Earticle

본 연구에서는 상습침수구역이자 산지 도시지역인 강원도 평창군 하진부지구에 XP-SWMM모형을 적용하여 빈도별 내수재해를 모의하고 원인 분석 및 내수재해 해소방안을 제시하였다. 강원도 평창 군 하진부지구에 침수해석을 모의한 결과 방재성능목표 강우량뿐만 아니라 저빈도 강우사상에서도 중⋅하류 관로에서 월류가 발생한 것으로 나타났다. 이러한 내수재해를 저감하기 위해 우수관로 개선방안과 배수펌프장 신설 방안에 대해 모의하였으며 적합한 해소방안을 제시하였다. 우수관로 개선에 따른 모의결과 침수면적은 54%가 저감되고, 침수심은 26%가 저감된 것으로 나타났으나 우 수관로 개선만으로는 중⋅하류에 발생하는 월류를 해소하기 어려움이 있어 추가 방재시설물을 설치 해야 할 것으로 나타났다. 이에 우수관거 개선 및 배수펌프장 신설을 모의한 결과 목표 저감량 전량 을 해소할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 내수재해를 저감하기 위한 치수계획 수립 시 기초자 료로 활용될 것으로 판단된다.

In this study, the XP-SWMM model was applied to Hajin-bu district in Pyeongchang-gun, Gangwon-do, which is a habitual inundation zone and mountainous area, and the inundation disasters were simulated by frequency and the cause analysis and the solution of domestic disasters were suggested. As a result of simulating inundation analysis in the Hajin district of Pyeongchang-gun, Gangwon-do, it was found that overflow occurred in the middle and down stream pipeline as well as the rainfall target for disaster prevention performance. In order to reduce the inundation disaster, the improvement plan of the rainwater pipeline and the new drainage pumping station were simulated and appropriate solutions were presented. As a result of simulations following improvement of rainwater pipeline, the inundation area was reduced by 54% and the inundation depth was reduced by 26%. However, it was found that improvement of rainwater pipeline alone had difficulty in solving the overflow in the middle and downstream. As a result of simulating the improvement of rainwater pipeline and the establishment of a drainage pumping station, it was found that the total amount of target reduction can be solved.

본 연구에서는 서울시 서초구를 대상으로 XP-SWMM을 적용하여 단위유량기법에 따라 유출량을 산정하였으며 서초 빗물펌프장의 수위를 이용한 추정 유입량과 비교검토를 수행하였다. 유입량의 추정은 서초 빗물 펌프장의 운영실적과 유수지 수위-용량 관계로부터 추정하였다. 분석결과 도시유역에서의 적합한 단위유량도는 시간-면적법이며 도달시간 산정공식은 Kerby 공식인 것으로 분석되었다. 본 연구가 도시유역의 유출해석시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Model assessment for discharge rate at Seo-cho pump station and discharge rate by each method draw the proper unit hydrograph. The discharge is estimated by time series analysis of elevation relationship at beginning and end time of pump operation and calculation of reservoir elevation-volume polynomial regression equation. As a result of study on the least deficiency is found at Time-Area method from each rainfall time series comparison of discharge volume. Kerby formula is more effective. Result of this study could be used for base data of runoff analysis at urban basin.

최근 세계 곳곳에서 기후변화에 따른 자연재해의 발생확률이 점점 높아지고 있다. 우리나라도 예외가 될 수 없으며 특히 강원도 지역의 경우 태풍과 홍수의 피해가 가장 빈번히 발생하는 지역 중의 하나이다. 지난 2002년 태풍 루사와 2003년 태풍 매미로 많은 인명과 재산피해가 발생하였으며 이로 인해 재해위험지구 또한 증가 하였다. 따라서 본 연구에서는 침수해석을 위해 XP-SWMM을 적용하여 강원도 삼척시 자원동 지역을 대상으로 강우자료와 지형자료를 분석하고 하천범람과 내수침수 범위를 수치모의 하였다. 모의결과 삼척시에서 제작한 침수흔적도와 비교하여 모의된 침수범위가 조사된 침수범위 보다 넓게 분포하는 경향을 나타내었다. 이는 모형에 사용된 지형자료의 정밀도에 기인한 결과로 분석되었다. 추후 연구에서는 주요지점에 대해 보다 해상도 높은 지형자료를 이용한 침수범위를 산정이 수행되어야 한다고 판단된다.

Recently the possibility of the natural disaster has been increased around the world due to the climate change. Especially, Gangwon-do is one of the areas that the damage by storm and flood is most frequent. In 2002 and 2003, the typhoon Rusa and Maemi had generated huge losses of both life and property, resulted in increased number of natural hazard area. In this study, we analyzed the rainfall and geographical data of the Jawon-dong area, Samcheok City of Gangwon-do during the hit of typhoon Rusa, and XP-SWMM(Numerical Model) was applied to calculate the natural hazard area's river flooding and inundation range.

최근 기후변화와 도시화로 인해 집중호우에 따른 도시침수가 증가하고 있으며, 충청북도에서는 관거 정비 등 개별적인 사후 대응 중심의 대책이 주로 시행되어 유역 전체를 고려한 통합적 관리체계가 부족한 실정이다. 도시침수란 강우에 의해 도시 내부(배수 분구)에서 발생하는 침수로, 빗물이 하수관거· 집수정·펌프장·배수문 등 내부 배수체계의 처리능력(운반·저류·배제)을 초과하거나, 하천 수위·만조 등 으로 외수 배제가 제한되어 물이 도시 내부에 고이거나 역류하는 현상을 말한다. 이에 본 연구에서는 청주시 비하지구를 대상으로 도시침수의 원인과 운영 한계를 분석하고 XP-SWMM 모형을 활용하여 50, 100, 200년 빈도 강우 조건에서 강우-유출 과정, 관거 흐름, 지표 침수 및 하천 수위와의 상호작용을 모의하여 이를 기반으로 통합적 도시침수 대응ㆍ운영체계를 마련하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 모의 결과를 토대로 침수취약구역 지정, 우수관거 설계빈도 상향, 하천-관거 연계 강화, 저지대 구조적 대책 등 통합 운영·관리를 위한 대응전략을 도출하였다.

Recently, urban flooding triggered by heavy rainfall has intensified due to climate change and urbanization. In Chungbuk Province, responses have mainly relied on reactive, facility-specific measures (e.g., sewer/channel maintenance), leaving a lack of watershed-scale integrated management. Urban flooding occurs when rainfall exceeds the conveyance, storage, and discharge capacity of internal drainage systems (sewers, catch basins, pumping stations, and sluice gates) or when external outflow is constrained by high river stages or tides, causing ponding and backflow. This study investigates the causes and operational limitations of flooding in the Biha district of Cheongju City using the XP-SWMM model. The model simulates rainfall–runoff processes, sewer hydraulics, surface inundation, and river–sewer interactions under 50-, 100-, and 200-year design storms. Based on the results, we propose an integrated response and operation framework, including delineation of flood-prone areas, upgrading sewer design standards, strengthening river–sewer connectivity, and implementing structural measures for low-lying zones.

최근 기후변화로 홍수, 국지성호우, 태풍 등의 재해가 매년 발생하고 있다. 과거 피해가 빈번히 발생하는 치수 위주의 연구가 진행되었으나, 최근 도시물순환에 대한 관심이 높아지면서 물순환 관리에 대한 인식이 증가하고 있다. 물순환을 관리하는 가장 우선되어야 하는 것은 정량적인 물관리 목표를 설정과 정확한 물순환 적용지점을 설정하는 것이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존 도시유역에서 토지피복도만을 활용한 물순환 분석의 한계점을 개선하고자 중첩지도 분석을 실시하여 토지피복도로 분석하지 못한 지점 을 건물면적과 건물정보가 통합된 분석을 실시하였다. LID 시설물의 효과 검토를 위해 모델을 활용하여 서울특별시 효자동 지역을 대상으로 분석하였으며, 그 결과 재현기간 5년, 10년 강우지속기간 10분에서 첨두홍수량은 28%, 30% 저감, 유출체적은 18%, 14% 저감, 침수면적은 92%, 93%가 저감된 것으로 분석되 었다.

Recently, disasters such as floods, localized heavy rains, and typhoons have occurred every year due to climate change. In the past, studies focused on flood control, where damage frequently occurred, but recently, as interest in urban water circulation has increased, awareness of water circulation management has increased. The most important thing to manage the water cycle is to set quantitative water management goals and the exact water cycle application point. Therefore, in this study, to improve the limitations of the water cycle analysis using only the land cover map in the existing urban watershed, an overlapping map analysis was conducted, and an integrated analysis of the building area and building information was conducted for the points where the land cover map was not analyzed. To review the effectiveness of LID facilities, the model was used to analyze Hyoja-dong, Seoul. It was analyzed that peak flood volume was reduced by 28% and 30%, the Return period 5 years, 10 years Rain duration 10min runoff volume was reduced by 18% and 14%, and the flooded area was reduced by 92% and 93%.

기후변화와 빠른 도시화로 인해 도시지역 대부분은 포장되어 빗물을 침투시키거나 저류시킬 수 있는 공간이 부족하고 많은 양의 강우로 침수피해가 증가한다. 이로 인한 수재해 피해를 감소시키기 위해 LID 기법들에 대한 연구가 수행되고 있다. 도시유역 내 LID 설치와 정량적인 규모, 시설물 설치를 위한 체계적인 절차에 대한 연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 도시유역에서 토지피복도만 을 활용한 물순환 분석의 한계점을 개선하고자 중첩지도분석을 실시하였다. 중첩지도 분석을 바탕으 로 LID 시설물 설치를 결정하기 위한 절차를 제시하였다. 물순환 적용성 검토를 위해 모델(XP-SWMM) 을 활용하여 경상남도 김해시 지역을 대상으로 첨두홍수량, 유출체적을 분석하였다. 연구결과 유역특 성이나 건물정보를 반영하여 물순환 목표량에 따라 시설물의 정확한 용량을 분배할 수 있는 것으로 확인되었다.

Due to climate change and rapid urbanization, most urban areas are paved, and there is insufficient space to infiltrate or store rainwater, and flood damage increases due to heavy rainfall. Research on LID techniques is being conducted to reduce the damage caused by water disasters. A systematic procedure for LID installation, quantitative scale, and facility installation in urban watersheds is required. Therefore, in this study, overlapping maps were analyzed to improve the limitations of water cycle analysis using only land cover maps in urban watersheds. Based on the overlapping map analysis, the procedure for determining the LID facility installation was presented. The peak flood volume and runoff volume were analyzed in Gimhae, Gyeongsangnam-do, using the model (XP-SWMM). As a result of the study, it was confirmed that the exact capacity of the facility can be distributed according to the target amount of water circulation by reflecting the characteristics of the basin or building information.

최근 기후변화의 영향으로 도시하천의 홍수피해가 증가추세이며, 여름철 이상기상에 따른 돌발호우 발생으로 하천내 고립 사고 피해가 빈번히 발생하고 있다. 특히 서울시 도림천 유역의 경우, 상류 급경사 지형으로 홍수유출 도달시간이 짧고 수위가 급격히 상승하는 특성이 있어, 최근 10년(’11.~’20) 총 27회(사망 2명, 구조 141명) 고립사고가 발생하였다. 본 연구에서는 도림 천 유역을 대상으로 강우조건에 따른 둔치수위 모의를 위하여 XP-SWMM 모형을 구축하였으며, 지천(봉천천, 대방천, 제 1, 2 지류하천)과 우수토실 유입 유량을 반영한 둔치수위 예･경보 방안을 마련하였다. 또한, 실시간 강우-유량-수위변화에 따른 구간별 Flow Nomograph를 작성하여 홍수기 진출입 차단시설 예･경보 및 둔치수위 예･경보에 활용이 가능하도록 관련 매뉴얼 을 정비하였다. 본 연구의 결과는 도림천 고립사고 예방과 시민의 안전사고 예방을 위한 통합 수방업무 매뉴얼 개발에 활용되었다.

본 연구의 목적은 도시유역의 2차원 침수해석 등의 정량적 분석이 가능한 XP-SWMM(Stormwater & Wastewater Management Model) 모형을 통해 도시방재성능 목표를 적용하여 도시지역의 침수피해 원인 분석 및 해소방안을 제시하는 것이다. 이를 위하여 대상지역의 유역 및 우수관거, 지형 데이터 등을 이용하여 DTM(Digital Terrain Model) 및 우수관망을구축하여 입력자료로 활용하였으며, 대상유역의 현재 도시방재성능을 평가하였다. 대상유역의 침수피해 원인을 검토한결과, 우수관거의 통수능 부족으로 인한 1차 침수피해가 발생하였으며, 또한 방류구와 인접한 하천의 외수위 상승에따른 내수배제 불량에 의해 침수피해가 가중되는 것으로 분석되었다. 따라서, 이러한 침수피해를 해소하기 위해서는통수능이 부족한 관거의 개량 및 유역 특성을 고려한 방수로 신설 등의 저감대책이 필요한 것으로 판단되었다.

The purpose of this study is to analyze quantitatively the inundation causes by applying the prevention of performance objectives using the urban storm water runoff model XP-SWMM. The model was built by using DTM and storm sewer-network with the storm sewer and geo-data of the study area as input-data to assess the current performance of prevention. An analysis of the causes of the inundation by the frequency and the rainfall-duration. As a result, lack of pipe capacity due to flooding, as well as inundation heavier that the backwater rainfall occurs due to the rise of water level of outside. For solve the inundation damage, It is necessary to improvement pipe of capacity lack and installation of a flood control channel.

최근 공간적으로 지역적 편차가 심한 형태의 강우가 빈번히 발생하고 있으며, 기존 지점관측방식의 지상우량 관측망으로 는 강우의 발생 및 이동을 고려한 공간적인 편차를 정확히 관측하는 것이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 강우의 시․공간 적인 분포를 고려할 수 있는 레이더 강우를 도시 소유역에 적용하여 유출을 모의 하고자 하였다. 서울시 구로구 일대를 대상지역으로 선정하였으며, AWS (Automatic Weather Station)를 기준으로 소유역을 분할한 후, 지상 강우를 이용하여 레 이더 강우자료를 보정하였다. 보정된 레이더 강우를 토대로 소유역별 면적강우량을 산정하였고, 도시배수시스템을 고려할 수 있는 XP-SWMM 모형을 이용하여 유출모의를 실시하였다. 소유역별로 보정된 레이더 강우자료는 지상강우량의 60~95% 수준을 나타내었다. 물론 강우의 양적인 차이로 인해 전체 유출량에 차이가 존재하였으며, 특히, 첨두유출량의 발생시각이 빨라짐을 확인할 수 있었다. 본 연구는 레이더 강우를 도시유출 모형에 활용한 사례로 도심지의 홍수유출 예 측을 위한 기술적 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

In recent, the rainfall is showing different properties in space and time but the ground rain gauge only can observe rainfall at a point. This means the ground rain gauge has the limitations in spatial and temporal resolutions to measure rainfall and so there is a need to utilize radar rainfall which can consider spatial distribution of rainfall This study tried to apply radar rainfall for runoff simulation on an urban drainage system. The study area is Guro-gu, Seoul and we divided study area into subbasins based on rain gauge network of AWS(Automatic Weather station). Then the radar rainfalls were adjusted using rainfall data of rain gauge stations the areal rainfalls were obtained. The runoffs were simulated by using XP- SWMM model in subbasins of an urban drainage system. As the results, the adjusted radar rainfalls were underestimated in the range of 60 to 95% of rain gauge rainfalls and so the simulated runoffs from the adjusted radar and gauge rainfalls also showed the differences. The runoff peak time from radar rainfall was occurred more fast than that from gauge rainfall.

최근 기후변화에 따른 전지구적인 지구온난화는 대형 태풍의 발생, 집중호우의 증가 등 기존의 기후 특성을 변화시키고 있다. 이로 말미암아 자연재해의 강도가 강해지고 있고, 인명과 재산피해가 대규모화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위하여 미래 기후변화를 예측하고 도심지에 미치는 영향을 파악하고자 하였으며, 대상지역으로는 배수 관거의 용량 초과로 인해 상습적으로 침수가 발생하는 인천광역시 계양구 일대를 선정하였다. 먼저, 기후변화 시나리오 및 기후모형들을 검토하여 적정 기후시나리오와 기후모형을 선정하고, 수집한 강우자료를 시간단위로 축소한 뒤 미래 기후변화의 영향으로 인해 발생할 수 있는 확률 강우량을 구하였다. 미래 증가하는 확률강우량을 XP-SWMM모형에 적용해 도시배수시스템의 홍수유출량을 산정하였는데, 대상지역에 월류가 발생할 것으로 예상되었다. 따라서 이에 대한 적절한 대책 마련이 필요할 것으로 사료된다.

In recent decade, the occurrences of typhoon and severe storm events are increasing trend due to the climate change. And the intensity of natural disaster is more and more stronger and the loss of life and damage of property are also increasing. Therefore, this study tried to understand the impact of climate change on urban drainage system for prevention and control of natural disaster and for this, we selected Gyeyang-gu, Incheon city as a study area. We investigated the climate models and scenarios for the selection of proper model and scenario, then we estimated frequency based rainfall in hourly unit considering climate change. The XP-SWMM model was used to estimate the future flood discharge on urban drainage system using the estimated frequency based rainfall. As a result, we have known that the study area will be overflown in the future and so we may need prepare proper measures for the flood prevention and control.

최근 전 세계적인 온난화로 인한 기후변화는 태풍과 국지성 집중호우의 빈도를 높이고 있으며, 그 결과 도시 침수 피해가 지속적으로 증가하고 있다. 급격한 도시화로 불투수 면적이 확대되면서 지표 침투와 자연적인 물 저류 능력이 감소하고, 배수시설의 용량 제한과 노후화된 하수관망은 홍수 유출과 도심 내수침수를 더욱 악화시키고 있다. 불투수 면적의 증가는 홍수 도달 시간을 단축시키고 첨두 유출량을 증가시켜, 과거에 침수가 발생하지 않았던 강우강도에서도 홍수 피해 발생 빈도가 점점 증가하고 있다. 지자체에서는 하수관거 정비, 우수저류시설, 빗물펌프장 설치 등 다양한 침수 저감 대책을 시행하고 있지만, 근본적인 대응은 아직 부족한 상황이다. 본 연구는 2017년, 2020년, 2022년 집중호우 시 침수 피해가 발생했던 청주시 모충동 지역을 대상으로 침수분석을 실시하였다. 도시 홍수 해석에 널리 사용되 는 XP-SWMM 모형을 활용하여, 빗물저류조 설치를 통한 침수 저감 효과를 평가하고 이러한 시설이 도시 침수 피해 완화에 미치는 잠재적 영향을 분석하였다.

Recently, climate change caused by global warming has led to frequent typhoons and localized heavy rainfall in South Korea, resulting in a continuous increase in urban flooding damage. Rapid urbanization has expanded impervious surfaces, which reduces surface infiltration and natural water retention capacity, while the limited capacity of drainage facilities and the aging sewer systems exacerbate flood runoff and urban inundation. The increase in impervious areas shortens flood arrival time and raises peak discharge, making flood damage possible even under rainfall intensities that previously caused no flooding. Although the government has implemented various flood mitigation measures, including sewer network improvement, rainwater storage facilities, and rainwater pumping stations, overall responses remain insufficient. This study focuses on the Mochung-dong area in Cheongju, where flood damage occurred during heavy rainfall events in 2017, 2020, and 2022. Using the XP-SWMM model, widely applied for urban flood analysis, this study evaluates the effectiveness of installing stormwater storage tanks as a mitigation measure and examines their potential to alleviate urban flood damage.

도시화의 급격한 진행에 따른 불투수 면적의 증가와 기후위기로 인한 집중호우를 동반한 홍수로 강수가 빠르게 하천으로 유입되어 하천재해의 발생 빈도가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 지난 2009 년, 2016년, 2017년 등 집중 강우로 인해 많은 재산피해가 발생하였으며 내수재해 피해 또한 빈번한 거제시 고현천을 대상으로 강우자료와 지형자료를 분석하였다. 모의결과 인구가 밀집된 고현동 시 내의 도심에서 하천의 범람이 발생하였다. 또한 금곡교 구간까지는 바다와 접하여 해면승강의 영향 을 받아 호우 시 피해가 자주 발생할 것으로 예상되었으나 제방 주변이 개발되고 도시화되어 하폭을 늘리는 것은 불가능한 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 배수유역에 대해 하도분담 홍수량을 설정하고 초과량에 대해 홍수조절시설을 설치하여 분담하도록 홍수분담 계획을 제시하였다.또한 XP-SWMM을 이용한 이중배수체계 모델링 해석을 통해 침수지역을 분석하고 강제배제 시설의 적용 성을 검토하였다. 본 연구에서 제시한 최적 홍수방어 대책은 홍수로 인한 하천범람과 내수재해 대비 를 위한 정책수립 시 기초자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

Due to the rapid progress of urbanization, the area of impermeable water is increasing, and the flooding accompanied by torrential rain caused by the climate crisis is rapidly flowing into the stream, increasing the frequency of river disasters. In this study, the rainfall data and topography data were analyzed for Gohyeoncheon, Geoje City, where many property damage and flood damage were frequent due to intensive rainfall in 2009, 2016, and 2017. As a result of the simulation, a river overflow occurred in the city center of Gohyeon-dong, where the population was concentrated. Therefore, this study proposed a flood sharing plan to establish a sub-dividing flood volume for the drainage basin and install flood control facilities for the excess amount. Furthermore, a dual drainage system modeling analysis using XP-SWMM was conducted to analyze the immersion area and examine the applicability of forced exclusion facilities. It is believed that the optimal flood defense measures proposed in this study can be used as basic data when establishing policies to prepare for flooding of rivers and domestic disasters.

인적ㆍ물적 자원이 고밀화된 도시에서 발생하는 홍수 또는 침수는 도시의 기능을 마비시키거나 많은 인명피해를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유역을 재해발생지점, 재해직접영향권, 재해간접영향권으로 구분하고 각 구역별로 적합한 재해저감 도시설계기법을 적용하여 피해를 최소화하고자 한다. 이를 위해서는 우선적으로 도시설계기법을 적용하여 시뮬레이션하고 정량적으로 효과를 검증할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 국내에서 사용되고 있는 도시유출모형을 활용하여 재해저감 도시설계기법의 효과 분석을 위한 적용성을 검토하였다. 검토결과로써 효과분석을 위한 FFC2Q모형, XP-SWMM과 같은 집중형 모형의 한계점을 제시하였다.

The flood or inundation that occur in high-density city can paralyze urban functions and cause a lot of casualties. In this study, to minimize the damage, the disaster mitigating urban design techniques for the divided basin as disaster occurring point, disaster vulnerable site, urban responding region are applied. First of all, to do this, it is necessary to verify the effectiveness of urban design techniques by simulating them. Therefore, in this paper, the applicability of urban runoff models used in domestic disaster reduction study was investigated to analyze the outflow decrease efficiency of urban design techniques. As the reviewing results, the limitations of the lumped models such as FFC2Q and XP-SWMM are presented.

최근 급격한 인구증가와 산업화, 도시화로 포장지역의 증가에 따른 불투수지역의 증가로 유역의 유출 특성의 변화를 유발시키고 있다. 도시화 유역의 효율적인 관리를 위해서는 유역에 대한 정확한 지형인자 및 수문관련 인자들이 추출되어야 함에 따라 본 연구에서는 지리정보체계와 유전자알고리즘의 결합을 통하여 입력정보의 정확성을 향상시키고, 매개변수를 추정하였다. 이러한 목적에 따라 본 연구에서는 전형적인 한국의 도시화하천으로서 본류와 상류로부터 오전천, 당정천 등의 지류를 지니고 있는 안양천을 연구대상으로 선정하여 유출량 해석에 XP-SWMM을 적용하였고, 이의 적용과정을 개선하기 위하여 지리정보체계와 유전자 알고리즘을 적용하였다. XP-SWMM 매개변수들의 민감도 분석을 통하여 도시 유출의 거동특성을 조사하였으며, 이를 바탕으로 매개변수들의 개선규칙을 설정하였고 이러한 규칙 및 사실등을 통하여 유전자 알고리즘을 구성하였다. GIS를 이용하여 지형도로부터 각각의 소유역에 대하여 면적, 경사도, 유역폭 등 수문정보를 얻었고, 토지이용도와 토양도로부터 불투수비, 토지이용상태, 침투능에 대한 정보를 얻었다. 도시유출 모형인 XP-SWMM을 선택하여 모의 후 민감도 분석을 통해 선정된 매개변수에 대하여 보정은 자동보정으로 무작위 탐색법의 일종인 유전자알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 사용하여 매개변수들을 추정하였고, 이의 적용성을 확인하였다.

Recently, runoff characteristics of urban area are changing because of the increase of impervious area by rapidly increasing of population and industrialization, urbanization. It needs to extract the accurate topologic and hydrologic parameters of watershed in order to manage water resource efficiently. Thus, this study developed more precise input data and more improved parameter estimating procedures using GIS(Geographic Information System) and GA(Genetic Algorithm). For these purposes, XP-SWMM (EXPert-Storm Water Management Model) was used to simulate the urban runoff. The model was applied to An-Yang stream basin that is a typical Korean urban stream basin with several tributaries. The rules for parameter estimation were composed and applied based on quantity parameters that are investigated through the sensitivity analysis. GA algorithm is composed of these rules and facts. The conditions of urban flows are simulated using the rainfall-runoff data of the study area. The data of area, slope, width of each subcatchment and length, slope of each stream reach were acquired from topographic maps, and imperviousness rate, land use types, infiltration capacities of each subcatchment from land use maps, soil maps using GIS. Also we gave the management scheme of urbanization runoff using XP-SWMM. The parameters are estimated by GA from sensitivity analysis which is performed to analyze the runoff parameters.

최근 기후변화로 인한 극한 강우의 발생빈도가 증가하고 있으며 IPCC는 제6차 기후변화 평가 보고서를 통해 아시아 지역에 이상 기온 현상이 발생하고 강수 변동성이 증가해 도시를 중심으로 홍수로 인한 도시 기반시설 피해가 발생하는 등 이상기후로 인한 자연재해가 증가할 것으로 예측하고 있다. 본 연구에서는 집중호우와 태풍으로 침수피해가 발생한 서울시 신림지역을 대상으로 대표적인 도시침수 해석모형인 XP-SWMM을 이용하여 저영향개발기법(LID)중 하나인 투수블럭의 적용성을 확인하고자 한다. 연구대상지역인 신림2배수구역은 상류에서 서울대배수구역에서의 유출량이 유입되며 하류에서 봉천천배수구역과 합류 후 신림1배수구역으로 유출되며 상류와 하류에서의 경계조건은 도림천 전 유역에 대해 수립된 도림천의 「도시하천 유역종합치수계획」 수립에 따른 유출분석 및 내수침수 해석결과를 적용하였다. XP-SWMM을 적용하여 내수침수를 해석한 결과, 투수블럭을 설치가능한 공간에 최대한 설치할 경우 피해면적에 대한 저감효과가 약 60%이상으로 나타나 불투수면적의 비율이 높은 도시지역에서 효과적인 침수저감 방법임이 확인되었다. 한편 본 연구에서 대상지역으로 선정한 연구지역에서 기왕 일최대강우에 대한 침수지역은 평균 침수심이 매우 얕고, 홍수량 또한 작은 규모이기 때문에 투수성블럭의 침수저감효과가 비교적 과도하게 평가되었다는 한계가 있으나, 빗물펌프장 등 구조적 침수대책이 수립된 후에도 일부 침수지역이 발생하는 소규모 침수지역에 대한 대책으로 투수성블럭이 유의미한 대책이 될 수 있을 것으로 사료된다.

XP-SWMM은 유역의 강우-유출과 1차원 관망 해석 및 2차원 지표면 흐름 해석이 가능하여 도시지역의 침수 모의에 활용도가 높다. 하지만 대부분의 수학적 모형이 그러하듯 XP-SWMM은 많은 입력 변수를 포함하고 있어 사용자의 숙련도에 따라 모의 결과가 달라질 수 있다. 본 연구의 목적은 XP-SWMM을 이용한 침수 모의의 정확도를 향상시키기 위해 침수 모의에 영향을 줄 수 있는 인자를 검토하고, 민감도 분석을 통해 인자별 적정 범위를 제안하는 것이다. 다만, 유역의 강우-유출과 1차원 관망 해석에 사용되는 매개변수는 과거 많은 연구자들이 적정 범위를 제시하였으므로 본 연구에서는 2차원 지표면 흐름 해석에 관한 입력 변수만을 대상으로 하였다. 이를 위해 2차원 계산의 지배방정식인 천수방정식의 매개변수 중 XP-SWMM에서 제어할 수 있는 인자와 XP-SWMM의 사용자 편의환경(graphical user interface; GUI)에서 제어 가능한 인자를 고려하였다. 선정된 인자는 지표면 조도계수, 2차원 계산 시간 간격, 2D 집수유량 계수, Smagorinsky 계수, Wet/dry 깊이이다. 제시된 인자들을 대상으로 침수흔적도의 침수 면적을 기준으로 민감도 분석을 수행하였고, 인자의 변화율을 침수 면적의 변화율로 변화시키는 조건수(condition number)를 활용하여 인자별 민감 여부를 분석하였다. 또한, 영향 인자 변화에 따른 침수 면적과 침수흔적도의 상대오차를 분석하여 영향 인자의 적정 범위를 제안하였다. 그 결과, 지표면 조도계수의 적정범위는 0.02~0.05, 2차원 계산 시간 간격은 0.1-3.5초, Smagorinsky 계수는 0.06~1.0, Wet/dry 깊이는 0.001~0.02 m인 것으로 나타났다. 본 연구는 XP-SWMM을 이용한 2차원 침수 모의에 활용될 수 있는 영향 인자와 적정 범위를 제안한 연구로서, 향후 XP-SWMM을 이용한 많은 침수분석에 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 이상기후로 인해 우리나라의 강수량과 집중호우가 증가하고 있으며, 태풍의 빈도는 낮아졌지만 태풍의 강도가 높아지는 추세를 보이고 있다. 지난 2002년 태풍 '루사', 2003년 태풍 '매미', 2006년 태풍 '에위니아' 그리고 2016년 태풍 '차바' 등에 의해 울산지역에서는 집중호우로 인한 많은 인명과 재산피해가 발생하였다. 2016년 태풍 '차바' 당시 300년 빈도를 초과하는 시간당 104.2mm의 강우가 발생했으며, 울산 시가지를 비롯한 전역에 막대한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM모형을 이용하여 2016년 태풍 '차바' 당시에 울산 시가지 중심인 우정혁신도시를 비롯한 침수가 발생한 태화 우정시장 일대에 대한 침수원인 분석을 하였다. XP-SWMM모형을 이용하여 우수관거에 흐르는 홍수수문곡선을 산정하고 관거의 용량을 초과하여 범람한 유량은 2D 모델링을 통하여 침수분석을 하였다. 침수분석결과는 연구지역의 실제 침수심 및 CCTV자료 분석을 통한 침수심과 비교하였다.

본 연구는 최근 기상이변에 따른 집중호우에 의해 도시지역에서 빈번히 발생하고 있는 침수피해를 XP-SWMM모형을 이용하여 침수해석을 수행한 것으로서, 이를 위해 대상유역의 강우분석을 선수행하고 하천 외수위 상승에 따른 배수구역의 10년, 20년, 30년, 50년 설계빈도별 침수해석을 실시하였다. 이에 본 연구에서는 과거 하천 외수위 변화에 따른 내수배제 불량으로 인한 침수피해가 일어난 지역을 산정하고, 도시유역의 강우-유출해석과 하수관거 해석을 실시한다. 이를위해 XP-SWMM 모형을 이용하여 하수관망 시스템과 하천 외수를 연계 해석하여 장래 하천의 빈도별 홍수량에 대한 침수가능 여부를 분석하였다. 본 연구의 대상유역 면적은 62.35ha, 총 관로연장 12,741m, 소유역 60개, 하수관로 175개로 모형을 구성 하였고, 유출해석결과 설계빈도 50년의 임계지속시간은 90분, 총 침수량은 $15,362m^3$, 침수면적은 $65,384m^2$였으며, 최대 침수심은 0.81m인것으로 산정되었다. 침수피해 경감효과로는 245세대, 585명의 피해경감 효과가 있을 것으로 분석 되었다.

인천지역은 지형이 낮은 관계로 배수가 원활하지 못한 지역이 있고 또한 서해안 특유의 높은 조석간만의 차이로 인하여 만조시에는 배수가 어려워 침수가 발생하는 지역이 많다. 이에 대하여 매립된 인천교 주변 하수관거의 통수능을 수치해석을 통하여 분석하고 배수 체계 및 인천교 주변의 내수 배제에 대한 문제점을 파악하여 침수 개선방안을 제시하므로써 인천교 주변 매립지의 침수피해를 경감시키고자 하였다. 통수능 분석을 위한 수치해석 프로그램으로 SWMM모형이 선정되었으며 보다 정확한 해석을 위하여 대상 유역을 수십 개의 소유역으로 구분하여 소유역의 유출을 계산한 후에 관로 내 흐름에 대하여 해석을 실시하였다. 소유역에서의 보다 정확한 유출량 산정을 위하여 평균유출계수(C값)를 사용치 않고 소유역마다 산출된 별도의 유출계수를 이용하였다. 유출량 산정을 위한 강우강도는 기존의 인천대공식과 최근의 강우량을 감안한 해석결과를 비교하여 기존의 인천대 공식 사용이 가능함을 판단하고 이를 사용하여 20년, 30년 빈도의 확률강우강도를 산정하였다. 설계빈도에 대하여 유역 내 침수 피해를 경감시키는 4개의 대안을 선정하여 각각의 대안에 대한 해석을 실시하여 침수피해 개선효과를 비교하여 최적의 대안을 판단하였다.