Tae Seok),주재승(Joo, Jae Seung),이상구(Lee, Sang Gu),정민호(Jung, Min ho),신현석(Shin, Hyun Suk) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

기후변화에 따른 강우 경향성 및 유출과의 탄성도 분석

손태석(Shon Tae Seok),신현석(Shin Hyun Suk) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.5B

기후변화는 기후 시스템을 구성하는 대기, 해양, 생물, 빙하, 육지 등의 다양한 구성요소에 작용하여 자연 생태계와 인간의 사회 및 경제 시스템에 커다란 영향을 미치고 있다. 이로 인한 현재의 기후변화의 영향을 산정하는 일은 기후변화에 적응하는 가장 중요한 요소가 될 것이다. 따라서 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 강우의 경향성 분석을 통하여 기후변화의 영향을 규명하고, 기후변화가 수문학적 요소에 미치는 영향을 파악하기 위하여 강우와 유출의 탄성도 분석을 하였다. 강우의 경향성 분석을 위하여 낙동강 주요지점의 기상청 강우자료를 수집하여 년, 계절, 월 단위로 재추출하여 경향성 분석 자료로 이용하였고, 강우와 유출 탄성도 분석에서는 WAMIS에서 제공하는 면적평균강우와 장기유출 자료를 수집하여 년, 계절 분석을 하였다. 그리고 본 연구의 탄성도 분석 결과와 국외의 타 연구와의 탄성도 분석결과를 비교분석 해 봄으로써 본 연구결과의 타당성을 입증하였다. 향후 본 연구의 결과를 토대로 기후변화로 인한 낙동강 유역의 유출량 증대로 인한 수공 구조물의 치수능력 증대 방안과 해당유역 기후변화에 따른 물환경 적응방안 연구에 활용할 수 있을 것이다. Climate changes affect greatly natural ecosystem, human social and economic system acting on constituting the climate system such as air, ocean, life, glacier and land, etc. and estimating the current impact of climate change would be the most important thing to adapt to the climate changes. This study set the target area to Nakdong river watershed and investigated the impact of climate changes through analyzing precipitation tendency, and to understand the impact of climate changes on hydrological elements, analyzed elasticity of precipitation-streamflow. For the analysis of precipitation trend, collecting the precipitation data of the National Weather Service from r에or points of Nakdong river watershed, resampling them at the units of year, season and month, used as the data of precipitation trend analysis. To analyze precipitation-streamflow elasticity, collecting area average precipitation and long-term streamflow data provided by WAMIS, annual and seasonal time-series were analyzed. In addition, The results of this study and elasticity, and other abroad study compared with the elasticity analysis and the validity of this study was verified. Results of this study will be able to be utilized for study on a plan to increase of flood control ability of flooding constructs caused by the increase of streamflow around Nakdong river watershed due to climate changes and on a plan of adapting to water environment according to climate changes.

SWMM을 이용한 도시유역 처리분구별 비점오염원 기여도 분석

손태석(Shon, Tae Seok),신현석(Shin, Hyun Suk),김미은(Kim, Mi Eun),이정택(Lee, Jung Taek),강봉권(Kang, Bong Kwon) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

낙동강수계 수질오염총량관리를 위한 시범소유역 유황별 유달율 산정방법 연구

손태석 ( Tae Seok Shon ),박재범 ( Jae Bum Park ),신현석 ( Hyun Suk Shin ) 한국물환경학회 2009 한국물환경학회지 Vol.25 No.5

기후변화에 따른 낙동강 유역의 기온 경향성 및 수온과의 탄성도 분석

손태석 ( Tae Seok Shon ),임용균 ( Yong Gyun Lim ),백명기 ( Meung Ki Baek ),신현석 ( Hyun Suk Shin ) 한국물환경학회 2010 한국물환경학회지 Vol.26 No.5

부하지속곡선과 유량-부하량 상관곡선을 이용한 낙동강 유역의 오염총량평가

손태석(Shon,Tae Seok),주재승(Joo,Jae Seung),박재범(Park,Jae Beom),신현석(Shin,Hyun Suk) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 B Vol.31 No.5B

유역관리제도로써 시행 중인 현재의 수질오염총량관리제도의 기준유량은 과거 10년 평균저수량을 적용하고 있으며, 오염총량관리 이행평가는 단위유역별 목표수질을 만족할 수 있는 부하량에 대한 관리를 통해 시행되고 있다. 현재의 단순화되고 평균화된 개념의 기준유량을 이용한 단위유역별 부하량 할당과 관리는 목표수질 달성이라는 규제 기준을 달성하기 위한 관리측면에서의 편리성은 있으나 유역관리를 통한 유역 혹은 수체의 건전한 회복과 평기를 통해 문제점을 도출하고 해결하고자 하는 근본적인 유역관리의 역할은 미흡하다. 동일한 수질 농도를 유지, 관리하기 위해서는 매시간, 매일 변동하는 유량, 즉 전체유량을 고려한 부하량 관리를 통해서만 하천 생태계의 건강성을 유지할 수 있으며 이를 위해서는 전체 유량 규모를 고려해야 한다. 전체 유량 규모를 고려한다는 의미는 자연 현상인 강우-유출에 의해 다양하게 변동되는 유량과 인위적인 조절 유량 등을 고려한 오염총량관리 기준 설정과 이러한 양상을 반영한 과학적, 합리적인 평가가 가능하다는 의미이다. 이에 본 연구에서는 전체 유량 규모가 고려되는 유량-부하량 상관곡선을 이용한 오염총량평가 기법을 개발하고 이를 낙동강 수질 오염총량관리 단위유역에의 실적용을 통해 문제점과 개선방향을 도출하고 본 기법의 국내 오염총량관리의 부하량 할당 및 이행평가에의 적용 가능성을 평가하였다. The TMDL standard flow as applying watershed management regime uses the average low flow of past 10 years. Moreover, the TMDL implementation assessment has been enforced through management of pollutant load satisfied objective water quality. Even though the present allocation and management through averaged low flow are still convenient, they are not enough to solve ultimate goals of watershed management to keep up recovery of water body. To maintain the same water quality concentration, the standard flow is required to consider total discharge in management plan which helps to keep healthy ecosystem. In view of this, it would be possible to approach reasonable assessment by reflecting variably changeable discharge from precipitation-streamflow relation and the TMDL standard establishment considering artificial regulated flow. Therefore, this study attempts to develop the TMDL method using Load Duration Curve (LDC) and Streamflow-Load Rating Curve (QLRC) considering total discharge and finds drawbacks with solutions as applying on Nakdong river TMDL unit watershed. Finally, this research evaluates possibility of application on pollutant load allocating and implementation assessment in Korea.

장기적으로 기후변화가 댐 지점의 유출에 미치는 영향 분석

손태석 ( Tae Seok Shon ),김미은 ( Mi Eun Kim ),주재승 ( Jae Seung Joo ),임지예 ( Ji Ye Im ),신현석 ( Hyun Suk Shin ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2011 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2011 No.-