최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 인한 홍수재해의 시 ․ 공간적 패턴의 변화가 복잡해짐에 따라 홍수범람 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 기상이변에 따른 홍수피해를 예방하고 대응하기 위한 비구조적 대책으로 홍수위험등급 및 범람범위 등의 정보를 포함하고 있는 홍수위험지도의 작성이 필요하다. 실제로 고정밀도 홍수위험지도를 작성하기 위해서는 1차적으로 지형, 지질, 토지피복, 기상 등의 자료를 기반으로 강우-유출- 범람해석을 통해 침수면적 및 침수깊이 등 범람 정보를 획득해야 되며, 2차적으로 피해액 산정을 위해 사회 ․ 경제와 관련된 다양한 DB를 필요로 한다. 하지만 개발도상국에서는 이러한 자료가 부족하고, 일부지역에서는 자료자체를 획득할 수가 없어 홍수위험지도 제작이 불가능하거나 그 정확도가 매우 낮은 실정이다. 본 연구에서는 ASTER 또는 SRTM과 같은 범용 지형자료로부터 주요 지형학적 인자를 선정하고, 선형이진분류법(Liner binary classifiers)과 ROC분석(Receiver Operation Characteristics)을 사용하여 실제 홍수유역을 유사하게 모의하는 최적 지형학적 인자를 도출하고, 이를 기반으로 광역 홍수범람지도를 작성하는 방안을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 방법론의 정확도 검증을 위해 북한(2007), 방글라데시(2007), 인도네시아(2010), 태국(2011), 미얀마(2015) 5개국의 대규모 홍수범람에 대해 적용하였다. 실제 홍수범람 영상정보에서 획득된 침수면적과의 공간적 비교 ․ 검토 결과, 최저(38%, 방글라데시), 최고(78%)으로 평균적으로 약 60%의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 지형학적 인자 기반의 홍수범람지도 작성방법은 미계측유역에 대해서도 DEM만을 사용하여 홍수위험 지역을 쉽게 구분할 수 있다는 장점을 가지고 있어 1 ․ 2차원 범람해석 모형의 적용이 어려운 대유역에 대해 홍수범람 우려지역에 대한 공간정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.

2014년 8월 25일 집중호우시 효암천 상류지역의 도심과 농경지 등에 큰 침수피해가 발생하였다. 이 지역은 고리원전 부지조성을 위해 하구부 의 하천이설과 주변지역에 대한 성토 등 대규모 개발사업이 이루어진 곳이다. 본 연구에서는 이러한 개발이 홍수시 침수피해의 원인이 되었는지를 알아보기 위해 HEC-GeoRAS 모형을 이용하여 개발사업 전․ 후에 대한 효암천 유역의 침수심과 침수면적의 변화를 조사하였다. 분석결과, HEC-GeoRAS 모형은 농경지 등 지형변화 및 표고차가 작은 하천유역에 대해서도 홍수시 침수심과 침수면적의 변화를 비교적 정확하게 산정할 수 있는 것으로 확인되었다. 침수심은 개발사업의 영향으로 2014년 8월 집중호우시 0.99 m가 상승하였고, 100년빈도 홍수시에는 0.39 m가 상승 하는 것으로 나타났다. 침수면적은 100년빈도 훙수시 침수심 1.5 m 이하에서는 감소하였으나 침수심 4.5 m 이상에서는 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 결론적으로, 하천이설과 개발사업으로 인해 하구부의 농경지와 저지대의 자연저유기능이 상실된 것이 2014년 8월 집중호우시 홍수발 생의 주된 원인이 되었으며, 하천이설에 따라 신설된 하천단면의 총 하폭은 크게 증가하였으나 실질적인 유효하폭은 오히려 축소되어 통수단면적 이 감소되었던 것이 침수피해를 가중시킨 것으로 나타났다. 추후 하천이설이나 주변지역에 대한 성토 등 개발행위시에는 기존의 저유기능이 충분 히 고려된 하천개수계획이 필요한 것으로 판단된다.

The accuracy of digital elevation models (DEMs) is crucial for properly estimating flood inundation area. DEM pixel size is especially important when generating flood inundation maps of small streams with a channel width of less than 50 m. In Korea, DEMs with large spatial resolutions of 30 m have been widely applied to generate flood inundation maps, even for small streams. Additionally, when making river master plans, field observations of stream cross-sections, as well as reference points in the middle of the river, have not previously been used to enhance the DEM. In this study, it was graphically demonstrated that high-resolution DEMs can increase the accuracy of flood inundation mapping, especially for small streams. Also, a methodology was proposed to modify the existing low-resolution DEMs by adding additional survey reference points, including river cross-sections, and interpolating them into a high spatial resolution DEM using the inverse distance weighting method. For verification purposes, the modified DEM was applied to Han stream on Jeju Island. The modified DEM showed much better accuracy when describing morphological features near the stream. Moreover, the flood inundation maps were formulated with the original 30 m pixel DEM and the modified 0.1 m pixel DEM using HEC-RAS modeling of the actual flood event of Typhoon Nari, and then compared with the flood history map of Nari. The results clearly indicated that the modified DEM generated a similar inundation area, but a very poor estimate of inundation area was derived from the original low-resolution DEM.

In this study, in order to determine whether this flood inundated by any route when the levee was destroyed, which can simulate the path of the flood inundation model was developed for the SIMOD(Simplified Inundation MODel). Multi direction method((MDM) for differential distributing the adjacent cells by using the slope and Flat-water assumption(FWA)-If more than one level higher in the cell adjacent to the cell level is the lowest altitude that increases the water level is equal to the adjacent cells- were applied. SIMOD model can significantly reduce simulation time because they use a simple input data of topography (DEM) and inflow flood. Therefore, predicting results within minutes will be possible, if you can only identify inflow flood through the runoff model or levee collapse model. Therefore, it could be used to establish an evacuation plan due to flooding, such as EAP (Emergency Action Plan).

본 연구에서는 DAMBRK 모형을 2002년 태풍 루사로 인해 붕괴된 남대천 유역의 장현저수지와 동막저수지에 적용하여 붕괴상황을 재현하였 다. 두 저수지는 병렬로 위치하고 있으며, 이 두 저수지의 붕괴 모의를 위해 Relaxation 기법을 DAMBRK 모형에 추가하였다. 그리고 ASDSO (2005)에서 제안한 흙댐 붕괴지속시간과 첨두붕괴유량 산정을 위한 Froehlich 등의 경험공식을 활용한 저수지의 붕괴지속시간 추정 방법을 제안 하였다. 제안 방법으로 선정된 붕괴지속시간으로 장현저수지 단일붕괴와 장현 및 동막저수지 연속붕괴에 대해 적용하여 붕괴유출 수문곡선을 계 산하였다. 계산된 붕괴유량이 하류로 전파하면서 예상되는 홍수량 및 홍수위를 주요 하도지점에서 계산하고, 유량이 감쇠되는 특성을 해석하였다. 그리고 계산 홍수위와 현장 조사된 홍수위와의 비교를 통해 적용 모형의 매개변수 및 정확성을 검증하였다.

As global warming has accelerated to weather in recent years, and The frequent floods are creating heavy rains and typhoons followed by considerable damage in Jeju. This study estimated design flood discharges and flood stage in Jeju, considering climate change in connection with RCP scenario, the 5th IPCC Report recently published. It also analyzed the period which might be subject to the risk of flooding in downstream of Oedo Stream. As a result, it has analyzed that there might be a risk of flooding when there were 80 years or more rainfall events in 35 years that rainfall would have increased by 10%, 69 years that 100 years or more heavy rain and rainfall would have increased by 20%, and 104 years that 100 years or more heavy rain and rainfall would have increased by 20%. It is expected that this study results of rainfall increasing trend caused by climate change will be helpful to minimize the damage of floods which will secure the future of Jeju.

본 연구에서는 SMS(Surface Modeling System)내의 Tuflow 모형을 이용하여 2차원 홍수범람모의를 수행하고 1차원 홍수범람모의 결과와의 단순비교를 실시하였다. 1차원 홍수범람모의는 HEC-RAS 모형을 통하여 얻어진 수위를 WMS 모형을 통해 홍수범람을 실시한 결과를 이용하였으며, 이를 2차원 홍수범람모의와 비교하였다. 홍수위를 중심으로 단순홍수위 비교를 수행하였으며, 비교결과 최대수심을 중심으로 일반적으로 2차원 홍수범람모의가 작게 산출되는 경향을 보였으나 일부구간에서는 1차원 홍수범람수위가 작게 나타나는 등 예측가능한 일반적 경향성은 보이지 않는 것으로 나타났다. 향후 홍수범람상황의 재현성 등에 대한 조사가 이루어졌을 경우 보다 신뢰할 만한 자료를 얻을 수 있을 것으로 기대되며, 추가적인 연구가 지속되어야 할 것이다.

기후변화로 인해 최근 홍수의 발생 빈도, 돌발홍수 및 국지성 홍수가 증가하고 있을 뿐 아니라 규모도 커지고 있어, 홍수 예측을 위한 컴퓨터 수치모형의 신속성과 정확성에 대한 요구가 점점 증대되고 있다. 본 연구에서는 홍수 예측 수치모형의 정확성 검증을 위한 한 방안으로 위성영상자료의 활용에 관해 보여준다. 적용한 홍수 예측 수치모형은 2차원 유한체적 홍수범람 모형으로 혼합격자(삼각형과 사각형)의 사용이 가능하여, 복잡한 지형의 홍수 모델링에도 쉽게 적용이 가능하다. 연구유역은 2000년 11월에 계절 평균 강수량을 초과하는 이상강우로 인한 제방 월류로 홍수가 10일 이상 동안 발생한 영국의 Severn강 유역이다. 이 유역 홍수 모델링을 위한 지형자료의 구축을 위해 3m 해상도의 LiDAR (Light Detection And Ranging)를 이용하였으며, 실측홍수량(위)을 상/하류단 경계조건으로 적용하였다. 그리고 홍수 발생기간 동안 촬영된 4개(11월 8일, 14일, 15일 그리고 17일)의 ASAR (Airborne Synthetic Aperture Radar) 영상자료를 홍수범람모형의 검증에 활용하여, 홍수 최대 범람 범위뿐만 아니라 홍수가 증가하는 시기와 하류단 배수로 인해 홍수가 감소하는 시기를 모두 포함하는 홍수범람범위에 대하 2차원 홍수범람모형의 검증을 수행하였다.

전 세계적으로 기후변화로 인한 기상이변으로 홍수, 가뭄, 태풍 등의 기상재해가 급격히 증가하고 있다. 기후변화에 의한 온도상승은 증기압을 더 증가시켜 홍수를 유발할 수 있는 강우의 잠재력을 증가시키고 있다.(IPCC, 2001). 즉, 기후변화는 수문순환 과정을 빠르게 진행시키고 극한 수문사상의 빈도를 증가시키고 있기 때문에 홍수관리에 있어 기후변화를 고려하는 것은 매우 중요한 이슈이다. 따라서 기후변화가 홍수 재해 및 관리에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 기후변화를 고려한 홍수범람모의를 통해 기후변화가 유역에 미치는 영향을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 IPCC 5차 평가보고서(AR5, 2013)에서 제시한 기후변화 시나리오인 RCP(Representative Concentration Pathways)를 이용하여 경안천 유역의 홍수범람을 모의하였다. 홍수범람 모의를 위해 RCP 시나리오 중 온실가스 저감 정책이 상당히 실행 되는 경우인 RCP 4.5와 현재 추세로 온실가스가 배출되는 경우인 RCP 8.5를 활용하였으며, 목표기간별로(Reference : 1971∼2005년, 목표기간Ⅰ : 2006∼2040년, 목표기간Ⅱ : 2041∼2070년, 목표기간Ⅲ : 2071∼2100년) 강우·유출분석 모형에 적용해 미래 기후변화가 경안천 유역의 홍수범람 모의에 미치는 영향을 분석하였다.

본 연구에서는 홍수범람해석 모형에서 주로 사용되는 1차원, 2차원 모형을 분석하였고, 그 내용을 토대로 각각을 대표하는 HEC-RAS 모형, FLUMEN, FFC-5 모형을 선정하였다. 선정된 홍수범람해석 모형을 이용하여 대구광역시에 포함되는 금호강, 팔거천, 신천, 동화천, 달서천 구간을 대상으로 월류 및 파제 시나리오에 대한 분석을 실시하였고, 그 결과를 비교하였다. 분석 결과 모든 홍수범람해석 모형이 100년 빈도의 홍수에서부터 금호강 본류 좌안으로 월류가 발생되어 대구광역시 노원동, 침산동 일대에 큰 피해를 가져오는 동일한 결과를 나타냈으나 침수심별 침수면적은 차이를 보였다.

최근 우리나라는 기후변화로 인한 국지성 집중호우에 의한 홍수피해가 증가하고 있다. 이와 같은 피해를 저감하기 위해서는 강우-유출과정에 대한 적절한 해석과 정확도 높은 예측이 필요하다. 강우-유출 모형을 이용하여 하천의 유량을 산정하는 방법으로는 집중형 수문모형과 분포형 수문모형이 있다. 집중형 수문모형은 강우-유출을 해석할 때 유역을 동질의 배수역으로 보아 공간적 변화가 없는 것으로 가정하여 홍수유출을 해석하는 방법으로 산정과정이 간단하여 국내에서 널리 이용되어 왔다. 그러나 보다 정확도 높은 결과를 도출하기 위해서 격자기반으로 유역의 공간적 특성을 반영할 수 있는 분포형 수문모형을 이용한 강우-유출 해석이 필요하다. 본 연구는 과거 태풍 사상인 1995년 제니스, 2004년 메기 발생시 홍수피해가 발생했던 청주 무심천 유역을 대상으로 격자를 기반으로한 분포형 수문모형을 이용하여 빈도별 홍수량 산정 및 침수범람 모의를 수행하였다. 입력자료 중 지형정보자료인 하도 폭, 조도계수, 불투수율, 포화투수계수 등의 매개변수는 ArcView를 통해 DEM(Digital Elevation Model), 토지피복도, 토양도로부터 50m의 격자체계로 구축하였다. 모형의 검증은 제니스, 메기 태풍사상에 대해 수행되어졌으며, 청주 강우관측소의 강우자료, 청주 유량관측소의 유량자료를 사용하였다. 검증결과 첨두홍수량에서의 오차가 3.07%∼7.43%로 나타나 모형의 정확성은 검증되었다. 또한 분포형 수문모형에 의하여 산정된 홍수량을 바탕으로 범람모의를 수행하였다. 그 결과, 최대·평균 침수면적은 11.92km2∼13.42km2, 평균 침수심은 0.82m∼0.96m, 최대 침수심은 3.62m∼4.27m로 나타났으며, 강우 발생 후 9시간∼10시간 후에 침수피해가 가장 큰 것으로 분석되었다.

최근 이상기후로 인해 홍수 등 자연재해의 강도 및 빈도가 증가하고 있다. 2002년 태풍 루사, 2003년 태풍 매미 등 집중호우에 따른 대규모 홍수로 인해 인명 및 재산피해의 급격한 증가가 나타났으며, 이는 불규칙한 기상변화에 대한 기존의 방재대책과 홍수예측시스템의 한계를 보여주고 있다. 이러한 이상홍수에 효율적으로 대응하기 위해서는 홍수범람 양상을 정확하게 모의할 수 있는 범람모형을 통해 효과적인 대응방안 마련하는 것이 중요하지만 기존의 홍수범람해석모형은 해석시간의 과다소요 및 해석결과의 정확성 등의 문제가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 2002년 8월 집중호우로 인해 붕괴된 낙동강 유역의 백산제를 대상으로 쿼드트리격자를 사용하는 Gerris모형을 이용하여 홍수범람해석을 수행하였으며, 기존의 홍수범람모형 중 비구조격자를 사용하는 FLUMEN모형 및 실제 범람지역과의 비교를 통해 쿼드트리 격자기반 홍수범람모형의 적용성 및 효율성을 판단하였다.

본 연구에서는 하천 범람에 따른 도시지역 내 홍수흐름의 특성을 수치적으로 모의하고 이에 대한 결과를 분석하였다. 적용된 수치모형은 well-balanced HLLC 기법에 근간을 둔 2차원 유한체적모형이다. 대상영역은 경상남도 거제시에 위치한 고현천 주변의 도시지역으로 2003년 9월에 발생한 태풍 “매미” 기간 동안 집중호우로 인해 하천이 범람되어 피해가 발생되었다. 본 연구에서는 도시지역 내 범람에 대한 홍수흔적 자료를 이용하여 수치모형을 검증하였으며, 향후 발생 가능한 집중호우의 강도의 증가 또는 감소에 의한 유입량의 변화에 따른 도시지역 내에서의 홍수흐름의 특성에 대한 모의 및 분석을 수행하였다.

This study used to the satellite photograph and drew up a flood inundation map. To past used digital map and showed reflect the inundation map and change of the city was difficult. The acquisition of the satellite photograph is easy from internet Site of Korea and is updated quickly. So, used the satellite photograph from flood inundation drawing up of existing and reflected the change of the city. Drawing up method of the inundation map in compliance with the research which sees the reflection of the land use which is actual is possible. Results of HEC-RAS with depth and an inundation location to be show easily. But there is to a combination method of the satellite photographs and GIS data and more objective and the subject the development of the technique which has reached fixed quantity must be researched continuously judges.

인공위성영상은 홍수특성을 연구하는데 있어 관측자료를 확보하기 위해 활용되어왔다. 과거, 홍수범람지역을 홍수 발생 후 고수위지점(high water mark)을 조사함으로 불연속적인 관측범람면적을 구축하는 것과는 달리, 인공위성영상을 이용한 범람지역은 연속적으로 표현이 가능하기 때문에 보다 높은 정확성을 가진다. 또한, 강우나 유량과 같은 수문요소들의 정량적 크기는 한 지점에 대해 시계열로 구축되어 있기 때문에 수문학적 경향을 분석하는데 많이 활용되어 왔듯이, 인공위성영상의 발전은 공간적 분포를 가지는 자료도 시계열로 구축을 가능하게 한다. 이러한 점에 착안하여, 본 연구의 목적은 한 대상유역에 대하여 홍수범람의 공간적 분포를 가지는 Landsat 영상과 DEM (digital elevation model)을 이용해 홍수위를 산정하여 홍수유량과의 관계를 수립하는 것이다. 대상하천은 미국 인디애나주 서쪽에 Wabash강의 일부구간을 선정하였다. 본 연구의 방법은 홍수발생시 촬영된 Landsat자료에서 ENVI(the Environment for Visualising Images)를 이용하여 수체 (waterbody)를 추출하고, 설정된 각 단면과 추출된 수체의 교차점의 표고를 DEM을 이용해 산정하였다. 또한, 각 단면에서 산정된 수위와 각 홍수사상에 대한 유량자료를 이용하여 홍수위-유량곡선을 수립하였으며, 이를 통하여 홍수범람도를 구축하였다. 이와 같은 방법으로 구축된 홍수범람지도는 F-statistics을 통하여 관측자료와 공간적, 정량적으로 일치하는 정도를 파악하였다. 정량적인 측면에서 모의된 홍수범람의 크기는 전 홍수량에 대해 관측된 홍수범람의 크기와 매우 유사한 결과를 보인다. 반면, 공간적인 측면까지 고려했을 때 모의된 홍수범람은 홍수량이 증가할수록 관측값에 근접하는 결과를 보인다. 본 연구에서 제안한 홍수범람도 구축에 대한 접근방법은 규모가 큰 홍수사상에 대하여 수리모형과 하상의 상세한 지형 자료에 대한 고려 없이 관측범람도와 유사한 결과를 도출하였다.

본 연구에서는 장애물이 없는 평탄지형의 제내지에서 제방붕괴에 의한 범람홍수파 선단의 전파 특성을 규명하기 위하여 제내지와 하도로 이루어진 실험수조에서 실험을 수행하여 전파 거리를 산정하였다. 실험에 의해 측정된 전파 거리를 시간에 대한 상관식으로 나타내기 위하여 댐붕괴에 의한 수로에서의 홍수파의 1차원 흐름 해석해인 Hitler의 해를 검토하고, 제내지 범람홍수파의 특성을 표현할 수 있도록 확장하여 실험식의 일반형을 제시하였다. 범람홍수파의 전파속도는

도시하천유역에서 집중호우에 따른 제방 범람과 이에 따른 침수 피해규모를 해석하기 위하여 우리나라의 대표적 도시하천인 중랑천의 홍수 및 제방붕괴 특성을 시 공간적으로 다양한 조건에서 연구하였으며 실용적인 GIS 기법의 적용방법에 대하여 비교 분석하였다. 이를 위하여 '98년 실제 홍수상황에 대하여 적용분석하였으며, 100년, 200년, PMP의 빈도별 강우 조건에서 홍수량을 각각 산정하였다. 또한, 제방붕괴 조건별 하천의 부정류 해석 및 제내지의 홍수범람

본 연구에서는 하천 제방붕괴로 인한 제내지에서의 범람홍수의 전파양상을 효율적으로 계산할 수 있는 2차원 범람홍수모형을 개발하였다. 또한 범람모의를 위한 기본 입력자료 구축을 위해서 레이더 자료와 연계하였으며, 레이더 정량강우-홍수유출-범람해석에 대한 통합시스템을 구축하였다. 개발된 모형의 검증을 위해서 태풍 루사로 인한 감천 유역의 실제 제방붕괴 사례에 대한 적용을 실시하였으며, 범람모의를 위한 기본자료인 강우량을 산정하기 위해서 레이더 자료와 연계하였

수문모형의 많은 입력자료 가운데 강우 관측자료가 모의결과에 가장 주요한 원인을 가진다. 과거부터 수문모형은 유역에서의 평균강우량 자료를 한 지점에서의 강우량 자료에 의존해 왔다. 그러나, 지점에서 측정된 강우량 자료를 유역을 대표하는 평균강우량 산정에 이용할 경우 부적절한 경우가 발생할 수 있으며, 특히 그 계측망이 조밀하지 못할 경우 더욱 그러하다. 레이더의 경우 보다 넓은 유역 전체를 관측하기 때문에 유역에서의 평균강우량을 제공함에 있어 좋은 관측장

본 연구에서는 3차원 공간상에서 구면 좌표계값을 가지는 레이더 반사도 자료를 직교 좌표계로 변환하기 위한 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator) 산출 프로그램을 개발한다. 오염되지 않은 CAPPI 자료의 산출을 위해서 레이더 반사도 자료에 대한 품질검사 과정이 선행되었다. 개발된 모형은 3차원 공간상에서의 연속성을 유지하기 위해서 가장 근접하고 가장 적은 자료수를 운영함으로서 최적의 반사도 자료를 보간하였