GIS를 이용한 2차원 수치모형의 자연하천 적용

김병현 ( Byung Hyun Kim ),한건연 ( Kun Yeon Han ) 한국지리정보학회 2009 한국지리정보학회지 Vol.12 No.3

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.

낙동강에서의 실시간 홍수예측을 위한 자료기반해석모형의 구축

한건연(Han, Kun Yeon),노홍식(Roh, Hong Sik),최현구(Choi, Hyun Gu),박세진(Park, Se Jin) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

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.

우수유출 저류지 최적 규모 및 위치 선정에 관한 연구

정재학(Chung Jae Hak),한건연(Han Kun Yeon),김동일(Kim Dong Il),김영주(Kim Yung Ju),정제호(Jung Jea Ho) 대한토목학회 2008 대한토목학회 학술대회 Vol.2008 No.10

유량 보간 신경망 모형의 개발 및 낙동강 유역에 적용

손아롱 ( Ah Long Son ),한건연 ( Kun Yeon Han ),김지은 ( Ji Eun Kim ) 한국환경영향평가학회 2009 환경영향평가 Vol.18 No.5

도시침수저감을 위한 배수펌프장의 최적운영모형

손아롱(Son, Ah Long),한건연(Han, Kun Yeon),김익준(Kim, Ik Jun) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

위험도 해석기법을 이용한 댐의 안전성 평가

이종석(Lee Jong Seok),한건연(Han Kun Yeon) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

상수관망에서의 통합적 신뢰도 해석기법

박재홍(PARK Jae Hong),한건연(HAN Kun Yeon) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

Riemann 해법을 이용한 댐 붕괴파의 전파 해석

김병현(Kim Byung Hyun),한건연(Han Kun Yeon),안기홍(Ahn Ki Hong) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.5B

댐 붕괴로 인한 극한홍수가 발생하였을 경우, 홍수경보에 대한 대응시간은 일반적인 홍수의 경우보다 훨씬 짧다. 수치모형은 홍수파의 전파양상을 예측하고, 범람지역, 홍수파 도달시간 그리고 침수심 등에 관한 정보를 제공하는데 있어 강력한 도구가 될 수 있다. 그러나 댐 붕괴로 인한 홍수파의 전파는 불연속 흐름이나 마른하도의 전파를 포함하고 있으므로, 수학적으로 표현하기 어려운 경우가 많다. 그럼에도 불구하고 최근에 유한체적기법을 이용하여 댐 붕괴로 인한 홍수범람을 모의하기 위한 수치모형의 개발이 많이 이루어졌다. 유한체적기법은 적분보존형 방정식을 기본으로 하고 있으므로, 불연속 흐름이나 충격파의 해석에 용이하다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 보존형 천수방정식의 해석을 위해 유한체적기법과 Riemann 근사해법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 그리고 예측단계와 수정단계에서 연속방정식과 운동량 방정식의 보존변수 재구성을 위해 수면경사법과 연계한 MUSCL 기법을 적용하여 시간과 공간에서 2차정확도를 얻었다. 개발한 유한체적모형을 2차원 부분적 댐 붕괴 해석 및 삼각형 융기를 가진 하도에 대한 댐 붕괴 해석에 적용하고, 적용결과를 실험자료 및 기존 연구자의 계산결과와 비교하여 개발모형을 검증하였다. When Catastrophic extreme flood occurs due to dam break, the response time for flood warning is much shorter than for natural floods. Numerical models can be powerful tools to predict behaviors in flood wave propagation and to provide the information about the flooded area, wave front arrival time and water depth and so on. But flood wave propagation due to dam break can be a process of difficult mathematical characterization since the flood wave includes discontinuous flow and dry bed propagation. Nevertheless, a lot of numerical models using finite volume method have been recently developed to simulate flood inundation due to dam break. As Finite volume methods are based on the integral form of the conservation equations, finite volume model can easily capture discontinuous flows and shock wave. In this study the numerical model using Riemann approximate solvers and finite volume method applied to the conservative form for two-dimensional shallow water equation was developed. The MUSCL scheme with surface gradient method for reconstruction of conservation variables in continuity and momentum equations is used in the predictor-corrector procedure and the scheme is second order accurate both in space and time. The developed finite volume model is applied to 2D partial dam break flows and dam break flows with triangular bump and validated by comparing numerical solution with laboratory measurements data and other researcher's data.