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김병현 ( Byung Hyun Kim ),한건연 ( Kun Yeon Han ) 한국지리정보학회 2009 한국지리정보학회지 Vol.12 No.3
현재까지 개발되고 있는 대부분의 유한체적모형은 가상하도 및 실험하도와 같은 단순하도에 적용하여 흐름율과 생성항의 균형문제를 해결하기 위한 여러 가지 노력들이 있어 왔다. 하지만, 실제 자연하천에서의 적용에서는 단순하도에서의 적용에서 나타나지 않았던 여러 가지 문제점들이 발생하며, 이러한 문제점들을 수치적으로 해결하여야 비로소 자연하천에서의 적용이 가능하다. 본 연구에서는 자연하천에 적용가능한 2차원 유한체적모형을 개발하여 2차원 부분적 댐 붕괴에 적용하여 개발모형의 정확성을 검증하고, 한강의 측량단면을 GIS를 이용하여 2차원 격자에 정확하게 반영할 수 있는 간단하고 효율적인 2차원 격자생성기법을 제안하였다. 그리고 제안된 기법으로 생성된 2차원 격자로 한강에 대한 흐름모의를 수행하고 계산수위와 실측수위를 비교하여 자연하천에 대한 개발모형의 정확성 및 적용성을 입증하였다. A lot of efforts have been made to resolve balancing problems between flux and source term and most finite volume models under development have been applied to simple channels such as imaginary and experimental channels. However, a number of numerical problems which can not be found in simple channels occur in the application to natural rivers and the problems should be resolved to apply finite volume models to natural rivers. In this study, 2D finite volume model which is applicable to natural rivers was developed and the accuracy of the developed model was validated through the application of partial dam break In addition, a simple and efficient 2D mesh generation method was suggested and the method can be accurately reflected to 2D mesh converted from surveyed cross sections in Han-river using GIS. The accuracy and applicability of the developed model on natural rivers were verified by performing simulation on Han-river using the generated mesh and comparing computed water elevation with measured water elevation.
홍수범람지도 작성을 위한 GIS기반 1차원 동역학적 해석 기법
김병현,최승용,한건연,Kim. Byung-Hyun,Choi. Seung-Yong,Han. Kun-Yeon 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.6
홍수는 한 국가의 발전에 영향을 미칠 수 있는 주요 자연재해 중 하나이다. 세계 각국에서는 댐, 저류지, 제방 등과 같은 수공 구조물의 설계빈도를 초과하는 이상 홍수가 발생할 경우에 대비하여 비구조적 대책의 일환으로 홍수범람지도를 작성하고 있다. 본 연구는 댐 붕괴에 대한 1차원 하천수리해석 모형(DAMBRK)과 GIS를 연계한 홍수범람지도 작성 방법에 관해 보여준다. 이를 위해 여러 가지의 댐 붕괴 시나리오에 따라 붕괴유출량을 산정하고, 이 중 가장 극한조건에 대한 하류부 홍수추적을 통해 하류부 주요지점별 첨두유량, 최고홍수위, 홍수파 도달시간, 최고홍수위 도달시간을 산정하고 최고홍수위와 좌 우 제방고도 비교한다. 그리고 이러한 하천수리해석 결과를 GIS를 연계하여 수심별 홍수범람지도를 작성하는 방법에 관해 상세하게 보여준다. 본 연구에서 제안한 홍수범람지도 작성방법은 홍수터 해석에 대해 1차원 하천수리해석 모형이 가지는 한계점을 보완할 수 있다. Flooding as one of the major natural disasters affects country`s economy. Most country is establishing a flood inundation maps as a non-structural measures to prevent damages from an abnormal flooding over the design criteria of hydraulic structures such as dams, storages, and levees et al. This study suggests method to establish GIS based inundation map induced by dam-break flood simulated by 1D hydrodynamic model(DAMBRK). In this study, the dam-break hydrograph were simulated by various scenario events and especially for the extreme event, peak discharge, peak water surface elevation, arrival time of flood wave and peak water surface elevation are calculated by flood routing at the control points and peak water surface elevation was compared with levee height to detect inundation. In addition, the detailed flood inundation mapping processes at each water level linking with GIS are presented in this study. The proposed method to establish a flood inundation map is able to complement the limitation of 1D hydrodynamic model in analyses of flood plains.
도시지역 도로 네트워크를 활용한 침수지역 예측에 관한 연구
손아롱,김병현,한건연,Son, Ah Long,Kim, Byunghyun,Han, Kun Yeon 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.2
본 연구에서는 도시지역의 침수해석시간 단축을 위하여 도로네트워크를 활용한 2차원 침수해석의 효용성을 살펴보고자 한다. 이를 위하여, 세가지의 모의조건을 설정하였으며, Case 1은 도로만 침수가 발생하는 조건, Case 2와 3는 도로 및 건물지역 모두 침수가 발생하는 조건이다. 따라서 Case 1은 수치지형도로부터 추출한 도로네트워크를 따라 격자를 구성하였으며, Case 2와 3는 각각 전체 연구유역에 대해 정형격자 및 비정형격자로 구성하였다. 각 조건을 2010년 9월 21일 발생한 집중호우로 인하여 침수피해가 발생한 삼성배수분구에 적용하였다. Case 2와 3의 정확도 및 계산시간을 Case 1과 비교함으로써, 본 연구에서 제안한 도로네트워크를 활용한 2차원 침수해석기법의 효율성을 검증하였다. 해석 결과, 총 침수해석시간은 Case 1, Case 2, Case 3 순으로 빨랐으며, 각 조건별 도로영역 내 침수 적합도는 85% 이상을 보여주었다. 그리고 건물 영역에 대한 침수는 본 연구에서 제시한 건물영역 침수등급지수로 산정하였으며, 세 조건 모두 유사한 결과를 보여주었다. 그러므로 본 연구에서 제안한 도로네트워크를 활용한 침수해석방법과(Case 1), 건물영역 침수등급지수는 도시지역의 실시간 침수예경보 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the efficiency of two-dimensional inundation analysis using road network was demonstrated in order to reduce the simulation time of numerical model in urban area. For this objective, three simulation conditions were set up: Case 1 considered only inundation within road zone, while Case 2 and 3 considered inundation within road and building zone together. Accordingly, Case 1 used grids generated based on road network, while Case 2 and 3 used uniform and non-uniform grids for whole study area, respectively. Three simulation conditions were applied to Samsung drainage where flood damage occurred due to storm event on Sep. 21, 2010. The efficiency of suggested method in this study was verified by comparison the accuracy and simulation time of Case 1 and those of Case 2 and 3. The results presented that the simulation time was fast in the order of Case 1, 2 and 3, and the fit of inundation area between each case was more than 85% within road zone. Additionally, inundation area of building zone estimated from inundation rating index gave a similar agreement under each case. As a result, it is helpful for study on real-time inundation forecast warning to use a proposed method based on road network and inundation rating index for building zone.