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Analysis of Flood Stage in a Confluence using the Dynamic Numerical Model

동역학적 수치모형을 이용한 합류부 홍수위 분석

  • 김지성 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실) ;
  • 김극수 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실) ;
  • 김원 (한국건설기술연구원 하천해안항만연구실) ;
  • 김상호 (상지대학교 이공과대학 건설시스템공학과)
  • Received : 2009.06.26
  • Accepted : 2009.08.25
  • Published : 2009.09.30

Abstract

In this study, a dynamic numerical model, FLDWAV, is used for analyzing the backwater effect of flood stage in YeongWeol station, which is located on the confluence upstream where Pyeongchang river joins Han river. Given various inflow discharges of both main stream and tributary, the feasible stage-discharge relationships at the YeongWeol station and the upstream range of the backwater effect were computed. The results show that the relationships are completely different according to each of the inflow discharges from tributary and the maximum difference of stage is about 4.0 m. Therefore, the development of a single relationship of stage and discharge is very difficult problem in the zone of backwater effect. The increase of stage in the junction due to the lateral inflow has an effect on upstream stage up to about 8.0 km. The well-calibrated and verified dynamic wave routing model will be a useful tool for the flood forecast in the zone of backwater effect rather than conventional hydrological routing model.

본 연구에서는 한강와 평창강이 만나는 합류부 상류, 특히 영월지점에서 발생하는 홍수위의 배수영향을 분석하기 위하여, 최근 홍수사상들에 대한 적절한 경계조건을 사용하고 조도계수를 보정함으로써 동역학적 흐름해석 모형을 구축하였다. 구축된 모형을 사용하여 본류 및 지류의 다양한 유입량 조건이 발생할 경우, 영월지점에서 발생 가능한 수위-유량 관계곡선의 변화를 살펴보고, 지류 유입에 따른 홍수위의 영향범위를 분석하였다. 분석결과, 영월지역에서는 지류유입 조건에 따라 매우 다른 수위-유량관계곡선들이 작성되었고, 지류 유입으로 인하여 동일한 유량에서 약 4.0 m정도 수위차이가 발생하였다. 따라서 영월 지점과 같이 지류 합류에 의한 배수영향을 크게 받는 지점에서는 단일 수위-유량관계를 결정하는 것이 매우 어려움을 보였고, 지류 유입으로 인한 홍수위 변화는 합류점 상류 약 8.0 km까지 미치는 것으로 분석되었다. 향후 합류부 배수영향을 크게 받는 지점의 홍수위 예측을 위해서는 기존 수문학적 모형보다 잘 보정되고 검증된 완전한 동역학적 모형이 활용되어야 할 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. 건설교통부(2003) 한국수문조사연보(유량편).
  2. 건설교통부(2006) 한국수문조사연보(유량편).
  3. 국토해양부(2007) 한국수문조사연보(유량편).
  4. 국토해양부(2009) 충주댐 상하류 수리학적 홍수예측모형 개발, 11-1611492-000005-01.
  5. 김상호, 김원(2002) 한강 하류부 흐름해석을 위한 수리학적 모형의 구축, 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제35권, 제5호, pp. 485-500. https://doi.org/10.3741/JKWRA.2002.35.5.485
  6. 김지성, 김원, 김동구, 김치영(2009) 수치모형을 이용한 고리형 수위-유량 관계 분석, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제29호, 제1B호, pp. 1-9.
  7. 박선중, 김대근, 안순섭, 강주환(2007) 조석의 영향을 받는 영산강 하류부의 수리학적 홍수추적, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제27호, 제2B호, pp. 201-209.
  8. 이을래, 김원, 김상호(2005) 수리학적 인자에 의한 한강에서의 홍수위 영향 분석. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제2호, pp. 121-131. https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.2.121
  9. 이종태, 한건연, 서병하(1993) 한강의 홍수규모에 따른 인도교 수위의 조석영향 분석, 한국수문학회지, 한국수문학회, 제26권, 제2호, pp. 67-77.
  10. 유량조사사업단(2009) 2008년 국토해양부 수위-유량관계곡선식, HSC00-C-09-01.
  11. 윤태훈, 정의택, 박종석(1998) 2차원 수치모형에 의한 합류흐름 해석. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제31권, 제5호, pp. 529-538.
  12. 전경수, 김진수, 이상호(2007) 한강 본류에의 적용을 위한 FLDWAV 모형의 개선. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제40권, 제2호, pp. 135-146. https://doi.org/10.3741/JKWRA.2007.40.2.135
  13. 최계운(1994) 수지형 하천에서의 부정류 흐름의 해석 알고리즘, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제14호, 제4호, pp. 839-846.
  14. 최계운, 박용섭, 한만신, 김영규(2004) 수리모형실험을 통한 합류부에서의 수리학적 특성분석, 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제37권, 제10호, pp. 881-888. https://doi.org/10.3741/JKWRA.2004.37.10.881
  15. 한건연, 최규현, 김원, 김동현(2005) 한강수계에서의 댐의 영향을 고려한 홍수추적, 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제9호, pp. 747-760. https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.9.747
  16. Fread, D.L. (1987) National Weather service Operational Dynamic Wave Model, National Weather Service, Silver Springs, MD.
  17. Fread, D.L. (1988) The NWS DAMBRK model : Theoretical background and users documentation, Hydrologic Research Lab., Office of Hydrology, National Weather service, NOAA, Silver Springs, MD.
  18. Fread, D.L. and Lewis, J.M. (1998) NWS FLDWAV MODEL : Theoretical Description and User Documentation, Hydrologic Research Laboratory Office of Hydrology, National Weather Service, NOAA.
  19. Gurram, S.K., Karki, K.S., and Hager, W.H. (1997) Subcritical junction flow. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 123, No. 5, pp. 447-455. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1997)123:5(447)
  20. Hager, W.H. (1989) Transitional flow in channel junctions. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 115, No. 2. pp. 243-259. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1989)115:2(243)
  21. Hsu, C.C., Lee, W.J., and Chang, C.H. (1998a) Subcritical openchannel junction flow. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 8, pp. 847-855. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:8(847)
  22. Hsu, C.C., Wu, F.S., and Lee, W.J. (1998b) Flow at $90^{\circ}$ equal-width open-channel junction. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 2, pp. 186-191. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:2(186)
  23. Kesserwani, G., Ghostine, R., Vazquez, J., Mose, R., Abdallah, M., and Ghenaim, A. (2008) Simulation of subcritical flow at openchannel junction. Advances in Water Resources, Elsevier, Vol. 31, No. 2, pp. 287-297. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2007.08.007
  24. Ramamurthy, A.S., Carballada, L.B., and Tran, D.M. (1988) Combining open channel flow at right angled junctions. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 12, pp. 1449-1460. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1988)114:12(1449)
  25. Shabayek, S., Steffler, P., and Hicks, F. (2002) Dynamic model for subcritical combining flows in channel junctions. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 128, No. 9, pp. 821-828. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:9(821)
  26. U.S. Army Corps of Engineering (2002). HEC-RAS river analysis system hydraulic reference manual, CPD-69, Version 3.1, HEC, Davis, Calif.