• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.39-44
• /
• 2016

최근의 이상기후로 인하여 수공구조물의 안전성이 재고되고 있으며, 이에 따라 수공구조물의 붕괴에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히 제방 등 수공구조물의 월류로 인한 붕괴로 발생하는 홍수파 선단의 초기 이동속도는 제내지의 위험성을 예측하고, EAP(Emergency Action Plan) 등을 수립하는 기초자료가 된다. 이러한 선단홍수파의 정확한 예측을 위해 수리실험이 다수 수행되고 있으나, 많은 연구에서 초기의 홍수파 선단에서 발생하는 표면장력에 의한 축척효과(Scale effect)를 고려하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 계면활성제(surfactant)와 영상 분석 장비를 이용한 표면장력 도출 수리실험 및 급 개폐가 가능한 수조를 이용한 홍수파 전파 실험을 통하여, 계면활성제 농도와 표면장력 관계, 표면장력과 홍수파 전파속도 관계, 표면장력과 Weber Number 관계를 도출하여, 초기 홍수파 선단에서 발생하는 표면장력에 의한 축척효과 보정계수 및 축척효과를 받지 않는 한계조건(critical condition)을 제시하였다. 연구결과 Weber Number가 약 12.2 이하일 경우 보정 계수가 필요한 것으로 나타났으며, 그 이상인 경우 축척효과를 무시할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제56권11호
• /
• pp.775-784
• /
• 2023

최근 이상기후로 수공 구조물의 설계빈도를 상회하는 극한호우의 증가 경향이 뚜렷함에 따라 과거에 설계된 농업용 저수지의 안전성 검토가 필요하다. 그러나 한국농어촌공사 관할 일정 규모 이상의 저수지를 제외한 지자체 관리 저수지는 비상시 긴급 방류가 가능 저수지는 전무하다(13,685개소). 이러한 경우 이동식 사이펀을 현장에 빠르게 투입하여 사전 방류하는 방법이 긴요하며, 본 연구에서는 사전 및 긴급방류 기능을 동시에 수행할 수 있는 직경 200 mm, 최소 수위차 6 m, 420(m²/h), 10,000(m²/day)의 이동식 사이펀을 경주시 유금저수지를 대상으로 적용 가능성을 평가하였다. 테스트베드인 유금 저수지는 1945년 준공되어 공용기간이 78년 정도 경과한 시설물로 수문학적 안정성 분석 결과 현재 댐마루 구간의 최저높이는 27.15(EL.m)로 검토 홍수위 27.44(EL.m) 보다 0.29 m 낮아 제방을 통한 월류 가능성이 있고 여유고도 1.72 m 부족한 것으로 나타나 수문학 안전성을 확보하지 못하는 것으로 검토되었다. 유금저수지는 수위-유량 계측이 주기적으로 이루어진지 얼마 되지 않아 저수지의 수위-유량 관계 곡선식을 명확하게 확립하기 어려워 수위-용적 곡선을 임의로 도출하였으며 도출된 곡선을 기반으로 중소규모 노후저수지 운영 알고리즘을 통해 사전방류시간, 여수로 방류량을 고려하고 빈도별 홍수량에 따른 저수지 월류시간을 예측함으로써 사전에 대피 시간을 확보하고 붕괴위험을 저감할 수 있는 기술을 확보하였다. 직경 200 mm 이동식사이펀 1열 기준, 30년 빈도 홍수량 유입 시 상한수위 기준 80% 수준(약 30,000 m²)을 유지하면서 주민대피 시간(약 1시간)을 확보할 수 있는 최적 사전방류시간은 12시간 이전으로 분석되었다. 중소규모 노후저수지를 대상으로 사이펀 활용 사전방류기술 및 저수지 운영 알고리즘에 따라 이상기후 대비 사전에 방류를 시행하고 관리자의 의사결정을 돕는다면, 저수지 붕괴 위험지역 내의 주민들의 안전을 확보하고 주민대피 지원체계 구축을 통해 주민들의 불안감 해소, 저수지 위험상황 시 위험회피 수단 제공으로 위험요소 감소가 충분히 가능하다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권3B호
• /
• pp.271-281
• /
• 2008

본 연구는 도시지역의 토지이용 및 건축 측면에서 방어침수위 설정방법으로 과거 침수실적을 적용하는 방법, 인근하천의 기준홍수위를 연장하는 방법, 강우빈도별 시나리오에 의한 내수침수 모의방법(하천 및 소유역 임계지속기간) 등 네 가지 방법을 검토하고, 서울시 중랑천 연변의 장안배수분구를 사례로 적용하여 결과를 비교 분석한다. 분석 결과, 인접하천의 기준홍수위를 단순연장하는 방법을 제외하고는 다소의 차이는 있으나 대체로 유사한 결과를 보였다. 침수원인이 내수침수에 의한 지역일 경우에는 방어침수위로 침수실적자료를 이용한 과거 최대침수위를 적용하거나, 인근하천의 계획홍수량을 발생시키는 강우사상에 대한 내수침수 모의결과를 적용하는 것이 합리적일 것으로 판단된다. 다만, 과거 침수실적자료의 구축이 미비하고 내수침수가 주된 침수원인인 지역에서 인근하천의 기준홍수위를 적용할 경우에는 주의보수위나 경보수위를 적용하는 것이 합리적인 것으로 판단되며, 당해지역의 주된 침수원인이 외수범람(하천월류, 제방붕괴 등)에 의한 지역일 경우에는 인근하천의 계획홍수위를 적용하는 합리적인 것으로 판단된다. 한편 각각의 방법에 의해 산정된 방어침수위의 타당성 여부를 판단하기 위해 해당 방어침수위 이하 건축물의 거실용도 사용을 제한하는 경우에 대해 경제성분석을 실시한 결과, 모든 방법들이 경제적 타당성이 없는 것으로 나타난 한편, 소유역의 임계지속기간의 내수침수를 모의한 경우 비교적 B/C Ratio가 비교적 높게 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권5호
• /
• pp.137-145
• /
• 2008

이 연구는 계획규모를 초과하는 홍수량으로 인하여 예상되는 하천범람피해를 경감하기 위한 지하방수로 계획에서의 적정 위치선정 및 규모를 결정하기 위한 기초분석기술에 대한 것으로서, 1998년과 2001년에 집중호우로 일부제방의 범람 및 붕괴에 의해 막대한 손실이 발생한 중랑천을 대상으로 하였다. 지하방수로의 유입부 위치는 200년 빈도홍수에 취약한 서울시경계, 당현천 합류부, 월계 1교, 묵동천 합류부의 4곳을 후보지로 선정하였고, 유출부는 국공유지로서 사용이 가능한 중랑천하구부와 한강의 반포대교 우안부을 선정하였다. 유입부의 월류고별 횡월류량을 산정하고 홍수저감효과를 분석하였다. 검토결과, 유입부의 위치는 당현천 합류부가 적정한 것으로 판단되었는바, 이곳에 지하방수로 유입부를 설치하였을 때 홍수저감효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 지하방수로의 적정규모검토를 위해 방류구 운영규칙을 단순저류, 일정률, 일정량, 일정률+일정량의 혼합방류의 4가지 방식을 기본으로 하는, 총 8가지 경우를 적용하여 비교 분석하였다. 200년 규모의 홍수에 대응하는 지하방수로의 적정규모를 검토한 결과 방수로의 크기는 단순저류(Rule D)일때 가장 큰 규모인 직경 12 m로 분석되었고, 일정률 방류(Rule E)에서는50%방류에서 직경 9 m, 일정량 방류(Rule F)에서는 직경 8 m, 일정량 + 일정률 방류(Rule G)의 경우는 직경 7 m로 각각 산정하였다. 이 연구에서 제시한 검토과정은 하천제방의 범람으로 연안의 침수피해가 막대할 것으로 예상되는 경우에 EAP 차원에서의 방수로 건설 계획에 유용할 것으로 판단된다. 또한, 중랑천 방수로를 건기시에는 서울시와 의정부지역을 연결하는 지하 도로로 활용하는 방안을 함께 고려함으로써 방수로의 활용성을 크게 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.