본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 하도별 제방의 크기를 조사하였고 조사한 제방을 상류부, 중류부, 하류부로 구분하여 3개의 대표 제방을 선정하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방 홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.

본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 기후변화에 따라 달라지는 하천의 수위변화를 고려하여 제방의 취약성 변화 정도를 파악해보고자 한다. 이를 위해 미래 기후변화 시나리오를 기반으로 대상유역의 홍수량을 산정하여 홍수위를 구하고 제방의 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 침투거동을 분석함으로써 침투안정성을 평가하였다. 대상지역은 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 대표 제방을 선정한 후, 대표 제방의 현재 계획홍수위와 기후변화를 고려한 홍수위를 고려하여 제방의 안전율을 분석하였다. 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하고 이를 활용하여 기후변화 시나리오에 따른 제방의 수위변화를 고려한 제방의 취약성 분석을 실시하였으며 분석결과를 본 연구자가 기 개발한 제방홍수취약성지수(Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 값을 이용하여 제방의 취약성에 미치는 영향을 분석하였다.

최근 지구온난화와 기후변화에 의한 가뭄과 홍수의 발생빈도가 증가하고 있는 추세이며 기후변화에 의한 재해는 국민 생활에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 세계 여러 나라에서는 기후변화에 대한 연구를 활발하게 진행하고 있는 실정이다. 우리나라의 도시유역의 경우 인구와 재산이 밀집해 있기 때문에 기후변화에 의한 수자원의 영향평가나 극한홍수 등의 자연재해에 대비한 홍수방어 적응 대책에 대한 연구가 절실히 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 급격한 기후변화로 인한 현재 하천시설물의 취약성에 대한 분석이 미비한 실정을 고려하여 하천시설물의 기후변화 영향을 고려한 분석기술에 대하여 국내의 취약성 분석 기술인 유역평가지수(Watershed Evaluation Index, WEI), 홍수위험지수 (Flood Risk Index, FRI), 홍수취약성 지표(Flood Vulnerability Index, FVI) 등과 외국의 취약성 분석 기술들에 대해 비교하여 국내 실정에 맞는 취약성 분석 기술을 도출하여 취약성 분석을 통한 기후변화대응과 하천시설물 설계 및 수방전략 수립에 활용하고자 한다.

In this study, when seawall or harbor gate is installed for coastal disaster prevention, a two-dimensional water analysis in the bay is carried out to consider the flood amount of river inflow and effect of harbor gate. The Yeongsan river and the port Mokpo area are selcected for the study region. Then, by analyzing the hydraulic characteristics of flood flow of the Yeongsan river, we analysed the compatibility of the results in the two-dimensional hydrodynamic model. A twodimensional water analysis were conducted for the four cases considering whether a arbor gate is installed or not, and whether the inland water boundary condition is considered or not, also with open sea boundary condition. The results of the two-dimensional water analysis shows that water level change near the port Mokpo area is mainly caused by the discharge of the estuary barrage of the Yeongsan river because the harbor gate was installed. In addition, it is revealed that the volume of reservoir created by the harbor gate and the estuary barrage is too much small compared to the volume of the discharge from the Yeongsan river. Therefore, when the harbor gate is installed in the open sea, we concluded that a flexible management between the harbor gate and the estuary barrage of the Yeongsan river is required. A initial water level of the bay and outflow from the harbor gate are proposed for disaster prevention in the coastal area of port Mokpo.

최근 이상기후에 따른 홍수 및 가뭄 등 물 문제를 근원적으로 해결하고, 하천공간을 합리적으로 정비하여 하천 환경, 수질 개선 등을 위한 4대강 살리기 사업이 시행되었다. 4대강 살리기 사업은 제방축조 위주의 치수대책으로 인하여 치수 위험도가 증가하여 이에 따른 홍수방어능력 증대사업의 일환으로, 홍수피해를 방지하고 홍수위를 저감시키기 위하여 하도준설을 실시하였다. 따라서, 본 연구에서는 4대강 살리기 사업으로 인한 하도변화 등 물리적 환경변화와 그에 따른 하천 홍수위 저감 효과를 분석하기 위하여 영산강 수계를 중심으로 HEC-RAS 모형을 이용한 1차원 수리분석을 진행하였다. 본 연구에서는 영산강 유역의 대규모 자연하천유역 중 영산강 본류의 10개 지점, 황룡강 2개 지점, 지석천 5개 지점, 고막원천 7개 지점, 함평천 5개 지점 등 총 29개 지점으로 유역을 선정하여 수문분석을 실시하였다. 홍수량 산정을 위한 유역추적 방법으로는 Clark 유역추적법을 적용하였으며, 하도 홍수추적 방법은 영산강 하류부 구간은 수문학적 홍수추적방법인 Muskingum 방법을 사용하였고, 나머지 전 하도구간에서는 Muskingum-Cunge(M-C)법을 적용하였다. 수문분석을 통해 산정된 각 소유역의 계획홍수량은 수리분석을 위한 상류단 경계조건으로 사용하였다. 이 때 영산강으로 유입되는 소유역내의 첨두유출량은 동시에 발생한다고 가정하였으며, 유입되는 유량의 경우 영산강 하도의 상류단과 하류단 사이의 여러 중간 지점에 대해 각각 다른 유량을 적용하였으며, 각 지점의 유량은 그 지점에 영향을 미치는 집수유역의 면적을 고려하여 비유량법으로 구해 적용하였다. 또한 영산강 수계의 각 지점에 대한 홍수위를 계산하기 위해 영산호의 계획홍수위를 하류단의 경계조건하여 수리분석을 진행하였다. 홍수위 분석결과 대부분 구간의 수위변화는 크게 나타나지 않았으나, 영산강 살리기 사업으로 인한 하상준설이 이루어진 구간에서 0.01m ∼ 0.63m의 홍수위 저감효과가 나타났으며, 죽산보 상류 5km 지점부터 광주천 합류점 구간의 수위 저감효과가 비교적 크게 나타난 것으로 분석되었다.

지구온난화의 가속화가 진행되면서 태풍이 우리나라에 머무는 시간이 늘어남에 따라 더욱 더 큰 피해를 주고 있으며, 해수면온도 상승으로 인해 태풍 매미와 같은 대규모 슈퍼 태풍의 내습빈도가 증가되고 있다. 이처럼 최근에 발생한 태풍에 의해 많은 연안해역이 해일 발생 위험에 노출되고 있으며, 재해방지구조물의 허용 설계 이상의 해일 및 파랑 내습시 상당한 침수와 구조물의 피해가 빈번히 발생하고 있는 실정이다. 연안해역의 재해방지구조물은 외해의 파랑과 해일에 의한 피해를 저감하고자 시설하게 되는데 정작 내수에 대한 설계가 반영되고 있지 않아 외해에서 발생하는 최악의 조건과 내해에서 일어날 수 있는 최악의 상황이 중첩될 경우 연안해역에서 나타나는 피해는 극심해질 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 육지에서의 하천홍수가 연안해역에 미치는 영향을 고려하기 위하여 마산만 지역의 남천과 삼호천을 대상하천으로 선정하여 수문학적 분석을 실시하고 충분한 안전성 검토를 위하여 대상하천의 설계빈도 100년의 계획홍수량을 상류단 경계조건으로 채택하고 하천정비기본계획에서 제시하고 있는 100년 빈도 설계홍수량에 대한 기점수위와 기왕 최대 해일고를 야기시켰던 태풍매미시의 기점수위를 하류단 경계조건으로 채택하여 대상하천의 수리 해석을 실시하였다. 남천과 삼호천의 수리분석을 통한 홍수위 검토의 결과 하천 하류부 제방에서 월류가 발생하였고 하천설계기준에서 제시하고 있는 하천규모별 제방여유고 1.0m에 대해 부족한 구간이 다수 나타나는 등 하천 하류부의 유수배제상황이 열악하였다. 따라서 원활한 유수배제를 위해 남천과 삼호천의 유수배제계획을 다음 표와 같이 4가지 형태로 수립하고 각각의 대안에 대한 검토를 순차적으로 시행하였다. 유수배제계획의 검토 결과는 아래 표와 같고, 채택안인 4안은 하천을 거대한 유수지로 활용하여 제방의 여유고 이하까지 저류시키는 방안과 여유고를 상회하는 홍수위에 대한 pump 강제 배수방식을 채택한 것으로 1안의 방조수문과 해일고에 의한 배수현상을 저감하고 2안의 하천변 유수지 부지확보에 대한 문제해결과 3안의 과도한 pump용량의 유지관리의 어려움을 동시에 해결할 수 있는 적정안이라고 사료되었다.