Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

Korea Water Resources Association (한국수자원학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Risk Assessment of Levee Embankment Applying Reliability Index

신뢰도 지수를 적용한 하천제방의 위험도 평가

  • Ahn, Ki-Hong (Dam & Watershed Dept., K-Water) ;
  • Han, Kun-Yeun (School of Archi. & Civil Engineering, Kyungpook National Univ.) ;
  • Kim, Byung-Hyun (School of Archi. & Civil Engineering, Kyungpook National Univ.)
  • 안기홍 (한국수자원공사 댐.유역관리처) ;
  • 한건연 (경북대학교 공과대학 건축.토목공학부) ;
  • 김병현 (경북대학교 공과대학 건축.토목공학부 BK21사업단)
  • Published : 2009.07.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

General reliability assessment of levees embankment is performed with safety factors for rainfall characteristics and hydrologic and hydraulic parameters, based on the results of deterministic analysis. The safety factors are widely employed in the field of engineering handling model parameters and the diversity of material properties, but cannot explain every natural phenomenon. Uncertainty of flood analysis and related parameters by introducing stochastic method rather than deterministic scheme will be required to deal with extreme weather and unprecedented flood due to recent climate change. As a consequence, stochastic-method-based measures considering parameter uncertainty and related factors are being established. In this study, a variety of dimensionless cumulative rainfall curve for typhoon and monsoon season of July to September with generation method of stochastic temporal variation is generated by introducing Monte Carlo method and applied to the risk assessment of levee embankment using reliability index. The result of this study reflecting temporal and regional characteristics of a rainfall can be used for the establishment of flood defence measures, hydraulic structure design and analysis on a watershed.

일반적인 하천제방의 안정성 평가는 확정론적 분석결과를 토대로 강우특성, 매개변수 등에 대한 불확실성을 안전 계수를 도입하여 실시하고 있다. 이러한 안전계수는 모형의 매개변수 및 재료 속성의 다양성을 다루는 공학에 폭넓게 이용되나 임의의 자연 현상의 모든 것을 설명해주지는 않는다. 특히 근래에 들어 발생되는 지구온난화에 따른 이상기후 현상과 사상 유래가 없는 홍수들의 발생은 확정론적인 방법에 의존하기보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량 확충 및 매개변수의 불확실성 분석의 필요성이 증대되고 있다. 이에 전 세계적으로 매개변수와 특성인자의 불확실성을 고려하고 인자들 간의 상관관계를 고려한 추계학적 방법 기반의 대책 수립이 추진되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 추계학적 강우변동 생성기법을 이용하여 태풍기와 장마기에 해당하는 6월, 7월과 8월, 9월에 발생 가능한 다양한 무차원 누가강우량곡선을 Monte Carlo 기법을 도입하여 생성하였고 신뢰도 지수를 이용하여 하천제방의 위험도를 평가하였다. 본 연구결과는 강우의 지역적 특성 및 시간적 특성을 반영할 수 있어 해당 유역의 홍수대책 수립, 수공구조물 설계 및 분석 등 활용성이 매우 클 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. 건설교통부 (1993). 낙동강 하천정비기본계획(보완 III)
  2. 건설교통부 (1998, 1999). 한국수문조사연보
  3. 건설교통부 (1999). 수자원관리기법개발연구조사보고서
  4. 건설교통부 (2000). 한국 확률강우량도 작성
  5. 건설교통부 (2001). 유역종합치수계획수립 지침작성
  6. 건설교통부 (2002). 하천시설물 설계시 신뢰도 분석개념 도입에 관한 연구
  7. 건설교통부 (2007). 홍수량 산정기법 가이드라인(보완)
  8. 건설교통부 낙동강홍수통제소 (1999a). 낙동강수계유량
  9. 건설교통부 낙동강홍수통제소 (1999b). 낙동강수계 유량측정조사 보고서
  10. 건설교통부 부산지방국토관리청 (1997). 감천 하천정비기본계획(보완)
  11. 경상북도 (2003). 감천 (지방2급) 하천정비기본계획
  12. 소방방재청 (2006). FARD2006 매뉴얼
  13. 소방방재청 (2007). 2007년도 주요통계 및 자료, pp. 316-317
  14. 윤광석 (2007). 월류에 대한 하천제방 안전성 평가 기법 연구, 한국수자원학회, 물과 미래, Vol. 40, No. 9, pp. 13-17
  15. 윤광석, 김규호 (2006). 하천제방 안정성(수공학적 측면), 물과 미래, 한국수자원학회, Vol. 39, No. 5, pp. 14-19
  16. 한국수자원학회 (2002). 2002년 홍수피해 종합조사보고서
  17. Aitchison, J. (1986). Statistical analysis of compositional data, Champman & Hall Inc., NY, USA
  18. Ang, A.H.S. (1973). 'Structural Risk Analysis and Reliability-Based Design.' J. the Struc. Div., ASCE, Vol. 99, No. STP, pp. 1891-1910
  19. Ang, A.H.S. and Tang, W.H. (1975). Probability Concepts in Engineering Planning and Design, Vol.I II, John Wiley & Sons, Inc
  20. Apel, H., Thieken, A.H., Merz, B., and Bloschl, G. (2006). 'A probabilistic Modelling System for Assessing Flood Risks.' Natural Hazard, No. 38, pp. 79-100 https://doi.org/10.1007/s11069-005-8603-7
  21. Fread, D.L. (1998). NWS FLDWAV, NWS Reports, National Weather Service(NWS), Maryland, USA
  22. Gui, S., Zhang, R., and Wu, J. (1998). 'Simplified Dynamic Reliability Models for Hydraulic Design.' J. Hydraul. Eng., ASCE, Vol. 124, No. 3, pp. 329-333 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:3(329)
  23. Hartford, D.N.D. and Beacher, G.B. (2004). Risk and Uncertainty in Dam Safety, Thomas Telford
  24. Hill, I.D., Hill, R., and Holder, R.L. (1976). 'Algorithm AS 99. Fitting Johnson curves by moments.' Appl. Stat., Vol. 25, pp. 180-189 https://doi.org/10.2307/2346692
  25. Hromadka, T.V., McCuen, R.H., and Yen, C.C. (1987). Computational Hydrology in Flood Control Design and Planning, Lighthouse Publications
  26. IMPACT (2004). Investigation of Extreme Flood Process & Uncertainty-Identifying Potential Breach Location, WP2: Deliverable D 2.4.1
  27. Johnson, P.A. (1996). 'Uncertainty of Hydraulic Parameters.' J. Hydraul. Eng., ASCE, Vol. 122, No. 2, pp. 112-114 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1996)122:2(112)
  28. Kanning, W., Baars, S.V., and Vrijling, J.K. (2008). 'The Stability of Flood Defenses on Permeable soils: The London Avenue Canal Failures in New Orleans.' 6th Int. Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, No. 2.72, pp. 1-9
  29. Kuo, J.T., Yen, B.C., Hsu, Y.C., and Lin, H.F. (2007). 'Risk analysis for dam overtopping-Feitsui Reservoir as a case study.' J. Hydraul. Engrg., ASCE, Vol. 133, No. 8, pp. 955-963 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:8(955)
  30. Lee, H.L. and Mays, L.W. (1986). 'Hydraulic uncertainties in flood levee capacity.' J. Hydraul. Eng., ASCE, Vol. 112, No. 10, pp. 928-934 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1986)112:10(928)
  31. Mays, L.W. and Tung, Y.K. (1992). Hydrosystems engineering and management, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, N.Y
  32. Merkel, U. and Westrich, B. (2008). 'PC-River-Probabilistic Reliability Analysis for River Dikes.' 4th Int. Symp. on Flood Defence, pp. 110-116
  33. National Research Council. (2000). Risk Analysis and Uncertainty in Flood Damage Reduction studies, National Academy of Science, pp. 1-202
  34. Park, S.K. and Miller, K.W. (1988). 'Random Number Generators : Good Ones Are Hard to Find.': CACM, No. 10, Vol. 31, pp. 1192-1201 https://doi.org/10.1145/63039.63042
  35. Rabinovich, S.G. (2000). Measurement Errors and Uncertainties-Theory and Practice, 2nd edition, Springer-Verlag, New York, NY
  36. Ramos, M.C. (2001). 'Divisive and hierarchical clustering techniques to analyse variability of rainfall distribution patterns in a Mediterranean region.' Atoms. Res., Vol. 57, pp. 123-138 https://doi.org/10.1016/S0169-8095(01)00065-5
  37. Tung, Y.K. and Yen, B.C. (2005). Hydrosystem engineering uncertainty analysis, McGraw-Hill Book Company, NY, USA
  38. Vrijling, J.K. (2000). Probabilistic Design-Lecture Note, IHE Delft
  39. Wu, S.J. and Tung, Y.K. (2006). 'Stochastic generation of hourly rainstorm events.' J. Stoch. Environ. Res. Risk. Asssess., Vol. 21, pp. 195-212 https://doi.org/10.1007/s00477-006-0056-3

Cited by

  1. Hazard Evaluation of Levee by Two-Dimensional Hydraulic Analysis vol.18, pp.1, 2016, https://doi.org/10.17663/JWR.2016.18.1.045
  2. Selection of River Disaster Hazard Area for Levee Risk Analysis vol.18, pp.2, 2018, https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2018.18.2.133