기후변화로 인한 극한 강우사상의 빈번한 발생과, 도시화로 인한 토지이용의 변화로 도시유역의 침수피해가 많이 발생하고 있다. 도시에서의 홍수배제는 우수관거에 의존하고 있으며, 대부분 집중호우의 발생이후 하수도 시스템의 용량부족으로 침수가 발생하고 있다. 이러한 도시유역의 침수방지를 위한 내수배제시설에는 배수문, 배수펌프, 유수지, 우수관거 등이 있다. 도시유역에서의 침수피해는 지역 물 순환을 고려한 내수배제를 위해 내수 및 외수를 함께 고려하여야 하고, 유역의 재산상 피해와 밀접한 관계가 있어, 원활한 홍수량 배제 및 침수피해의 감소를 위해 각각 시설별 정확한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 상습침수가 발생하는 도시유역으로 서울시의 도림천 유역을 선정하였다. 도림천 유역은 최근 폭우발생시 침수 피해가 빈번히 발생한곳이다. 도림천 유역은 관악산에서 발원하여 관악구, 구로구, 동작구등 도심지를 관통하며 하천의 일부가 복개되어 도로로 사용되고 있다. 도림천 유역은 총 17개의 배수분구로 구분되어 있으며, 침수피해는 복개되지 않은 부분에서의 하천의 범람, 하수관거 및 펌프장의 내수배제 불량 등의 원인에 의해 발생하고 있다. 본 연구에서 연구대상지역으로 선정한 곳은 신림3, 4 배수분구이며, 이러한 도림천 유역에 대하여 내수배제시설의 효율을 알아보기 위해 적용 가능한 내수배제시설을 선정하고, 시설별 내수 침수 저감율을 산정하였다. 불투수율이 높은 도시유역 유출특성을 고려한 홍수의 정확한 예측을 위해 도시유출모형인 SWMM 모형을 이용하여 관거에서 우수의 흐름을 모의하였고, 이 결과 발생한 월류량을 홍수범람해석 모형인 FLUMEN의 입력자료로 사용하여 범람해석을 실시하였다.

기후변화 및 도시화 등의 요인으로 인하여 증가하는 불확실성에 대처하기 위하여 건설되는 홍수저류지 형태의 치수시설 물이 기존의 치수시설물과 연계되어 치수능력을 극대화 할 수 있는 설계기준과 절차의 제시를 위하여 본 연구가 수행되었다. 본류의 홍수위 증가량에 대비할 수 있는 저류지용량결정, 저류지용량이 주어져 있을 경우의 본류의 홍수위 저감효과산정 등에 적용할 수 있는 다양한 시나리오 하에서의 분석을 위한 절차를 제시하였다. 기존 설계홍수량 산정절차에 근거한 IDQ (Intensity-Duration-Quantity) 분석을 이용하여 임의지속시간에서의 설계홍수수문곡선 산정기법을 제시하였고 그 활용사례를 제시하였다. IDQ 분석을 통해 산정한 강우량을 기반으로 등가첨두 수문곡선을 산정할 수 있으며, 기존 수문곡선 과 동일한 지속시간 하에서 하천의 수위가 높아질 수 있는 저빈도 수문곡선과, 기존 수문곡선과 동일한 첨두홍수량을 지니지만 강우지속기간의 증가로 인해 유출체적이 증가하는 수문곡선, 기존 수문곡선에 비해 하천의 수위 및 수문곡선의 부피 모두 증가하는 수문곡선 등 다양한 형태의 수문곡선에 대한 시나리오해석을 가능하게 한다.

설계홍수량 산정 시 일반적으로 활용하는 합성단위도법에 대한 개선안을 제시하였다. 본 연구에서는 합성단위도의 형태를 결정짓는 첨두 비유량과 첨두시간의 결정을 위하여 첨두수문량과 유역의 지형공간적 형상계수간의 회귀분석을 시행한 결과, 유역의 단순 공간적 기하요소보다는 형상계수의 결정계수가 뚜렷이 높았으며, 유역의 지형특성영향을 독립적으로 검토할 경우 결정계수가 0.52～0.69에 그쳤으나, 지형특성이 조합된 형상계수를 이용하여 민감도분석을 해보면 결정계수가 0.73～0.81로 개선된 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 단위도를 적용할 수 있는 적합한 유역의 면적은 대략 500～700km2이라 볼 때, 이러한 영역에서 유역유출모의를 통한 본 연구의 합성단위도를 검증한 결과, 특이값이 발생하는 유역을 제외하고 본 연구결과의 상대오차가 1.7～29.0%(평균 11.6%)의 수준을 보여주었다. 합성단위도법 적용에 관한 기존사례(KICT, 2000)는 상대오차가 35.0～64.9%(평균 46.7%)를 보여주어 본 연구의 제안식이 기존에 비하여 개선된 결과를 보여주고 있다.