표제지
목차
요약문 3
SUMMARY 4
제1장 서론 16
1.1. 연구배경 및 필요성 17
1.2. 연구목적 및 범위 21
1.3. 연구방법 및 절차 22
제2장 우수저류시설 실증실험모형 개발 25
2.1. 우수저류시설 선정 26
2.1.1. 우수저류시설의 현황조사 및 선정 절차 26
2.1.2. 실증실험모형 구축을 위한 우수저류시설의 정밀측량 30
2.2. 실증실험모형 유량공급시스템 구축 36
2.2.1. 유량공급설비 36
2.2.2. 유량공급 제어시스템 39
2.3. 우수저류시설 축소실험모형 구축 44
2.3.1. 대상 유역 선정 44
2.3.2. 우수저류시설 축소실험모형 설계 44
2.3.3. 우수저류시설 축소실험모형 제작 47
2.4. 우수저류시설 축소모형 계측시스템 구축 52
2.4.1. 계측장비 및 실험계측 위치 선정 52
2.4.2. 실시간 계측자료 통신 및 표출 모듈 57
2.5. 소결론 58
제3장 우수저류시설 축소모형 실증실험 및 수치해석 60
3.1. 우수저류시설 대상유역 유역현황 분석 61
3.1.1. 지형적 특성 현황 61
3.1.2. 수문 특성 현황 64
3.2. 우수저류시설 대상유역에 대한 강우-유출모형 입력자료 구성 66
3.2.1. 단위도법 입력자료 구축 66
3.2.2. SWMM 모형 입력자료 구축 67
3.3. 우수저류시설 대상유역에 대한 강우-유출모형 매개변수 최적화 70
3.3.1. 최적화 참조 유량 획득을 위한 모니터링 70
3.3.2. 수치해석 모형별 매개변수 최적화 71
3.4. 실내 실증실험을 위한 유역유출 시나리오 구축 77
3.5. 우수저류시설 축소모형 신뢰성 및 정확성 평가 81
3.5.1. 우수저류시설 축소모형 신뢰성(Reliability) 평가 81
3.5.2. 우수저류시설 축소모형 정확성(Accuracy) 평가 84
3.6. 시나리오 기반 우수저류시설 축소실험모형 홍수저감효과 분석 91
3.6.1. 매개변수의 보정이 없는 유출시나리오 91
3.6.2. 보정된 매개변수를 적용한 유출시나리오 96
3.6.3. 매개변수 최적화 전ㆍ후의 저감 특성 분석 102
3.7. 소결론 105
제4장 침수피해 대응역량 강화 107
4.1. 침수상황 체험프로그램 운영 108
4.1.1. 침수상황 체험프로그램 구성 및 운영개요 108
4.1.2. 침수상황 체험프로그램 운영현황 및 설문조사 110
4.2. 침수대비 국민 행동요령 113
4.2.1. 침수 대비 지하공간 및 차량 이용자 행동요령 대국민 보급 113
4.2.2. 침수상황별 행동요령 포스터 제작 116
4.3. 지하공간 침수방지를 위한 수방기준 개정(안) 120
4.3.1. 개요 120
4.3.2. 현행 지하공간 침수방지를 위한 수방기준의 한계 121
4.3.3. 지하공간 침수방지를 위한 수방기준 개선 122
4.4. 지하공간 침수방지를 위한 수방기준 해설집 개정(안) 125
4.5. 소결론 138
제5장 요약 및 결론 139
참고문헌 142
[부록 1] 지하공간 침수방지를 위한 수방기준 개정(안) 146
[부록 2] 지하공간 침수 방지를 위한 수방기준 해설집 개정(안)(요약본) 155
판권기 172
표 2.1. 현장조사(33개소)를 위한 우수저류시설 현황 28
표 2.2. 상동지구 우수저류시설 설계 개요 31
표 2.3. 중동지구 우수저류시설 설계 개요 33
표 2.4. 소입지구 우수저류시설 설계 개요 35
표 2.5. 전자기 관로 유량계 39
표 2.6. Froude 상사 모형 법칙에서의 물리량비 45
표 2.7. 축적비에 따른 상동 소입지구 우수저류시설 축소실험모형 제원 47
표 2.8. 축소실험모형에 활용할 우수관로 원형 및 모형 제원 48
표 2.9. 유량계의 종류와 특징 53
표 2.10. AVFM6.1 계측기의 사양 55
표 2.11. KTM-800 계측기의 사양 56
표 2.12. AVFM6.1 계측기의 MODBUS Protocol 정보 57
표 3.1. 소입지구 표고분석 62
표 3.2. 소입지구 토지이용현황 63
표 3.3. 소입지구 수문학적 토양분석 결과 64
표 3.4. 재현기간에 따른 강우지속기간별 확률강우량 65
표 3.5. 22번 지역의 강우분위별 적정 무차원 누가강우분포 65
표 3.6. 단위도법 매개변수 산정을 위한 경험식 67
표 3.7. 경험공식에 따른 매개변수 산정 결과 67
표 3.8. 다양한 관로 및 개수로의 Manning 조도계수 68
표 3.9. 수문학적 토양군에 따른 침투능 곡선식 입력값 69
표 3.10. 지표흐름에 대한 추정 조도계수 69
표 3.11. 모형 평가지표(국립재난안전연구원, 2021) 72
표 3.12. Moriasi et al.(2007)이 제안한 모형의 성능평가 기준 73
표 3.13. 매개변수 최적화 전 모형의 활용성 검토 73
표 3.14. Clark 단위도법 모형 보정 시 결정된 매개변수 75
표 3.15. SWMM모형의 최적 매개변수 결과 75
표 3.16. 매개변수 최적화 후 평가지표 결과 76
표 3.17. 수치해석 모형에 따른 빈도별 첨두유량(최적화 전ㆍ후) 77
표 3.18. 확률강우량별 유출시나리오 용어 정의 78
표 3.19. 신뢰성 평가를 위한 반복 실험(10yr) 첨두유량 및 총 유량 81
표 3.20. Obs1 지점의 Case 별 모형 평가지표 산정 결과 83
표 3.21. Obs2 지점의 Case 별 모형 평가지표 산정 결과 84
표 3.22. 매개변수 보정 후 평가지표 결과(Scenario.swmm.cal.50) 89
표 3.23. 매개변수 검증 후 평가지표 결과(Scenario.swmm.cal.80) 91
표 3.24. SWMM 유출시나리오 실험 결과(30yr) 93
표 3.25. SWMM 유출시나리오 실험 결과(50yr) 93
표 3.26. SWMM 유출시나리오 실험 결과(방재성능) 93
표 3.27. SWMM 유출시나리오 실험 결과(80yr) 93
표 3.28. SWMM 유출시나리오 실험 결과(100yr) 93
표 3.29. 단위도법 유출시나리오 실험 결과(30yr) 95
표 3.30. 단위도법 유출시나리오 실험 결과(50yr) 95
표 3.31. 단위도법 유출시나리오 실험 결과(방재성능) 96
표 3.32. 단위도법 유출시나리오 실험 결과(80yr) 96
표 3.33. 단위도법 유출시나리오 실험 결과(100yr) 96
표 3.34. 보정된 매개변수를 활용한 SWMM 유출시나리오 실험 결과(30yr) 98
표 3.35. 보정된 매개변수를 활용한 SWMM 유출시나리오 실험 결과(50yr) 98
표 3.36. 보정된 매개변수를 활용한 SWMM 유출시나리오 실험 결과(방재성능) 98
표 3.37. 보정된 매개변수를 활용한 SWMM 유출시나리오 실험 결과(80yr) 99
표 3.38. 보정된 매개변수를 활용한 SWMM 유출시나리오 실험 결과(100yr) 99
표 3.39. 보정된 매개변수를 활용한 단위도법 유출시나리오 실험 결과(30yr) 101
표 3.40. 보정된 매개변수를 활용한 단위도법 유출시나리오 실험 결과(50yr) 101
표 3.41. 보정된 매개변수를 활용한 단위도법 유출시나리오 실험 결과(방재성능) 101
표 3.42. 보정된 매개변수를 활용한 단위도법 유출시나리오 실험 결과(80yr) 101
표 3.43. 보정된 매개변수를 활용한 단위도법 유출시나리오 실험 결과(100yr) 101
표 3.44. 최적화 전ㆍ후의 우수유출 저감률 비교(SWMM 모형) 102
표 3.45. 최적화 전ㆍ후의 우수유출 저감률 비교(단위도법) 104
표 4.1. 침수상황 체험프로그램 구성 109
표 4.2. 침수상황 체험프로그램 체험 및 견학 참여 현황 110
표 4.3. 2022년 침수상황 체험프로그램 설문조사 결과 112
표 4.4. 출입구 조건에 따른 물막이판 유형 128
표 4.5. 모래주머니 적재 높이에 따른 필요 수량 및 모래량(USACE, 2008) 129
표 4.6. 보행속도 산정공식 137
표 4.7. 대피시간 산정공식 137
그림 1.1. 시간당 강우량별 피해범위 18
그림 1.2. 2022년 도시침수 피해 사례(서울, 포항) 19
그림 1.3. 국내 최대 규모 실내 실증실험시설과 침수상황 재현시설(국립재난안전연구원) 20
그림 2.1. 우수저류시설을 포함하는 대상유역 선정절차 26
그림 2.2. 상동지구 실시설계 도면 31
그림 2.3. 상동지구 우수관거 및 횡월류부 도면 32
그림 2.4. 상동지구 우수저류시설 현장조사 32
그림 2.5. 중동지구 실시설계 도면 33
그림 2.6. 중동지구 우수관거 및 횡월류부 도면 34
그림 2.7. 중동지구 우수저류시설 현장조사 34
그림 2.8. 소입지구 실시설계 도면 35
그림 2.9. 소입지구 우수관거 및 횡월류부 도면 36
그림 2.10. 소입지구 우수저류시설 현장조사 36
그림 2.11. 유량공급시설의 구성 37
그림 2.12. 유량공급 부스터 펌프 38
그림 2.13. 전동식 유량조절밸브 38
그림 2.14. 유량공급 제어시스템 GUI 구성 40
그림 2.15. 유량공급 제어시스템 GUI - 제어부 41
그림 2.16. 시나리오 입력자료 구성 42
그림 2.17. 유량 시나리오 재현 제어부 및 보고서 43
그림 2.18. 유량공급 제어시스템 GUI - 유량 최적화 43
그림 2.19. 상동 소입지구 우수저류시설 우수관로 제원 정보 45
그림 2.20. 상동 소입지구 우수저류시설 유입부 모식도 46
그림 2.21. 상동 소입지구 우수저류시설 축소실험모형 모식도 48
그림 2.22. 축소실험모형 우수관로 모식도 49
그림 2.23. 축소실험모형 우수관로 모형 연결 방법 49
그림 2.24. 축적비 1:7을 적용한 우수저류시설 유입부 제원 50
그림 2.25. 우수저류시설 축소실험모형 저류시설 유입부 모식도 50
그림 2.26. 축소실험모형 유량 안정화를 위한 정류시설 구조 51
그림 2.27. 우수저류시설 축소실험모형 제작과정 52
그림 2.28. 접촉식 유량계(AVFM6.1) 54
그림 2.29. 만관 유량계(KTM-800) 55
그림 2.30. 축소모형 내의 선정된 계측지점 56
그림 2.31. 개발된 AVFM6.1 통신프로그램 58
그림 3.1. 의령군 소입지구 위치도 61
그림 3.2. 소입지구 표고분석도 62
그림 3.3. 소입지구 토지피복도 63
그림 3.4. 소입지구 수문학적 토양도 64
그림 3.5. 분위별 무차원 누가곡선 66
그림 3.6. 홍수량 산정을 위한 HEC-HMS 구축 67
그림 3.7. 소입지구 SWMM 모형 구축 70
그림 3.8. 모니터링 지점 및 계측장비 설치 위치 71
그림 3.9. 매개변수 최적화 전 관측값과 모의값의 비교(단위도법, SWMM) 74
그림 3.10. 매개변수 최적화 후 관측값과 모의값의 비교 76
그림 3.11. 축소모형 실증실험을 위한 유출시나리오(UH, 최적화 전) 79
그림 3.12. 축소모형 실증실험을 위한 유출시나리오(SWMM, 최적화 전) 79
그림 3.13. 축소모형 실증실험을 위한 유출시나리오(UH, 최적화 후) 80
그림 3.14. 축소모형 실증실험을 위한 유출시나리오(SWMM, 최적화 후) 80
그림 3.15. 신뢰성 평가를 위한 10회 반복 실험 결과(10yr) 82
그림 3.16. 축소모형의 수치 모형화 결과(SWMM 모형) 85
그림 3.17. 축소모형 대상으로 SWMM 모형 구축 86
그림 3.18. 위어계수 보정 전 Obs2와 Mod2 지점에서 수문곡선 비교 87
그림 3.19. 위어 계수 보정 후 Obs1과 Mod1 지점에서 수문곡선 비교(Scenario.swmm.cal.50) 88
그림 3.20. 위어 계수 보정 후 Obs2와 Mod2 지점에서 수문곡선 비교(Scenario.swmm.cal.50) 88
그림 3.21. Obs1와 Mod1의 지점에서 유출수문곡선 검증(Scenario.swmm.cal.80) 90
그림 3.22. Obs2와 Mod2의 지점에서 유출수문곡선 검증(Scenario.swmm.cal.80) 90
그림 3.23. 매개변수 보정이 없는 SWMM 모형의 빈도별 유출시나리오 실험 결과 92
그림 3.24. 매개변수 보정이 없는 단위도법의 빈도별 유출시나리오 실험 결과 94
그림 3.25. 보정된 매개변수를 활용한 SWMM 빈도별 유출시나리오 실험 결과 97
그림 3.26. 보정된 매개변수를 활용한 단위도법의 빈도별 유출시나리오 실험 결과 100
그림 3.27. SWMM 모형의 최적화 전ㆍ후 첨두유량 및 총 유량 비교 103
그림 3.28. 단위도법의 최적화 전ㆍ후 첨두유량 및 총 유량 비교 104
그림 4.1. 침수상황 체험프로그램 참여의견 설문지 111
그림 4.2. 침수상황 체험시설 실험자료 113
그림 4.3. 침수상황별 행동 요령 포스터 116
그림 4.4. 물막이판 5개 유형별 설치 사례 123
그림 4.5. 출입문 개폐 방향(미는 문, 당기는 문)과 침수심별 고립 조건 124
그림 4.6. 지하 고립을 방지할 수 있는 피난시설(완전 및 부분개방 이중문) 사례 124
그림 4.7. 지하공간 출입구 방지턱 예시도 126
그림 4.8. 채광창 침수방지대책 예시도(① 노면으로부터 침수 방지턱의 높이, ② 빛이 투과할 수 있는 구조, ③ 방수 처리 및 침수 시 수압을 견딜 수 있는 채광용 창, ④ 물막이판 또는 물막이문) 127
그림 4.9. 설치 위치에 따른 물막이판 유형 127
그림 4.10. 모래주머니 채우는 방법(USACE, 2008) 128
그림 4.11. 모래주머니 권장 적재 방법 예시 129
그림 4.12. 모래주머니 적재에 따른 높이 예시 129
그림 4.13. 모래주머니 틈새를 없애는 방법 130
그림 4.14. 모래주머니 보관함 위치 130
그림 4.15. 물막이판(모래주머니) 유형 선택 흐름도 131
그림 4.16. 세대별 집수정 설치. 필요 시 건물 내 욕실ㆍ싱크대ㆍ하수구 설치 132
그림 4.17. 지하 공간 계단에 설치된 난간 및 계단 손잡이 133
그림 4.18. 침수 경보센서 설치 위치도 133
그림 4.19. 개방형 방범창의 종류 134
그림 4.20. 지하 공간 침수 시 탈출을 위한 출입문 135
그림 4.21. 지하 공간 내 설치된 비상탈출 사다리 설치 135
표 2.1. 출입구 조건에 따른 물막이판 유형 157
표 2.2. 모래주머니 적재 높이에 따른 필요 수량 및 부피 예시 159
그림 2.1. 지하공간 출입구 방지턱 예시도 155
그림 2.2. 침수 높이 보다 높은 환기구 설치 156
그림 2.3. 채광창을 설치할 때 물막이판 설치 156
그림 2.4. 설치 방법에 따른 물막이판 유형 158
그림 2.5. 모래주머니 채우는 방법 158
그림 2.6. 모래주머니 권장 적재 방법 예시 158
그림 2.7. 모래주머니 적재에 따른 높이 예시 159
그림 2.8. 모래주머니 틈새를 없애는 방법 159
그림 2.9. 모래주머니 보관함 위치 160
그림 2.10. 물막이판(모래주머니) 유형 선택 흐름도 161
그림 2.11. 건축물 배수설비 구조 162
그림 2.12. 엘리베이터 및 계단에 설치된 물막이판 162
그림 2.13. 통로에 대피경로를 안내하는 유도등 설치 163
그림 2.14. 개방형 방범창의 종류 163
그림 2.15. 지하공간 침수 시 탈출을 위한 출입문 164
그림 2.16. 지하공간 내 설치된 비상탈출 사다리 설치 위치 164
그림 2.17. 지상 침수 경보센서 및 경보시설 설치 위치도 165
그림 2.18. 지하공간 계단에 설치된 난간 및 계단 손잡이 166
그림 2.19. 주택 신축 시 여유고 확보 167
그림 2.20. 차수를 목적으로 하는 출입문의 설치 168
그림 2.21. 관제실 출입구 물막이판 설치 169
그림 2.22. 계단식 펌프 배열 169