GIS/HEC-RAS를 연계한 상류수계의 3차원 홍수 시뮬레이션 = 3D Flood Simulation in the Upriver System linking GIS/HEC-RAS

국문 초록 (Abstract)

최근 지구 온난화의 영향으로 태풍과 집중호우의 발생빈도와 규모가 크게 증가함에 따라 홍수피해와 복구를 위한 비용부담이 크게 증가하고 있다. 이에 국내ㆍ외를 막론하고 자연재해에 대한 대응 및 저감기술의 개발에 주력하고 있으며 다양한 형태의 연구가 집중적으로 이루어지고 있는 상황이다. 홍수에 의한 피해는 수계의 상ㆍ하류 구별없이 발생하고 있다. 그러나 홍수 발생에 따른 침수 및 범람발생에 대한 모의와 피해경감을 위한 대부분의 연구는 인구 밀집지역인 하류지역에 집중되고 왔으며 상류지역에 발생하는 홍수피해에 대한 연구는 상대적으로 소홀히 다루어지고 있는 실정이다. 실제 2006년에 발생한 태풍 에위니아(EWINIAR)와 태풍 빌리스(BILIS)가 우리나라에 영향을 미쳤을 당시 남한강 상류수계에서 막대한 홍수피해가 발생하는 등 수계의 상류지역에서 홍수피해가 빈번히 발생하고 있다. 수계의 상류지역 홍수피해 양상은 하류지역의 홍수조절을 위해 축조된 댐에서 방류를 억제함으로써 우수의 배수가 원활히 이루어지지 않아 상류로 갈수록 수위가 급격하게 상승하게 되는 역류(Backwater)현상에 의한 것으로 분석되고 있다.
이에 본 연구는 수계의 상류지역에서 배수위의 영향에 의해 발생하는 홍수피해를 정밀 3차원 지형모델과 배수위 산출결과를 이용하여 시뮬레이션 함으로써 침수 및 범람피해지역을 보다 정확히 하였다. 이를 위해 남한강 상류지역을 대상으로 항공 Lidar자료를 이용하여 정밀 3차원 지형모델을 구축하는 한편 홍수피해 이력이 존재하는 2006년 호우사상을 적용하여 구간별 배수위를 산출하였다. 그리고 GIS Tool을 이용하여 3차원 홍수 시뮬레이션을 실시하고 해당 강우사상 발생시 수계의 상류지역에서의 침수 사상을 분석하였다. 또한 해당지역의 당시 홍수피해 조사도를 작성하여 홍수 시뮬레이션 결과와 상호 비교함으로써 배수위의 영향을 고려한 홍수 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 연구 결과 배수위를 적용한 홍수 시뮬레이션 결과는 기존의 홍수 시뮬레이션을 위해 적용하였던 수위관측소의 수위값을 일률적으로 적용한 홍수 시뮬레이션 결과보다 실제 침수피해사상에 상당히 근접하는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통해 하류지역과 다른 지형적 특성을 갖는 상류지역에서 발생하는 홍수피해의 원인을 규명하고 더불어 배수위의 영향을 분석 할 수 있었다. 그리고 상류지역의 홍수 시뮬레이션의 정확도 확보를 위해서는 배수위를 고려하여 시뮬레이션을 실시하는 것이 합당함을 입증 할 수 있었다. 또한 연구대상지역에서 발생 가능한 홍수발생 빈도별 배수위를 산출하여 시뮬레이션 함으로써 빈도별 강우사상 발생에 따른 침수지점의 판단과 침수피해 확산을 모의 할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 요 약 ⅰ
• 목 차 ⅲ
• 표 목 차 ⅴ
• 그림목차 ⅵ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 3
• 1.3 연구 내용 및 방법 4
• Ⅱ. 기초자료 획득 7
• 2.1 연구대상지 및 강우사상 선정 7
• 2.2 강우사상조사 및 분석 10
• 2.3 지형자료 획득 13
• 2.3.1 지형자료 획득 14
• 2.3.2 하상단면자료 획득 15
• Ⅲ. 3차원 홍수 시뮬레이션 및 배수위 영향분석 18
• 3.1 3차원 지형모델 구축 18
• 3.2 HEC-RAS를 이용한 배수위 산출 21
• 3.2.1 계획홍수량 및 계획홍수위 설정 21
• 3.2.2 조도계수 23
• 3.2.3 HEC-RAS를 이용한 배수위 산출 25
• 3.3 3차원 홍수 시뮬레이션 및 정확도 분석 33
• 3.3.1 침수피해 조사도 제작 34
• 3.3.2 영춘 관측소 수위값을 적용한 홍수 시뮬레이션 37
• 3.3.3 배수위를 적용한 홍수 시뮬레이션 및 정확도분석 41
• 3.4 빈도별 홍수시뮬레이션 및 침수피해지역 예측 51
• Ⅳ. 결 론 61
• 참고문헌 63
• Abstract 66
• 부 록 68