• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.703-703
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• 2012

대규모 하천이 많은 미국과 유럽 등은 정상 침투해석을 실시하여 제방을 설계하지만, 우리나라의 경우 상류 지역은 하천경사가 급하여 홍수지속시간이 짧고, 하류 지역은 하천경사가 완만하여 홍수지속시간이 길어 비정상 침투해석을 통해 제방을 설계한다. 설계 홍수파형을 정상상태로 해석하면 대상지점의 홍수파형이 갖는 홍수지속시간과 감수부 경사가 고려되지 않아, 상류 지역은 과대한 외력이 설정될 수 있으며, 하류 지역은 과소한 외력조건으로 과소 설계될 우려가 있어 시간에 따른 수위 변화를 고려한 비정상 침투해석이 필요하다. 비정상 침투해석을 위해서는 제방에 대한 외력조건으로 적용될 하천의 홍수파형이 필요하지만 국내에서는 홍수위와 지속시간 등 홍수파형의 시간분포에 대한 명확한 기준이 없어서 실무에서는 설계하고자하는 대상지점의 계획홍수량에 사용된 홍수파형의 계획홍수위와 홍수지속시간을 이용하여 설계홍수파형을 결정하여 사용하고 있다. 본 연구는 제방에 대한 부정류 침투해석을 위해 사용되는 설계홍수파형을 결정하는 방법을 소개하고, 우리나라 5대강 유역에 위치한 수위관측소 중 수위자료가 충분히 구축된 지점을 대상으로 과거 홍수사상 기간의 수위수문곡선과 계획홍수량 산정에 사용되었던 설계수문곡선을 이용하여 홍수파형을 결정하였다. 제방의 비정상 침투해석을 위한 설계홍수파형은 홍수지속시간과 감수부 경사로 결정된다. 본 연구에서 산정한 설계홍수파의 홍수지속시간은 대부분의 지점에서 계획홍수파의 지속시간보다 크게 산정되었으며, 실무에서 사용되는 계획홍수파의 지속시간이 과소산정되었음을 알 수 있었다. 홍수파의 감수부 경사의 경우, 본 연구에서 산정한 설계홍수파의 감수부 경사가 계획홍수파의 감수부 경사보다 비교적 완만한 것으로 나타났으며, 이는 지속시간이 긴 실제 홍수사상이 반영된 결과로 판단된다. 현재 비정상 침투해석을 위해 외력으로 설정되는 홍수파형은 계획홍수량 산정시 이용한 계획 홍수파형만을 사용한다. 이 경우 과거 홍수사상의 홍수지속시간이 반영되지 않아 안정성 측면에서 계획홍수파형과 과거 홍수를 모두 고려한 본 연구의 방법이 더 타당할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1092-1097
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• 2004

본 연구에서는 제방에 대한 부정류 침투해석시 사용되는 설계홍수파형을 결정하기 위하여 수위자료가 양호한 낙동강 수계 수위관측소 지점의 홍수자료를 수집하고 그 지검에 해당하는 계획홍수량 및 계획홍수위를 조사하였다. 설계홍수파형 결정 방법은 일본의 하천제방설계지침(2000)에서 제시하고 있는 방법을 참고하였으며, 그 적용성을 검토하기 위해서 낙동강의 9개 수위관측소 지점의 과거 홍수사상과 계획홍수량 산정시 사용되었던 설계수문곡선을 이용하여 합성홍수파형을 시험적으로 결정했다. 비교분석하여 침투해석을 위한 설계홍수파형을 결정 방법에 적용한다. 제방의 비정상 침투해석을 위한 설계홍수파형은 홍수지속시간과 감수부경사로 결정할 수 있는데, 홍수지속시간은 합성홍수파의 홍수지속시간이 계획홍수파의 지속시간보다 크게 산정되었는데, 이는 설계시 계획홍수파의 지속시간에 어느 정도 안전율을 적용해야 함을 의미한다. 감수부 경사는 분석된 과거 홍수사상중에는 계획홍수파의 감수부 경사보다 급하게 감소하는 것은 거의 없는 것으로 나타났는데, 감수부 경사는 계획홍수량 산정시 사용했던 수문곡선을 사용하는 것이 안전측 설계가 될 것으로 판단된다. 본 연구는 최근 누수에 의한 제방붕괴가 발생한 바 있는 낙동강 유역에 대해서 시험적으로 적용해 보았으며 그 방법론에 대한 타당성을 확인했다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.105-105
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• 2011

라오스는 최근 수년간 연 7~8%의 높은 GDP 성장률을 달성할 만큼 전세계 투자가 집중되고 있다. 라오스 수도인 비엔티안시를 비롯한 라오스의 메콩강변 주요도시는 매년 크고 작은 홍수로 인해 인명 및 재산피해가 지속되고 있으나, 현재 라오스에 대한 국가차원의 홍수저감 및 관리 프로그램이 전무한 실정에 있어, 라오스의 급속한 발전속도와 함께 홍수위험도가 급증될 것으로 예상된다. 특히, 라오스 주요도시 중 홍수위험도가 가장 높을 것으로 예상되는 비엔티안시에서 홍수로 인한 주민의 인명 및 재산피해를 방지하기 위해 홍수방어대책을 마련하는 것이 매우 시급한 실정에 있다. 따라서, 본 연구에서는 라오스 비엔티안시를 대상으로 메콩강 홍수의 저감 및 관리 방안을 제시하였다. 메콩강의 수문학적 특성을 분석하기 위해 메콩강 유역, 기후 및 기상조건, 유출특성을 검토하였고, 과거 메콩강의 홍수사례, 홍수수문곡선 등을 토대로 메콩강에 적합한 홍수규모인자로서 첨두홍수량, 홍수체적, 홍수지속시간을 제시하였다. 홍수체적과 첨두홍수량의 상관도를 분석하여 과거 발생한 홍수의 규모를 정량화하였으며, 확률분석을 통해 계획빈도에 대한 홍수체적 및 첨두홍수량을 산정하였다. 또한, 과거 93개년 홍수사상을 토대로 홍수지속시간과 첨두홍수량, 홍수체적의 상관성을 분석하고, 홍수지속시간이 첨두홍수량, 홍수체적의 함수로 표현되는 회귀식을 도출하여 비엔티안시의 제방계획에 고려될 홍수지속시간을 산정하였다. 마지막으로 본 연구에서는 홍수위험요소를 홍수위험, 홍수노출, 홍수취약성 등 3개의 구성요소로 구분하였고, 각 홍수위험요소별 비엔티안시의 현상태를 정성적으로 평가하여 현재 비엔티안시에 적합한 홍수저감 및 관리방안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1401-1405
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• 2009

현재 하천기본계획은 10년 주기로 수립되고 있다. 일반적으로 실무에서는 과거에 계산된 홍수량과 최근에 계산된 홍수량을 비교하여 큰 값을 설계홍수량으로 채택하는 경향이 있다. 동일한 유역에 대해서는 도시화와 산업화로 인하여 과거에 계산된 홍수량보다 최근에 계산된 홍수량이 대부분 클 것으로 예측되었으나, 실제로는 증가뿐만 아니라 감소하는 결과도 발견되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이 증감의 원인을 분석하여 합리적인 설계홍수량의 채택에 기초자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 경기도 중 소하천 6개 유역을 대상으로하여 수립된 하천기본계획 보고서를 기초자료로 강우자료의 채택방법(임의시간), 면적감소계수(ARF) 적용, 강우의 시간분포형 변화(Huff 4분위법), 유출곡선지수(CN) 변화, 도달시간공식의 변화, 임계지속시간의 적용에 따른 홍수량의 변화를 분석하였다. 분석 결과 홍수량 산정 시 임계지속시간 적용은 평균 60%, 유출곡선지수(CN)의 증가는 평균 10%, 강우자료 임의시간 채택은 평균 21%정도 홍수량을 증가시키는 것으로 나타났다. 반면에 홍수량을 감소시키는 인자는 강우의 시간분포형을 Huff의 4분위법으로 하였을 때 평균 62%, ARF를 적용 했을 경우 평균 5%정도 감소하는 것으로 분석되었다. 도달시간의 변화는 홍수량 증감에 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 홍수량 증가에 가장 크게 영향을 미치는 인자는 임계지속시간의 적용여부였고, 가장 큰 감소원인으로는 강우 시간분포형의 변화였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1183-1186
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• 2008

지속시간과 생기빈도에 따른 홍수량 산정은 여러 수문분야 적용에 있어 매우 유용하며 홍수관련 설계인자를 첨두홍수량 중심에서 지속시간에 대응하는 홍수량으로 확장할 필요가 있다고 하겠다. 본 연구에서는 한강유역 관측 홍수량의 홍수량-지속기간-빈도 분석을 위하여 샘플지역인 한강대교와 여주 지점의 수위자료와 수위-유량 관계식을 사용한 유출량 자료를 활용하여 경험적 QdF곡선과 이론적 QdF모형을 제시하였다. 지속시간에 따른 분석을 위하여 이동평균자료를 사용하여 획득된 지속기간별 연 최대홍수량 자료를 추출하였다. 한강대교 QdF 곡선의 변동특성은 지속기간과 재현기간이 증가함에 따른 최대홍수량 변화폭이 크게 증가하지 않음을 나타내고 이는 한강대교 지점의 유량이 대표하는 유역이 매우 크며 상류의 댐에 의한 홍수통제 등 인위적 영향에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 유역 환경변화로 인한 자료 특성변화에 대한 영향 분석을 위하여 댐건설 전후를 분리한 자료를 이용한 QdF 곡선을 작성, 분석하였다. 댐 건설 전후 강수 자료 자체의 특성 변화와 댐 건설 후 자료기간의 한계를 가짐에도 불구하고 분석결과 댐건설 전후 자료에 대한 QdF 곡선은 댐건설로 인한 유출량 영향 파악을 가능케 하였다. 여주 지점의 QdF 곡선은 지속기간과 빈도변화에 따른 변화양상이 대상 지역 계획홍수량을 넘어서는 자료가 많음을 보였다. 이는 유출량 산정을 위해서 제시된 수위-유량 관계식의 적용범위를 넘어서는 값의 발생으로 인한 인위적인 조정에 기인한 것으로 판단된다. 그러므로 지점별로 분석자료의 타당성 및 정상성을 점검하고 자료에 타당한 개선된 QC과정이 필요함을 알 수 있다. 충주댐 건설전후의 여주 지점 QdF 분석 결과는 특히 댐 건설 후 QdF 곡선의 변화 양상은 댐 건설 후 자료에 대한 새로운 형태의 이론적 QdF모형 제시가 필요함을 보여주었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.681-686
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• 2004

수공구조물의 설계를 위해서는 해당 수공구조물의 중요도에 따른 설계빈도 및 설계유량과 설계수위 등의 설정이라는 과정이 필요하다. 설계빈도는 하천설계기준에 제시되어 있는 바와 같이 시설물의 입지조건과 중요도에 따라 기준이 제시되어 있으며 설계홍수량은 확률강우량을 기초로 한 설계강우를 결정하고, 결정된 설계우량에 의한 유출량의 산정작업이 필요하다. 이와 같은 설계수량의 산정에 있어서 설계강우의 지속기간 설정은 매우 중요한 작업이다. 일반적으로 동일한 설계빈도의 홍수량은 지속기간에 따라 많은 차이를 보이고 있다. 따라서 설계강우의 지속시간 설정은 매우 중요한 설계인자가 되므로 본 연구에서는 IHP유역인 위천유역을 대상으로 최근 권장되고 있는 설계강우의 지속시간 선정을 위한 개념인 임계지속기간을 산정하여 임계지속기간에 영향을 미치는 수문인자들에 대해 살펴보고자 한다. 본 연구에서는 IHP 유역인 위천 유역(동곡 외 4개 소유역)을 대상으로 설계홍수량의 첨두유출량이 최대로 발생하는 강우지속기간을 임계지속기간으로 설정하였으며, 설계홍수량의 산정시 설계강우로부터 홍수량을 산정하기 위한 일련의 절차에서 이용되는 각종 수문요소들, 즉 강우시간분포와 유효우량 산정방법, 유출모형 그리고 면적의 변화에 따른 임계지속기간의 변화를 연구하였다. 본 연구에서는 임계지속기간의 개념을 고려할 설계강우의 지속기간을 산정하기 위해 필요한 각 수문요소별 산정방법은 국내 자료로부터 제안된 방법을 우선 사용하였으며, 임계지속기간의 개념에 따른 설계강우의 지속기간 산정을 위해 확률강우량 산정, 강우의 시간분포(Huff 분포, Yen & Chow의 삼각형 분포), 유효우량 산정방법(AMC-II, AMC-III, CN37), 대표단위도와 6가지 합성단위도법을 적용하였다. 산정 된 결과로부터 임계지속기간 산정에 영향을 주는 각 수문인자 중 강우시간분포와 유효우량 산정방법 그리고 유출모형에 대해 자자 검토하였으며, 최종적으로 면적에 따른 임계지속기간과 유출량의 변화를 검토해 보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.814-818
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• 2004

최근 기상이변이 빈번하여 자연재해에 대한 방재대책의 중요함이 절실히 요청되는 시점에서 수공구조물들의 설계빈도를 상향조정하는 등의 대책이 마련되고 있는 실정을 고려할 때 유역의 수문학적 안정성을 확보하기 위한 최적방안을 마련하는데 필요한 강우의 임계지속시간 결정에 대한 연구를 수행하였다. 홍수제어를 위한 수공구조물은 그 특성상 계획홍수량 결정에 최대치 개념이 도입되어야 하므로, 설계강우의 지속기간을 결정할 경우 강우로 인한 최대유출과 홍수총량이 최대가 되는 임계지속기간을 이용하여 검토하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 합성단위도(Clark방법, Nakayasu방법, SCS방법)등 각 수문요소에 따른 임계지속기간의 변동양상을 파악한 길과 24시간 강우지속시간시 총유출량 보다 임계지속시간개념으로 산정한 유출량이 크게 산출되었으며, 시간분포모형(Huff의 4분위법, IDF곡선 분포법, Mononobe방법)별 적합성을 평가함으로써 수문설계시 활용 할 수 있는 자료를 제시하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.645-645
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• 2015

기존 홍수예보에 사용되는 일반적인 절차는 관측되는 강우를 이용하여 유역의 유출량을 계산하고 댐 저수량과 현 상황에서 발생할 수 있는 하천의 수위와 유량을 판단한 뒤 홍수예보 및 경보를 발령한다. 이러한 방법은 모형의 구동에 걸리는 시간으로 인한 의사결정 시간의 단축, 모형의 성능에 의존하는 홍수예측 결과 등의 단점이 존재하며, 관련 전문가가 상주하며 홍수 유무를 판단하고 상황을 전파해야하는 인적 재원이 필요하다. 본 연구에서는 분포형 강우-유출모형 기반의 강우강도-지속시간-홍수량(IDQ) 곡선을 활용하여 미계측 유역 홍수예보에 활용하는 기법을 평가하였다. 계측된 유역의 자료를 이용하여 분포형 모형의 검보정을 실시하고 하천의 예경보 홍수량에 준하는 한계강우량을 산정하였다. 이때. 다양한 지속시간의 강우를 적용하였으며 토양함수상태에 따른 IDQ 곡선을 산정하여 발생 가능한 여러 시나리오에 대비할 수 있는 홍수예보 기법을 제시하였다. 주요 홍수예경보지점에 적절한 IDQ 곡선을 보유하게 된다면 비전문가도 신속한 홍수예경보 의사결정이 가능하여 각 지자체와 유관기관에서 손쉽게 활용할 수 있으리라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1281-1285
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• 2006

하천제방 붕괴시 홍수파가 제내지에서 거동하는 양상을 파악하는 것은 홍수피해를 저감하는 데 있어서 매우 중요하다. 실제 제내지에서의 범람형태에 크고, 작은 영향을 미치는 인자들은 제내지 지형 및 구조물과 초기 제내지범람상태, 하도형태, 홍수수문곡선, 제방붕괴시 붕괴면 경사 및 붕괴시간 등 많이 있으나, 본 연구에서는 제방붕괴폭과 붕괴지속시간에 따른 홍수파의 형태, 유속, 수심, 방향 등의 일반적인 법칙성을 찾고자 한다. 본 연구에서 사용된 실험수조의 전체 크기는 가로 30m, 세로 30m이며, 수조 내부에 제내지, 제방, 하도를 제작하였다. 그림 1에서 보는 바와 같이 하도는 폭 5m, 길이 30m이며, 제내지는 폭 28m, 길이 24m이다. 하도와 제내지의 하상은 수평이며, 시멘트 모르타르로 표면을 처리하였다. 제방붕괴 재현장치는 최대붕괴폭 4m, 높이 0.6m가 되도록 하였으며, 하도의 중간지점에 설치하였다. 하도에서의 초기수심은 $h_o$이며, 제내지는 건조상태이다. 제방붕괴장치의 개방속도는 $0{\sim}18cm/sec$범위에서 조정이 가능하다. 실험결과, 제방붕괴폭과 제방붕괴지속시간은 제내지에서의 홍수파 전면(wave-front)의 이동속도와 제내지에서의 시간별 수심변화에 영향을 주는 것으로 나타났으며, 제내지에서의 최대수심은 제방붕괴폭과 제방붕괴 지속시간에 의한 영향이 거의 없는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.590-590
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• 2015

본 연구는 집중호우에 의한 홍수예측 및 소유역의 유출거동에 대한 수문학적 민감성(susceptibility) 규명을 목적으로 강우강도, 지속기간 및 토양포화도 변화에 따른 홍수유출특성을 분석하여 유역의 유출거동 민감성을 표출할 수 있는 노모그래프를 개발하였다. 개별 홍수사상에 대한 유출거동 특성 분석을 위하여 한국건설기술연구원의 대표 시험유역인 설마천 유역의 과거 17년간(1996 ~ 2012)의 10분 간격의 강우량 및 유출량 자료를 수집하여 홍수유출해석을 수행하였다. 설마천 시험유역의 일누가강우량 100mm 이상, 50개 홍수사상에 대한 홍수유출해석은 유역 물순환 해석모형인 CAT(Catchment hydrological cycle Assessment Tool)을 이용하였으며 모의결과를 바탕으로 홍수사상별 지체시간, 강우강도, 지속기간 및 토양포화도 변화에 따른 홍수유출특성을 상세히 분석하였다. 이 중에서도 지체시간은 유역반응을 나타내는 시간변수로서 수문모델링 및 홍수량예측에 매우 중요한 요소이다. 특히, 강우량에 대한 홍수량의 반응이 빠른 소유역의 경우에 홍수량예측에 큰 영향을 미친다. 따라서 강우강도, 지속기간, 토양포화도의 변화량에 대한 지체시간의 거동을 R 프로그래밍 언어 및 3D Surfer를 이용하여 분석한 후 최종적으로 소유역의 홍수유출 특성을 나타내는 3차원 홍수 유출특성 노모그래프를 개발하였다. 분석에 사용된 R 프로그래밍 언어는 통계 계산과 그래픽을 위한 프로그래밍 언어이자 소프트웨어 환경으로 데이터의 조작 및 수치연산, 시각화를 수행할 수 있는 기능을 여러 패키지를 통해 구현할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 R을 이용하여 10분 단위의 강우 및 유출량 자료를 1시간 및 1일 자료로 구축하고 17년간의 과거 홍수사상을 분리하여 추출하는 R 홍수유출해석 시스템을 개발하였으며 추출된 홍수사상을 관측 유출량 및 관측 토양수분을 포함하여 시각화함으로써 강우 및 토양수분 변화에 따른 소유역의 유출거동 민감성을 확인할 수 있었다. 분석 결과, 지체시간은 강우지속기간 및 토양포화도에 민감한 거동특성을 나타냈으며 토양포화도는 첨두홍수량의 변화에 민감한 영향을 주는 것으로 확인되었다. 개발된 3차원 홍수유출특성 노모그래프는 유역의 규모 및 지형물리학적 특성에 따라 다양하게 나타날 것으로 판단되며 여러 계측유역에 적용함으로써 유역별 홍수유출 반응특성을 정량화할 필요가 있다. 즉, 강우강도, 지속기간, 지체시간, 포화도 등의 변화에 따른 유역의 홍수유출 반응특성을 규명함으로써 미계측 유역의 홍수량예측 실무에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.