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SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 30
제1절 연구의 필요성 31
1. 기술적 측면 31
가. 내배수홍수분담시설의 정량적 평가모형 및 우수유출저감시설 해석모형 필요 31
나. 내배수 홍수분담시설의 표준화 및 위치·규모의 최적화 기법을 개발하고 이를 활용할 수 있는 통합형 모형의 개발이 필요 31
다. 빗물유출 저감계획 수립 기준의 개발이 필요 32
2. 경제·산업적 측면 34
가. 대형 홍수재해의 빈번한 발생 34
나. 내배수재해의 급증 34
다. 국가경제산업에 미치는 영향 34
3. 사회·문화적 측면 35
가. 홍수방어의 개념 전환을 통한 홍수재해의 저감 35
나. 사회문화적 방재의식 제고 36
제2절 연구의 목표 37
제3절 연구개발의 범위 38
1. 내배수 재해특성및 저감대책에 기초한 지역구분 38
2. 유역 홍수분담 시나리오 설정 38
3. 저류시설의 정량화 39
4. 침투시설의 정량화 39
5. 홍수분담시설의 효과분석을 위한 평가모형의 적용 39
제2장 국내·외 기술개발 현황 40
제1절 국외 현황 41
제2절 국내 현황 42
제3절 현기술상태의 취약성 분석 및 향후 전망 45
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 46
3.1장 방법론 개발 47
제1절 지역구분 47
1. 서론 47
가. 연구배경 및 목적 47
나. 국내·외 연구동향 48
2. 지역구분의 방법 58
가. 저지지역의 설정 58
나. 유수 및 보수지역의 설정 80
3. 지역구분의 적용 93
가. 대상유역 93
나. 지형특성 분석 94
다. 지역구분 결과 103
4. 지역구분 결과의 활용 110
5. 결론 111
제2절 저류시설의 해석 및 정량화 113
1. 저류시설 용량 예비해석 113
가. 개요 113
나. 저류시설의 연구동향 113
다. 저류지 해석방법의 개요 128
라. 저류시설의 홍수조절용량 결정을 위한 예비모형의 검토 153
2. 저류시설 정량화 164
가. 서론 164
나. 저류시설의 정량적 모형화 방안 개발 164
3. 빗물저류조의 수문학적 해석 178
가. 연구 배경 및 국내연구동향 178
나. 빗물이용시설 현황 181
다. 빗물이용시설의 수문학적 해석 184
라. 빗물이용시설의 수문학적 평가 194
마. 결론 210
제3절 침투시설의 정량화 211
1. 개요 211
2. 침투시설의 일반적 특성 및 설치사례 211
가. 침투시설의 일반적 특성 211
나. 침투시설 설치사례 221
3. SEEP/W 모형 224
가. SEEP/W 모형의 개요 224
나. SEEP/W 모형의 배경이론 227
4. 침투시설의 홍수저감효과 정량화 242
가. 적용범위 242
나. 침투형 빗물유출 저감시설물에의 적용 243
5. 침투시설 근접설치시 간섭효과 248
6. 쇄석공극저류시설의 수문학적 평가 250
가. 쇄석공극저류시설의 규모에 따른 CN값의 정량화 251
나. 쇄석공극저류시설의 규모에 따른 CN값의 변화 254
7. 쇄석공극저류시설의 설치에 의한 장기유출 저감효과 분석 257
제4절 홍수분담시설의 효과분석을 위한 평가모형 264
1. 내배수 홍수분담시설 및 우수유출저감시설의 모형화 방법론 264
가. 도시 유출 모형의 종류 및 특성 264
2. SWMM 매개변수 276
가. 유역면적 276
3. 모형의 적용 280
가. 대상유역 선정 및 특성 280
나. SWMM의 입력자료 구축 280
다. 검정 및 검증(Calibration & Verification) 288
라. BMP 종류 및 입력자료 구축 295
4. 모의결과 분석 300
가. 개발 전·후 첨두홍수량 비교 300
나. BMP 설치규모에 따른 유출저감효과 비교 300
다. BMP 설치에 따른 재현기간 별 유출저감효과 비교 305
5. 결론 309
3.2장 내배수 홍수분담 최적화 기법 적용성 검토 311
제1절 내배수 홍수분담 계획 수립 311
1. 개요 311
2. 내배수 홍수분담 시나리오 작성 및 계획 수립 절차 312
3. 내배수 홍수분담 최적화 관련 시나리오 작성시 포함 내용 313
가. 개요 313
나. 유역 기초자료 조사 314
다. 치수특성조사 315
라. 홍수피해 원인 및 치수계획상 문제점 분석 315
마. 유역의 수문 및 수리분석 317
바. 홍수량 배분 가능량 분석 및 지역구분 318
사. 홍수방어대안 도출 및 평가 322
아. 홍수방어대안의 검증 및 평가를 위한 모니터링 329
제2절 유역 홍수분담 시나리오 적용성 검토 331
1. 서론 331
2. 과업대상지역의 치수특성 및 홍수피해 원인 332
3. 지역구분에 기초한 홍수량 배분 가능량 분석 333
가. 기존 홍수량 배분 계획 조사 333
나. 지역구분에 기초한 홍수량 배분계획 336
다. 재해저감시설의 저감효과의 정량화 341
4. 시나리오별 저감효과 평가 342
가. 전체시설을 저류시설로 하는 경우 342
나. 전체시설을 침투시설로 하는 경우 343
다. 지역구분 결과에 따라 재해저감시설을 배치하는 경우 344
5. SIMM 모의 345
가. Input Data 345
나. 설계 강우량 348
다. 저감시설 위치도 348
라. 모의결과 352
6. 결론 353
제3절 내배수 홍수분담시설효과의 정량적 모형화 방안 355
1. 서론 355
2. 정량적 모형화 방안 개발 356
가. 분포형 수문모형의 개발 356
나. 유효우량 산정 358
다. 유출량 산정 360
3. BMPs의 최적위치 결정 364
4. 결론 366
제4절 내배수 홍수분담을 위한 BMP 방법론 368
1. 서론 368
가. 필요성 368
나. 본 연구의 목적 368
다. 도시 BMPs 369
라. 현 BMP 접근법 371
마. 현재 SWMM BMP 모의능력 요약 373
2. 시험 연구유역 374
가. 목적 374
나. Portland,Oregon 374
다. Vallejo,California 374
라. Happy Acres 375
마. Wonderland Creek in Boulder,Colorado 375
바. Fair Oaks Estates in CarolStream,Illinois 375
사. 시험 연구유역의 조건 376
3. SWMM의 LID 모형화 기능 376
가. SWMM 376
나. Storage 376
다. 침투 377
라. LID 모의 기능 377
마. LID 모의 시 SWMM의 한계 378
바. 시간과 공간 해석 문제 379
4. 기타 모형 379
가. 서론 379
나. 모형의 비교 381
5. Ponds 384
가. 서론 384
나. SWMM을 이용한 pond 모의 385
6. 침투 trench 385
가. 서론 385
나. SWMM을 이용한 침투 trench 모의 385
다. Rain garden과 green roof 모의 387
7. Porous Pavement 387
가. 서론 387
나. SWMM을 이용한 다공성 포장 모의 388
제5절 홍수분담시설효과의 적용성 검토 389
1. 서론 389
2. 김천시 개요 및 홍수피해자료 390
가. 김천시 개요 390
나. 강우현황 392
다. 김천시 홍수피해 기록 394
라. 김천시 자연재해위험지구 지정 및 관리 현황 396
3. 직지사천 적용성 396
가. 개별시설 효과분석 404
나. 천변저류지 위치 및 규모 최적화 검토 412
4. 평화지구 적용 423
가. 시설에 따른 효과분석 428
5. 신음지구 적용 432
가. 홍수조절시설 효과 분석 434
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 437
제1절 세부연구목표 및 평가 착안점 438
제2절 연구목표의 달성도 438
1. 연구목표 달성도 438
2. 공개 발표된 연구개발성과 439
가. 논문 게재 목록 439
나. 학술회의 발표 실적 439
제5장 연구개발결과의 활용계획 440
제1절 행정계획단계의 재해영향성 검토 441
1. 서론 441
2. 행정단계 재해영향검토 방법론 443
가. 저류시설의 규모검토 443
나. 침투시설의 규모검토 444
3. 적용사례 445
4. 결론 446
제2절 자연재해위험지구의 유역분담홍수방어계획 수립 447
1. 서론 447
2. 홍수방어를 위한 유역분담 방안 448
가. 지역구분의 시행 448
나. 유역 홍수분담 가능량 설정에 대한 예 449
3. 적용사례 451
4. 결론 451
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 452
제7장 참고문헌 455
표 1.2.1. 연차별 연구개발 목표 및 내용 37
표 2.2.1. 내배수재해 관련 주요 연구기관의 연구내용 및 분석 43
표 2.2.2. 우수유출저감시설관련 국내 주요 연구현황 44
표 3.1.1.1. 기존 PFD 구성요소 및 산정식 (정성원 등, 2001) 49
표 3.1.1.2. 일본의 8차 치수사업 5개년 계획의 하천별 치수사업 목표 (오세제, 2000) 53
표 3.1.1.3. 일본의 중소하천 설계빈도 54
표 3.1.1.4. 토지이용에 따른 토지구분 (Birks 등, 1992) 56
표 3.1.1.5. 토지이용에 따른 목표치수안전도 (Birks 등, 1992) 57
표 3.1.1.6. 배수펌프장 현황 65
표 3.1.1.7. 삽교천 유역 치수단위소구역의 현황 67
표 3.1.1.7. 삽교천 유역 치수단위소구역의 현황 (계속) 68
표 3.1.1.8. 유량과 유역면적 및 경사 관련 공식 69
표 3.1.1.9. 삽교천 치수단위소구역 피해액의 도수분포표 73
표 3.1.1.10. 유역면적의 도수분포표 (삽교천 치수단위소구역) 77
표 3.1.1.11. A/S1/2의 도수분포표 (삽교천 치수단위소구역)(이미지참조) 77
표 3.1.1.12. 유역면적의 도수분포표 (서울시 배수펌프장 유역) 78
표 3.1.1.13. A/S1/2의 도수분포표 (서울시 배수펌프장 유역)(이미지참조) 78
표 3.1.1.14. 습윤지수(wetness index)의 종류와 특징 81
표 3.1.1.15. 토양의 수문학적 토양군으로의 분류 기준 (하천설계기준, 2005) 88
표 3.1.1.16. 피복조건에 따른 조도계수 (Engman, 1986; McCuen 등, 1996) 91
표 3.1.1.17. 서울지점의 확률강우강도식의 회귀상수값 (건설교통부, 2000) 92
표 3.1.2.1. 횡월류 위어의 유량계수 제안식 147
표 3.1.2.2. 수집된 재해영향평가 자료 155
표 3.1.2.3. 홍수조절용량 산정을 위한 모형 156
표 3.1.2.4. 모형별 홍수조절용량의 산정결과 159
표 3.1.2.5. 대상 저류지 특성 161
표 3.1.2.6. 각 공식별 계산 결과 163
표 3.1.2.7. 각 공식별 계산 결과 164
표 3.1.2.8. 서울지점 확률강우강도식의 매개변수 (건설교통부, 2000) 170
표 3.1.2.9. 재현기간 및 지속시간에 대한 강우량 및 저류시설 설치 전후의 유효우량 175
표 3.1.2.10. 저류시설 설치 전후의 CN 값 및 감소율 175
표 3.1.2.11. 실험 결과 (환경부, 2004) 177
표 3.1.2.12. 시설 설치 전후의 CN값 및 감소율 177
표 3.1.2.13. 우수유출저감시설관련 국내 주요 연구현황 180
표 3.1.2.14. 본 연구에서 수정된 IHACRES 모형 입출력 자료 및 매개변수 (환경부, 2005) 187
표 3.1.2.15. 본 과업 대상시설의 개요 188
표 3.1.2.16. 대상시설에서 측정된 자료 기간 188
표 3.1.2.17. 추정된 모형의 매개변수 191
표 3.1.2.18. 빗물이용량 추정을 위한 빗물계획이용량의 모의조건 193
표 3.1.2.19. 국내 설치된 빗물이용시설의 개요 202
표 3.1.2.20. 저류조 용량 평가를 위한 모의 조건 203
표 3.1.3.1. 사용형태별 각종포장체의 제원(일본) 212
표 3.1.3.2. 설계CBR과 포장두께 표준(일본) 212
표 3.1.3.3. 표층재료별 제원(일본) 213
표 3.1.3.4. 2000년 8,9월 강우사상 222
표 3.1.3.5. 시설별 침투효과 224
표 3.1.3.6. 토양형별 포화투수계수와 포화함수비 243
표 3.1.3.7. Huff방법에 의한 서울지점의 무차원 강우 건설교통부, 2000) 254
표 3.1.3.8. 주요 강우사상에 대한 쇄석공극저류시설과 저류시설에 대한 유출깊이 (유출계수 0.9, 저류지깊이 2 m, 면적비 5%) 263
표 3.1.4.1. 유출결과에 영향을 미치는 매개변수(모형별) 275
표 3.1.4.2. 모형별 제한사항 종합비교 275
표 3.1.4.3. Kinematic wave 공식의 표면조도계수 값(Crawford와 Linsley, 1966) 278
표 3.1.4.4. 표면굴곡으로 인한 저류깊이(표면저류량) 279
표 3.1.4.5. 서울관측소의 확률강우강도식 281
표 3.1.4.6. 서울측후소의 Huff의 무차원 누가곡선 282
표 3.1.4.7. 재현기간에 따른 시간별 강우량 283
표 3.1.4.8. Subcatchment 입력자료 284
표 3.1.4.9. 토양형의 분류(윤용남, 1998) 285
표 3.1.4.10. 정밀토양도의 수문군 분류(이지호, 2006) 286
표 3.1.4.11. 개발전 토지이용별 CN(AMC-II) 287
표 3.1.4.12. 개발후 토지이용별 CN(AMC-II) 287
표 3.1.4.13. SWMM 침투 관련 입력변수 287
표 3.1.4.14. 관거의 제원 288
표 3.1.4.15. 2003년 4월 16일 강우자료 289
표 3.1.4.16. 2003년 4월 16일 유출량자료 289
표 3.1.4.17. 보정 Case 별 매개변수 조정값 290
표 3.1.4.18. 첨두유출량, 첨두도달시간, 총유출량 모의결과 292
표 3.1.4.19. 2003년 5월 17일 강우량자료 292
표 3.1.4.20. 2003년 8월 24일 강우량자료 293
표 3.1.4.21. 2003년 5월 17일 유출량자료 293
표 3.1.4.22. 2003년 8월 24일 유출량자료 293
표 3.1.4.23. 검증 모의결과 첨두유출량 오차 비교 295
표 3.1.4.24. 저류지 및 방류구 제원 297
표 3.1.4.25. Green roof 설치면적 및 적용 후 유역평균 CN 산정 298
표 3.1.4.26. 군자배수구역의 Green-Ampt 매개변수(Rossman, 2007) 299
표 3.1.4.27. 투수성 포장의 조도계수 및 Green-Ampt 매개변수(James 등, 2001) 299
표 3.1.4.28. 투수성 포장의 적용에 따른 불투수 면적비 변화 299
표 3.1.4.29. 목표저감률 달성을 위한 BMP 별 소요비용 비교 305
표 3.2.1.1. 자연재해위험지구 유형의 개요 313
표 3.2.1.2. 계양천 유역 지역구분 결과 321
표 3.2.1.3. 지구외 저류시설 계획시 주요 고려사항 324
표 3.2.1.4. 지구내 저류시설 계획시 주요 고려사항 325
표 3.2.1.5. 지구내 저류시설 계획규모 결정 325
표 3.2.1.6. 침투시설 설치위치 선정기준 326
표 3.2.1.7. 지형구분 및 침투능에 의한 평가 327
표 2.2.2.1. 하도분담량과 유역분담량의 구분 설정 절차 333
표 3.2.2.2. 오류천 유역의 홍수분담량 335
표 3.2.2.3. 오류천 유역의 홍수저감대책 336
표 3.2.2.4. 오류천 유역의 재해저감시설의 가능입지 리스트 338
표 3.2.2.5. 지구내 저류시설 계획규모(하천설계기준·해설(2005), 한국수자원학회) 340
표 3.2.2.6. 지하저류시설의 일반적인 설치사례 (일본) 340
표 3.2.2.7. 쇄석공극저류시설의 설치사례(일본) 340
표 3.2.2.8. 시나리오 1(전체시설이 저류시설)에서의 시설 제원 342
표 3.2.2.9. 시나리오 2(전체시설이 침투시설)에서의 시설 제원 343
표 3.2.2.10. 시나리오 3(지역구분 결과에 기초)에서의 시설 제원 344
표 3.2.2.11. Subcatchment Input Data 345
표 3.2.2.12. Conduit Input Data 346
표 3.2.2.13. Juction Input Data 346
표 3.2.2.14. 설계강우량 348
표 3.2.2.15. 소유역 별 재해저감시설 가능 지역 349
표 3.2.2.16. SWMM Input Data (Case 1) 350
표 3.2.2.17. SWMM Input Data (Case 2) 351
표 3.2.2.18. 유수지역의 SWMM Input Data 351
표 3.2.2.19. 보수지역의 SWMM Input Data 352
표 3.2.3.1. 5일 선행토양함수 조건별 유출곡선지수 (CN) 359
표 3.2.3.2. 유역의 평균유출곡선지수(CN)의 산정 (AMC-II 조건하) 359
표 3.2.4.1. 대표적인 구조적 강우유출수 BMP 369
표 3.2.4.2. 대표적인 구조적 강우유출수 BMP (계속) 370
표 3.2.4.3. Wet-Weather Control과 SWMM 적합성 373
표 3.2.5.1. 김천시의 월별 기상현황 391
표 3.2.5.2. 김천시의 연평균 강우량 현황 392
표 3.2.5.3. 김천시의 월평균 강수량 현황 393
표 3.2.5.4. 재개발 대상 저수지 선정절차 399
표 3.2.5.5. 재개발 가능 저수지 선정 기준 400
표 3.2.5.6. 농업용 저수지 재개발 방안 검토 400
표 3.2.5.7. 천변저류지 대상지 선정 절차 401
표 3.2.5.8. 하천변 저지대 분석방법 402
표 3.2.5.9. 직지사천 홍수조절시설 제원 403
표 3.2.5.10. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 시가지 직상류, 100년) 404
표 3.2.5.11. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 시가지 직상류, 200년) 405
표 3.2.5.12. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 시가지 직상류, 100년) 406
표 3.2.5.13. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 시가지 직상류, 200년) 407
표 3.2.5.14. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 하구, 100년) 408
표 3.2.5.15. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 하구, 200년) 409
표 3.2.5.16. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 하구, 100년) 410
표 3.2.5.17. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 하구, 200년) 411
표 3.2.5.18. 천변저류지 설치지점 413
표 3.2.5.19. 천변저류지 설치지점별 김천시가지에서의 첨두 홍수량 414
표 3.2.5.20. 천변저류지 설치지점별 김천시가지에서의 첨두홍수량 저감률 414
표 3.2.5.21. 천변저류지 설치지점별 김천시가지에서의 첨두 홍수량 415
표 3.2.5.22. 천변저류지 설치지점별 김천시가지에서의 첨두홍수량 저감률 415
표 3.2.5.23. 천변저류지 조합에 따른 김천시가지에서의 첨두홍수량 417
표 3.2.5.24. 천변저류지 조합에 따른 김천시가지에서의 첨두홍수량 저감률 417
표 3.2.5.25. 천변저류지 조합에 따른 김천시가지에서의 첨두홍수량 420
표 3.2.5.26. 천변저류지 조합에 따른 김천시가지에서의 첨두홍수량 저감률 420
표 3.2.5.27. 평화지구 홍수저감시설의 제원 426
표 3.2.5.28. CN 저감효과 예비평가 427
표 3.2.5.29. 홍수조절시설 효과 검토(평화지구 출구, 20년) 428
표 3.2.5.30. 저감효과 예비검토의 확인(평화지구 출구, 20년) 429
표 3.2.5.31. 홍수조절시설 효과 검토(김천역, 20년) 430
표 3.2.5.32. 저감효과 예비검토의 확인(김천역, 20년) 431
표 3.2.5.33. 신음지구 홍수조절시설의 제원 432
표 3.2.5.34. 홍수조절시설 효과 검토(신음동 출구, 20년) 435
표 3.2.5.35. 저감효과 예비검토의 확인(신음동 출구, 20년) 436
표 5.2.1. 지역구분의 개념 및 공학적 구분 방안 449
그림 1.1.1. 우수유출억제시설의 개념도 33
그림 1.1.2. 우수유출저감시설의 설치 절차 및 치수대책의 분류 33
그림 1.2.3. 풍수해에 의한 사망·실종자 수 및 이재민 수(국내) 34
그림 1.2.4. 빗물 유출 저감의 방재 대책 방안 35
그림 1.2.5. 방제계획의 위상 제고 및 주민참여방안 연구 36
그림 3.1.1.1. PFD의 산정 및 그룹화 결과 - 전국 (한국건설기술연구원, 2001) 50
그림 3.1.1.2. 일본의 홍수대책을 위한 치수계획별 지역구분의 예시 52
그림 3.1.1.3. 배수유역면적과 비배수능력 관계 (건설교통부, 2005) 60
그림 3.1.1.4. 해외의 침수심에 따른 피해특성 사례 61
그림 3.1.1.5. 유역면적에 따른 평균침수심 62
그림 3.1.1.6. 유역면적에 따른 예상피해액 62
그림 3.1.1.7. 서울시 배수펌프장과 배수분구 64
그림 3.1.1.8. 삽교천 유역 치수단위소구역(건설교통부, 2005) 64
그림 3.1.1.9. 서울시 배수펌프장의 배수량과 AS의 산포도 70
그림 3.1.1.10. 서울시 배수펌프장의 배수량과 AS1/2의 산포도(이미지참조) 70
그림 3.1.1.11. 삽교천 치수단위소구역 피해액의 히스토그램 및 확률밀도함수 72
그림 3.1.1.12. 삽교천 치수단위소구역의 유역면적과 피해액의 산포도 74
그림 3.1.1.13. 삽교천 치수단위소구역의 AS1/2과 피해액의 산포도(이미지참조) 74
그림 3.1.1.14. 유역면적의 히스토그램 및 확률밀도함수 (삽교천 치수단위소구역) 75
그림 3.1.1.15. AS1/2의 히스토그램 및 확률밀도함수 (삽교천 치수단위소구역)(이미지참조) 75
그림 3.1.1.16. 유역면적의 히스토그램 및 확률밀도함수 (서울시 배수펌프장 유역) 76
그림 3.1.1.17. AS1/2의 히스토그램 및 확률밀도함수 (서울시 배수펌프장 유역)(이미지참조) 76
그림 3.1.1.18. 유효 상부사면 기여면적의 개념도 84
그림 3.1.1.19. 정적습윤지수와 유사 동력학적 습윤지수의 차이 87
그림 3.1.1.20. 안양천 유역의 PFD 산정결과 (이윤영 등, 2004) 93
그림 3.1.1.21. 오류천 유역도 94
그림 3.1.1.22. 오류천 유역의 DEM 및 하천형상 96
그림 3.1.1.23. 흐름방향 산정도 97
그림 3.1.1.24. 흐름누적 산정도 98
그림 3.1.1.25. 경사 산정도 99
그림 3.1.1.26. 정적 습윤지수 산정도 100
그림 3.1.1.27. 지질도 101
그림 3.1.1.28. 토지이용도 102
그림 3.1.1.29. 지역구분의 절차 103
그림 3.1.1.30. 하도버퍼링에 의한 저지지역의 구분 104
그림 3.1.1.31. 침수피해를 유발하는 지형인자에 의한 저지지역의 구분 105
그림 3.1.1.32. 습윤지수의 적용 결과 (투수지역의 유수 및 보수지역 구분) 106
그림 3.1.1.33. 한계경사의 적용 결과 (불투수지역의 유수 및 보수지역 구분) 107
그림 3.1.1.34. 오류천 유역의 지역구분 결과 108
그림 3.1.1.35. 기존 홍수피해지역과 지역구분 결과 109
그림 3.1.1.36. 지역구분 결과와 우수유출저감시설과의 연계 110
그림 3.1.2.1. 우수저류조 용량을 결정하는 방법 115
그림 3.1.2.2. 강우지속시간의 변화에 따른 우수저류조 용량과 α의 변화 116
그림 3.1.2.3. 허용방류량의 변화에 따른 우수저류조의 최대용량과 임계지속시간의 변화 116
그림 3.1.2.4. 도시지역내 우수저류시설의 소요저류용량 117
그림 3.1.2.5. McCuen 모형의 수문곡선 120
그림 3.1.2.6. 합리식 모형의 수문곡선 121
그림 3.1.2.7. Baker 모형의 수문곡선 122
그림 3.1.2.8. Abt와 Grigg 모형의 수문곡선 122
그림 3.1.2.9. Kadoya 모형의 수문곡선 123
그림 3.1.2.10. Donahue와 McCuen 모형의 수문곡선 124
그림 3.1.2.11. Burton 모형의 수문곡선 125
그림 3.1.2.12. Mori 모형의 수문곡선 126
그림 3.1.2.13. 국내 제시 모형의 수문곡선 128
그림 3.1.2.14. 재해저감시설의 기능적 구성 129
그림 3.1.2.15. 저류지 제원 결정의 시행착오법 과정 131
그림 3.1.2.16. 저류지 홍수추적 흐름도 133
그림 3.1.2.17. 연직방류관의 흐름조건 및 수위-방류량 관계곡선 모식도 135
그림 3.1.2.18. 기본유량계수 136
그림 3.1.2.19. 기본유량계수의 조정계수 137
그림 3.1.2.20. 하도외 저류지 계획의 절차 139
그림 3.1.2.21. 자유오리피스 형태 흐름의 수위에 따른 유량계수 140
그림 3.1.2.22. 횡월류 위어 흐름의 정의도 143
그림 3.1.2.23. 횡월류 위어에서의 수면형 144
그림 3.1.2.24. CM과 Fru와의 관계 (Borghei 등, 1999)(이미지참조) 149
그림 3.1.2.25. CM과 w/yu와의 관계 (Borghei 등, 1999)(이미지참조) 150
그림 3.1.2.26. 첨두유입량 저감방안 152
그림 3.1.2.27. 계획된 저류지 용량과 모형별 산정결과의 비교 158
그림 3.1.2.28. 각 공식별 결과 162
그림 3.1.2.29. 각 공식별 결과 163
그림 3.1.2.30. 폐쇄형 저류시설 설치에 따른 유출 수문곡선의 변화 165
그림 3.1.2.31. 수정합리식에 의한 수문곡선의 형태 166
그림 3.1.2.32. 수정합리식을 이용한 홍수 유출 용적 저감 효과 산정 방법 167
그림 3.1.2.33. 수정합리식을 이용한 첨두 홍수량 저감 효과 산정 방법 167
그림 3.1.2.34. 유역면적 및 유로연장의 관계 169
그림 3.1.2.35. 지속기간별-재현기간별 CN저감률(1 km²) 171
그림 3.1.2.36. 강우 지속기간별-재현기간별 저류심 변화에 따른 유출용적 저감률 172
그림 3.1.2.37. 강우 지속시간별, 유출계수의 변화에 따른 CN값의 감소율 (재현기간 20년, 10km²) 173
그림 3.1.2.38. 본 연구의 도표를 이용한 경우와 국립방재연구소(1999)의 분석결과를 이용한 경우에 대한 CN 감소율의 비교 176
그림 3.1.2.39. 본 연구의 도표를 이용한 경우와 환경부(2004)의 분석결과를 이용한 경우에 대한 CN 감소율의 비교 177
그림 3.1.2.40. 빗물이용시설의 측정 자료 189
그림 3.1.2.41. 대상시설의 유입량 자료 190
그림 3.1.2.42. 관측자료와 모의 자료의 비교 191
그림 3.1.2.43. 대상 빗물이용시설의 장기유출 모의결과 192
그림 3.1.2.44. 빗물유출저감시설의 수문학적 평가 프로그램의 결과 파일 194
그림 3.1.2.45. 장기유출해석결과를 이용해 재구성된 자료 예시 (서울대학교 시설, 저류조용량: 200 톤, 일 계획 빗물이용량: 6 톤) 195
그림 3.1.2.46. 월별 일평균 빗물이용량 및 이용일수 197
그림 3.1.2.47. 서울대 시설의 일 빗물이용량에 대한 도수분포비율 (저류조 용량: 200ton, 사용량: 좌-6ton, 중간-21ton, 우-187ton) 198
그림 3.1.2.48. 건설기술연구원 시설의 일 빗물이용량에 대한 도수분포비율 (저류조 용량: 49ton, 사용량: 좌-0.5ton, 중간-1ton, 우-8ton) 199
그림 3.1.2.49. 대전월드컵경기장시설의 일 빗물이용량에 대한 도수분포비율 200
그림 3.1.2.50. 계획 빗물이용량의 변화에 따른 실이용일수의 변화 201
그림 3.1.2.51. 저류조 용량 변화에 따른 빗물이용량과 이용일수의 변화 (서울대학교 기숙사, 일 빗물이용량: 6 톤, V : 저류조 용량) 203
그림 3.1.2.52. (계속) (서울대학교 기숙사, 일 빗물이용량: 21 톤) 204
그림 3.1.2.53. (계속) (서울대학교 기숙사, 일 빗물이용량: 187 톤) 204
그림 3.1.2.54. 월별 실 이용일수의 변화 205
그림 3.1.2.55. 서울특별시의 토지이용현황 206
그림 3.1.2.56. 저류조 운영에 대한 개념적 예시 207
그림 3.1.2.57. 저류조 조작 유무에 따른 월류량의 비교 (모의기간 10년) 208
그림 3.1.2.58. 저류조 운영여부에 따른 월별 월류량의 변화 209
그림 3.1.3.1. 투수성포장의 개념도 211
그림 3.1.3.2. 투수성포장의 표준구조 212
그림 3.1.3.3. 투수성포장의 시공순서도 214
그림 3.1.3.4. 침투측구 215
그림 3.1.3.5. 침투통 (단독으로 사용할 경우) 217
그림 3.1.3.6. 침투통 (조합하여 사용할 경우) 217
그림 3.1.3.7. 침투통 시공 순서 218
그림 3.1.3.8. 침투트렌치 219
그림 3.1.3.9. 침투동과 조합하여 사용된 침투트렌치 219
그림 3.1.3.10. 시범지역의 우수유출저감시설 개념도 222
그림 3.1.3.11. 침투류 해석 개요도 225
그림 3.1.2.12. DEFINE main window 226
그림 3.1.3.13. SOLVE main window 227
그림 3.1.3.14. CONTOUR main window 227
그림 3.1.3.15. 간극수압과 투수계수함수 관계 232
그림 3.1.3.16. 함수특성곡선상의 투수계수 예측 235
그림 3.1.3.17. 간극수압과 체적함수비 관계 236
그림 3.1.3.18. 세립질 모래, 실트, 점토의 체적함수비 237
그림 3.1.3.19. 침투형 빗물유출 저감시설 모식도 242
그림 3.1.3.20. SEEP/W 모형을 이용한 투수성포장의 적용 예 (표층재=0.1m, 기층재=0.4m, 필터재=0.3m의 경우) 243
그림 3.1.3.21. 대상유역의 투수성 포장 설치 면적에 따른 CN값의 감소율 244
그림 3.1.3.22. SEEP/W 모형을 이용한 침투측구의 적용 예 (측구의 높이=0.4m, 측구 바닥 폭=0.6m의 경우) 245
그림 3.1.3.23. 대상유역의 침투측구 설치 면적에 따른 CN값의 감소율 245
그림 3.1.3.24. SEEP/W 모형을 이용한 침투통의 적용 예 (침투통 높이=1.4m, 침투통 폭=1.0m의 경우) 246
그림 3.1.3.25. 대상유역의 침투통 설치에 따른 CN값의 감소율 246
그림 3.1.3.26. SEEP/W 모형을 이용한 침투트렌치의 적용 예 (침투트렌치 관경(D)=0.2m, 내부 수심=0.6×D 경우) 247
그림 3.1.3.27. 대상유역의 침투트렌치 설치에 따른 CN값의 감소율 248
그림 3.1.3.28. SEEP/W 모형을 이용하여 간섭효과 평가를 위한 침투측구의 격자요소망 구성(침투측구의 경우) 249
그림 3.1.3.29. 시설물들의 제원(cm) 249
그림 3.1.3.30. 시설물의 설치 개소에 따른 침투효율의 변화 250
그림 3.1.3.31. 쇄석공극저류시설의 격자요소망 구성 252
그림 3.1.3.32. 최종모의시간에서의 유속벡터 252
그림 3.1.3.33. 시설의 규모에 따른 바닥면 침투량에 대한 측면 침투량의 비율 253
그림 3.1.3.34. 시설의 바닥폭에 대한 깊이의 비에 따른 측면 침투량의 비율 253
그림 3.1.3.35. 강우 지속시간별, 유출계수의 변화에 따른 CN값의 감소율 (재현기간 20년) 255
그림 3.1.3.36. 강우 재현기간의 변화에 따른 CN값의 감소율 (지속기간 60분, 면적비 5%) 256
그림 3.1.3.37. 장기모의 시 유출계수의 변화에 따른 유출율의 변화 (면적비 20%) 257
그림 3.1.3.38. 장기모의 시 유출계수의 변화에 따른 유출율의 변화 (면적비 10%) 257
그림 3.1.3.39. 장기모의 시 유출계수의 변화에 따른 유출율의 변화 (면적비 5%) 258
그림 3.1.3.40. 장기모의 시 면적비의 변화에 따른 유출량 및 저류지 수위의 변화 (유출계수 0.9, 저류지깊이 2 m) 259
그림 3.1.3.41. 장기모의 시 쇄석공극저류시설과 저류시설에 대한 유출량 및 저류지 수위의 변화 (유출계수 0.9, 저류지깊이 2 m, 면적비 5%) 260
그림 3.1.3.42. 주요 강우사상에 대한 쇄석공극저류시설과 저류시설에 대한 유출량 및 저류지 수위의 변화 (유출계수 0.9, 저류지깊이 2 m, 면적비 5%) 261
그림 3.1.4.1. STORM 모형의 해석 과정 268
그림 3.1.4.2. SWMM 모형의 구성 272
그림 3.1.4.3. SWMM 소유역 개념도 277
그림 3.1.4.4. 군자배수분구 위성사진 280
그림 3.1.4.5. 서울 지점의 분위별 강우에 대한 무차원 누가곡선(50%) 282
그림 3.1.4.6. 개발 후 토지이용도(2005년) 284
그림 3.1.4.7. 개발 전 토지이용도(1975년) 284
그림 3.1.4.8. 군자배수분구의 토양도(2006) 286
그림 3.1.4.9. 유출수문곡선 비교(보정전) - 2003년 4월 16일 강우 289
그림 3.1.4.10. 유출수문곡선 비교(보정 Case 1) - 2003년 4월 16일 강우 290
그림 3.1.4.11. 유출수문곡선 비교(보정 Case 2) - 2003년 4월 16일 강우 290
그림 3.1.4.12. 유출수문곡선 비교(보정 Case 3) - 2003년 4월 16일 강우 291
그림 3.1.4.13. 유출수문곡선 비교(보정 Case 4) - 2003년 4월 16일 강우 291
그림 3.1.4.14. 유출수문곡선 비교(검증 1) - 2003년 5월 17일 294
그림 3.1.4.15. 유출수문곡선 비교(검증 2) - 2003년 8월 24일 294
그림 3.1.4.16. SWMM 모형에 의한 저류지 구축 296
그림 3.1.4.17. 저류지의 용량별 Cost(서울시정개발연구원, 2004) 297
그림 3.1.4.18. SCS-CN과 Green-Ampt 방법에 의한 유출수문곡선 비교 (2년빈도) 299
그림 3.1.4.19. 개발 전·후의 첨두유출량 및 첨두증가율 300
그림 3.1.4.20. BMP 설치규모에 따른 유출저감효과 비교(2년) 301
그림 3.1.4.21. BMP 설치규모에 따른 유출저감효과 비교(10년) 301
그림 3.1.4.22. BMP 설치규모에 따른 유출저감효과 비교(50년) 301
그림 3.1.4.23. BMP 설치규모에 따른 유출저감효과 비교(100년) 302
그림 3.1.4.24. 재현기간에 따른 오리피스의 면적 303
그림 3.1.4.25. Perez-Pedini 등(2005)과 본 연구에 의한 비용별 유출저감률 비교 304
그림 3.1.4.26. 투수성 포장 및 투수지역 침투량 비교 304
그림 3.1.4.27. BMP 설치에 따른 재현기간 별 유출저감효과 비교(10억) 306
그림 3.1.4.28. BMP 설치에 따른 재현기간 별 유출저감효과 비교(20억) 306
그림 3.1.4.29. BMP 설치에 따른 재현기간 별 유출저감효과 비교(40억) 306
그림 3.1.4.30. BMP 설치에 따른 재현기간 별 유출저감효과 비교(80억) 307
그림 3.1.4.31. 재현기간 별 침투량 변화(Green roof) 308
그림 3.1.4.32. 재현기간 별 침투량 변화(투수성포장) 308
그림 3.2.1.1. 유역의 개발사례 전경 311
그림 3.2.1.2. 대상유역의 홍수피해지역(계양천) 316
그림 3.2.1.3. 지역구분의 예 319
그림 3.2.1.4. 유역홍수분담계획의 예 320
그림 3.1.2.5. 계양천 유역 지역구분 결과 321
그림 3.2.2.1. 오류천 유역 332
그림 3.2.2.2. 오류천 유역의 침수위험지역 조사 결과(안양천유역종합치수계획) 334
그림 3.2.2.3. 오류천 유역의 지역구분 결과와 실제 침수피해지역(1998, 2001) 334
그림 3.2.2.4. 오류천 유역의 유역홍수분담방안의 적용절차 337
그림 3.2.2.5. 오류천 유역의 재해저감시설의 가능입지 지역의 분포 338
그림 3.2.2.6. 유역분담 홍수량을 담당할 지점의 선정 339
그림 3.2.2.7. 저류시설의 홍수저감효과(강우지속기간 3시간, 재현기간 80년) 341
그림 3.2.2.8. 침투시설의 홍수저감효과(강우지속기간 3시간, 재현기간 80년) 341
그림 3.2.2.9. SWMM 5,0에서 구축한 오류천 유역 347
그림 3.2.2.10. 펌프장 내수의 비교 347
그림 3.2.2.11. 오류천 유역의 재해저감시설의 가능입지 지역의 분포 348
그림 3.2.2.12. 유출수문곡선 비교 (Case 1) 352
그림 3.2.2.13. 유출수문곡선 비교 (Case 2) 353
그림 3.2.2.14. 유출수문곡선 비교 (Case 3) 353
그림 3.2.3.1. 분포형 수문모형의 해석 개념 356
그림 3.2.3.2. 부곡배수분구 유출곡선지수 분포도 360
그림 3.2.3.3. 각 셀에서의 표면류의 이동시간 분포도 361
그림 3.2.3.4. 각 셀에서 유역출구까지 이동하는데 걸리는 시간 361
그림 3.2.3.5. 유역의 최대 잠재보유수량 분포도 362
그림 3.2.3.6. 유역출구지점의 임계지속기간 결정 363
그림 3.2.3.7. 유역출구에서의 유입수문곡선(임계지속기간, 420분) 363
그림 3.2.3.8. BMPs 개수별 첨두유량 저감효과 비교 364
그림 3.2.3.9. BMPs 개수별 저감시설의 공간적 최적위치 365
그림 3.2.3.10. 첨두홍수량 저감량 비교 (BMPs Vs 시가지 Vs 전 유역) 366
그림 3.2.4.1. 불투수 면에서 투수 면으로의 개념적인 추척법(Huber 2001a). 378
그림 3.2.4.2. 모형의 적용범위 (회색부분은 부분적용 가능범위) 381
그림 3.2.4.2. 모형의 공간적 시간적 해상도 382
그림 3.2.4.3. 모형별 유량계산능력 383
그림 3.2.4.4. 모형별 LID 시설 모형화 능력 (회색부분은 간접적 적용가능범위) 384
그림 3.2.5.1. 김천주변 피해현황도 395
그림 3.2.5.2. 자연재해위험지구 지정현황(평화지구) 396
그림 3.2.5.3. 직지사천 홍수피해 현황 397
그림 3.2.5.4. 직지사천의 지역구분 및 홍수저감시설 가능입지 398
그림 3.2.5.5. 직지사천 홍수조절시설 위치 403
그림 3.2.5.6. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 시가지 직상류, 100년) 404
그림 3.2.5.7. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 시가지 직상류, 200년) 405
그림 3.2.5.8. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 시가지 직상류, 100년) 406
그림 3.2.5.9. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 시가지 직상류, 200년) 407
그림 3.2.5.10. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 하구, 100년) 408
그림 3.2.5.11. 홍수조절시설 효과 검토(직지사천 하구, 200년) 409
그림 3.2.5.12. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 하구, 100년) 410
그림 3.2.5.13. 저감효과 예비검토의 확인(직지사천 하구, 200년) 411
그림 3.2.5.14. 직지사천 천변저류지 설치 지점과 관측지점 413
그림 3.2.5.15. 유역 면적비에 따른 천변 저류지 용량별 첨두홍수량 저감률 414
그림 3.2.5.16. 유역 면적비에 따른 천변 저류지 용량별 첨두홍수량 저감률 415
그림 3.2.5.17. 100년 빈도 강우에서 김천 시가지 지점에서의 수문곡선 (50년 빈도 - 50,000 m³ 용량 천변저류지 설계시) 416
그림 3.2.5.18. 100년 빈도 강우에서 김천 시가지 지점에서의 수문곡선 (10년 빈도 - 800,000 m³ 용량 천변저류지 설계시) 416
그림 3.2.5.19. 지점별 50,000m³의 용량과 JJ1 지점의 천변저류지 조합에 따른 첨두홍수량 저감률 (Weir의 50yr 빈도 설계시) 418
그림 3.2.5.20. 지점별 30,000m³의 용량과 JJ1 지점의 천변저류지 조합에 따른 첨두홍수량 저감률 (Weir의 50yr 빈도 설계시) 418
그림 3.2.5.21. 지점별 20,000m³의 용량과 JJ1 지점의 천변저류지 조합에 따른 첨두홍수량 저감률 (Weir의 50yr 빈도 설계시) 419
그림 3.2.5.22. 조합에 따른 지점별 첨두홍수량 저감률 (Weir의 50yr 빈도 설계시) 419
그림 3.2.5.23. 지점별 800,000m³의 용량과 JJ1 지점의 천변저류지 조합에 따른 첨두홍수량 저감률 (Weir의 10yr 빈도 설계시) 421
그림 3.2.5.24. 지점별 400,000m³의 용량과 JJ1 지점의 천변저류지 조합에 따른 첨두홍수량 저감률 (Weir의 10yr 빈도 설계시) 421
그림 3.2.5.25. 지점별 200,000m³의 용량과 JJ1 지점의 천변저류지 조합에 따른 첨두홍수량 저감률 (Weir의 10yr 빈도 설계시) 422
그림 3.2.5.26. 조합에 따른 지점별 첨두홍수량 저감률 (Weir의 10yr 빈도 설계시) 422
그림 3.2.5.27. 유역 현황 및 홍수조절저감시설 423
그림 3.2.5.28. 평화 배수분구의 유역특성 424
그림 3.2.5.29. 평화 배수분구의 주요지점 및 침수현황도 424
그림 3.2.5.30. 평화배수분구 저류시설의 CN 저감효과 예비추정 425
그림 3.2.5.31. 평화배수분구 침투시설의 CN 저감효과 예비추정 426
그림 3.2.5.32. 평화지구 SWMM 구축 427
그림 3.2.5.33. 홍수저감시설 효과 검토(평화지구 출구, 20년 빈도) 428
그림 3.2.5.34. 저감효과 예비검토의 확인(평화지구 출구, 20년 빈도) 429
그림 3.2.5.35. 홍수저감시설 효과 검토(김천역, 20년 빈도) 430
그림 3.2.5.36. 저감효과 예비검토의 확인(김천역, 20년 빈도) 431
그림 3.2.5.37. 신음지구의 현황 432
그림 3.2.5.38. 신음지구의 유역특성 및 침수피해 모의결과 433
그림 3.2.5.39. 신음지구의 저류시설 홍수조절효과 예비검토 434
그림 3.2.5.40. 홍수저감시절 효과 검토(신음동 출구, 20년 빈도) 435
그림 3.2.5.41. 저감효과 예비검토의 확인(신음동 출구, 20년 빈도) 436
그림 5.1.1. 소규모 저류시설의 홍수조절 형태 444
그림 5.1.2. 소규모 저류시설의 CN 저감률 444
그림 5.1.3. 침투시설의 CN 저감률 445
그림 5.1.4. 쇄석공극저류시설의 CN 저감률 445
그림 5.1.5. SWMM 모의 결과 446
그림 5.2.1. 지역구분의 개념도 448
그림 5.2.2. 지역구분의 공학적 분석기법 적용 예 448
그림 5.2.3. 유역홍수분담의 예 450
그림 5.2.4. 유역홍수분담의 방향 450
그림 5.2.5. 평화지구 개요 451
그림 5.2.6. 평화지구 빈도별 침수예상지역 451
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I. 제목
사업명 : 자연재해저감기술개발
연구명 : 내배수 침수재해 저감기술 개발
세부과제명 : 내배수 홍수분담 최적화기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
o 본 연구의 최종 목표는 내배수 홍수분담 최적화 기술개발로 그 구체적인 목표는 한국형 내배수 홍수분담시설에 대한 유역 홍수분담 방법론의 개발, 홍수분담 및 빗물유출 저감시설의 설치효과 검토 및 기준 수립으로 정리할 수 있다.
o 이를 위해 기술적인 측면으로는 내배수 홍수분담 계획에 사용되는 각종 홍수저감 시설의 효과를 정량적으로 평가하는 방안이 필요하다. 또한 이러한 연구결과를 기초로 하여 빗물유출 저감계획 수립 기준을 개발할 수도 있다.
o 경제·산업적 측면에서는 현재 대형 홍수재해의 빈번한 발생하고 있고 그 중에 내배수재해가 차지하고 있는 비중이 크기 때문이다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
내배수홍수분담 최적화 기술개발을 위하여 수행된 연구개발의 범위는 다음과 같이 크게 3가지로 구분할 수 있다. 각각은 구체적으로 수행해야할 2가지의 연구개발 범위를 가지고 있다.
o 내배수재해 특성별 분류 및 지역구분
- 내배수 재해특성 및 저감대책에 기초한 지역구분
- 유역 홍수분담 시나리오 설정 : 대상유역의 홍수분담시설 및 빗물유출저감시설의 위치 및 규모 결정, 최적조합 방안 제시
o 내배수 홍수분담 시설의 정량적 평가모형 개발
- 홍수분담시설의 정량적 모형화 방안 : 내배수 홍수분담시설을 고려한 유역단위의 정량적 해석방안 제시
- 홍수분담시설의 효과분석을 위한 평가모형의 적용 : 내배수 홍수분담시설에 대한 유역단위의 정량적 해석의 적용사례 제시
o 빗물유출저감시설 분석 및 선택기준 정립
- 저류시설의 정량화 : 저류시설의 설치효과 검토 및 기준 정립
- 침투시설의 정량화 : 침투시설의 설치효과 검토 및 기준 정립
IV. 연구개발결과
1) 내배수재해 특성별 분류 및 지역구분
유역의 자연적인 지형특성을 기초로 내배수 홍수피해 유형 및 관련대책 수립의 기초 자료로 활용하기 위하여 저지, 유수, 보수지역의 구분방안을 수립하였다. 이때, GIS를 이용한 홍수피해특성, 하도버퍼링, 습윤지수, 경사 등을 주로 활용하여 지역이 가진 자연특성을 최대한 반영할 수 있도록 하였다. 또한, 이러한 지역구분 결과는 보수지역은 침투시설, 유수지역은 저류지시설, 저지지역은 펌프장 시설의 도입가능성을 검토하는 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
2) 유역홍수분담 시나리오 설정
지역구분 결과와 연계한 위치 및 규모 결정, 최적조합 방안을 제시하였다. 이를 위해 각 시설의 입지적 특성, 재해저감효과 및 제약조건 등을 지역구분 결과와 연계해서 활용할 수 있도록 하였다. 내배수 홍수분담시설 및 빗물유출저감시설의 가능 위치 및 용량 결정 방안을 구체적으로 제시하고 다양한 조합안의 작성방법 및 그에 따른 장단점을 검토한 결과 기존에 이루어지는 위치 및 용량 결정에 비해 가능한 최대 유역분담량을 쉽게 확인하고 지역구분의 결과가 시설의 입지적 특정상 부적절한 유역내 위치를 고려해서 스크린해 줄 수 있는 기능을 해 줄 수 있는 것으로 확인되었다.
3) 저류시설의 정량화
본 연구에서는 저류시설의 홍수유출저감효과를 정량화하기 위해서 저류시설의 설치 전후에 대한 CN값의 변화를 정량화하였다. 본 연구에서 고려하는 저류시설은 작은 유역 면적에 설치될 중·소규모의 시설이기 때문에 유입수문곡선 획득이 가능한 수정합리식을 적용하였다. 일반적으로 설치되는 저류시설의 규모는 유역면적에 대하여 일정한 관계를 가지게 되며, 통상적으로 유역면적에 대한 저류용적의 비가 저류시설의 규모를 가늠케 하는 척도로 여겨진다. 따라서 본 연구에서는 유역면적에 대한 저류용적의 비(저류용적비율)에 따라서 저감되는 홍수유출용적, 첨두홍수량 및 CN값의 변화율을 나타내어 일정한 조건하에서 해당 규모의 저류시설의 어느 정도의 홍수유출저감효과를 가지게 되는지 알아보았다.
4) 침투시설의 정량화
본 연구에서는 침투형 빗물유출 저감시설의 설치효과를 정량적으로 평가하고자 한다. 평가 대상으로는 투수성 포장, 침투트렌치, 침투통, 침투측구를 선정하였으며, 다양한 제원, 모양 및 규격을 대상으로 시설물들의 침투능력을 SEEP/W 모형을 이용하여 산정하고 홍수저감효과를 CN값을 이용하여 정량적으로 평가하였다. 이와 함께 침투시설을 근접설치할 때 나타나는 간섭효과를 살펴보고 정량화 하였으며, 저류시설 기능을 추가로 가지고 있는 대표적인 다목적 침투시설인 쇄석공극저류시설의 홍수저감효과를 다양한 시설제원 및 설치조건에 대해서 CN값의 감소율로서 제시하였다.
5) 홍수분담시설의 효과분석을 위한 평가모형의 적용
내배수 홍수분담시설 및 빗물유출 저감시설을 정량적으로 해석하는 모형 구조를 검토하고, 유역단위의 정량적 해석 사례를 제시하였다. 이때 내배수 홍수분담시설 및 빗물 유출저감시설의 효과분석을 위하여 모형화 능력이 정교한 평가모형으로서 SWMM을 선정하였다. 홍수분담시설의 위치 및 규모 결정, 시나리오별 저감효과 해석을 위한 최적화 방안을 검증하고 다각적으로 평가하는 기능을 할 수 있도록 모형화 방안을 검토하였다. 이를 위해 앞서 작성된 내배수 홍수분담시설의 설치에 관한 여러 가지 시나리오를 대상으로 유역단위의 정량적 해석을 실시하였다.
V. 연구개발결과의 활용계획
본 연구에서 개발된 내배수 홍수분담시설의 최적화 기술은 자연재해위험지구 정비계획, 풍수해저감 종합계획 등에서 사용되어 도시유역의 내배수 침수방지를 위한 대책 수립 시 필요한 가이드라인 및 표준모형으로서 활용될 수 있다. 구체적으로는 사전재해영향성 검토 등에서 저류지 예비평가, 풍수해저감종합계획 등에서 피해원인 및 저감대책 설치를 위한 지역구분, 그리고 다양한 내배수 홍수분담시 설계 또는 평가에서 필요로 하는 해석 절차 및 평가에 대한 정량적, 정성적 기준으로서 활용가능한 성과들로 적절하게 이용된다면 국내 도시유역특성에 알맞은 내배수 홍수분담시설의 해석기술을 크게 개선시킬 것으로 판단된다.
연구결과의 활용에 따른 기대효과는 다음과 같이 정리할 수 있다.
o 피해지역의 침수해소에만 한정된 펌프장 위주의 재해저감대책을 지양하고 유역 단위를 고려한 홍수분담방안을 수립하여 전체에 대한 종합적인 홍수피해 저감에 기여
o 행정계획단계에서의 재해저감효과의 검토 및 토지이용계획시 필요한 적정 저류 시설의 부지면적 결정 방법론으로 활용
o 시설기준 또는 설계시 이용되는 관행의 모호성을 제거하여 재해저감대책 수립의 효율성에 기여
o 재해저감시설의 적정지역 및 적정규모 결정을 위한 가이드라인 제공으로 관련 업무의 개선 기대
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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