무차원 Zoning 기반 침수범위 결정 모형에 의한 친수지구 홍수예보 시스템 개선
Improvement of Flood Forecasting System for Waterfront Areas Using Dimensionless Zoning-based Inundation Model
초록/요약
홍수예보는 최근의 기후변화에 의해 증가되는 홍수위험에 대한 직접적 방어능력을 제공하는 비구조적인 대책의 하나로써 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 이러한 홍수예보의 중요성에 의거하여 홍수예보에서 사용되는 다양한 홍수예측 기술과 정보처리 기반 기술들은 현재까지 지속적으로 발전하고 있다. 특히 우리나라에서는 20여 년 전부터 국가하천을 중심으로 관할 홍수통제소에서 자체적인 홍수예측을 위한 정보 프레임 워크를 갖추고 이를 홍수예보 업무에 적극적으로 활용하고 있다. 또한 2012년부터는 홍수예보기술이 기존의 지점예보에서 2차원적 공간예보로 예보패러다임의 기술전환이 이루어지면서 홍수통제소에서는 4대강 친수지구에 대한 대민 홍수정보제공 서비스를 공간예보로 확대하여 시행하고 있다. 하천의 친수지구는 최근 하천주변 도시화의 지속적 추진과 레져 인구의 증가에 따라 공간 활용성이 매우 증가하고 있으나 저빈도 홍수위험에도 직접적으로 피해가 발생하는 특성과 평탄성 지형의 특징으로 침수가 급속히 진행되는 특징으로 인해 홍수피해 위험이 타 지역보다 매우 높은 실정이다. 또한 친수지구의 다양한 공간 활용에 의한 복잡한 이해관계 때문에 과도하게 높은 안전율을 적용하여 홍수예보를 할 경우 친수지구의 활용에 있어 필요 이상의 제한을 가하게 되는 문제가 발생하여 이에 대한 극심한 민원이 발생하기도 한다. 이러한 민감한 사안들 때문에 기존의 홍수정보제공 시스템으로 대응하기에는 많은 한계가 있으며 이를 전반적으로 개선하기 위한 노력이 필요하다. 본 연구는 홍수예보에 있어 이렇게 상충되는 문제 해결을 위한 실질적 방안 을 목적으로 국가하천 친수지구에 대한 홍수정보제공 시스템의 성능평가와 이를 통한 개선방안을 도출하는 것을 주요 연구주제로 설정하였다. 세부 연구내용은 다음과 같이 수행하였다. 첫째, 홍수예보에 활용되는 홍수모의 기법에 대한 기본 이론의 과 관련 연구동향을 조사하였다. 둘째, 현재 홍수예측모형 구축이 완료되어 운영하고 있는 한강 본류(충주댐∼팔당댐)를 대상으로 2개 구간을 선정하여 기존 홍수정보 제공시스템에 의한 1차원 모의를 한 후 이 결과를 이용하여 현재 홍수정보제공 시스템에 탑재된 침수범위 결정 모형에 의한 수표면의 수위 편차를 비교하였고 또한 이러한 수위 편차를 2차원 모형인 HEC-RAS 5.0에 의한 예측수위 결과와도 비교하여 그 차이를 종합적으로 비교 평가하였다. 셋째, 각 침수예측모형을 DEM(Digital Elevation Model) 해상도별로 모의하여 모의시간을 비교하였다. 넷째, 기존 소축적 지형도를 활용함으로써 발생되는 다양한 홍수예보의 문제점을 정리하고 분석하였다. 다섯째, 홍수정보제공 시스템의 성능개선을 위해 태화강 국가정원을 대상으로 친수공간 Zoning과 무차원 예측수위 비교에 의한 침수범위 결정 모형의 공간 Topology구축 방안을 제안하였으며 이를 세부 알고리즘으로 구체화하여 프로그램화하였다. 여섯째, 친수지구에 대한 홍수정보의 신뢰성을 높이기 위해 기존 DEM의 정확도를 개선할 수 있는 보행로 중심선 보간법을 새로 고안하여 검증하였다. 일곱째, 무차원 수위예측을 효과적으로 할 수 있는 합리적인 친수지구 Zoning 방안을 제시하였다.
more목차
제1장 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구내용 및 범위 3
제2장 연구 동향 5
2.1 수리학적 모형 연구동향 5
2.2 홍수예보체계 연구동향 8
제3장 기본 이론 11
3.1 홍수예측모형 특징 11
3.2 홍수예측모형 기본 이론 12
제4장 홍수예보 시스템 현황 23
4.1 친수지구 홍수예보 시스템 23
4.2 홍수예보 시스템 구성요소 28
제5장 홍수예보 시스템 성능 평가 32
5.1 성능평가 개요 32
5.2 성능평가 내용 32
5.3 성능평가 절차 33
5.4 평가구간 선정 및 지형특성 34
5.5 모형별 홍수위 모의 36
5.6 모형별 수표면 예측 수위 비교 48
5.7 모의시간 평가 58
5.8 GIS에 의한 침수범위 결정 방법의 문제점 61
제6장 침수범위 결정 모형 개선 68
6.1 무차원 Zoning에 의한 침수범위 결정 모형 개발 68
6.2 친수지구 정밀 DEM 구축 및 정확도 개선방안 118
6.3 친수지구 Zoning 방안 135
제7장 결론 155
참고문헌 159
부록 164
Abstract 207
