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수치표고모델 기반 하천구역 지형분석 및 하천구역 결정 개선 연구
정순찬(Sun-Chan Jung ),심규성(Gyoo-Seong Sim),이태근(Tae-Geun Lee) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.12
현재 우리나라는 하천의 다양한 이용과 홍수피해 방지를 목적으로 하천법 및 토지이용규제법에 의하여 하천의 일정한 공간범위를 하천구역으로 지정고시하고 있으며 하천구역에 포함된 토지에는 각종 규제가 가해지고 있다. 하천기본계획 수립 시 하천구역 결정에 있어 토지소유자와 관리기관 사이에는 다양한 분쟁이 발생하고 있으며 그 발생건수는 토지이용의 고도화에 따라 점차 증가하고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 다음과 같은 연구를 수행하였다. 첫째, 기존 하천법상의 하천구역 결정 규정의 문제점을 분석하고 이를 통해 무제부 구간(하천구간 중 제방이 설치되어 있지 않은 구간)의 하천구역 결정시 수치표고모델(DEM: Digital Elevation Model, 이하 DEM)을 이용한 평면계획의 필요성을 제안하였다. 둘째, 기존 고시된 하천구역선의 표고가 하천법상의 규정(무제부 구간에 대한 하천구역 결정 규정)에 부합되는지를 알아보기 위해 하천 3곳의 무제부 구간을 선정하여 계획홍수위와 하천구역선의 지형표고를 비교하였다. 비교결과 대부분의 측선에서 하천구역선의 지형표고가 계획홍수위에 비하여 과다 결정된 것으로 나타났다. 셋째, 드론을 이용한 하천구역 결정 방법의 적용성을 평가하기 위해 저해상도 DEM자료와 드론측량에 의해 작성된 고해상도 DEM을 사용하여 각각의 하천구역선의 표고편차를 비교하였다. 비교 결과 두 표고편차 집단 간에는 통계적으로 의미 있는 차이가 도출되었으며 이를 통해 무제부 구간에 대해서 드론측량을 실시하여 하천구역을 결정하는 것이 효과적인 방법임을 제안하였다. 향후 본 연구의 성과를 활용할 경우 하천구역을 보다 효과적으로 결정할 수 있으며 이를 통해 하천인근에서 발생되는 민원을 현저히 저감시키고 하천 인근의 토지이용을 고도화 할 수 있을 것으로 기대한다. Currently, numerous disputes between landowners and management agencies have arisen in determining river zones in Korea. Moreover, the number of such disputes is gradually increasing with the increase in land use. Hence, this study proposed to solve this problem by implementing the following steps. First, this study analyzed the problems in river zone determination under the River Act. Subsequently, this step suggested that a plan based on a Digital Elevation Model (DEM) is needed while determining a river zone in the levee-free section. Second, three rivers were selected to compare the elevation of the design flood level and river zone line of the levee-free section. Third, the elevation deviation from low-resolution DEM data and high-resolution DEM by drone surveying were compared to evaluate the applicability of DEM by drone surveying. As a result, statistically significant results were obtained between the two groups. These results proved that it is more effective to determine the river zone by conducting a drone survey on areas where civil complaints were filed.
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GIS 홍수범람 경계 영향인자 선정 및 경계 조정방법에 관한 연구
심규성(Gyoo-Seong Sim),정순찬(Sun-Chan Jung),임동화(Dong-Hwa Lim),신희재(Hee-Jae Shin) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.3
현재 홍수방어 대응기관인 환경부 및 행정안전부에서는 비구조적 대처방안으로써 다양한 형태의 홍수지도가 제작되어 활용되고 있다. 이러한 홍수지도의 홍수범람경계는 하천주변 제내지의 특성 및 중요도에 따라 2차원 홍수범람해석으로 결정하기도 하지만 대부분의 지역은 계획홍수위를 기준으로 그 이하의 지형을 모두 홍수범람경계로 결정한다. 이러한 방법은 GIS 홍수범람 해석방법이라 칭하고 있으며 홍수지도 작성 외에 다차원 홍수 피해 분석에 의한 치수경제성 평가에도 활용되고 있다. 일반적으로 GIS 홍수범람 해석 방법은 홍수범람경계를 비교적 손쉽게 결정하는 장점이 있으나 홍수범람경계가 과다하게 나타나는 구조적 한계가 있으며 이는 홍수피해규모의 왜곡, 풍수해 보험료의 과다산정 등 다양한 문제를 야기 시킨다. 본 연구는 이러한 GIS 홍수범람 해석방법에 의한 홍수범람 경계의 과다산정 문제를 해결하기 위해 기존 홍수지도가 작성된 지역에 대해 2차원 홍수범람 해석(HEC-RAS 5.0)을 수행하였다. 또한 홍수범람 해석 시 사용되는 일반적인 수리적 인자 외에 「월류단면적비」와 「월류체적 감소율」 인자를 새로 고안하였으며 이를 홍수범람 경계에 영향을 미치는 독립변수 와 종속변수로 정의하여 통계분석을(다중 선형회귀분석) 실시하였다. 이를 통해 GIS 홍수범람 해석으로 작성된 홍수범람경계의 월류체적을 2차원 홍수해석에 의해 작성된 월류체적을 기준으로 적절히 조정할 수 있는 산식을 개발하였다. 또한 이 산식을 만봉천에 적용하여 그 적용성을 검증하였다. 향후 대상하천의 범위를 확대하여 조정산식을 보완한다면 기존 GIS 홍수범람 해석으로 작성된 홍수범람경계의 합리적 조정이 가능할 것으로 판단된다. Currently, various types of flood maps are produced and used as non-structural countermeasures by the Ministry of Environment and the Ministry of the Interior and Safety, which are flood defense response agencies. The flood inundation boundary of a flood map is determined by 2D flood inundation analysis according to the characteristics and importance of the inland around the river, but most areas determine all topographies below that based on the design flood level. The GIS flood inundation analysis has the advantage of determining the flood inundation boundary relatively easily, but there is a structural limitation in that the flood inundation boundary appears excessive. To solve the problem of overestimating the flood inundation boundary of the GIS flood inundation analysis, this study conducted a 2D flood inundation analysis (HEC-RAS 5.0) for areas where flood maps were prepared by the existing GIS flood inundation analysis. In addition to the general hydraulic factors used in the analysis of flood inundation, factors called Overflow Cross Section Area Ratio and overflow volume Decrease Ratio were newly devised. This was defined as an independent variable and a dependent variable affecting the flood inundation boundary, and statistical analysis (multi-linear regression analysis) was conducted. Through this, an equation was developed that can appropriately adjust the overflow volume of the flood inundation boundary prepared by the GIS flood inundation analysis based on the overflow volume prepared by the two-dimensional flood analysis. In the future, if the number of target rivers is expanded and verified to supplement the equation, rational adjustment of the flood inundation boundary prepared by GIS flood inundation analysis is possible.
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