Numerical Comparisons of Flow Properties Between Indivisual and Comprehensive Consideration of River Inundation and Inland Flooding

Due to the climate change, torrential rain downpours unprecedentedly, and urban areas repeatedly suffer from the inundation damages, which cause miserable loss of property and life by flooding. Two major reasons of urban flooding are river inundation and inland submergence. However, most of previous studies ignored the comprehensive mechanism of those two factors, and showed discrepancy and inadequacy due to the linear summation of each analysis result. In this study, river inundation and inland flooding were analyzed at the same time. Petrov-stabilizing scheme was adopted to capture the shock wave accurately by which river inundation can be modularized. In addition, flux-blocking alrotithm was introduced to handle the wet and dry phenomena. Sink/source terms with EGR (Exponentially Growth Rate) concept were incorporated to the shallow water equations to consider inland flooding. Comprehensive simulation implementing inland flooding and river inundation at the same time produced satisfactory results because it can reflect the counterbalancing and superposition effects, which provided accurate prediction in flooding analysis.

하천범람과 내수침수의 개별적·복합적 고려에 따른 흐름 특성의 수치적 비교

기후변화에 의해 전례없는 폭우가 빈번하게 내려 도심지에서는 인명 및 재산 손실 등의 침수피해를 반복적으로 겪고 있다. 도심지 침수의 두가지 주요 인자는 하천범람과 내수침수이다. 그러나, 기존 대부분의 연구에서는 침수의 두가지 주요 인자에 의한 복합적인 기작을 무시하고 각 결과를 단순 선형합으로 침수 영향을 산정하여 부정확한 결과를 도출하였다. 본 연구에서는 내수침수와 하천범람을 동시에 모의하여 분석하였다. 하천범람 해석을 위해 Petrov 안정화 기법을 적용하여 충격파의 전달을 정확하게 포착할 수 있도록 하였으며, Flux-blocking 알고리즘을 탑재하여 마름/젖음을 안정적으로 모의하였다. 또한 EGR 기법에 의한 생성/소멸항을 천수방정식에 추가하여 내수침수 해석 모듈을 반영하였다. 내수침수와 하천범람을 동시에 모의하는 경우 침수와 범람에 의한 흐름의 상쇄효과와 중첩효과를 보다 정밀하게 반영할 수 있으므로, 개별합으로 산정한 결과에 비해 정확한 결과를 도출할 수 있었다.