Earticle

연구목적: 본 연구는 국내 자연재난으로 인한 피해액에서 가장 큰 비율을 차지하는 홍수로 인한 피해액 중 건물의 직접 피해액을 HEC-RAS와 GIS를 활용하여 정량적으로 평가하고자 하였다. 이를 통해 자원 의 효율적 배분과 재난관리에 기여할 수 있는 리스크 분석 모델을 개발하는 것이 목표이다. 연구방법: 하천 기본계획을 기반으로 시나리오를 설정하여 HEC-RAS 2D를 활용한 홍수 시뮬레이션을 통해 침수 깊이와 면적을 시각화하고, 이를 바탕으로 홍수 위험지도를 작성하였다. 또한, 건물의 종류와 층수(높 이) 정보와 개별 공시지가 데이터를 중첩하여, K-FRM 모델을 근거로 홍수로 인한 직접 피해를 예측하 는 방법을 연구하였다. 또한, GIS를 연계하여 연구지역의 지형정보와 경제데이터를 투입하고 분석하 였다. 연구결과: 홍수 위험지도 작성 체계를 성공적으로 구축하였으며, 침수 깊이와 면적에 따른 위험 등급을 도출하였다. 건물정보와 경제적 정보 분석기법의 통합을 통해 국내 건축물의 구조 및 용도를 반 영한 직접 피해 예측 방법을 제시하였다. 결론: 개발된 모델은 불확실한 미래의 손실을 예측하고 이를 통해 재난 관리 사업의 우선순위를 선정하고 자원의 효율적 배분에 기여할 수 있다. 본 연구는 리스크 및 재난 관리의 중요성을 강조하며, 안전계획 수립에 중요한 지표를 제시하고자 하였다.

Purpose: This study aims to quantitatively assess the direct damage to buildings caused by floods, which constitute the largest share of damage from natural disasters in South Korea. The evaluation employs HEC-RAS and GIS to develop a risk analysis model that contributes to the efficient allocation of resources and disaster management. Method: Scenarios were established based on river basic plans, and flood simulations were conducted using HEC-RAS 2D to visualize inundation depth and area. This data was used to create flood risk maps. Furthermore, building types, heights, and individual land value data were overlaid with the K-FRM model to predict direct flood damage. GIS integration enabled the incorporation and analysis of topographic and economic data for the study area. Result: A successful flood risk map creation system was developed, resulting in risk ratings based on inundation depth and area. By integrating building information and economic data analysis techniques, a method for predicting direct damage to domestic buildings that reflects structural and usage characteristics was proposed. Conclusion: The developed model can predict uncertain future losses, aiding in prioritizing disaster management projects and efficiently allocating resources. This research underscores the importance of risk and disaster management and provides crucial indicators for establishing safety plans.

본 연구 대상지역은 강원도 삼척 오십천 하류부에 위치하고 있으며 1962년 오십천 수로변경공사로 인하여 하천의 직선화 작업이 진행되었다. 수로변경 공사로 인해 현재의 시가지가 발전하게 되었으며 인구의 변화, 토지의 이용 등 많은 변화가 생겼다. 하지만 여전히 2002 태풍루사, 2003 태풍매미 등 대형태풍이나 집중호우 기간 동안 침수피해가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 국토지리정보원(NGII)을 통하여 획득한 시대 별 지도를 지리정보시스템(GIS)을 통하여 비교하고 1957년 고지도(유로변경전 특성이 반영된 지도)를 통하여 하폭을 결정하였다. 또한 1차원 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 오십천의 1992년과 2012년의 빈도별 홍수량과 태풍 “루사” 시 홍수량일 때의 유속, 수위 및 수리특성이 연구대상지역에서 어떻게 변화하는지 비교 및 분석하였다. 그 결과 오십천 하류부의 경우 유로변경전의 하도형태를 유지한 경우 평균유속은 감소되고 도달시간은 늘어나는 것으로 분석되었다.

Recent studies chose the downstream of Oship stream as research topics. It has been straightened due to the linearization of the Oship Stream Channel Diversion Project in 1962, and urban areas are now footed on it. There have been many changes in the area such as an increase of the population and the number of buildings. However, the target area has been, and is still, in trouble during the periods of major typhoons (e.g. Rusa in 2002 and Maemi in 2003) and localized torrential downpours. This study obtained maps from NGII, compared the old maps of the area through GIS, and determined the river widths in 1957. Furthermore, the study used the HEC-RAS model to compare the frequency of floods at the downstream of Oship stream in 1992 and 2012 and to analyze velocity, water level, and characteristics of water in typhoon Rusa. The result was analyzed to better maintain the shape of Oship streams before the channel diversions to increase a lag-time so as to reduce the average velocity.

2017년 7월 16일에 발생한 집중호우로 인하여 오송 제2생명과학단지 남쪽 정중3리, 봉산3리 및 서평2 리에 농경지 및 주택의 침수 피해가 발생하였다. 청주 지역에 발생한 홍수사상을 분석하고, 오송 지역에 미치는 영향을 확인하고자 관측 수문자료를 바탕으로 강우빈도 해석을 실시하였으며, 이를 통해 홍수사상의 재현빈도를 산정하고, 홍수사상이 확률강우량 산정에 미치는 영향을 확인하였다. 또한 홍수피해 지역의 분석을 위해 GATE2012 침수모의 프로그램을 이용하였으며, 연구 대상지 내 발생유량의 유입을 반영하지 않은 경우와 반영한 경우로 구분하여 모의하였다. 발생유량의 유입을 반영하지 않은 경우는 양배수장 미가동시과 정상 가동시로 구분하였고, 반영한 경우는 발생유량을 변화시켜 총 9가지 Case로 구분하여 침수분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 연구 대상지의 유출량을 산정하여 침수형태를 분석하고 양배수장의 침수방어 역할을 판단할 수 있었으며, 추후 홍수시 농경 지 침수피해 분석의 신뢰성을 향상시키고 이를 통한 침수 방지 계획을 수립하는 데 기여하고자 한다.

A severe rain storm that occurred on July 16, 2017, caused flooding of paddy fields and rural houses south of Osong Biovalley. To analyze the flood event that occurred in the Cheongju area and to verify its effects on the Osong area, rainfall frequency analysis was evaluated based on the observed hydrological data. The recurrence frequency of flood events was estimated through rainfall frequency analysis, and the effect of flood events on the estimation of probable rainfall was confirmed. The GATE2012 flood simulation program was used to analyze the flood-damaged area. The program simulation was performed by dividing it into the case where the inflow of the generated discharge within the study area was not reflected and the case where it was reflected. In the case of not reflecting the inflow of the generated discharge, it was divided into the non-operational and normal operation of the pumping and drainage station, and in the case of consideration, the generated discharge was changed and the inundation analysis was performed by classifying it into nine cases. Through this study, it is to improve the reliability of the analysis of flood damage in paddy fields during floods and to contribute to the establishment of a flood prevention plan.

습지는 생태자원의 보고로 다양한 생물종의 서식지를 제공하며, 습지 생태계는 어느 생태계보다 생산성 이 높다. 습지는 잦은 수위변동으로 인해 습지의 식물은 수위의 영향을 많이 받는다. 따라서, 식물종의 특 징과 최적의 생육환경과의 관계를 규명하기 위해 수위에 따른 식물의 서식환경을 분석해야 한다. 본 연구 에서는 자연생태계가 잘 발달되어 있는 남한강의 비내섬 습지에 대해 유황분석을 하였고 유황에 따른 유 량을 모의하였다. 모의된 유량과 HEC-RAS 모형을 이용하여 유황별 홍수위를 산정하였으며, RAS Mapper 를 이용하여 침수심과 침수구역을 모의하였다. 이를 통해 침수심에 영향을 많이 받는 식물의 서식환경을 분석하였다. 버드나무군락은 침수가 발생하지 않는 지역 및 0~0.8m의 침수심, 물억새군락은 침수가 발생하 지 않는 지역 및 0~0.4m의 침수심, 쑥-망초군락과 달뿌리풀군락은 0~0.4m의 침수심, 그리고 환삼덩굴군락 은 0~0.8m의 침수심이 발생하는 지역에서 서식하는 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 유황에 따른 침 수심에 대한 식생서식환경을 분석한 것으로 식생을 고려한 인공습지 조성이나 하천설계에 있어 기초적인 자료가 될 것으로 기대된다.

최근 기후변화 및 도시화의 영향으로 홍수와 가뭄과 같은 자연재난이 점점 심화되고 있다. 습지는 유속 과 수위를 낮추는 홍수조절 효과가 있으며 가뭄시에는 물을 저장하는 역할을 하여, 인공습지의 조성은 심 각해지는 홍수 및 가뭄에 해결방안으로 활용될 수 있다. 기존의 인공습지에 관한 연구는 식생과 수질정화 기능과 종 다양성 등 생태적 기능에 관한 연구가 주로 이루어져왔으며, 인공습지의 홍수조절 효과에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 경안천 유역에 인공습지 조성에 따른 수문학적 홍수저감효과를 분석하였다. 이를 위해 수리모형인 HEC-RAS를 통하여 가상의 인공습지를 모형화 하여 인공습지 조성 전·후에 대한 홍수위 를 비교 분석하였다. 또한 홍수범람을 모의하여 대상유역의 침수심 및 침수면적을 산정하고 이를 다차원홍 수피해액산정법을 통하여 인공습지 조성 전·후에 대한 홍수피해액을 추정하였다. 본 연구결과를 바탕으로 인공습지 조성 사업 시 사업의 경제적 타당성을 평가하며, 인공습지 설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것 으로 기대된다.

본 연구에서는 자연친화적인 호안 블록의 현장 적용시 충분한 기술적인 검증과 구조적, 수리학적 안정성 검 토 등이 제대로 이루어지지 않고 있는 문제점을 개선하기 위해 생태적 기능을 확보할 수 있는 식생강화를 위한 다공성 소일 블록에 대하여 수리적 거동 변화에 따른 수리학적 안정성을 검토하였다. 대상구간을 선정 하여 수치해석 및 수리모형실험을 실시하였으며 수치해석을 위해 1차원 수치해석모형인 HEC-RAS와 2차원 수치해석모형인 RMA-2를 이용하여 1, 2차원 수치해석을 실시하였고, Froude 상사법칙을 적용하여 식생 유, 무에 따른 축척된 수리모형실험을 실시하였다. 수리모형실험의 경우 실험결과에 대한 타당성을 위해 축척된 수리모형실험의 유속 및 소류력 결과를 원형으로 환산하여 1, 2차원 수치해석결과와 동일한 조건하에 비교· 검토하였고 그 결과 비교적 일치된 결과가 나타난 것으로 확인되었으며 이에 따른 원형으로 환산된 소류력 결과를 기존 연구결과인 호안의 허용소류력과 비교함으로써 블록의 수리학적 안정성을 제시하였다.

In this Research, in order to improve problems of not enough technical validation and structural and hydraulic stability evaluation when nature-friendly revetment block is applied to field, hydraulic stability evaluation according to hydraulic behavior change of porosity soil block for vegetation reinforcement that secures ecological function was reviewed. By selecting object section, numerical analysis and hydraulic model experiments were performed; for numerical analysis, by using 1-dimensional numerical analysis model HEC-RAS and 2-dimensional numerical analysis RMA-2, one-dimensional(1D) and two-dimensional(2D) numerical analysis were performed; by applying Froude's similarity law, reduced-scale hydraulic model experiments according to vegetation existence were performed. In hydraulic model experiment, for validity of experiment result, the result of velocity and tractive force of reduced-scale hydraulic model experiments was converted to prototype so that it can be compared and reviewed under the same condition of one-dimensional(1D) and two-dimensional(2D) numerical analysis result; as a result, it was confirmed that comparatively united result appeared, and by comparing prototype-converted tractive force result with revetment’s allowable tractive force coming from an existing research, block’s hydraulic stability was suggested.

최근에 들어서 홍수조절과 생태적 기능을 모두 만족시키는 방안으로서 천변저류지에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 경상남도 창녕군의 토평천 유역을 대상으로 하여 천변저류지를 설치하였을 경우 천변저류지로 인한 홍수조절 효과를 분석, 검토하였다. 천변저류지는 우포늪의 상류 및 중하류에 골고루 분포하는 것을 가정하였으며, 홍수위 저감 효과 이외에도 침수 면적과 피해 저감 등의 홍수 조절 효과를 분석하였다. 연구 결과 천변저류지로 인하여 홍수 조절 효과가 있는 것으로 나타났으나, 여러 천변저류지의 형식이나 조합에 따라서 조절 효과는 상이하게 나타났다. 따라서, 천변저류지를 설치할 경우 저류용량의 극대화 보다는 실제적인 홍수 조절효과 분석을 통한 홍수 조절 효과의 극대화를 지향하는 것이 타당하다고 보여진다.

In recent, we have a growing interest in the washland construction for the satisfaction of flood mitigation and ecological function in the river. This study performed the flood mitigation analysis for washland construction plan in Topyoung-cheon basin in Changyeong-gun, Gyeongnam. Several cases were considered for the washland construction on Topyoung-cheon basin, and we analyzed flood stage, inundation and flood damage mitigation for each case. From the result of flood mitigation analysis, we found some significant results according to the combination of each washland case and form. Therefore, to maximize flood mitigation effect by flood mitigation analysis is more desirable than guarantee the maximum storage area in washland construction.

본 연구는 도심지 유역인 경기도 부천 여월동 단지 내의 도시하천에 대해서 유출 및 홍수 특성을 분석하였다. 해당 유역의 하천은 차집 관로에 의한 생활하수와 흐름의 차단으로 인하여 평상시에는 매우 적은 유량만이 흐르고 있으나, 홍수 시에는 상대적으로 높은 홍수위로 인해 홍수 피해의 위험성을 보이고 있다. 홍수에 대한 안전성을 확인하기 위하여 유출 해석 모형을 적용하고, 또한 해당 유역에 대해 구축된 GIS 자료 및 하천 단면과 HEC-RAS를 이용, 홍수위를 예측하여 이를 바탕으로 해당 하천의 치수 안정성을 검토하였다. 검토 결과 다목적 소하천을 목적으로 설치된 하천 구조물로 인하여 홍수 피해 발생 위험이 있었으며, 하천 안정성에 대한 불안요소를 포함하고 있었다. 이러한 단지내 소규모의 도시유역에 대한 홍수 유출 해석에서는 홍수 유출 외에도 구조물에 의한 배수위 변동과 유속 등과 같은 여러 위험 요인에 대하여 함께 고려해야 할 것으로 판단된다.

본 연구의 목적은 유역의 홍수사상을 모의하는데 널리 이용되고 있는 HEC-HMS와 하도의 수리해석에 이용되고 있는 HEC-RAS를 결합시켜 일반 하천유역의 홍수예측을 수행하는 절차를 확립하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강유역을 적용 대상유역으로 선정하고 주요 지류를 대상으로 38개 소유역을 분할하여 유역추적을 실시하였으며, 유역추적기법은 Clark법을 채택하였다. 또한 하도의 홍수추적은 HEC-RAS의 부정류 알고리즘을 이용한 홍수파 도달시간을 산정하여 하도의 주요지점에 대한 홍수예측을 수행하였다. 지금까지 낙동강유역을 대상으로 연구된 결과를 요약 정리하면 다음과 같다.

본 연구는 지리산 국립공원 내 유역면적 25km2인 달궁 유역의 홍수범람 및 침수 모의를 위하여 수행하였다. 수문모형으로 HEC-HMS를 이용하여 강우-유출해석에 의한 홍수량을 추정하였으며, 달궁 유역 침수 모의를 위한 수리모형으로는 HEC-RAS를 선정하였다. HEC- HMS를 이용하여 홍수량을 추정하고, 하천 단면 현지측량 자료를 HEC-RAS에 입력하여 지형자료를 생성한 뒤, HEC-RAS를 통해 입력된 지형자료와 HEC-HMS가 계산한 홍수량 자료와 현지에서 계측된 수위 및 유량자료를 이용하여 수면곡선과 유속 등을 계산하여, 강우사상에 따라 침수 모의를 수행하였다. 침수 모의 결과, 국립공원관리공단에서 제시하고 있는 재해요인 기준과 같이 시간당 70.0∼80.0mm 이상의 집중호우 시에는 침수 및 범람의 우려가 있을 것으로 판단된다. 한편, 침수 모의 결과로 얻은 최고수위점 자료를 바탕으로 ArcView를 이용하여 침수지도를 작성하였다. 본 연구를 통해 얻어진 국립공원의 산지하천 유역에 대한 침수 모의 결과는 국립공원의 침수재해지도의 작성 및 침수재해에 대한 관리 대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

This study was conducted to simulate inundation and flooding of the Dalgung watershed in Jirisan National Park by using HEC-HMS model for estimating flood discharge and HEC-RAS model for simulating inundation. The simulation of inundation was conducted by estimating flood discharge with HEC-HMS and calculating water surface elevation and flow velocity that were calculated from HEC-RAS with field survey data and flood discharge data. The results showed that there are risks of inundation and flood damage in case of heavy rain with 70.0mm or more. And also, inundation map of the Dalgung watershed was made with the results of simulation and ArcView software. The results from this study will be used for making inundation hazard map of National Park and establishing a counterplan of inundation hazard.

본 연구에서는 지리정보시스템을 이용한 홍수범람에 대한 변화, 홍수범람면적, 홍수범람 위험지역을 산정하기 위해 HEC-GeoRAS 와 HEC-RAS 및 GIS Tool인 ArcView를 이용하여 경안천 유역에 이를 적용하였다. 1:5000 DEM과 경안천 수계 하천정비 기본계획상의 부도를 바탕으로 HEC-GeoRAS를 이용하여 HEC-RAS로 입력하기 위한 기하학적인 자료를 추출하였으며, 추출된 단면을 보정하기 위해 경안천 수계 하천정비기본계획상의 하천단면자료을 이용하였다. 그리고 20년, 30년, 50년, 80년, 100년 빈도별 홍수량자료를 사용하여 경안천 유역의 홍수범람을 모의하였다. 그 결과 빈도별 홍수량에 따른 홍수범람면적과 범람위험지역을 파악할 수 있었다.

환경문제가 사회적으로 크게 대두되면서, 환경 보전 및 복원에 대한 국민들의 관심이 높아졌다. 특히 하천의 경우, 시민들의 레저 활동 및 휴식을 위한 공간으로도 활용되고 있어 청정한 환경 유지를 위한 노력이 필요하다. 하천의 생태기능은 하천에서 살아가는 각종 생물의 서식 조건을 유지함으로써 하천이 환경적으로 건강한 상태를 유지하도록 하는데 매우 중요한 역할을 한다. 우리나라는 70년대 이후부터 오염물질로부터의 수량 보장 등의 목적으로 하천 유지유량을 설정하여 관리하고 있다. 최근에는 이러한 단순 수질 환경 및 물수요의 충족을 위한 취수량 확보 목적을 넘어 수생태계 보호를 위한 유량인 환경생태 유량의 확보가 중요한 문제로 대두되고 있다. 일반적으로 생태계 기능을 보존하는데 필요한 최적 또는 최소 유량에 대한 평가는 다양한 종의 어류에 대한 하천의 유량과 서식지 가용성 사이의 관계를 정의하는 서식지 기반 모델에 의해 수행되어왔으며, 이를 위해서 우선적으로 하천 단면에 대한 수위, 유량, 지반고 등의 하천 고유 특성에 대한 정보를 필요로한다. 이에 본 연구는 생태유량 산정에 앞서 HEC-RAS(하천 분석 시스템)를 이용하여 한강권역내 생태유량 산정을 위한 취약지역 3지점에 대한 하천 단면 정보에 대한 분석을 진행하였다. 본 연구 결과는 한강권역 환경생태유량 산정 및 하천 관리를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

최근 들어 이상기후에 따른 집중호우의 영향과 하천 유역 내에서의 토지이용의 증가로 하천의 하류부에서의 홍수피해는 점점 증가하고 있다. 이에 대비하기 위해 하천 시설물 설치를 계획하거나 이수, 치수 계획을 세우기 위해서는 하상이 어떻게 변화할 것인지 파악하는 것이 중요하다. 연구 대상 지역 세종특별자치시 금남면 영대리 유천천은 최근 10년간 홍수로 인한 피해액이 연평균 약 2.4억 원으로 나타났으며 매년 피해가 지속되고 있다. 유천천은 인위적 하도의 변경과 토지이용 상황의 변화 및 하천 골재채취, 댐 및 저수지 건설, 자연적인 홍수 등으로 하상이 변동되고 있으며, 그로 인해 생긴 유로의 변화로 발생할 수 있는 피해 예측이나 하천 시설물 설치를 위해서는 변동 결과의 예측이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 대상 유역의 하상변동을 분석하기 위하여 HEC-RAS Sediment Transport Analysis(STA) 모형을 적용하였다. 적용한 데이터를 바탕으로 장래 하상변동 결과를 예측하였고 GIS 기법을 이용하여 유역의 특성 및 유출 특성에 관한 인자들을 도출하였다. 장래 1년, 5년, 10년 단위로 하상변동의 예측이 가능한 HEC-RAS STA 모형 분석 결과, 하상경사가 급한 각 하천상류 구간과 횡단시설물의 상류층에서는 하상저하가 발생하고, 하상경사가 완만한 하류 구간 부근에서는 일부 하상 상승이 발생하는 것으로 나타났다. 수위상승에 대비하여 지속적인 관찰과 상승구간에 대한 주기적인 하천 정비를 통하여 홍수기에 수위상승을 억제할 필요가 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 하도 안정성과 이수와 치수안정성 확보, 하천의 효율적인 이용과 보전, 유지관리 시 기본해석으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

자동유량측정시설은 하천 유량을 실시간으로 측정하기 위한 수문조사시설로써, 기존 수위-유량관계곡선식으로는 유량산정이 어려운 배수 및 조위영향 구간에서 양질의 유량자료를 확보할 수 있다. 하지만 자동유량측정시설의 경우 시설물 고장 등으로 인해 자료의 결측이 발생할 수 있으며, 단기간 발생한 결측자료는 수문자료품질관리를 통해 보완이 가능하지만 장기간 결측이 발생한 경우 보완방법이 없는 실정이다. 본 연구에서는 남한강 유역의 여주시(남한강교)~양평군(양평교) 구간 중 장기간 결측이 발생한 여주보(하류) 지점과 이포보(상류) 지점의 2013년 평수기(3월)와 홍수기(7월) 기간을 선정하여 HEC-RAS 모형을 통해 결측자료의 보완 가능 여부를 검토하였다. HEC-RAS 모의결과 여주보(하류) 지점의 경우 실시간 유량자료와 상대오차는 평저수기(3월), 홍수기(7월) 각각 0.7%와 5.0% 나타났으며, 이포보(상류) 지점은 각각 5.0%와 6.0%로 나타나 장기간 결측 발생시 HEC-RAS 모형을 통해 결측자료 보완이 가능한 것으로 나타났으며, 결측 발생기간에 적용한 결과, 여주보(하류) 지점과 이포보(상류) 지점에서 측정된 검보정 측정성과와 상대오차는 각각 4.0%, 6.0%로 나타나 결측자료 보완이 잘 이루어진 것으로 나타났다. 따라서 남한강 유역의 여주시(남한강교)~양평군(양평교) 구간과 같이 배수영향을 받는 지점에 경우 장기간 결측 발생 시 검증된 지점에 한하여 HEC-RAS 모형과 같은 수치모형을 통해 자료를 보완하는 것이 적절하다고 판단된다. 또한, 이 방법을 통해 현재 보 개방에 따라 유량측정이 어려운 자동유량측정시설의 자료보완 방법으로 일부 적용이 가능할 것으로 판단된다.

최근 가속화되는 온난화와 이상기후 현상으로 인하여 전 세계적으로 홍수 및 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있다. 우리나라에서도 기상이변으로 인한 집중호우 및 이상강우 발생이 증가하고 있는 실정이며 이러한 이유로 하천 제방월류 및 댐 구조물의 붕괴 등 다양한 홍수피해가 발생하고 있다. 댐 구조물의 경우 붕괴 시하류에 직접적인 재산 및 인명피해가 발생할 수 있으며 이에 따른 정확한 해석이 필요하다. 기존의 댐 붕괴로 인한 하류하천 영향 및 홍수범람해석의 경우 하류하천 지형 및 기하학적 환경을 고려하지 못한 1차원적 해석에 그치고 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 전남 영광군에 위치한 불갑저수지를 대상으로 1:5000 DEM 및 하천측량 자료를 적용하여 GIS Tool인 HEC-RAS Mapper를 구성하기 위한 하류지역의 기하학적 자료(Terrain MAP)를 추출하였으며, 미국 공병단에서 개발한 HEC-RAS 2D 모형을 이용하여 댐 구조물 붕괴 시 하류영향 및 홍수범람도를 작성하였다. 댐 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 도면과 보고서를 참고하여 붕괴지속기간, 붕괴부 평균폭의 변화에 따른 다양한 모의를 수행하였으며, 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 댐 직하류를 포함함 전 구간에서 범람현상이 발생되었으며 하도의 특성 및 구조물의 영향으로 구간별 침수심이 다르게 분포되었다(3.0~5.1m). 또한 하류로 진행되며 홍수파 및 침수심의 영향은 감소하는 것으로 확인되었다. 이는 댐 직하류에 유입된 붕괴유출량이 제내지로 확산되어 하류지역의 홍수파 에너지가 감소되는 것으로 이러한 결과는 실제하천에서 일어날 수 있는 현상이며 제내지의 홍수범람을 양상이 반영된 결과로 판단된다. 향후 이러한 2D 범람해석 결과를 토대로 보다 더 세밀한 유역특성을 고려할 수 있는 홍수 범람해석 연구가 수행되어야 할 것이다.

최근 기후변화로 인해 국지성 호우 등 이상기후의 발생이 증가하고 있으며, 이에 따른 홍수피해 역시 증가하고 있다. 우리나라에서도 연 강수량의 30% 이상의 강우가 하루에 집중되어 내리는 등 집중호우의 발생이 빈번이 일어나고 있으며, 이로 인한 홍수피해에서 자유롭지 못한 실정이다. 실무에서 홍수에 의한 하천 수위는 대부분 HEC-RAS를 이용해 산정하고 있다. 하천 범람에 의한 제내지 침수해석의 경우 일부 연구에서 HEC-RAS를 이용하여 1차원적으로 수행된 바 있으나, 많은 연구자들은 HEC-RAS와 2차원 수치해석 모형을 연계하여 수행하고 있다. 최근 미육군공병단에서는 기존의 1차원 수위모의와 연계하여 2차원 침수모의가 가능한 HEC-RAS 5.0 버전을 개발하여 공개하였다. 본 연구에서는 HEC-RAS 최신버전을 이용하여 청미천 유역의 2차원 침수 모의를 수행하고, 그 적용성을 평가하고자 한다. 대상지역은 침수흔적도를 이용하여 청미천 유역에 위치한 침수발생지구를 선정하였다. 하천단면자료는 청미천 하천기본계획의 측량자료를 사용하였으며, 강우자료는 인근 기상관측소의 관측자료를 수집하였다. HEC-HMS를 이용하여 강우에 의한 유출량을 산정하였으며, 산정된 유출량을 HEC-RAS에 입력하여 수위를 계산하고 2차원 모의기능을 이용하여 침수해석을 수행하였다. HEC-RAS를 이용한 2차원 침수 모의 방법은 향후 하천범람에 의한 침수해석에 널리 활용될 것으로 예상되며, 본 연구의 결과는 이를 위한 적용성 분석의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

In recent localized heavy rainfalls have been arising from abnormal climate change. People are concerning about damages with increasing the frequency of flooding. Therefore, we need to understand river hydraulic characteristics and management to reduce damage from flooding. To study hydraulic characterization of Sincheon experimental catchment HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center River Analysis System) model which provided by U.S Army Corps of Engineers (USACE) was applied. This study analyzed and compared water level the frequency flood for 100 years and 200 years by clark unit Hydrography. The change of the water level of Daejeon bridge, Sincheon bridge and Singi bridge showed increased for all conditions. The flow rate for the Daejeon bridge and the Sincheon bridge showed an increase, but the Sinki bridge showed a decreasing flow rate overally, except for 1hour-100 years. The verification result showed that the model was able to simulate the water level with 0.4709 coefficient of determination and error ration ranging from 1 to 3%.

기상이변에 따른 강우강도의 증가는 국지성 집중호우로 나타나게 되고, 이러한 강우양상은 하천에서의 홍수위 증가로 나타나 여러 가지 하천재해가 발생하게 된다. 본 연구에서는 대하천으로 유입되는 지류 합류부에서의 수리학적 특성을 살펴보기 위한 사전 연구로 비교적 규모가 큰 지류하천에 대한 부정류 모의를 수행할 수 있는 홍수추적모형을 구축하였다. 대상 하천은 지류 내 하도가 루프의 형태를 띠고 있는 밀양강을 대상으로 선정하였다. 낙동강의 제1지류인 밀양강에서 낙동강 합류부로부터 30.74 km 상류에 위치한 밀양강의 상동수위관측소를 상류단으로 선정하고 낙동강과 합류하는 밀양강 하류단을 대상구간으로 선정하였다. 상류 경계단인 상동수위관측소에서 측정된 수위자료는 유량자료로 환산하여 상류단 경계조건으로 사용하였으며, 하류단 경계조건은 낙동강 본류의 수산교 수위관측소와 삼랑진 수위관측소에서 측정된 수위자료를 밀양강 합류부까지의 거리 보정을 통해 밀양강 하류단의 수위자료로 사용하였다. 그림 1은 밀양강의 상동수위관측소에서부터 낙동강 합류부까지 구간에 대한 모식도를 나타내고 있으며, 그림 2는 밀양1 지점에 대한 모의결과를 나타내고 있다. 단장천 유입 이후 밀양강 본류가 두 개의 루프형으로 분류되었다가 다시 합류하는 하도의 형태를 가지고 있어 보다 복잡한 검증과정이 요구되었다. 본 연구에서 구축된 밀양강에 대한 수리학적 해석모형은 지류 합류부에서의 배수영향에 의한 수리특성을 분석하는데 활용될 것이다.

급격히 변화하고 있는 산업화와 도시화로 지구 온난화 현상으로 기상이변의 발생빈도가 높아졌고 기후가 불안정하여 예전보다 많은 집중호우가 발생하면서, 홍수로 인한 제내지 침수가 발생되기도 한다. 기후변화로 인한 수재해에 대응하기 위하여 하천 호소 수리 예측 모형의 개선이 필요한 실정이다. 하지만, 자연하천 유역의 강우-유출 상관관계와 지표면 유출현상 및 하도 수리 특성을 자연현상의 복잡성, 강우발생의 시간적 공간적인 발생과정의 임의성, 정확한 해석방법 및 확률 분석에 따르는 불확실성 들을 토대로 단순한 이론과 제한적인 경험공식 등에 의해서 해석, 재현 및 평가를 한다는 것은 매우 어려운 문제이다. 최근 IT 기술의 발전과 더불어, 많은 연구자, 엔지니어들이 기존 수리 수문학적 지식과 IT기술을 융합하여 복잡 다단한 수자원 환경 문제를 해결하고자 한다. 이와 같은 최근 연구 동향에 의거하여, 본 연구에서는 HEC-RAS, TELEMAC-2D 1, 2차원 수리 모형을 연계하여 하천 흐름 분석 및 홍수 범람 해석에 적용하였다. 본 연구에서는 HEC-RAS, TELEMAC 모형을 적용하여 2012년 태풍 '산바(SANBA)'로 인해 홍수 피해를 입은 고령군에 위치한 낙동강 본류 회천 유역(상류 회천교 ~ 하류 도진교)의 하도 내 흐름 분석과 하천 인근 제내지 홍수범람을 예측하였다. 범람해석에 필요한 지형자료를 기초로 하여 각 지형의 조건에 맞게 수치자료를 이용하여 작성하였고, 수자원 정보를 이용하여 유랑, 수위 등 시계열자료를 지류 및 상 하류의 경계조건으로 설정하고, 조도계수 등 하천 기본정보들을 입력하였다. HEC-RAS 모형은 회천교부터 도진교까지 전구간에 대한 종단면과 횡단면별 홍수침수범위 및 홍수위 크기 등 거시적인 1차원 수리해석에 적용하였고, TELEMAC 모형은 HEC-RAS 시뮬레이션 결과를 바탕으로 HEC-RAS에서 나타내기 힘든 2차원 흐름특성, 침수현상 등 일부 범람 구간에 대해 수리해석에 적용하였다. HEC-RAS 시스템은 수공구조물들의 영향과 하천의 영향을 종 횡단면으로 다양한 홍수침수 범위를 1차원으로 나타 낼 수 있으며, TELEMAC 시스템 수리 모의를 통해 얻어진 결과는 유속, 유량, 수심, 하상고 높이 등 2차원으로 나타낼 수 있다. TELEMAC 시스템을 활용한 2차원 분석은 실측자료와 비교적 유사하고 시각, 공간적으로 이해하기 쉽게 표현되므로, 모형 적용성이 우수한 것으로 판단된다. 향후 유역 해석을 위한 수치데이터, 수위, 유량자료를 확보하여 HEC-RAS, TELEMAC 1, 2차원 연계 모형을 적용 한다면, 하천 준설, 하천 구조물 설치, 홍수피해 등 전반적인 하천관리 계획에 활용할 수 있을 것이라 판단된다.