A small dam is of hydraulic structures, which is always exposed to risk by flood, and it’s very important to ensure structural safety. A probabilistic analysis, quantifying variable as a risk factor to ensure safety of small dam, identifying its coefficient of variation, which has become increasingly important. In this study, the risk of seepage failure of foundation within a small dam was estimated based on flood scenarios by rainfall quantile. The final compound risk was evaluated combining probabilities, related to seepage failure and flood level. The seepage failure probability was estimated by performing seepage analysis depending on the water level difference between upstream and downstream in small dam. The probable flood level was estimated by considering hydraulic uncertainty associated with channel geometry, and movable gate operation during the flooding season, applied a probable flood considering hydrologic uncertainty evaluated by Bayesian approach. The safety evaluation of small dam with probabilistic-based compound risk expect to use the index for hydraulic structure design in the future.

The numerical model was developed to estimate the transient behavior of pressure waves in pipe systems. The computational algorithm was proposed to model the water hammer phenomenon in a pipe system with pump shutdown at midstream and sudden valve closure at downstream. To predict the pressure head and the flow velocity as a function of time as a result of rapidly closing a valve and pump shutdown, two boundary conditions at the ends considering pump operation and valve control can be implemented as specified equations of the pressure head and flow velocity based on the characteristics method. It was shown that the effects of transient flow make it determine the needs for protection devices, such as surge tanks, surge relief valves, or air valves, at various points in the system against overpressure and low pressure. It produced reasonably good performance with the results of the proposed transient model for pipeline systems. The proposed numerical model can be used as an efficient tool for the safety assessment of hydropower plants due to water hammer.

본 연구에서는 발생가능한 홍수시나리오를 기반으로 하천제방의 복합위험도를 산정하고자 하였다. 이를 위해 불확실성을 고려한 수문학적/수리 학적/지반공학적의 위험도를 각각 MCMC (Markov Chain Monte Carlo), MCS (Monte Carlo Simulation), FOSM (First-Order Second Moment) 기법을 활용하여 해석하였으며, 이들 각각의 확률을 연계하여 결합확률 형태로 나타내었다. 적용대상 유역은 낙동강에 위치한 강정고 령보를 기점으로 상․ 하류 12.5 km 구간으로 선정하였으며, 구간내의 총 6구간의 제방이 포함된다. 수문시나리오는 제방 월류가 발생하는 100년/ 200년 빈도 신뢰구간 상한치(97.5%)의 홍수량이 사용되었고, 이에 따른 홍수위 해석을 수행하여 월류위험도를 산정하였으며 월류가 발생하지 않는 구간에서는 침투, 사면안정, 수위급강하 등 제방의 지반공학적 위험도를 산정하였다. 기존 결정론적 위험도 해석보다 확률론적 위험도 해석 에 의한 복합위험도가 제방설계에 보다 안정적, 경제적인 상승효과를 가져올 수 있을 것이며, 향후 수변구조물 설계에 지표로 사용될 수 있을 것으 로 기대된다.

본 연구에서는 시나리오 기반의 홍수위험도를 산정하기 위해 하천-제내지 통합수리 해석모형이 적용되었다. 적용대상 유역으로 낙동강 및 금호 강이 위치한 대구 성서공단 인근을 선정하여 하천홍수 발생으로 인한 시간별 범람수심 및 범람유속을 산정하였다. 하천-제내지 통합수리해석에 의 한 2차원 범람해석은 100년/200년 빈도 신뢰구간 상한치(97.5%)에 의한 제방월류 시나리오와 100년/200년 빈도 신뢰구간 평균치(50%)에 의한 파제 시나리오로 구성하여 수행되었다. 또한 제내지 범람에 의한 위험도 산정을 위해 2차원 홍수범람도로부터 예측된 각 절점에 대한 최대 침 수심 및 유속에 대한 정보를 이용하여 등급화를 실시하였다. 본 연구결과는 제방월류 및 파제에 따른 제내지의 비상대처계획(EAP) 수립에 정량적 인 근거자료로 제시하는데 매우 유용할 것으로 사료된다

An integrated hydrodynamic model was developed by dynamic coupling based on numerical grid applied global discretization scheme for 1D channel and 2D overland domain. Interface implementation was suggested to simulate hydrodynamic interaction considering the continuity of time dependent water level/flux between channel and overland regime. A hypothetical watershed example was used to demonstrate the applicability of a coupled 1D/2D model. The results verified that the model reproduced well return flows to channel as well as the diffusion of inundation flow.

강우에 의한 세류간 토양침식은 운동에너지를 갖는 빗방울이 지표면을 타격하여 발생하는 빗물튀김의 박리현상과 지표유출수의 면상흐름에 의한 토사입자의 운반으로 구분할 수 있다. 강우운동에너지는 토양입자를 토양체로부터 분리시키기 위한 강우의 잠재적인 능력의 지표로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 강우운동에너지가 세류간 토양침식에 미치는 영향을 파악하기 위해 강우의 충돌을 제어하는 스트립 커버를 이용한 토양침식 강우모의 실험을 수행하였다. 강우모의에 의한 강우운동에너지는 자연강우에 비해 0.58배 규모로 재현되었다. 강우강도가 증가함에 따라 지표유출량은 증가하고 지표하유출량은 상대적으로 감소하였다. 지표커버가 없는 사면으로부터 발생한 지표유출량이 지표커버가 있는 경우에 비해 평균 1.82배 증가하였다. 강우운동에너지는 지표유출 및 지표하유출 발생시간에도 영향을 끼쳤다. 빗물튀김과 면상흐름의 상호작용으로 토사유출량이 3.6∼5.9배 증가하였으며 그 증가폭은 강우강도의 증가에 따라 감소하였다. 단위수류력과 토사유출량의 관계분석 결과 강우운동에너지는 빗물튀김에 의한 토양입자의 분리침식을 증가시킬 뿐만 아니라 지표유출수 증가에 따른 토사이송능력을 가중시켜 토사유출량을 크게 증가시키는 것으로 확인되었다.