KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Development of Flood Control Effect Index by Using Fuzzy Set Theory

Fuzzy 집합 이론을 이용한 홍수조절효과 정량화 지표 개발

  • 김주욱 ((주)데이타피씨에스) ;
  • 최창원 (아주대학교 건설교통공학과) ;
  • 이재응 (아주대학교 환경건설교통공학부)
  • Received : 2011.01.07
  • Accepted : 2011.08.29
  • Published : 2011.10.31
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Abstract

Quantitative evaluation indexes for flood control effect of a multi-purpose reservoir used widely in Korea are the discharge control rate, reservoir release rate, reservoir storage rate, and flood control storage utilization rate. Because these indexes usually use and compare inflow, release, and storage data directly, the uncertainties included in these data are not considered in evaluation process, and the downstream flood control effects are not assessed properly. Also, since the acceptable partial failure in a design of water resources system is not considered, the development of a new flood control effect evaluation index is required. Fuzzy set theory is therefore applied to the development of the index in order to consider the data uncertainty, the downstream flood control effect, and the acceptable partial failure. In this study, the flood control effect of a multi-purpose reservoir is evaluated using the flood control effect index developed by applying fuzzy set theory. The Chungju reservoir basin was selected as a study basin and the storm events of July, 2006 are used to study the applicability of the developed index. The related factors for flood control effect are fuzzified, the acceptable failure region is divided from the system state to evaluate the flood control effect using developed flood control effect index. The flood control effect index were calculated by applying to the study basin and storm events. The results show that the developed index can represent the flood control effect of a reservoir more realistically and objectively than the existing index.

현재 국내에서 주로 사용되고 있는 홍수기 다목적댐의 홍수조절효과에 대한 정량적인 평가지표로는 유량조절률, 저수지 방류율, 저수지 저류율, 저수지 이용률 등이 있다. 이러한 평가지표들은 유입량, 방류량, 저류량 등의 자료를 단순 비교하는 방법을 사용하고 있는데, 홍수조절효과 평가지표 산정식에 사용되는 자료들이 가지는 불확실성이 평가에 고려되지 못하고 있으며, 저수지에서 얻을 수 있는 자료만을 사용하기 때문에 저수지 하류 지점에서의 홍수조절효과를 적절히 평가하지 못하고 있다. 또한 이러한 지표들은 수자원 시스템의 설계에 있어서 허용 가능한 부분적인 실패를 고려하지 못하는 등의 문제점이 존재하므로, 홍수조절효과를 정량화 할 수 있는 새로운 지표의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 각종 변수들이 가지는 불확실성, 댐 하류지점에서의 홍수조절효과, 수자원 시스템에서 허용 가능한 부분적 실패를 고려하기 위하여 홍수조절효과 정량화 지표 개발에 fuzzy 집합이론을 적용하였다. 본 연구를 통해 개발한 홍수조절효과 정량화 지표를 이용하여 다목적댐의 홍수조절효과를 평가하였다. 연구 대상 유역으로는 충주댐 유역을 선정하였고, 대상 홍수 사상으로는 2006년 7월의 홍수사상을 적용하였다. 개발한 홍수조절효과 정량화 지표를 이용하여 홍수조절효과를 평가하기 위해 관련 인자들을 퍼지화하고 시스템의 상태로부터 허용 가능한 부분적인 실패 영역을 구분하여 홍수조절효과 정량화 지표를 산정하였다. 적용결과, 본 연구를 통하여 개발된 통합 신뢰도-취약도 지수는 저수지의 홍수조절효과를 기존의 지표보다 구체적이고 객관화하여 나타낼 수 있었다.

Keywords

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