강우의 영향을 받는 필댐의 침투수량 분석 및 관리기준 제안

국문 초록 (Abstract)

최근 집중호우, 이상홍수 등 기후변화에 따른 불확실성의 증가로 댐 안전관리에 어려움 겪고 있다.
국제 대댐회에 의하면 댐 붕괴 및 사고는 12세기 이후에 2,000건 이상, 20세기 이후에는 200건 이상이 발생하여 약 24만여명의 인명피해가 발생되었다고 보고되었다(ICOLD,1995).
미국 대댐회에 의하면 1980년까지 발생한 필댐의 붕괴사고 77건을 분석한 결과 댐 제체 또는 기초지반을 통한 누수와 파이핑이 붕괴원인의 44%였다(Lee et al.,2020).
국내에서는1961년 효기리댐(남원시) 붕괴로 100명 이상의 사망자가 발생하였다.
연천댐은여름에 집중된 호우로 댐이 월류되어 1996년, 1998년 댐 붕괴사고가 발생하였다.
댐의 월류, 지진 등은 기후변화로 인한 홍수량 배제능력을 키우는 댐 치수능력증대사업으로 수문학적 안정성을 높였으며, 댐안전성 강화사업으로 지진 발생에대한 댐제체의 안전성을 높였다.
댐건설이 50년이 지난 노후댐들이 많은 현재의 경우 파이핑과 침투에 대한 관리의 중요성이 커지고 있다.
파이핑과 침투영향을 알기 위해서는 댐의 차수역할을 감시하는 침투수량계의 역할이 중요하다.
국내에서는 댐이 계측 관리기준을 초과하는 경우 조기경보 시스템을 통해 확인하고 점검할 수 있는 매뉴얼이 존재한다.
다만, 매설계기 계측값의 결측, peak값, 전이 등 이상치가 발생하여 계측관리에 어려움이 있다.
계측값의 상관관계를 분석하고 이상치를 판별 및 제거하는 방안이 중요하다.
필댐의 침투수량계에 대해 계측치 분석 및 통계기법을 통해 강우와 저수위의 상관관계를 분석하였다.
현재 필댐 계측관리시 중요 계측항목인 침투수량계는 허용계측값을 제시한다.
필댐의 침투수량은 강수시 하류사면 및 좌안 그리고 우안으로부터 강수의 직접적인 유입이 발생하여 침투수량이 급증하는 현상이 발생한다.
강수와 저수위를 고려한 필댐의 허용 침투수량이 관리가 중요하다.
통계분석방법론은 상관분석, 주성분분석, 선형회귀분석, 다변량 이상치분석, 분류나무 분석등이 있으며 다변량 인자 분석이 가능한 분류나무 분석으로 수행하였다.
3개의 필댐을대상으로 가정을 통해 침투수량을 반응변수로하고 강수량과 저수위를 설명변수로하여 통계분석, 이상치 제거, 상관분석, 분류나무 분석을 통해 강우시 필댐의 침투수량 관기기준을 제안하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 연구내용 및 방법 3
• Ⅱ. 선행연구 동향 6
• 1. 댐 계측관리 6
• 2. 시설물 계측관리 9
• 3. 본 연구의 차별성 10
• Ⅲ. 필댐의 계측관리 현황 및 분석 12
• 1. 필댐 침투수량 관리현황 12
• 2. 강우시 침투수량 관리기준의 필요성 15
• 1) 침투수량 관리의 문제점 15
• 2) 침투수량 관리의 필요성 16
• 3. 필댐 계측자료 분석 17
• 4. 침투수량 영향인자 분석 21
• Ⅳ. 강우시 침투수량 관리기준 제안 35
• 1. 이상치 분석 및 제거 35
• 1) 거리기반 이상치 분석 및 제거 35
• 2) 밀도기반(LOF) 이상치 분석 및 제거 42
• 3) Iforest를 통한 이상치 분석 및 제거 46
• 4) 분석결과 49
• 2. 감포댐 침투수량 관리기준 결정 51
• 1) 관리기준 모델링 51
• 2) 모델링 검정 52
• 3) 감포댐 관리기준 제안 58
• 3. 군위댐, 주암댐 관리기준 적용 63
• 1) 군위댐 관리기준 제안 63
• 2) 주암댐 관리기준 제안 73
• Ⅴ. 결론 92
• 1. 연구결과 요약 및 시사점 92
• 2. 연구 한계점 및 추후 연구방향 94
• 참고문헌 95

참고문헌 (Reference)

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