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요약문

SUMMARY

목차

제1장 서론 20

1.1. 연구배경 및 목적 20

1.2. 연구내용 및 방법 22

1.2.1. 연구내용 22

1.2.2. 연구방법 22

제2장 도시홍수평가를 위한 국내외 사례 조사 26

2.1. 도시홍수의 개념 26

2.1.1. 도시화와 수문현상 26

2.1.2. 도시홍수의 원인 및 특징 30

2.2. 도시홍수위험평가를 위한 국내외 도시홍수평가 기법 조사 31

2.2.1. 국내의 도시홍수위험평가 기법 조사 32

2.2.2. 국외의 도시홍수위험평가 기법 조사 38

2.3. 시사점 도출 45

제3장 기후변화에 따른 도시홍수의 영향성 조사 및 연구 46

3.1. 기후변화와 도시홍수 관련 국내외 연구 동향 조사 46

3.1.1. 국내 사례 조사 46

3.1.2. 국외 사례 조사 48

3.2. 기후변화에 따른 강우량 영향성 분석 50

3.2.1. 장기적 관점에서의 기후변화에 따른 강우량 영향성 분석 50

3.2.2. 단기적 관점에서의 기후변화에 따른 강우량 영향성 분석 95

3.2.3. 강우량 변화와 재해발생횟수의 상관성 분석 122

제4장 도시홍수 위험관리 방안 126

4.1. 홍수위험관리 개념 126

4.1.1. 홍수위험관리의 정의 126

4.1.2. 도시홍수 위험관리의 구성요소 127

4.2. 국내외 홍수위험관리 기법 조사 131

4.2.1. 국내의 홍수위험관리 기법 조사 131

4.2.2. 국외의 홍수위험관리 기법 조사 142

4.3. 도시홍수위험관리 평가방안 제시 167

4.3.1. 이론적 배경 167

4.3.2. 도시홍수위험관리 평가방안 179

제5장 기후변화를 고려한 도시홍수위험관리지수 산정 186

5.1. 도시홍수위험성 산정을 위한 위험관리지수 방법론 186

5.1.1. 위험관리지수 산정을 위한 자료 수집 186

5.1.2. 위험관리지수 산정 요소 선정 190

5.1.3. 위험관리지수 산정식 211

5.2. 시범도시의 구조적, 비구조적 방재능력 평가 213

5.2.1. 서울 구로구 213

5.2.2. 부산 해운대구 246

5.2.3. 경북 청송군 269

5.3. 시범지역에 대한 위험관리지수 산정 289

5.3.1. 서울 구로구 289

5.3.2. 부산 해운대구 303

5.3.3. 경북 청송군 317

5.4. 시범지역에 대한 도시홍수 위험저감 방안 제시 328

5.4.1. 서울 구로구 구조적 대책 329

5.4.2. 부산 해운대구 구조적 대책 334

5.4.3. 경북 청송군 구조적 대책 337

5.4.4. 비구조적 대책 339

제6장 도시홍수위험관리를 위한 향후 과제 356

6.1. 시강우 자료를 이용한 강우량 변화 분석 356

6.1.1. 전국 시강우 자료 분석 356

6.1.2. 2011년 서울지역의 시강우 자료 분석 360

6.2. 시설물 설계기준 383

6.3. 도시홍수위험관리 시스템 구축 방안 제시 386

6.3.1. 가용 DB 현황 정리 및 활용 가능 방안 검토 386

6.3.2. GIS를 고려한 도시홍수 통합위험관리시스템 구축 방안 제시 400

6.3.3. GIS를 고려한 도시홍수 통합위험관리시스템 구축[안] 411

제7장 결론 422

참고문헌 426

연구개발결과 활용계획서 430

[첨부1] 연구결과 활용계획서 431

[첨부2] 기술 요약서 436

판권기 441

표 2.1. 홍수의 유형 및 특징 30

표 2.2. 국내 도시홍수 평가 사례 37

표 2.3. 국외 도시홍수 평가 사례 44

표 3.1. 인구분포에 따른 도시 구분 53

표 3.2. 인구분포 기준에 따른 대도시·중도시·소도시 구분 현황 53

표 3.3. 인구분포를 이용한 도시구분 및 시군구 분포 현황 54

표 3.4. 강우관련 극한지수(STARDEX, 2005) 58

표 3.5. 관측소 현황 및 자료기간 62

표 3.6. 기후변화 시나리오를 적용한 강우관련 극한지수 변화율 비교 67

표 3.7. 일강우를 이용한 시범 지역의 극한 강우량 변화 분석 86

표 3.8. 일강우를 이용한 시범 지역의 극한 강우량 변동 경향성 87

표 3.9. 시범지역의 일강우 분석 결과 93

표 3.10. 시강우를 이용한 시범 지역의 극한 강우량 변동 경향성 100

표 3.11. 시범지역의 시강우량 변화를 통한 강우량 분석 106

표 3.12. 시범지역별 관측소의 지속시간별·재현기간별 변화율 119

표 3.13. 서울 관측소의 강우량과 재해발생횟수의 상관성 분석 123

표 3.14. 대전 관측소의 강우량과 재해발생횟수의 상관성 분석 123

표 3.15. 부산 관측소의 강우량과 재해발생횟수의 상관성 분석 124

표 3.16. 의성 관측소의 강우량과 재해발생횟수의 상관성 분석 124

표 4.1. 수자원장기종합계획 지표별 평가 항목 132

표 4.2. 경기지역을 대상으로 한 도시화에 따른 수해 취약성 평가 항목 133

표 4.3. 수자원장기종합계획 지표별 평가 항목 134

표 4.4. 서울시 지하공간 침수방재대책의 침수위험 평가 항목 135

표 4.5. 홍수피해특성 분석 및 홍수피해지표 개발의 이용자료 136

표 4.6. 서울시 지역안전도 평가 인자 137

표 4.7. 이상홍수 취약성 평가 지표별 이용자료 138

표 4.8. 국내 도시홍수 위험 평가 연구의 특징 및 평가방법 비교 141

표 4.9. RVAT 평가 항목 144

표 4.10. CRS 평가 항목 145

표 4.11. 계획과정을 고려한 단계별 홍수위험관리 150

표 4.12. PFD 평가 항목 162

표 4.13. 국외 취약성 관련 사례조사 163

표 4.14. 지표와 지수의 비교 168

표 4.15. 가중치 방법별 장·단점 177

표 4.16. 기존연구와 본 연구의 차이점 비교 183

표 5.1. 도시홍수위험관리지수 산정을 위한 요인분석 자료 목록 188

표 5.2. 도시홍수위험관리지수 산정을 위한 주요원인과 대표인자 190

표 5.3. 요인분석 결과 193

표 5.4. 시범지역의 자연재해위험지구 현황 196

표 5.5. 토지이용에 따른 불투수율 198

표 5.6. 서울의 인자별 표준화 결과 200

표 5.7. 대전의 인자별 표준화 결과 201

표 5.8. 부산의 인자별 표준화 결과 201

표 5.9. 엔트로피를 이용한 가중치 산정 202

표 5.10. 도시홍수위험관리지수 산정을 위한 대표인자 선정 209

표 5.11. 도시홍수위험관리지수 산정을 위한 대표인자 선정 근거 210

표 5.12. 하상경사에 따른 계수(대하천) 216

표 5.13. 홍수량에 따른 적정 하폭 216

표 5.14. 구로구 관내 하천 계획하폭과 현하폭 비교 217

표 5.15. 계획홍수량별 여유고 218

표 5.16. 제방 안전도 검토(안양천: 구로구관내) 219

표 5.17. 제방 안전도 검토(도림천: 구로구관내) 220

표 5.18. 제방 안전도 검토(목감천: 구로구관내) 223

표 5.19. 제방 안전도 검토(오류천) 226

표 5.20. 제방 안전도 검토(역곡천) 229

표 5.21. 구로구 하천 기설 교량 검토 231

표 5.22. 구로구 관내 빗물펌프장 현황 238

표 5.23. 구로구 관내 간이 빗물펌프장 현황 239

표 5.24. 구로구 지역안전도 진단결과 243

표 5.25. 구로구 지역안전도 평가 항목별 진단결과 244

표 5.26. 해운대구 관내 하천 계획하폭과 현하폭 비교 247

표 5.27. 제방 안전도 검토(송정천; 해운대 구간) 249

표 5.28. 제방 안전도 검토(춘천) 250

표 5.29. 제방 안전도 검토(우동천) 252

표 5.30. 제방 안전도 검토(석대천) 255

표 5.31. 해운대구 하천 기설 교량 검토 259

표 5.32. 부산지역 시간당 최고 강우강도 순위 260

표 5.33. 부산지역 지속시간별 설계 강우량(2009년 자료포함 분석) 262

표 5.34. 해운대구 지역안전도 진단결과 265

표 5.35. 해운대구 지역안전도 평가 항목별 진단결과 266

표 5.36. 청송군 보현천 계획하폭과 현하폭 비교 269

표 5.37. 제방 안전도 검토(보현천) 271

표 5.38. 보현천 하천 기설 교량 검토 276

표 5.39. 청송군 하천 기설 교량 검토 결과 277

표 5.40. 의성지점 빈도별 지속기간별 확률강우량(임의시간) 280

표 5.41. 청송군 지역안전도 진단결과 285

표 5.42. 청송군 지역안전도 평가 항목별 진단결과 285

표 5.43. 서울 구로구 하천현황 및 개요 290

표 5.44. 서울 구로구의 과거 침수실적 291

표 5.45. 서울 구로구의 저지대 비율 현황 295

표 5.46. 서울 구로구의 도시침수 위험도 297

표 5.47. 서울 구로구 과거 침수에 대한 원인 298

표 5.48. 서울 구로구의 위험관리지수 대표인자 현황 299

표 5.49. 부산 해운대구 하천현황 및 개요 303

표 5.50. 부산 해운대구의 과거 침수실적 305

표 5.51. 부산 해운대구의 도시침수 위험도 310

표 5.52. 부산 해운대구 과거 침수에 대한 원인 311

표 5.53. 부산 해운대구의 빗물펌프장 현황 311

표 5.54. 부산 해운대구의 위험관리지수 대표인자 현황 313

표 5.55. 경북 청송군 하천현황 및 개요 318

표 5.56. 경북 청송군의 과거 침수실적 320

표 5.57. 경북 청송군의 저지대 비율 현황 322

표 5.58. 경북 청송군 과거 침수에 대한 원인 325

표 5.59. 경북 청송군의 위험관리지수 대표인자 현황 326

표 5.60. 안양천 유역종합치수계획 대안 329

표 5.61. 안양천 유역종합치수계획의 지천별 대책 330

표 5.62. 오류천 하천 대책(기존단면 확장) 331

표 5.63. 구로구 펌프장 증설 용량(서울시, 2008) 332

표 5.64. 서울과 부산의 구조적 대책 수립 현황(소방방재청, 2009) 335

표 5.65. 방재시스템 개선안 비교 345

표 6.1. 관측소별 50mm/hr 이상 발생횟수 및 시간당 최대강우강도 357

표 6.2. 66개 기상관측소 중 50mm/hr 이상 발생한 관측소 360

표 6.3. 2011년 7월 일강우 자료 361

표 6.4. 2011년 6월 29일 서울지역의 AWS 시강우 365

표 6.5. 2011년 7월 3일 서울지역의 AWS 시강우 368

표 6.6. 2011년 7월 26일 서울지역의 AWS 시강우 371

표 6.7. 2011년 7월 27일 서울지역의 AWS 시강우 373

표 6.8. 2011년 7월 28일 서울지역의 AWS 시강우 379

표 6.9. 2011년 7월 서울지역의 30mm/hr와 50mm/hr 이상 발생횟수 382

표 6.10. 하수관거의 설계빈도 383

표 6.11. 지역별 하수관거의 설계빈도 383

표 6.12. 주요 수공구조물의 설계빈도 384

표 6.13. 주요 수공구조물의 설계빈도 385

표 6.14. 지형 및 기상정보에 대한 유관기관의 자료 보유 현황 387

표 6.15. 토지피복도의 분류 체계 388

표 6.16. 기상청산하 기상관측소 목록 391

표 6.17. 기반시설 및 공공시설 DB 항목 393

표 6.18. 중요시설물 DB 항목 395

표 6.19. 일반시설물 DB 항목 396

표 6.20. 시스템 설계의 기본 방향 401

표 6.21. 요구사항 분석(안) 402

표 6.22. TM-Korea 좌표체계 407

표 6.23. 데이터 분류 408

표 6.24. 데이터 구성 항목 409

그림 2.1. 도시화에 따른 수문현상변화 27

그림 2.2. 도시화 곡선 28

그림 2.3. 도시화에 따른 유출량 증가 비율 29

그림 2.4. 내배수 침수재해 Fault Tree(소방방재청, 2008 수정) 36

그림 2.5. 홍수 손실 추정을 위한 통합모델의 모식도 40

그림 2.6. GIS를 이용한 재해분석 모듈 42

그림 3.1. 도시홍수위험관리평가를 위한 시범지역 51

그림 3.2. 인구분포에 따른 대·중·소도시구분 55

그림 3.3. 기상청 산하 66개 관측소 위치 61

그림 3.4. 시범지역의 관측소 현황 63

그림 3.5. 기후변화 시나리오를 적용한 강우관련 극한지수 변화율 65

그림 3.6. 강우관련 극한지수 적용 결과 68

그림 3.7. 일강우를 이용한 서울 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 70

그림 3.8. 일강우를 이용한 대전 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 74

그림 3.9. 일강우를 이용한 부산 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 78

그림 3.10. 일강우를 이용한 의성 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 82

그림 3.11. 서울 관측소의 일강우 분석 결과 89

그림 3.12. 대전 관측소의 일강우 분석 결과 90

그림 3.13. 부산 관측소의 일강우 분석 결과 91

그림 3.14. 의성 관측소의 일강우 분석 결과 92

그림 3.15. 시강우를 이용한 서울 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 96

그림 3.16. 시강우를 이용한 대전 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 97

그림 3.17. 시강우를 이용한 부산 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 98

그림 3.18. 시강우를 이용한 의성 관측소의 여름철 강우관련 극한지수 99

그림 3.19. 서울 관측소의 시강우 분석 결과 102

그림 3.20. 대전 관측소의 시강우 분석 결과 103

그림 3.21. 부산 관측소의 시강우 분석 결과 104

그림 3.22. 의성 관측소의 시강우 분석 결과 105

그림 3.23. 서울 관측소의 시강우량 변화에 따른 기간별 IDF 분석 109

그림 3.24. 대전 관측소의 시강우량 변화에 따른 기간별 IDF 분석 111

그림 3.25. 부산 관측소의 시강우량 변화에 따른 기간별 IDF 분석 113

그림 3.26. 의성 관측소의 시강우량 변화에 따른 기간별 IDF 분석 115

그림 3.27. 시범지역별 관측소의 지속시간별·재현기간별 변화율 120

그림 4.1. 위험관리의 개념 126

그림 4.2. FMMP-C2 프로젝트에서 사용한 홍수위험평가 체계도 127

그림 4.3. 홍수위험관리를 위한 3대 평가요소 129

그림 4.4. 홍수위험과 홍수위험관리의 구성요소 129

그림 4.5. RVAT의 취약성 평가 기법 143

그림 4.6. 웹기반의 RVAT에 의한 평가결과 144

그림 4.7. FIT와 HAZUS 모델의 통합 146

그림 4.8. HAZUS-MH의 3단계 분석 147

그림 4.9. 계획과정을 고려한 단계별 홍수위험관리 148

그림 4.10. PPS25에서 제안한 SPR 접근 방법 149

그림 4.11. ESPON 프로젝트의 통합 위험지도 산정방법 151

그림 4.12. ESPON 위험 등급 산정표 152

그림 4.13. ESPON 프로젝트의 취약성 평가 결과 152

그림 4.14. SWISS RE의 4개 모듈을 이용한 분석과정 153

그림 4.15. SWISS RE의 Hazard 모듈을 이용한 공간적 분석 결과 154

그림 4.16. Vulnerability curves 154

그림 4.17. 손실모델링 과정의 모식도 155

그림 4.18. 캐나다 Thames River의 취약성 분석 시스템을 적용한 위험 분석 결과 156

그림 4.19. Flood Risk Assessment System의 홍수위험 분석을 위한 분류 157

그림 4.20. Xiang river에 대한 위험 평가 결과 158

그림 4.21. FVI 구성 요소 및 인자 159

그림 4.22. FVI 기본 산정식 160

그림 4.23. 필리핀에 대해 구성한 FVI 산정식 161

그림 4.24. FVI를 적용한 GIS 기반의 필리핀 분석 결과 161

그림 4.25. FVI를 적용한 필리핀의 취약성 요소별 상세분석(예) 결과 162

그림 4.26. 이상적인 지표의 개발 과정(Maclaren, 1996) 169

그림 4.27. 스크리도표 173

그림 4.28. Entropy 산정 과정 178

그림 4.29. SPRC model 방법 적용 예 181

그림 4.30. 위험관리지수 평가 방향 설정 182

그림 5.1. 연구흐름도 191

그림 5.2. 위험관리지수 산정 범례 203

그림 5.3. 서울 시군구별 위험관리지수 산정 203

그림 5.4. 대전 시군구별 위험관리지수 산정 204

그림 5.5. 부산 시군구별 위험관리지수 산정 206

그림 5.6. 도시홍수위험관리지수산정을 위한 지표의 중첩 212

그림 5.7. 홍수방어능력 평가절차 흐름도 214

그림 5.8. 구로구 관내 교량 위치(위부터 안양천, 도림천, 목감천) 232

그림 5.9. 구로구 배수분구 유역도 234

그림 5.10. 구로1 배수분구 10년빈도 침수모의 분석 예시 234

그림 5.11. 구로1 배수분구 30년빈도 침수모의 분석 예시 235

그림 5.12. 구로1 배수분구 50년빈도 침수모의 분석 예시 235

그림 5.13. 구로구 내수배제 능력 분석 결과(30년 빈도) 236

그림 5.14. 구로구 주요 침수지도 및 금회 분석 침수지구 비교 237

그림 5.15. 구로구 펌프장 위치 239

그림 5.16. 지속시간 1시간, 24시간 최고 강우량에 대한 경향성 분석결과(T-test, 기상청 강우자료 활용) 261

그림 5.17. 부산 해운대구 하수관망도 263

그림 5.18. 해운대구 내수배제 능력 분석 결과(30년 빈도) 263

그림 5.19. 해운대구 주요 침수지도 및 금회 분석 침수지구 비교 264

그림 5.20. 청송군 하수관망도 현황 279

그림 5.21. Huff 분포(의성관측소) 281

그림 5.22. 진보면 진보1 배수분구 침수발생 지점 예상도(현황) 282

그림 5.23. 진보면 진보1 배수분구 침수발생 예상도(계획) 282

그림 5.24. 진보면 진보2 배수분구 침수발생 예상도(현황) 283

그림 5.25. 진보면 진보2 배수분구 침수발생 예상도(계획) 284

그림 5.26. 청송군 재해정보지도 288

그림 5.27. 서울 구로구 행정구역 현황도 290

그림 5.28. 서울 구로구 배수분구별 과거 침수현황 292

그림 5.29. 서울 구로구의 저지대 현황 294

그림 5.30. 서울 구로구의 사면현황 296

그림 5.31. 서울 구로구의 도시침수위험도 296

그림 5.32. 서울 구로구의 도시홍수위험관리지수 인자별 현황 302

그림 5.33. 서울 구로구의 도시홍수위험관리지수 산정 결과 302

그림 5.34. 부산 해운대구 행정구역 현황도 304

그림 5.35. 부산 해운대구 과거 침수현황 306

그림 5.36. 부산 해운대구의 사면현황 308

그림 5.37. 부산 해운대구의 도시침수위험도 309

그림 5.38. 부산 해운대구의 빗물펌프장 현황 312

그림 5.39. 부산 해운대구의 도시홍수위험관리지수 인자별 현황 315

그림 5.40. 부산 해운대구의 도시홍수위험관리지수 산정 결과 316

그림 5.41. 경북 청송군의 행정구역 현황도 319

그림 5.42. 경북 청송군의 과거 침수현황 321

그림 5.43. 경북 청송군의 저지대 현황 322

그림 5.44. 경북 청송군의 사면현황 323

그림 5.45. 경북 청송군의 도시침수위험도 324

그림 5.46. 경북 청송군의 위험관리지수 인자별 현황 327

그림 5.47. 경북 청송군의 위험관리지수 산정 결과 328

그림 5.48. 오류 1, 4 배수분구(개봉2, 3동) 주요 가선 경사 분석 333

그림 5.49. 수궁동 침수지역의 관 구조적 문제 위험지역 334

그림 5.50. 진보 1 배수분구 관거 개량 필요 구간 338

그림 5.51. 진보 2 배수분구 관거 개량 필요 구간 338

그림 5.52. 빗물 저류조 설치 장소 예시 340

그림 5.53. 지구단위 홍수방어기준 흐름도 341

그림 5.54. 풍수해저감종합계획 연계 시스템 347

그림 5.55. 실시간 관측시설 및 방재시설 연계 시스템 348

그림 5.56. 위험도 분석 시스템1(고비용, 장기간 소요) 348

그림 5.57. 위험도 분석 시스템2(저비용, 단기간 소요) 349

그림 5.58. 미국 홍수보험지도 350

그림 5.59. ZURS 시스템의 보험지도(독일) 352

그림 5.60. 소방방재청 관련 지도관계도 353

그림 5.61. 울산 북구의 종합 재해지도 예시 354

그림 6.1. 관측소별 시간당 최대강우강도 359

그림 6.2. 2011년 7월 일누적강우 362

그림 6.3. 2011년 6월 29일 시강우 자료(03시 ~ 14시) 공간분포 현황 366

그림 6.4. 2011년 7월 03일 시강우 자료(10시 ~ 16시) 공간분포 현황 369

그림 6.5. 2011년 7월 26일 시강우 자료(15시 ~ 21시) 공간분포 현황 372

그림 6.6. 2011년 7월 27일 시강우 자료(01시 ~ 23시) 공간분포 현황 375

그림 6.7. 2011년 7월 28일 시강우 자료(01시 ~ 12시) 공간분포 현황 380

그림 6.8. 농업토양정보시스템의 유효토심 GIS 자료(농촌진흥청) 389

그림 6.9. 우리나라 기상관측소와 AWS 위치 현황 390

그림 6.10. 시스템 구성도 403

그림 6.11. DB 표준화의 예시 406

그림 6.12. 시군구 단위에서의 분석모듈(안) 410

그림 6.13. 강우자료 입력화면 412

그림 6.14. 강우량 변화 분석화면 413

그림 6.15. 공간분포 분석결과 보기화면 413

그림 6.16. 지수결과 그래프로 보기화면 414

그림 6.17. 도시홍수위험관리 시스템 화면(예) 415

그림 6.18. 주요시설물 현황 417

그림 6.19. 시설물 상세정보 419

그림 6.20. 도시홍수위험관리지수 평가 결과의 예(1STEP) 419

그림 6.21. 도시홍수위험관리지수 평가 결과 화면의 예(2STEP) 420

I. 연구제목

도시홍수 위험성 평가 및 통합관리방안 개발

II. 연구목적

1. 홍수위험의 3대 요소인 위해성, 취약성, 노출성을 이용하여 도시홍수 위험관리기법 제시

2. 도시홍수위험관리지수 산정 기법 제시 및 도시홍수 위험저감 가이드라인 작성

3. 기후변화에 대비한 도시홍수위험관리방안 시스템 구축방안 제시

III. 연구내용

1. 도시홍수위험평가를 위한 국내외 사례조사

2. 도시홍수위험관리 방안

3. 기후변화에 따른 도시홍수의 영향성 조사 및 연구

4. 기후변화를 고려한 도시홍수위험관리지수 산정

5. 도시홍수위험관리시스템 구축 방안 제시

IV. 주요 연구성과

1. 국내외 도시홍수관리 사례 조사 및 시사점 도출

2. 기후변화에 따른 강우량의 영향성 분석

3. 도시홍수위험관리지수 기법 제시 및 산정

4. 도시홍수 위험저감 방안 제시

5. GIS를 고려한 도시홍수위험관리시스템 구축(안) 제시