유출특성의 표준화를 통한 홍수지수의 개발

Abstract

본 연구에서는 홍수 시 유출 특성의 분석을 통하여 홍수의 심각성을 정량적으로 평가하는 홍수지수의 개발을 목표로 하였다. 이를 위해 홍수유출 특성으로부터 돌발홍수를 정의하고 평가하는데 사용되고 있는 돌발홍수지수에 대한 분석이 이루어졌고 이를 토대로 돌발홍수지수와 2가지 측면에서 차별성을 갖는 홍수지수의 산정이 이루어졌다. 첫 번째는 홍수지수 산정 기법에서 기인되는 차별성으로 기존의 홍수지수 산정 과정 중 상대심도를 결정하는 과정상의 문제점을 보완하기 위해 표준화기법을 적용한 점이고, 두 번째는 기존 홍수지수는 돌발홍수 사상을 평가하기 위한 홍수유출 특성만을 고려한 점을 감안하여 홍수지수의 평가 범위를 확장하기 위한 추가 홍수유출 특성을 홍수지수 산정에 반영한 점으로 홍수용적을 추가로 반영될 홍수 유출특성으로 선정하였다. 본 연구에서 제시한 홍수지수를 Comprehensive Flood Index(CFI)로 명명하였으며 CFI는 총 4가지 유출 수문곡선상의 특성(상승률, 첨두유량, 홍수 응답시간, 홍수용적)이 반영되고 홍수의 심각성을 유역별로 상대 평가하는 특징을 갖는다. 우리나라 대표 하천인 한강과 전형적인 산지 하천인 설마천 유역에 대하여 CFI를 산정하였고 유역별로 산정된 CFI를 상관분석과 회귀분석을 통해 돌발홍수지수와 비교 평가한 결과 CFI에서는 돌발홍수유출 특성의 영향력이 작아졌으며 CFI에 미치는 영향력이 특정 홍수유출 특성으로 치우치지 않았다. 강우 특성과의 관계를 비교 분석한 결과에서 CFI는 돌발홍수지수에 비해 강우량과의 관계가 향상된 것으로 나타났다. 5가지 홍수발생 원인별 한강과 설마천 유역의 CFI의 범위를 살펴본 결과 두 유역에서의 원인별 CFI가 유사한 범위를 나타냈으며 다중회귀분석을 통해서 CFI와 홍수유출 특성 간 유용한 관계식을 유도하였다.; Flood runoff characteristics play an important role in the study of hydrology to make non-structural plans for the flood management and the design of hydrologic structures. For preparing flood alleviation plans, this study focuses on the development of a flood index to quantitatively evaluate a severity of flood based on the analysis of flood runoff characteristics. A flood index obtained from this study has two discriminative features compared with the flash flood index which is used for defining and evaluating a flash flood. The first feature is the difference of methodology resulted from applying the standardization method to make up for the defect of flash flood index in the course of estimating relative severity factors. Second, this study used the flood discharge as the 4th characteristic to aggrandize the range of evaluation of a flood index because of the fact that the previous flood index concentrated on evaluating the flash flood events. A flood index defined here is designated as Comprehensive Flood Index(CFI). The CFI is a flood index that includes 4 characteristics of a flood hydrograph, which are a rising limb gradient, a peak discharge, a flood response time, and a flood discharge amount prior to peak. The 4 characteristics evaluate flood events with a relative criterion for each basin. Han river and Selma basin which are classified as a meandering and typical mountain basin respectively were selected for case studies. Based on the correlation and regression analysis, the CFI were compared with the flash flood index for each basin. From the result, the CFI could be evaluated as a flood index that is less affected by the characteristics of flash floods. The CFI also improves the correlation with the amount of rainfall. The range of the CFI was investigated with respect to convective storms, typhoons, and frontal storms. The results showed that Han river and Selma basin have a similar range of CFI for type of storms. Form the multiple regression analysis, the useful relative equations between the CFI and the flood runoff characteristics were obtained in this study.