• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.634-634
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• 2015

최근 국지성 호우와 잦은 태풍으로 인한 돌발홍수가 빈번하게 발생하여 도심지에서의 호안유실과 범람으로 많은 외수침수의 피해가 발생하고 있다. 또한 기후변화에 따른 강우량의 증가와 집중호우로 인한 홍수 피해는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라 대하천 유역을 중심으로 홍수범람예측 연구가 활발히 진행되고 있지만 대하천을 제외한 지방 중소하천의 연구가 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 지방 중소하천 중 태풍과 집중호우의 영향이 많은 제주지역의 주요 하천 중의 하나인 한천 유역을 테스트베드로 선정하여 연구를 진행하였다. 한천은 강우 시에만 유출이 발생하는 건천으로, 집중호우 시 암반하상 조건, 복개, 교각 등으로 수위가 국부적으로 급격히 상승하는 경우가 있었다. 그리고 한천 하류부에는 도심이 위치하고 있어 돌발홍수 발생 시 막대한 피해가 발생한다. 이에 따라 홍수 피해를 줄이기 위한 제도화, 정책결정 등의 구조적 해결방안과 홍수 피해의 규모와 원인을 분석하는 비구조적 해결방안에 대한 연구가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 홍수범람 등으로 인한 홍수 피해규모를 산정하여 각 정부부처 및 유관기관, 지자체에서 빠른 정책결정을 내릴 수 있는 자료를 제공하는 목적으로 제주도의 특성을 고려한 홍수범람위험도 산정 알고리즘을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 제주 한천유역의 단면 자료와 빈도별 홍수량 자료를 이용하여 HEC-RAS 모형으로 수리학적 흐름특성 모의를 실사하였다. 모의된 결과를 바탕으로 ArcGIS 소프트웨어인 ESRI사의 ArcMap을 이용하여 빈도별 홍수위 자료와 제주지역 수치표고모형 자료를 활용한 빈도별 홍수범람지도를 산정하고, 좌안과 우안의 제방고로부터 위험도를 산정하여 홍수범람위험도를 각각 구축하였다. 구축된 결과를 이용하여 분석하고자하는 해당 빈도의 홍수위와 홍수량이 발생할 때의 피해지역을 예측하였으며, 예측된 지역과 제주시의 공시지가 자료를 중첩하여 피해지역에 대한 피해액을 산정하였다. 본 연구의 알고리즘을 적용한 2007년 태풍 '나리' 사상의 경우와 비교한 결과, '나리' 사상의 침수 흔적도와 유사한 홍수범람지도를 획득 할 수 있었으며, 모의된 유역의 하천 복개구간을 중심으로 홍수범람이 발생한다는 점과 우안보다 좌안에서의 홍수범람위험도와 피해액이 더 크게 나타난 점 등의 홍수범람 특성을 파악할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 기법을 이용할 경우, 홍수에 의한 취약지에 대한 제방 설계 강화, 하천의 보수 정비 등 정책적 결정에 사용될 수 있을 것이며, 실시간 자료제공, 재해정보시스템 등에 적용하여 홍수범람 피해를 줄일 수 있는 기반기술이 될 것으로 사료된다.

• 한국지역지리학회지
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• 제4권1호
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• pp.15-25
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• 1998

하천은 식수원 및 생태공간, 그리고 생활공간으로서 중요한 역할을 한다. 하지만 오늘날의 도시하천은 복개, 콘크리트 제방 설치, 둔치 정비로 인하여 생태계가 파괴되고 수질오염이 심하여 하천으로서의 기능을 상실하였다. 따라서 본 논문에서는 도시하천이 생태학적으로 수행하는 역할을 밝히고 그 개선방안을 모색하였다. 하천은 다양한 형태의 태양 복사 에너지를 전달하는 통로이어서 항상 생명력이 충만한 장소이다. 하천 연변은 1차 생산성이 높아 인구의 부양능력도 크기 때문에, 농업을 기초로 한 고대 도시들은 비옥한 하천 연변에서 발달하였다. 우리나라의 경우 농업에 기반을 둔 조선시대의 도시들은 태양 에너지가 결집된 침식분지에서 발달하였다. 이러한 농촌생태계에서 하천의 역할은 에너지와 물질(물과 퇴적물질)의 공급원이자 생명선이다. 산업혁명 이후 도시의 성장과 더불어 물의 수요가 급증함으로써, 하천은 도시의 더욱 중요한 입지요소가 되었다. 그러나 도시에서 더 이상 도시하천의 에너지를 필요로 하지 않으므로써 도시하천은 생명선의 구실을 하지 못하고, 외부하천의 물을 이용한 후 오폐수를 도시하천에 방류함으로써 도시하천은 하수구로 전락하고 말았다. 도시화가 진행됨에 따라 하천의 범람 위험성은 증가하였으며 수질은 악화되었다. 이를 억제하기 위하여 콘크리트 제방을 설치하고 둔치를 정비하였으며 하천을 복개하였다. 그러나 이러한 하천개수 결과 하천의 생태계는 파괴되었고 수질오염은 더욱 심해졌다. 도시하천의 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 농촌하천에서처럼 하천내의 많은 에너지를 육상으로 이동시켜야 한다. 이를 위하여 하천 연변에서 둔치에 이르기까지 습지를 가꾸어 하천내의 에너지를 소모시키고, 생태공원을 조성하여 원시적 자연의 생명력을 되찾아야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.435-435
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• 2018

하천은 다양하게 분류되고 다양한 식물, 동물, 어류 등이 살아가고 있는 서식처이다. 이러한 하천의 환경 상태를 판단하고 진단하기 위해 올바르게 하천을 평가할 방법이 필요하다. 국내에서는 1910년대부터 1940년대 중반까지의 하천사업은 수력발전을 위한 대규모 댐 개발과 평야지대 관개를 위한 저수지 축조 등 이수사업에 치중하였다. 이후 1960년대부터 1970년대에는 도시와 공단의 개발, 교통, 수자원, 상하수도, 전력 등 사회간접자본의 집중적인 개발을 하였다. 여기서 하천에 초점을 맞추면 하천변의 치수를 위한 하천개수 사업, 그리고 도시화에 따른 도시 소하천의 복개를 들 수 있다. 그러나 이러한 도시화와 산업화는 하천의 오염과 함께 하천의 인공화라는 바람직하지 못한 결과를 가져왔다. 대부분의 도시하천은 직선화되고 높은 콘크리트제방과 콘크리트호안공, 무분별한 하천변의 개발 등으로 인한 황폐화되고 더 이상 하천을 이용할 수 없게 되었다. 국내 하천의 건강성을 평가하기 위한 수많은 하천평가방법들이 연구되었다. 대표적으로 '우리나라 중소하천 코리도의 자연성 평가기법 연구'(조용현, 1997), 생태환경복원을 위한 하천자연도평가 기준에 과한 연구(김동찬 박익수, 1999), 수생태계 건강성 조사 및 평가의 서식수변환경 평가(환경부, 2008) 등이 연구되어 왔으며, 몇몇 평가방법들은 많은 프로젝트에 사용되어 국내 하천의 자연성을 보여주고 있다. 많은 평가방법은 각각의 평가방법과 평가기준을 가지고 하천을 평가하고 있다. 하지만 이 많은 평가방법들의 평가기준, 평가결과 가 하천환경의 상태를 파악하고 진단할 수 있는지에 대한 연구가 전무한 상태이다. 우리나라에서 자연도 평가에 대해 연구를 시작한 것은 90년대 이후였다. 지금까지는 많은 연구와 프로젝트가 진행되어 왔지만 다양한 평가방법들에 대한 비교연구가 없었다. 다기능 하천실험사업(한국건설기술연구원, 2007, 2008)에서 LAWA를 이용해 하천의 물리적 평가를 하고 물리적 구조항목간의 상관분석, 저서성 대형 무척추 동물과 하천 물리적 구조의 상관분석, 식물과 하천 물리적 구조의 상관분석을 실시한 적은 있지만 서로 다른 하천의 물리적 평가방법을 가지고 비교연구를 실시한 적은 없다. 때문에 국내 하천의 물리적 평가 중 어떤 방법이 국내 하천의 현황을 잘 판단하고 있는지, 객관적으로 평가하는지, 복원계획을 수립할 때 효과적인 복원방안을 제시하는지 연구할 필요가 있다. 본 연구는 국내 하천 자연도 평가 방법을 살펴보고 평가항목의 적합성을 도출하고자 하였으며, 하천 자연도 평가항목의 중요도를 선정하여 하천 실무자들이 간편하게 사용할 수 있는 실용적인 방법을 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.966-970
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• 2010

본 연구의 대상지인 인천광역시, 부천시, 서울특별시, 김포시를 걸쳐서 흐르는 굴포천은 산업화와 도시화로 인한 생활하수 및 공장폐수의 유입, 느린 유속과 하천 복개 등과 같은 유입오염원과 하천 구조적 문제로 인하여 수질이 악화되어 왔다. 특히 하천변의 소규모 영세 공장, 중 상류에 형성된 대규모 공업단지, 지역개발에 따른 인구증가로 인한 생활하수 등은 굴포천의 주 오염원이다. 또한 직강화된 하도와 느린 유속 등 하천의 구조적인 문제점 등은 하천의 자정능력을 저하시키고 있어 현재 굴포천의 수질수준은 전국 최하위에 머물러 있다. 더욱이 입자상 오염물질의 퇴적으로 인하여 굴포천의 하상은 대부분 퇴적오니가 형성되어 있다. 이러한 퇴적오니는 다량의 유기 물질 및 중금속 등을 흡착하고 있고, 재용출에 의한 내부오염 가능성을 내포하고 있기 때문에 오염원이 제거된 후에도 계속적인 수질오염을 일으킬 수 있다(Alloway et al, 1988). 따라서 본 연구에서는 굴포천 본류 전 구간 및 유입지천에 대하여 수질 오염도와 오염부하량을 산정하였으며, 본류 하상 퇴적물의 오염도 및 퇴적물의 용출특성에 관한 조사를 수행하였다. 본 연구는 굴포천 본류 구간을 최상류(GP-1)부터 최하류(GP-7)구간까지 총 7개 구간으로 구분하여 실시하였으며 각 지점별 수질 및 퇴적물 오염도를 조사하였다. 또한 3개의 유입지천에 대하여 수질 오염도 및 오염부하량을 산정하였다. 굴포천 하상의 경우 최상류의 GP-1지점을 제외하고는 전 구간이 대부분 오염된 오니가 퇴적되어 있으며, 이러한 퇴적오니의 퇴적물 오염도를 분석해본 결과 상류부인 GP-1, GP-2와 유속이 비교적 빠른 GP-7지점에 비하여 나머지 지점들의 오염도가 매우 높은 것으로 나타났다. 이러한 하상퇴적물의 영양염류 용출특성을 알아보기 위하여 호기 및 혐기조건에서 용출실험을 실시한 결과 호기와 혐기 조건에서 T-N은 각각 34.84 $mg/m^2/day$, 66.93 $mg/m^2/day$의 용출속도를 보였고, T-P의 경우 호기 조건 시 5.33 $mg/m^2/day$, 혐기 조건 시 6.84 $mg/m^2/day$의 용출속도를 보임으로서 퇴적물 용출에 의한 내부오염의 가능성이 있음을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2020

1970년대 이후 급속한 경제성장과 함께 도시화와 산업구조의 변화로 인간 활동과 밀접한 관계를 맺고 있는 수환경은 크게 훼손되어 왔다. 특히 인간 활동으로 인한 대량 생산과 소비는 하천의 자정작용을 초과하는 오염물질을 배출하고 오염된 하천은 본래 기능을 상실하였으며 각종 생활 오·폐수의 배수구로서의 역할이 부여되어 대부분 복개되기에 이르렀다. 이처럼 현재 우리나라의 하천은 고유의 기능인 용수원으로의 기능과 도시민의 휴식 및 친수공간으로서의 기능을 상실하였으며 중소하천의 건천화에 따른 하천 유지유량의 부족은 하천을 중심으로한 각종 용수의 부족, 수질 오염의 증가, 수변환경 친수기능 상실 등의 문제를 초래하고 있다. 중소하천의 건천화현상은 2000년대 이후 계속 증가, 진행되어 소하천뿐만 아니라 지방하천도 이미 메마르고 있는 상태이며 이로 인한 2차적 비용증가 등 경제적인 측면의 손실도 매년 심해지고 있어 건천화에 대한 원인 규명과 방지책에 대한 연구가 시급한 실정이다. 특히 새만금유역은 농업용수 사용이 많은 유역의 특성상 하천의 건천화 문제가 지적되었으나, 대부분 새만금유역의 용수이용체계 등에 연구가 추진되어 주로 농업용수 이용실태와 수질측정을 위주로 하고 있으며, 건천화의 실태와 원인, 그리고 건천화로 인한 물환경의 영향 등에 대해 조사된 바가 없다. 따라서 본 연구는 만경강유역 하천에 대하여 대조하천, 도시하천, 준도시하천, 농업하천으로 대표지점을 선정하여 현장조사와 유역모델링을 통해 건천화의 원인별 기여율을 파악하였고, 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 건천화 원인을 평가하기 위해 유역 내 인위적인 물이용이 없는 상태인 기준유량(자연유량)을 산정하였고, 댐 및 방류량의 영향, 하수처리수 유입에 의한 영향, 수자원이용에 의한 영향, 수리구조물(수자원이용)에 의한 영향의 조건을 고려하였으며 건천화 평가지수를 활용하여 대상하천 소유역의 건천화 현황을 파악하였다. 또한 분석된 결과를 토대로 만경강유역의 토지이용도를 고려하여 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 분석결과, 수리구조물(수자원이용)에 의한 영향이 25.5%, 수자원이용에 의한 영향이 13.9%, 방류량에 의한 영향이 12.3%, 하수처리수 유입에 의한 영향이 6.54%로 나타났으며, 수리구조물(수자원 이용)에 의한 영향이 가장 크게 평가되었고, 하수처리수 유입에 의한 영향이 가장 작은 것으로 평가되었다. 이러한 연구결과는 향후 하천의 건천화현상에 대한 원인을 규명하고 방지하기 위한 대책 수립에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.509-516
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• 2020

1960년대 이후 경제발전을 위한 하천 개수사업, 도시화에 따른 소하천의 복개 등으로 많은 하천이 오염되고 파괴되었다. 지금까지의 연구는 측량된 하천 지형인자를 이용해 하천을 분석한 연구가 많았으나, 홍수 시와 같이 유량이 급격히 변하는 경우에는 측량이 쉽지 않다. 또한, 이전까지의 연구는 주로 하천의 횡단면에 대한 연구가 많아 하천 종단면에 대한 정보가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 정보엔트로피 이론을 이용하여 하천 유역에 대한 평균 하천 경사, 하천 경사, 하천 종단고도를 실시간으로 산정할 수 있는 식을 제시하였으며, 충청북도 지방하천 기본계획에서 얻은 달천 유역과 부산 온천천, 동천 기본계획에서 얻은 하천 특성인자 실측 자료와 비교를 통해 적용성을 분석하였다. 이를 위해 정보엔트로피 이론에 실측 자료를 이용하여 비선형 회귀분석을 이용해 매개변수를 산정한 후 하천별 종단고도 엔트로피식을 산정하였으며, 평균 하천 경사를 산정하였다. 본 연구에서 제시한 식의 적용성을 R²로 분석한 결과, R²가 모두 0.96이상의 값으로 나타나 하천 특성인자를 산정하는데 신뢰도 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1256-1260
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• 2006

하천 복개나 하상 도로 등 교각이 밀집된 군교각은 홍수시에 큰 수위 상승을 유발할 수 있다. 이런 군교각에 의한 배수위 효과를 분석하기 위해 다양한 경우에 대한 실험과 2차원 수치 모의를 수행하였다. 수리 실험은 수치 모형의 정확도를 검증하기 위해 수행되었으며, 다양한 종류의 교각 배치 경우에 대해서는 수치 모의를 위주로 분석하였다. 수리 모형 실험을 통하여 2차원 수치 모형인 RMA-2의 신뢰성에 대해 검토한 결과 이 모형은 교각에 의한 수위 상승 효과를 상당한 정확도로 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 군교각에 의한 수위상승 인자를 흐름 횡단면 교각 수, 흐름 방향의 교각 간격, 흐름방향의 교각 수로 선정하여 이들 변수들을 조합하여 다양한 경우에 대하여 수리 실험과 수치 모의를 병행하였다. 단일 횡단면의 교각 수 증가에 따른 배수위 상승은 횡단면의 차단율 증가에 따라 선형적으로 증가한다. 그러다가 차단율이 어느 정도 이상에 이르면 수위 상승이 매우 급격히 증가하는 경향을 보인다. 또한 흐름방향 교각 수 증가에 따라 배수위는 선형적으로 증가함을 알 수 있는데, 이는 교각에 의한 상호 간섭 및 중첩에 의한 것으로 생각된다. 흐름방향 교각 간격을 증가시켜도 배수위 상승이 크게 증가하였으나, 교각의 지름의 약 9배 (9D) 이상 떨어진 다음부터는 배수위 상승량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 군교각은 교각 지름의 9배 정도 떨어진 경우 배수위 상승 효과가 중첩되지 않음을 알 수 있었다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.35-43
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• 1999

The purpose of this study is to derive the optimal methodology estimating the changes of fluvial hydraulic characteristics due to semi-covering work of urban stream. First, after collecting the data of the daily maximum rainfall of Chungju gaging station, the frequency analysis was carried out with frequency factor method, which includes normal, two-parameter and three-parameter lognormal, Gumbel-Chow, pearson type III, log-pearson type III distribution, and the goodness of fit test was executed by $x^2$-test and Kormogorov-Smimov test. Using the SCS method, the effective rainfall was estimated and the peak flow was calculated by the area-routing method. The HEC-2 model was applied to calculate water surface profiles for steady, gradually varied flow at Kyohyun river system in Chungju city. The model was applied to floodplain and riverbed management to evaluate flood way encroachments and to delineate flood hazard by riverside roadway construction. The model also was used to evaluate effects on water surface profiles of river improvement and levees as well as the presence of bridges or other hydraulic structures in the floodplain.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.254-258
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• 2006

경제발전 과정에서 급격한 도시화로 인해 건기의 하천 수량은 줄어들고, 비점오염 발생량은 증가하였으며 심지어 하천이 복개되고 직강화되어 홍수 피해 및 수질오염은 더욱 증가하고 있다. 다행히 최근 소득수준의 증가와 여가시간이 확대됨에 따라, 그 동안의 도시화와 산업화로 인한 오염된 하천을 다시 복원하려는 운동이 활발하게 진행되고 있다. 안양천은 이 같은 하천 중 가장 대표적인 하천 중 하나이다. 본 연구에서는 다속성선택법(CE: choice experiments)을 적용하여 안양천이 어떠한 속성을 갖고 있으며 각각의 속성에 대해 안양천 유역주민들의 사회적인 경험과 인식, 그리고 각 속성의 수준간의 상쇄관계(trade-off)를 고려함으로써 소비자선호에 근거한 한계가치(marginal value)를 추정하였다. 2차례에 걸친 예비조사를 통해 안양천이 가진속성을 홍수피해위험, 가뭄시 하천유량, 수질등급, 하천형태로 설정하였고 설문지 작성을 위해 개별 속성들간의 직교성(orthogonality)을 보장해 주는 주효과 직교설계(orthogonal main effects design) 방법을 이용하였다. 작성된 설문지를 이용해 안양천 유역 10개 지자체 거주민을 대상으로 설문조사를 실시하였고 설문조사 결과를 통해 추정된 각 속성에 대한 가구당 매월 한계지불의사액은 하류구간의 잠재적 홍수피해(PFD가 0.5)가 보통일 경우는 1,764.8원/월, 낮을(PFD가 0.5이하) 경우는 1,783.8원/월, 가뭄시 하천수가 목표유지유량보다 는 작지만 매말라 있지 않은 경우에는 1,496.8원/월, 가뭄시 하천수가 목표유지유량 이상 유지될 경우에는 2,274.9원/월, 수질 등급 3등급일 경우 1,721.5원/월, 수질 등급 2등급일 경우 1,764.4원/월, 하천둔치를 체육공원과 산책로를 조성할 경우 2,078.1원/월, 하천둔치를 자연친화형 하천으로 보존할 경우 2,441.7원/월으로 분석되었다. 또한 추정된 가구당 매월 한계지불의사액을 통해 각 지자체별 정책대안의 기대효과에 대한 편익을 추정하였다. 각 기대효과는 치수, 수량확보, 수질, 생태로서 각각의 기대효과에 대해 가장 높은 편익을 나타내는 것은 부천시의 하수처리장 건설로서 이는 매년 926.8억원의 편익이 발생되며 그 다음으로는 부천의 하수관거정비(역곡)로서 이는 매년 601.5억원의 편익이 발생하는 것으로 추정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.91-91
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• 2015

최근 강우패턴의 변화에 따라 동일한 강우에 대하여 도시지역에서 증가된 첨두유량을 보이며 도달시간이 단축되어 홍수의 위험성이 매우 높다. 도시화에 따라 하천변의 개발과, 불투수 지역의 증가로 배수관망의 분포에 따라 통수능을 초과하지 않는 소규모의 강우에도 내수배제불량에 의한 침수가 발생할 가능성을 지니고 있다. 이러한 도시유역의 침수방지를 위한 내수배제시설에는 배수문, 배수펌프, 저류지, 침투시설 등 다양한 홍수분담시설이 있지만, 기존 도시유역에서의 내수배제는 빗물펌프장 등 일부 구조물에만 치중되기 쉽다. 따라서 다양한 내수배제방안 및 그에 따른 효과를 종합적으로 고려한 내수배제시설의 설치가 필요하다. 도시화가 가중화되고, 인구의 증가와 사회기반시설이 밀집되어 있는 도시지역의 침수는 인명, 재산 및 주요 시설물에 대한 피해로 이어지게 된다. 그러므로 도시지역의 침수로 인한 피해저감에 있어 유출현상의 정확한 해석 능력은 홍수제어를 위한 홍수량의 예측과 배수 및 수방시설의 설계, 침수위험지역 선정 등에 있어서 매우 중요하다. 연구 대상지역은 최근 폭우발생시 침수피해가 빈번히 발생한 서울시의 도림천 유역을 선정하였다. 도림천 유역은 도심지를 관통하며 하천의 일부가 복개되어 하천이 큰 관로의 형태를 띠고 있으며, 하천의 범람, 관거 및 내수배제 불량에 의한 침수피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 도시침수에 대한 효율적인 내수배제를 위한 내수배제시설 설계를 위해 설계강우의 변동에 의한 유출량의 변화를 검토하여, 배수체계에서의 역류로 인한 월류량을 산정한 뒤 범람해석모형인 FLUMEN 모형에 적용하여 도시유역에서 우수의 거동에 관한 모의를 실시하였다.