홍수취약도 기반의 호우위험도 예측 기법 개발 : 서울지역을 중심으로
Storm Risk Forecasting based on Flood Vulnerability in Seoul Metropolitan Area
- 주제(키워드) 홍수취약도 , 호우위험도 , 엔트로피 가중치 산정방법 , 유클리드 거리 산정방법 , LENS
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이재응
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설시스템공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000030717
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 기후변화로 인해 여름철 집중호우가 자주 발생함에 따라 각 지역에서는 호우로 인한 피해 발생이 증가하고 있다. 특히 인구나 재산이 밀집되어 있는 도시지역에서는 도시화 및 하수관로 노후화 등으로 인해 빗물 배수가 불리하여 매년 도로 및 주택 침수피해가 발생하고 있다. 기상청에서는 집중호우 발생 시 전국적으로 동일한 기준에 따라 호우특보를 발령하고 있으며, 각 지역에서는 호우특보 발령에 따라 대응을 실시한다. 하지만 각 지역은 기후특성이나 지형특성, 방재특성 등 지역특성이 서로 상이하다. 특히 서울특별시는 25개의 자치구가 밀집되어 있지만 각 지역마다 강우에 노출되어 있는 정도나 피해규모가 상이하다. 그러므로 각 지역마다 동일한 기상청의 특보 발령 기준에 따라 호우에 대응하는 것은 피해 저감에 적절하지 않을 것으로 판단된다. 이에 따라 본 연구에서는 서울특별시 25개 자치구를 대상으로 홍수취약도를 평가하였으며, 홍수취약도를 고려한 자치구별 호우위험도 예측을 위한 기법을 제시하고자 하였다. 서울특별시에는 자치구들이 인접해 있음에도 불구하고 동일한 강우 발생 시 피해 발생 규모 및 특성이 상이하다. 그러므로 자치구별 기후 및 지역, 방재특성 등을 고려하여 홍수취약도를 평가하기 위해 IPCC의 취약도 정의를 활용하여 총 15개의 세부인자를 고려한 홍수취약도를 산정하였다. 홍수취약도 산정을 위해 엔트로피 가중치 산정방법과 유클리드 거리 산정방법을 접목시켜 활용하였으며, 이는 연구자의 주관을 배제한 객관성이 높은 취약도 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다. 홍수취약도 산정 결과 도봉구, 강서구 등이 포함된 서울 북부와 서부지역의 홍수취약도가 종로구나 강남구가 포함된 서울 중부와 서부지역에 비해 높게 나타났다. 이는 두 지역의 기후노출과 민감도가 높은 반면 적응도가 낮아 홍수취약도가 높게 산정된 것으로 분석되었다. 산정된 자치구별 홍수취약도 및 과거 피해이력, 확률강우량을 활용하여 호우위험도 예측을 위한 강우기준을 산정하였다. 서울특별시 확률강우량은 자치구별로 동일하다. 본 연구에서는 동일한 확률강우량을 홍수취약도에 따라 재분배하여 강우기준을 산정하였으며, 과거 피해강우량을 활용한 강우비율 53 %를 적용하였다. 강우기준 산정 결과 홍수취약도가 높게 산정된 서울 북부와 서부지역이 다른 자치구에 비해 강우기준이 낮게 산정되었으며, 이는 동일한 강우가 발생하더라도 다른 지역에 비해 더 높은 위험도 단계가 발령되는 것으로 분석되었다. 또한 2016년부터 2020년에 발생한 호우사상을 선정한 후 피해 강우량을 강우기준에 적용하여 호우위험도를 예측하였으며, 이를 실제 피해현상과 비교하여 산정된 강우기준의 적합성을 판단하였다. 적합성 평가 결과 강우에 의한 피해는 적합성이 높지만 홍수량이나 인적 요소에 의한 피해는 적합성은 다소 낮은 것으로 평가되었다. 자치구별 호우위험도를 예측하기 위해 홍수위험 매트릭스를 작성하였다. 이는 자치구별 강우기준과 발생가능성이 X축과 Y축을 구성하고 있다. Y축의 발생가능성은 기상청의 국지앙상블 기상예측시스템(LENS) 자료를 활용하여 산정하였으며, 작성된 홍수위험 매트릭스에 따라 호우위험도는 관심, 주의, 경계, 심각으로 구분된다. 본 연구에서는 작성된 홍수위험 매트릭스에 실측 강우와 LENS 자료를 적용하여 호우위험도를 예측하였으며 적용 결과를 비교하였다. 비교 결과 LENS 자료는 실측 강우와 비교하여 정확도가 다소 낮은 것으로 판단된다. 하지만 현재 기상청에서는 집중호우 최대 발생 전날 호우주의보, 발생 당일 호우특보를 발령하고 있다. 본 연구에서 제시한 기법을 활용하여 LENS의 예측자료를 활용하면 최대 72시간 전 호우위험도를 발령할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 기상청의 호우특보 발령 기준은 전국적으로 동일하지만 본 연구에서 제시한 호우위험도 발령 기준은 지역별 특성에 따라 발령할 수 있기 때문에 적절한 피해저감 대책을 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
more목차
제1장. 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구 동향 2
1.3 대상지역 및 연구방법 4
1.3.1 대상지역 4
1.3.2 연구방법 5
제2장. 이론적 배경 6
2.1 홍수취약도 평가 6
2.1.1 취약도 평가 모델 선정 6
2.1.2 엔트로피 가중치 산정방법 7
2.1.3 유클리드 거리 산정방법 8
2.2 호우위험도 평가 9
2.2.1 호우위험 매트릭스 9
2.2.2 국지앙상블모델 11
제3장. 지역별 홍수취약도 평가 13
3.1 홍수취약도 평가를 위한 인자 선정 및 자료 수집 13
3.1.1 홍수취약도 평가를 위한 세부인자 선정 13
3.1.2 평가인자 별 세부인자 자료수집 15
3.2 엔트로피 방법을 활용한 평가인자 지수 산정 25
3.2.1 엔트로피 방법을 활용한 세부인자 가중치 산정 25
3.2.2 자치구별 평가인자 지수 산정 29
3.3 유클리드 방법을 활용한 자치구별 홍수취약도 산정 32
제4장. 서울특별시 자치구별 강우기준 산정 35
4.1 확률강우량을 활용한 지역별 강우기준 산정 35
4.1.1 과거 홍수피해현상을 활용한 강우비율 산정 35
4.1.2 강우비율을 적용한 자치구별 강우기준 산정 40
4.2 과거 홍수 피해사상을 활용한 강우기준 적합성 평가 44
4.2.1 과거 홍수피해 사상 1 : 2016년 7월 5일 46
4.2.2 과거 홍수피해 사상 2 : 2017년 7월 23일 47
4.2.3 과거 홍수피해 사상 3 : 2018년 8월 28일 48
4.2.4 과거 홍수피해 사상 4 : 2020년 8월 6일 49
4.2.5 과거 홍수피해 사상 5 : 2020년 8월 11일 50
제5장. 기상 예측자료 적용성 검토 53
5.1 호우위험 매트릭스 작성 53
5.2 호우위험 매트릭스를 활용한 강우 예측자료 적용성 검토 55
5.2.1 LENS 자료 적용 사상 1. 2016년 7월 5일 58
5.2.2 LENS 자료 적용 사상 2. 2017년 7월 23일 63
5.3 종합분석 68
제6장. 결론 71
참고문헌 74
Abstract 76
