• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.115-127
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• 2009

최근 한반도에서는 이상기후 및 기후변화의 영향으로 인한 피해가 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 자료기간에 따른 확률강우량의 변화 특성에 대하여 분석하였다. 분석 대상 자료는 기상청에서 관할하고 있는 관측소 중에서 비교적 장기간의 자료를 보유하고 있는 14개 지점을 선정하였다. 선정된 지점에서 강우자료의 관측년수를 기준으로 5가지 경우로 구분하여 빈도해석을 실시하였다. 빈도해석 결과, 우리나라 대부분 지역에서 확률강우량이 뚜렷하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 관측된 강우량 자료와 확률강우량 자료를 이용한 변동성과 경향성 분석을 실시하였다. 통계적 분석 결과에서 강우자료는 변동성과 경향성이 거의 나타나지 않았으나, 확률강우량 자료에서는 변동성과 경향성이 다수 나타나는 것으로 분석되었다. 또한 대부분의 지점에서 변동성 및 경향성에 의해 확률강우량이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 확률강우량의 변화에 대한 수공구조물 등의 설계 및 기존의 홍수 방어능력에 대한 검토 필요성을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.126-126
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• 2023

최근 대한민국에서는 기후변화로 전국 각지에서 돌발성 호우와 태풍의 강도 및 발생빈도가 높아지고 있다. 이에 따라 주요 국가시설이 위치한 해안 도시의 2차원 3차원 모형을 통해 극한 조건하 침수 분석을 수행하였다. 먼저 해양수산부 "2019년 전국 심해설계파 보고서"를 기반으로 극치분포 중 Weibull 분포를 이용하여 극한 조건, 1,000년부터 1,000,000년 빈도의 재현기간의 파도 높이와 풍속을 계산하였다. 계산 결과를 SWAN(Simulating WAves Nearshore)의 입력값으로 해상에서 100m 간격의 파고 높이를 계산하였다. 이때 100m 간격으로는 방파제 지형을 정확히 해석하지 못하였기에, 상세파고 계산을 위한 Nesting 기법을 이용하여 20m 간격의 파고 결과를 도출하였고, 해안 도시 인근 해상에서 10.916m의 파고를 예측하였다. 또한, 예측된 파고를 이용해 EurOtop(2018) 매뉴얼의 경험식을 기반으로 연구 유역으로 유입되는 월류량 계산에 사용하였다. 결과로 16방위 중 SSE 방향, 1,000,000년 빈도 재현기간 조건에서 0.0306cms/m의 월파량을 예측했다. 예측된 자료를 바탕으로 2차원 침수해석은 FLO-2D 모형, 3차원 침수해석은 FLOW-3D 모형을 이용하였다. 2차원 침수해석 결과 주요 지점에서 0.18~0.33m의 침수가 예상되었고 3차원 침수해석 결과 동일한 지점에서 0.240~0.333m의 침수가 예상되었다. 모의 결과 2차원과 3차원 모형 간 침수 예측 결과가 0.3cm에서 6.1cm의 차이를 나타내어 모형 구축이 합리적으로 이뤄졌다고 판단하였으며 연구 유역에서는 침수가 예상된다는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 기후변화에 따른 해안에 위치한 주요 도시지역과 국가 주요 시설물에 대한 침수해석을 실시하였고 분석결과를 생명과 재산을 보호하기 위한 대피계획 등 재난예방대책 수립에 활용할 수 있음으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.16-16
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• 2018

최근 국가시설물에서는 집중호우 등으로 인한 대상 부지 내의 홍수 발생 시 주요시설물에 기능 마비가 발생할 수 있고, 궁극적으로는 대규모 사고로 이어질 수 있기 때문에 외부침수에 대비할 수 있는 위험도 분석이 필요하다. 대상 부지에서의 외부침수의 원인으로서는 LIP(Local Intensive Precipitation)에 의한 홍수 발생조건, 인근에 댐, 제방 등이 위치한 경우 이들 시설물의 붕괴에 따른 홍수류의 원전 유입, 지진해일/폭풍해일에 의한 바다로부터의 홍수 유입 등이 대표적인 예이다. 따라서 대상 부지 및 그 SOC시설물의 안전도를 높은 수준에서 관리하기 위해서는 극한홍수가 유입될 때 침수심, 침수유속, 침수시간, 침수강도 등의 재해도를 분석하여야하고, 이들 SOC시설물의 취약도 평가를 실시하고 재해도와 취약도를 결합한 연계분석을 통하여 위험도를 재평가하여야 한다. 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 대해서 LIP(극한강우) 조건을 빈도별 분석하였고, 기후변화에 의한 가능최대강우량(PMP)의 재포락을 실시하고, 이를 확률강우조건과 비교 검토하였다. 대상부지에서의 RCP4.5와 RCP8.5 조건하에서 발생빈도-지속시간-극한강우량과의 상관도를 제시하였다. 지형분석의 고도화 및 수문분석을 통한 LIP를 이용한 극한 홍수량의 산정을 실시하였고, 수리분석에 의한 극한홍수조건의 침수해석을 실시하였다. 침수해석을 통한 수리변량(침수심, 침수강도, 침수지속시간 등)을 산정하였고, 침수해석결과에 주요지점별 발생빈도-지속시간-침수위의 관계를 재해도로 제시하였다. 본 연구 결과 집중호우 조건하에서 국가 주요시설물에서의 침수심, 침수강도 등에 대한 새로운 재해도 곡선을 산정함으로써 중요한 SOC시설물의 내수 설계, 홍수 방지기능 설계, 홍수 방지 대책 및 절차의 고도화 및 홍수 저감 기능 평가에 기준이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1187-1191
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• 2008

우리나라는 기상이변에 따른 게릴라성 집중호우의 빈도 및 강우량이 해가 거듭할수록 증가함에 따라 이로 인한 피해지역의 범위 및 피해액이 계속 증가하고 있는 실정이다. 이에 국가 및 각 연구기관들은 전국의 자연유역 및 도시유역에 대해 홍수범람의 예상지역 및 대피지도 작성 등을 통해 재해에 대한 사전 피해예방및 보험제도 등으로 그 피해를 경감하고자 각종 사업 및 연구를 활발히 진행하고 있다. 이러한 연구에 주로 이용되는 것이 지리정보시스템(GIS)으로서, 기존 수작업 과정 등을 통해 소요되는 많은 시간과 비용적 투자를 획기적으로 줄이면서도 보다 정밀도 있는 홍수범람지도를 작성하는데 크게 이바지 하고 있다. 하지만 강력하고 광범위적인 기능의 GIS 프로그램에 대한 이해 및 원시자료의 부족과 이 자료들을 이용한 실제 지형 구축 및 편집 등의 어려움으로 GIS를 이용한 홍수범람해석은 여전히 실무에서 널리 적용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적 적용성 및 범용성을 고려하여 자연유역이 대부분 포함되는 지방2급 고부천 유역을 대상으로 최근 토목 전반의 평면적 2D설계 개념에서 입체적 3D설계로 변화하는데 중요한 역할을 하고 있는 Autodesk사의 Civil 3D를 이용하여 수치지형도 및 측량데이터 등 다양한 원시자료로부터 실제 지형과 매우 유사한 3D 지형을 구축하고, Civil 3D의 3rd Party 프로그램인 Engineered Efficiency사의 EE HEC-RAS Tool을 이용하여 하천정비 기본계획 및 소하천정비 종합계획 등 실무에서 홍수위 계산에 가장 많이 이용되는 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 전 후처리를 연계함으로서 빈도별 홍수위에 따른 홍수범람 수심 및 범람지역 등을 산정하였다. 본 연구는 실무 설계에서 가장 많이 이용하는 Autodesk 프로그램의 적용을 통해 기존 GIS개념 및 프로그램의 이해부족과 편집의 어려움을 해소하여 실무적 홍수범람해석에 시간적, 비용적 효율성을 높이고 기존 수작업의 오류를 보완함으로서 보다 정밀한 홍수범람해석 및 치수경제성 분석에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.486-490
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• 2017

도심지에서의 침수피해는 이상홍수 및 국지성 호우 시 우수관거 시설기준 미달, 펌프장 등 배수시설이 설치되지 않아 하천의 계획홍수위보다 제내지의 지반고가 낮은 저지대 지역에서 많이 발생하고 있다. 특히, 내수침수의 경우는 외수에 따른 범람보다는 국민의 재산과 인명피해에 직접적인 영향을 미치므로 침수피해 위험도가 높은 지역의 주민에게 그 지역의 침수빈도와 범위를 인지시키고 사전대응 능력을 향상시킬 필요가 있다. 따라서 연구의 목적으로 매년 피해가 발생한 이력이 있는 위험지구에 대해 전국단위 시군구별 침수피해 지도를 작성하여 침수심 산정과 피해액 예측할 수 있는 기초자료로 활용하고, 주민들의 신속한 대처를 통해 그들의 생명과 재산을 보호하여 재난 안전 국가 이미지 제고에 기여하고자 한다. 본 연구에서는 도심지 유출모형인 XP-SWMM을 활용하여 내수재해 위험요인에 대한 전국을 해석하는 것에 한계가 있어 풍수해저감종합계획에 수록된 XP-SWMM모의 분석 결과 값을 활용하고자 하였다. 기 수립된 전국 풍수해저감종합계획의 과거 피해 자료를 바탕으로 이상 집중호우나 태풍의 내습 시 풍수해 피해 발생 가능성이 제일 높은 지역을 연구범위 대상지역으로 선정하였다. 그 중 풍수해의 주요 원인으로서 태풍, 집중호우 및 해일로 인한 피해발생 빈도가 높은 지역이면서 하천재해 및 내수침수 피해가 많은 경기도 동두천시를 연구대상 지역으로 선정하였으며, 대상지 유역 현황과 지형정보 및 빈도별 침수심을 조사하였다. 수록된 내용에 따르면 경기도 동두천시는 우수관망의 밀도가 높은 4개 위험지구를 내수재해 발생가능성 지역으로 선정하여 10년, 20년, 30년, 50년, 100년, 200년 6개 빈도에 대해 XP-SWMM 모의를 실시하였다. 이와 같이 수록된 각 빈도에 대한 모의 결과 값을 GIS기술을 이용하여 디지털화 하고 부가적인 분석을 위한 GIS데이터화 하는 내삽법을 선정하여 침수면적 및 침수심을 산출하였다. 그러나 면적비교를 통해 모의 결과 값을 디지털화 하는 과정에서 많은 오차가 발생되는 것을 확인하였고, 이를 보완하기 위해 좌표보정 자동화 프로그램을 개발하여 이러한 문제점을 제거하여 신뢰도를 향상시켰다. 이렇게 계산된 연구 대상지역의 침수심과 침수면적을 활용하여 지도제작 표준 지침서 및 가이드라인을 제시하여 한국형 호우피해 지도제작 기술개발에 기여하고, 비구조적 대책으로서 이상홍수에 대한 위험도를 파악하여 지역별 도심침수 방지를 위한 대비체계를 구축하는 등 위험지역에 대한 사전분석 및 활용에 기초자료로 도움이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.374-374
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• 2019

지구온난화의 영향으로 기상이변으로 인한 피해가 증가하여 이를 예방하기 위해 풍수해 피해 예측의 필요성이 증가하였다. 이에 따라 관련 기관 및 지자체별로 각자 다른 필요성과 목적에 ?라 다양한 형태의 풍수해 관련 피해예상도가 작성되어 왔다. 풍수해 피해예상도 작성을 위해서는 시간적, 경제적 비용이 많이 소모되며, 일반적으로 정해진 빈도에 의해서만 작성되기 때문에 다양한 빈도의 작성은 불가능하다. 본 연구에서는 빈도별 홍수량과 빈도별 피해예상도를 활용하여 피해예상도를 작성하기 위해 보간기법을 마련하여 적용하고자 한다. 풍수해 피해예상도는 과거의 침수흔적과 홍수범람해석을 통하여 침수가 예상되는 지역을 미리예측한 지도로 방재대책 수립 및 재해정보지도 작성을 위한 기본 자료로 활용하는데 목적이 있다. 데이터의 보간은 불연속적으로 주어진 데이터 점들을 이용하여 그 점들 사이의 값을 추정하는 방법의 한 종류로 활용하는 데이터에 따라 보간기법이 달라진다. 보간법은 선형보간, 라그랑제 다항식 보간, 네빌레의 반복 보간, 뉴튼 다항식에 의한 보간법 등이 존재한다. 각 보간법의 내용과 특성, 활용법을 분석 비교하여 피해예상도 보간기법 모듈에 적용할 수 있는 방법을 제시하였다. 빈도별 홍수량과 빈도별 피해예상도를 활용하여 보간 기법을 적용하기 매우 제한적이며 여러 보법 중 특성을 파악했을 때 선형보간법이 가장 적합한 방법이라 판단된다. 또한, 선형보간을 위한 변수로 확률빈도보다는 홍수량 자료를 사용하는 것이 정확도를 더 향상시킬 수 있으며 침수흔적도와 DEM을 사용하여 침수용량을 파악하고 피해예상도를 선형보간하여 작성한다. 침수용량을 파악하여 선형보간하여 침수용량에 대한 임의의 홍수량을 산정하고 이를 바탕으로 피해예상도를 홍수량과 침수용량에 대한 관계를 정리하였으며 피해예상도를 선형보간하여 작성할 수 있다. 선형보간하여 작성된 피해예상도는 빈도별 강우와 실시간 지속 강우를 기반으로 해당 지역에 대한 침수 피해 예상에 활용 할 수 있다.

• 물과 미래
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• 제14권4호
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• pp.35-52
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• 1981

본 연구는 전국 주요 지점에 대한 월별, 계절별 및 연우량을 기본자료집단으로 하여 지점 및 지역 빈도 해석을 실시함으로써 면적 강우량을 산정한 내용이다. 기본자료집단은 전반기(1916년∼1944년; 29년간)와 후반기(1960년∼1979년; 20년간)로 양분하여 처리하고 비교 검토하였다. 지점 빈도해석에 있어서 적정 분포형은 변수변환법을 적용하고, $$-test 법을 이용하여 정규성 검정으로 설정하였으며, 지역 빈도 해석은 지형인자와 수문기상학적 인자를 고려하여 전국을 5개권역으로 구분하고 Thiessen 방법과 등우선법(Isohyetal Method)을 적용하여 비교 검토하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 성과는 아래와 같다. 1) 전반기 자료집단에 의한 전국의 면적 강우량치는 후반기 자료집단에 의한 해석 결과치보다 70∼80mm 작은 값을 나타내고 있으므로 보아 현재까지의 1,150mm를 1,180mm 정도를 상향조정함이 바람직하다고 생각한다. 2) 전국을 5개 권역으로 구분하여 연평균 면적 강우량을 산정한 바, 춘계의 면적 강수량이 타계절에 비하여(약 5신) 크게 증가하고 있음은 수자원 적기 확보 방안 수립에 특기할 점이라 하겠다. 3) 면적 강수량 해석은 권역별로 구분하여 등우선도법으로 해석함이 합리적 방법이라고 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.387-387
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• 2020

본 연구에서는 LIP에 의한 극한강우로부터 발생되는 극한홍수량을 산정한다. Huff 형 강우시간 분포를 기후변화 시나리오별로 적용하고, 원전주변지역에서의 상세한 토지이용조건의 변화를 고려하여 빈도별 홍수량을 산정한다. 외부침수해석의 정교화를 위한 상세 지형자료를 구축하고, 원자력발전소 부지의 상세 DEM 자료를 생성한다. 이를 위해서 원자력발전소 부지에서 건물, 연석, 도로 등의 영향을 분석하고 토지이용상황에 따른 조도계수를 산정한다. 또한 원전지역에서의 외부침수재해도 분석을 위해서 국립해양조사원에서 검토한 기후변화를 고려한 조위분석 자료를 외부경계조건으로 설정한 후 부지에 대한 2차원 수리분석을 실시한다. 침수심, 침수유속, 침수시간, 침수동압력 분석 등 2차원 침수해석결과를 바탕으로 발생빈도별 침수심, 침수강도 등의 정량적인 분석을 통해서 빈도별 재해도 곡선을 개발한다. 그리고 원전지역에서의 외부 침수에 대한 대표적인 재해도 곡선을 산정하기 위하여 재현기간별 지속시간에 따른 침수심을 분석하고 정리한다. 재현기간별 침수심에 대해 확률 분포형을 적용하기 위해서 AIC검증을 통한 분포형의 적합성을 분석을 실시한다. 또한 재현기간별 지속시간에 따른 침수심들 간의 상관관계를 분석하여 분포형에 적용한다. 적용된 분포형을 몬테칼로 시뮬레이션을 통한 대표적인 확률론적 외부 침수 재해도 곡선을 산정한다. 본 연구를 바탕으로 원전 부지 및 그 부속 시설물(SSC)의 홍수방지 기능과 홍수 대비 시설물에 대한 적용 절차의 신뢰성, 홍수 저감 및 대응 전략에 대한 정량화가 가능하여 원전 홍수 위험에 대한 정량적인 평가 지원이 가능하겠다. 고려할 외부 홍수와 관련된 원전 내부시설 및 장비에 대한 상세한 모델링 절차, 특정 시나리오에 대한 홍수 방지 및 예방과 관련한 SSC의 정량화, 홍수저감 활동과 관련된 통제실 외부 시설물에 대한 수동 조작에 대한 평가가 이루어질 수 있겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.93-93
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• 2016

최근 증가하고 있는 기후변화에 의해 설계빈도를 상회하는 강우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이로 인한 도시유역의 내수범람 피해가 증가하고 있다. 도시유역에서 발생하는 침수 피해의 경우 인적 물적 자원이 집중되어 있는 도시의 특성으로 인해 침수로 인한 직접적 피해 규모가 상당할 뿐만 아니라 침수 발생 후 세균 및 박테리아에 의해 발생하는 수인성 전염병의 유행 등과 같은 2차적 피해 또한 심각한 사회적 비용을 초래할 수 있어 도시유역의 침수 피해를 저감시키기 위한 대책이 절실히 요구되어지고 있다. 도시유역의 침수를 예방하기 위한 대책은 구조적 비구조적 대책으로 구분되어 질 수 있으며 구조적 대책의 경우 침수 피해 예방에 직접적인 효과를 낼 수 있다는 장점이 있으나 대규모 사업예산 및 사업 기간으로 인해 직접적 효과를 보기까지 상대적으로 긴 시간이 필요할 뿐만 아니라 사업 진행 중 대상지역 거주민들의 민원으로 인한 갈등 조정 등으로 인해 사업실행에 어려움을 겪고 있다. 이러한 측면에서 비구조적 대책의 일환인 수치해석을 통한 침수피해 재현 및 침수원인 파악을 통한 구조개선 제안은 구조적 대책의 단점을 보완할 수있는 좋은 대안이 될 수 있다. 도시유역의 경우 비도시유역과 대조적인 차이점으로는 높은 비율의 불투수층, 복잡한 지형, 다수의 인공 구조물 및 배수관망 시스템 등을 들 수 있으며, 침수해석 모형의 정확도를 높이기 위해서는 복잡한 지형의 효율적인 처리가 무엇보다 중요하다. 일반적으로 이용되는 2차원 침수해석 모형들은 직교구조 격자 또는 비구조 격자를 이용하여 지형을 묘사하고 있으며 DEM 자료를 직접 사용하는 직교구조 격자의 경우 지형 데이터 생성이 상대적으로 쉽다는 장점이 있으나 복잡한 지형을 표현하기 위해서는 불필요한 지역까지 높은 해상도를 이용해야 하며 이로 인하여 모의시간이 지나치게 길어지는 문제점이 발생한다. 비구조 격자의 경우 상대적으로 복잡한 도시 유역을 잘 묘사할 수 있다는 장점이 있으나 격자망 생성에 필요한 데이터가 많고 격자망 생성에 지나치게 많은 시간과 노력이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 위에서 언급한 두 가지 방법의 장점만을 취할 수 있도록 메쉬 세분화 기법을 이용한 2차원 침수해석 모형을 개발 하여 복잡한 지형은 고해상도 메쉬를 이용하여 보다 자세히 묘사하고 상대적으로 복잡하지 않은 지형은 저해상도 메쉬를 이용하여 계산시간을 단축시킬 수 있도록 하였다. 수치해석 기법으로는 엇갈림 격자를 이용하는 Leap-Frog 기법과 유한차분 (Finite difference Method)기법을 이용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.398-398
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• 2020

대도시 상류부에 위치한 댐의 과도한 방류 또는 급작스러운 붕괴는 대규모의 인명 또는 재산피해를 야기할 수 있으며, 다양한 댐 유입량 조건에 따른 침수양상을 파악하는 것은 수재해 대응능력 향상에 필수적이다. 그러나 다양한 과다한 댐 방류 또는 붕괴유량에 따른 침수 범위는 도시의 내수침수와 달리 매우 넓은 지형조건을 고려하며 침수 범위가 광범위하게 나타날 수 있다. 이는 다양한 댐 유입량 조건에 따른 침수 지도를 생성 및 파악하는데 어려움을 가중시키며, 특히 댐 운영에 따른 침수양상을 실시간으로 파악하는데 어려움을 가중시킨다. 본 연구에서는 저빈도부터 PMF(Probable Maximum Flood) 조건까지의 다양한 댐 유입량자료를 바탕으로, 1차원 하천홍수해석을 실시하였다. 연구 대상으로 팔당댐에 대한 댐 해석을 실시하였으며, 팔당댐 하류에 위치한 서울시에 대한 영향을 분석하였다. 1차원 해석 결과로 산정되는 각하도 단면 별 홍수위자료와 GIS을 연계하여 다양한 발생빈도를 나타내는 유입량에 대한 침수지도를 생성하였으며, 기존에 제시된 발생빈도에 따른 침수지도 외에 임의 빈도의 침수지도를 실시간으로 생성할 수 있는 랜덤포레스트 회귀 모형을 구축하였다. 위의 과정들을 통해 다양한 유입량 조건에 따른 연구대상 지역에서의 침수예상도를 분석할 수 있었으며, 서울시 전반적으로 나타날 수 있는 침수심의 공간적 분포를 파악할 수 있었다. 주어진 침수 지도를 이용하여 서울시에 대한 인구 및 건축물의 경제적 가치 자료를 이용하여 추가적인 홍수 위험도 분석이 가능할 것으로 보이며, 임의 빈도에 대하여 실시간으로 침수를 예측할 수 있는 랜덤포레스트와 연계할 수 있다. 제시된 방법론은 댐의 과다한 방류량과 붕괴 현상을 재현하며, 도시의 수재해 대응능력 향상을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 보인다.