본 논문은 최근 이상기후에 따른 재해·재난대비수단으로 유용하게 활용되고 있는 저수지의 개보수사 업에 대한 경제적 효과를 계량적으로 분석한다. 이를 위해 저수지개보수사업의 목적을 자연재해에 대비 한 안정적인 농업용수 공급과 시설노후에 따른 붕괴예방으로 나누어 그 효과를 각각 측정한다. 저수지 개보수사업에 대한 효과 측정은 저수지 일대에 거주하고 있는 주민들을 대상으로 개보수사업에 대한 지 불의사와 금액을 가상가치평가법(CVM)을 이용하여 추정한다. 분석 결과, 자연재해와 재난 예방 관련 지불의사금액의 분포는 유사하게 나타났다. 표본 지역 주민들의 66%가 개보수사업에 지불할 의향이 있 다고 응답하였다. 전체 표본에 대한 자연재해 예방 관련 지불의사금액은 주민 평균 32,250~46,147원이 고, 재난 예방 관련 지불의사금액은 28,427~47,308원으로 나타났다. 지역유형별로 지불의사금액을 비 교해 보면 논 농업 지역, 시설재배 지역, 도시 지역 순으로 높게 나타났다. 한편, 주민별 지불의사금액 에 기초하여 각 지역의 저수지개보수사업에 대한 총 기대가치를 산출한 결과 논 농업 지역과 시설재배 지역의 총 기대가치는 실제 사업비 규모에 비해 상당히 높게 나타났다. 이는 주민들이 자연재해 및 재 난 예방을 위한 저수지개보수사업의 중요성을 충분히 인지하고 있으며 현재 사업비가 충분치 않을 경우 추가적인 비용을 부담할 용의가 있음을 시사한다.

A Numerical modeling approach is usually applied to reproduce the physical phenomena of a fill dam-break. The accuracy of the dam-break model depends on the physical structure that defines input variables such as the storage volume, breach formation and progress, and the parameters of the model, which are subjective as they are prescribed by users. In this study, a sensitivity analysis was performed for the nonlinear breach progression curve that was already developed, which includes four parameters. The study focuses on the two of the parameters which control the breach forming time and peak discharge. The model is coupled with a two-dimensional flood simulation model (FLO-2D) to examine flood coverage and depth. It is generally observed that the parameter β controls only the breach forming time, the parameter γ is particularly sensitive to the peak flow.

본 연구에서는 농업용 소규모 저수지의 붕괴에 따른 침수 지역 모의를 수문·수리 모형을 활용하여 산정하였다. 2014년 8월 21일에 발생한 집중호우로 경상북도 영천의 농업용 소규모 저수지인 괴연저수지가 붕괴하였으며, 그에 따라 저수지 하류부의 농가 및 농경지에 침수에 의한 피해가 발생하였다. 그러나 이러한 소규모 저수지는 유입량·방류량·수위·저수량 등 기본적인 수문학적인 요소를 측정하고 있지 않기 때문에, 무인비행기로 관측한 항공영상(DSM, Digital Surface Model)과 GIS(Geographic Information System)기법을 활용하여 저수지 내용적곡선 및 하류부 하천 형상을 추출하였다. 일반적인 수면아래의 지형고도는 항공영상으로 촬영할 수 없으므로 저수지 붕괴이후에 드러난 지형을 촬영하였으며, 각 지형고도별 격자를 GIS기법으로 계산하였다. 또한 하류부 하천의 지형고도 및 침수흔적도를 활용하여 침수모델링 및 모의결과 검증을 실시하였다. 그 결과 침수흔적도와 모델링 결과가 약 90% 정도 일치하는 결과를 나타내었으며 침수면적은 약 1.7 ha, 하천을 제외한 범람지역에서는 약 0.5 m 정도(성인 무릎높이)의 침수심이 산정되었다. 본 연구에서는 HEC-HMS 모형의 홍수량 산정시 실측자료를 통한 검·보정이 불가능 하였으므로, 향후 중소규모의 농업용 저수지에서도 활용할 수 있는 실측자료가 존재하고, 이를 적극 활용한다면 더욱 신뢰있는 결과를 도출해 낼 수 있을 것이다.

댐붕괴에 의해 발생하는 홍수파는 초기수심의 깊이에 따라서 하류부로 전달되는 수리학적 특성이 다르게 나타나며, 수치모의 시 흐름저항응력은 충격파의 전파 속도, 도달 거리 및 접근 수심 등에 영향을 미친다. 본 연구에서는 천수방정식을 SU/PG 기법으로 이산화한 모형을 개발하고 해석해를 이용하여 모형을 검증한 후, 초기수심 및 흐름저항응력에 따른 댐붕괴류의 전파특성을 분석하였다. 바닥마찰력을 적용한 경우 수심은 상대적으로 컸으나 충격파의 도달거리는 짧게 나타났다. Coulomb 응력을 적용한 경우 댐붕괴 후면에서의 유속이 상대적으로 작게 나타났으나, 충격파가 도달하는 영역에서는 바닥마찰력을 적용한 값과 흐름저항응력을 고려하지 않은 값 사이의 유속을 보였다. 또한 초기수심에 관계없이 흐름 저항응력을 고려하지 않은 경우의 불연속면에서의 Fr 수가 1.0에 가장 근사하였다. 초기수심이 얕은 경우 Coulomb 응력에 의한 모의결과가 난류응력을 적용한 경우에 비해 우수한 모의결과를 도출하였으나, 초기수심이 깊어지는 경우 흐름저항항의 영향력이 소멸되므로 반대의 양상이 나타났다.

본 연구에서는 기왕의 댐 붕괴 사례와 인명손실 결정인자들의 분석으로부터 유도된 상관관계를 이용하여 댐 붕괴 홍수파의 특성이 고려된 인명피해 예측을 위해 미국의 LIFESim 모형에 적용된 인명손실 모듈과 유럽연합에서 제시한 사망률 함수에 의한 인명손실 추정기법이 제시되었다. 극한홍수조건(PMF)하에서 댐 붕괴로 인한 대상지점의 수심, 유속 및 홍수도달시간 등과 같은 홍수특성치는 1차원 수리학적 모형인 FLDWAV에 의해 모의되었으며 범람수심을 이용하여 홍수취약 지역을 예측하였다. 이를 바탕으로 경보, 대피 및 피난처에 대한 가능성을 고려함으로써 홍수위험에 노출된 인구수를 추정하였다. 이러한 홍수위험 노출인구에 대한 사망률(치사율)을 추정하기 위해 홍수위험지역을 상이한 지대로 세분하여 지대별 치사율 또는 사망률 함수를 결정하였으며 이로부터 최종적인 사망자수를 예측하였다. 본 연구를 통해 제시된 댐 붕괴 홍수의 인명피해 예측기법은 향후 확률론적 홍수 시나리오에 적용하여 하류부의 홍수위험도를 정량적으로 평가하고 저감대책을 수립하는데 활용될 수 있다.

본 연구에서는 3차원 수치모형(ANSYS CFX model)을 이용하여 수조 내 다공성 구조물을 통과하는 댐 붕괴파의 전파특성에 대한 수치적 분석을 수행하였다. 다공성 구조물 내 및 주위에서의 수심분포에 대한 기존의 측정된 결과와 모의된 결과를 비교한 결과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 수조 내에 다공성 구조물이 부분적으로 존재하고 있을 경우에 대한 3차원 흐름구조를 수치적으로 분석하였다. 전반적으로 다공성 구조물이 존재하는 영역에 비해 존재하 지 않은 영역에서 수심의 급격한 변동이 보다 크게 나타났으며, 따라서 다공성 구조물은 수심의 급격한 변동을 감소시키는 역할을 하는 것으로 나타났다.

댐 붕괴 직후에 댐 붕괴 근역에서의 댐 붕괴파 및 댐붕괴파로 인한 하상변동을 추적하기 위하여 RANS를 지배방정식으로 하는 FLOW-3D를 이용한 3차원 수치모의를 수행하였다. 특히 이동상에서의 하상변동과 그 하상변동으로 인한 홍수파의 변동을 고정상에서의 해석결과와 비교하였다. 그 해석 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, L자형 실험수로에서의 홍수파 해석 및 이동상 실험수로에서의 홍수파와 하상변동 해석 결과는 해당 수리실험을 만족스럽게 재현하고 있다. 둘째, 부유사의 농도는 홍수파의 전면에서 가장 높은 값을 보이며, 하상침식은 흐름이 급변하는 댐 직하류 지점에서 가장 크게 발생한다. 수로의 상류에서 발생하는 부유사로 인해 하류에서는 침식과 퇴적이 번갈아서 발생한다. 홍수파가 도달하는 초기에는 L자형 만곡부의 내측에서 침식이 우세하게 발생하나, 시간이 지나며 침식은 점차 만곡부의 외측으로 이동하는 양상을 보인다. 셋째, L자형 이동상에서의 홍수파는 하상의 침식 및 퇴적으로 인해 고정상에서의 홍수파에 비해 그 전파가 지체되며 홍수위가 크게 상승한다.

본 연구에서는 댐 붕괴파와 같이 연속 및 불연속 흐름해석에 적용되고 있는 HLLC 기법을 불규칙한 하상지형에서의 흐름해석에 적용할 때 생성항과 흐름률항의 사이의 수치적 불균형으로 인한 수치진동을 감소시키기 위해 well-balanced HLLC 기법과 천수방정식에 근거한 비구조적 유한체적모형을 개발하였으며, 이를 댐 붕괴파 문제에 적용하였다. 적용된 well-balanced HLLC 기법은 단순히 흐름률항을 계산할 때 하상지형경사를 직접 포함시키는 것으

본 연구는 수리실험으로 얻어진 권파에 의한 월파수괴의 유속을 댐붕괴흐름과 비교하여 거동의 유사성을 검토하였다. 댐붕괴흐름은 해석해가 간략하고 월파 거동과 유사함으로 인해 월파의 유속산정에 이용되어왔다. 월파는 일반적으로 많은 연행기포로 인해 기존의 유속측정기법을 적용하는데 제한을 받게 되므로, 본 실험에서는 기포나 기포조직모양을 이용한 기포영상유속계를 이용하여 월파 유속을 측정하였다. 실험결과로부터 월파의 유속단면을 검토하였고, 단면의 최대유속과 수심평

본 연구에서는 1차원 댐 붕괴 문제의 계산을 위해 TVD-McCormack 기법을 사용하였다. TVD 기법은 진동을 감쇠 시킬 뿐 아니라 수정인자를 가진 항을 포함하지 않는다. 더구나, TVD-McCormack 기법은 source항의 처리에 있어 어려움을 발생시키지 않으며 시간과 공간에 대해 2차 정확도를 유지한다. 제한자의 적당한 적용에 의해 TVD의 특성을 발전시키고, 불연속구간에서의 수치 진동을 줄일 수 있었다. 또한, 본 수치기법에서 예측자(pr

댐 붕괴에 따른 홍수류의 해석시의 불확실도를 규명하기 위해서 범용 프로그램인 DAMBRK 모형을 Monte-Carlo 기법을 이용하여 수정, 보완함으로써 댐 및 하천제방에 대한 붕괴 위험도를 산정할 수 있는 DAMBRK-U 모형을 개발하였다. 본 모형은 하천의 홍수추적에 있어서 불확실도에 기인한 홍수위 해석결과를 살펴보기 위해 확대하도, 균일하도 및 축소하도 구간에 적용하여 모형에 대한 비교검토를 실시하였는데, 축소하도 구간에서 유량과 수심에 있어 큰