Analysis of Design Flood Change for the Small to Medium Size Rivers in Gyeonggi-do

한 국 방 재 학 회 논 문 집 제10권 2호 2010년 4월

pp. 143 ~ 149

하천방재

경기도 중·소하천의 계획홍수량 변화 분석

Analysis of Design Flood Change for the Small to Medium Size Rivers in Gyeonggi-do

박선희*·원진영**·송주일***·윤세의****

Park, Sun Hee·Won, Jin Young·Song, Ju Il·Yoon, Sei Eui

···

Abstract

The river master plan was established every 10 years in Korea. The basin characteristics of 62 small and medium size rivers of which master plans were recently established during the past three years in Gyeonggi-do were investigated, and design rainfalls and design floods in the past and the latest were compared and analyzed. It was predicted that basin data and flood estimating method changed design flood. The quantitative amount of design floods were analyzed for 6 basins like Gungunchen etc. As the results, the increasing factors of design flood were the application of critical duration time, temporal time of rainfall and the increase of CN value. The decreasing factors of design flood were the application of Huff's rainfall distribution instead of Monon- obe one and the ARF. The application of critical duration time increased flood about 60% whereas the application of Huff's rain- fall distribution method estimated less flood than Mononobe about 62%. Considering critical duration time and changing rainfall distribution were the most important factors of increasing or decreasing design flood. However, trends of flood variation were dif- ferently analyzed by factors in 6 basins because characteristics of topography, weather, hydrology and hydraulic were different, now that correlations were not found between factors and flood variation. Flood variation is evaluated by complex effects of fac- tors so new flood recalculated by reasonable methods should be considered as design flood.

Key words

: River master plan, Design flood, Flood variation

요 지

하천기본계획은 10년마다 재수립되고 있다. 경기도 지역의 중·소하천 중 최근 3년간 하천기본계획이 재수립 된 62개 중·소 하천에 대하여 유역의 특성을 조사하고, 과거와 현재의 계획홍수량 및 계획강우량을 비교·분석하였다. 계획강우량이 감소한 유 역 중에는 계획홍수량이 증가한 유역이 존재하였고, 이를 홍수량 재산정시의 유역자료 및 산정방법의 변화가 영향을 주었을 것 으로 판단하고, 건건천 등 6개 유역을 대상으로 유역자료 및 산정방법의 변화에 따른 홍수량의 변화를 분석하였다. 분석결과, 계획홍수량의 증가에 영향을 미치는 인자는 임계지속시간과 임의시간의 적용 그리고 유출곡선지수(CN)증가로 나타났고, 감소에 영향을 미치는 인자는 강우 시간분포형 중 Huff의 4분위법 적용과 면적감소계수(ARF)의 적용이었다. 계획홍수량 산정 시 임계 지속시간 적용은 홍수량을 평균 60% 증가시키는 것으로 나타났고, 강우의 시간분포형을 Mononobe방법에서 Huff의 4분위법으 로 하였을 때 평균 62%정도 홍수량을 감소시키는 것으로 분석되어 임계지속시간 적용과 강우 분포형의 변화가 홍수량 변화에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 영향인자들에 의한 홍수량 변화 경향이 유역에 따라 서로 다르게 분석되어 영향인자들과 홍수량 변화 사이에는 상관성이 확인되지 않았다. 이는 유역별로 지형, 기상, 수문수리학적 특성치가 상이하기 때 문으로, 결국 홍수량 변화는 이러한 인자들의 복합적 작용에 의해 변화하게 되므로 특정 하천지점에서 계획홍수량을 채택할 경 우 보다 합리적인 방법들로 재 산정된 홍수량을 채택하는 것이 바람직하다고 판단된다.

핵심용어 : 하천기본계획, 계획홍수량, 홍수량 변화

···

1. 서 론

하천기본계획은하천법 25조에따라 10년마다재수립하도 록 되어있다. ^{경기도는 최근} 10^{년간 인구가 약} 400^만명이

늘어났고, 도시화율은 76.5 %에서 87.3 %로 높아졌으며, 도

로 포장률은 68.2 %에서 86.5 %로 증가하였다. 이는 경기

도 하천 유역내의 불투수 면적을 증가 시켰고, 2002년과

2003^{년에 발생한태풍 루사 및 매미 등과같은 기록적인 강}

****경기대학교공과대학토목공학과석사과정(E-mail: [email protected])

****경기대학교공과대학토목공학과석사과정

****경기대학교공과대학토목공학과박사과정

****정회원·경기대학교공과대학토목공학과교수

우 발생으로인해확률강우량또한 증가되었다. ^{경기도내유}

역의 이와 같은 변화들로 인해 하천유역의유출량은 증가되 었을것으로판단되지만, 실제과거에수립된하천기본계획상 의 홍수량과 현재 수립된 하천기본계획의 홍수량을 비교해 보면유역면적이 동일함에도불구하고오히려유출량이감소 하는유역이 나타났다. 이러한 현상은현재 기본홍수량을산 정함에있어 과거에비하여 강우자료의채택방법, 강우의 시 간분포등산정방법과 유출곡선지수(CN), 도달시간(Tc) 등 자 료의 변화가 그 원인으로 판단된다. ^{계획홍수량을 채택함에}

있어서의 문제점은 계획홍수량이 감소하게 되는 경우 크게 산정된 과거의계획홍수량을사용한다는데있다. 그동안 계 획홍수량산정 방법은 수리·수문학적으로지속적인 발전을 거듭해왔고 이러한 연구결과를 반영한 최근의 계획홍수량이 작게산정되었다하여안전적인측면을고려하여과거의계획 홍수량을채택하는 것은 필요 이상의 과대한 하천 계획수립 이될 수 있다. 홍수량산정의방법 변화가홍수량의증감에 미치는영향은정성적으로예측이 가능하지만정량적으로분 석되어 있지 않아, 이러한 경향은 단시간에 개선되지 않을 것으로판단된다. 따라서계획홍수량변화에 영향을주는 요 인들의영향 정도를정량적으로분석 할필요가 있다.

홍수량 산정에 대한 연구는 영국에서 Flood Studies

Report(NERC, 1975)가출간된이후활발히진행되어왔으며,

이를 개정한 Flood Estimation Handbook(CEH, 1999)에서 는 광범위한 수문자료와 기법을 바탕을 홍수량 산정방안을 제시하고있다. ^{또한 강우 빈도해석}, ^{홍수 빈도해석}, ^강우-^유

출해석등을통한홍수량산정에대해서자세히기술하고있 다.

국내에서는 유역 특성이 유역의 홍수량에 영향을 미치는

것에대한연구가 이루어져왔으며양동률(1981)^{은 유역특성}

과 확률홍수량의 상관관계분석을 통하여 확률홍수량 산정공 식을 유도하였으며, 조국광 등(1990)은 유역특성 및 강우량 자료와상관시켜 50^{년 빈도에 대한 하천홍수량의지역화 된}

회귀모형을개발하였다. 박기범 등(2006)은 설계홍수량을 추 정하는데있어 기왕의하천정비기본계획에 의해산정된설 계홍수량과지형인자들이 어떤상관성을가지고있는가에대 하여 분석하고 지형특성자료와 확률강우량 자료를 이용하여 설계홍수량을추정하였으며, 또한미계측유역이나하천계획이 수립되지않은 중소하천 유역의 설계홍수량 추정에 있어 유 역의지형인자와 설계홍수량과의 상관성을조사하였다. 정대

명(2003)^은 Clark^{방법의 시간}-^{면적곡선이 유출해석에미치는}

영향을분석하고시간-면적곡선의유무가유출량산정의정확 도에 미치는 영향정도를제시하였다. 정승민(2004)은 유출지 수에 따른 홍수량 민감도 분석을 실시하였으며, 박정훈 등

(2005)^{은강우조건에 대한유출수문곡선의 민감도분석을 수}

행하였다. 이와 같이 국내에서는홍수량민감도 분석에대한 연구는 다양하게 이루어지고 있으나, 유역의 과거와 현재의 계획홍수량의변화에미치는영향인자에 대한연구는미흡하 다고할 수 있다.

본 연구에서는 과거와 현재 계획홍수량 중 합리적인 계획 홍수량을채택 할 수 있도록 계획 홍수량변화에 영향을 미

치는 인자들의 영향 정도를 정량적으로 분석하고자 하였다.

분석을 위한자료는 경기도중·소하천 중 최근 3년간 하천 기본계획이재수립된 하천들을대상으로과거의 하천기본계 획과 최근 수립된 하천기본계획 보고서를 이용하였다. 또한 경기도 62^{개 중·소하천을대상으로과거와 현재의계획홍수}

량과 확률강우량을조사하여변화를비교하였다. 과거와비교 하여 현재 변화된 자료 및 홍수량산정 방법이 홍수량 증감 에 미치는 영향정도를 면밀히 분석하기 위해 계획홍수량의 변화에 원인으로예상되는영향인자들을선정하고, 6^{개 하천}

유역을 대상으로 이러한 영향인자들이 계획홍수량에 미치는 영향을 분석하였다.

분석과정에서는 현재계획홍수량을 산정하는방법및 자료 들을 기준으로 과거에 채택된 산정방법 및 자료들을 하나씩 현재 홍수량 산정방법에 적용하여 홍수량이증감된 양을 확 인하였다.

본 연구에서확률강우량의산정은 실무에서주로사용하는

FARD 2006^{을 이용하였고}, ^{홍수량의 산정방법은} Clark^{의 유}

역추적법을적용하였다. 또한 홍수량산정 시자료의 일관성 을 위해서임계지속시간의적용여부에 관한항목을제외하고 나머지항목 모두에는임계지속시간을적용하지않은경우만 을 비교·분석하였다.

2. 경기도 중·소하천에서 계획홍수량변화 2.1 대상 하천의 특성

홍수량산정 시필요로하는 지형학적인자와수문학적인 자들의 특성을 조사하기 위해 경기도에 위치한 중·소하천

중 최근 3^년(2006~2008^년)^{간 하천기본계획이 재수립 된 오}

산천 수계, ^{진위천 수계}, ^{한천 수계}, ^{안산천 수계 등} 11^개

수계, 62개중·소하천을 대상으로유역 특성을조사하였다.

그림 1은 62개대상유역의위치를나타낸것이다. 이들 유

그림 1. 경기도 62개 중·소 하천 위치도

역의 면적, 유로연장, 평균폭, 형상계수, 평균고도, 평균경사,

불투수율등의 지형학적 특성을조사한 결과는 표 1^{과 같다} (경기도 2006a; 2006b; 2006c; 2006d; 2008a; 2008b).

2.2 대상 하천의 계획홍수량 변화

62^{개 중·소하천에서 산정된계획홍수량을 비교분석하였}

다. 그림 2는 중·소하천들의 과거 계획홍수량과현재 계획 홍수량의 증가 또는 감소한 비율을 나타낸 것이다. 현재 계 획홍수량이 과거 계획홍수량에 비해 증가된 하천은 39개

(62.9%), ^{감소된 하천은} 23^개(37.1%)^{로 조사되었다}(^경기도

2006a; 2006b; 2006c; 2006d; 2008a; 2008b).

하천기본계획의과거홍수량과현재 홍수량차이의원인을 분석하기위해확률강우량의변화를확인하였다. 그림 3은 하 천기본계획의최근 계획홍수량의 증감에 따른 확률강우량의

변화를나타낸 것으로그림 3(a)는계획홍수량이 증가한하천

의 확률강우량 증감 여부를 확인한 결과이고, 그림 3(b)는 반대로 계획홍수량이 감소한 경우에 확률강우량 증감여부를

파악하여 나타낸 것이다. 그림 3(a)와 같이 최근 계획홍수량

이 증가한 39개의 하천 중 확률강우량이과거 확률강우량에 비해 증가한 것은 38^{개하천이었고 감소한것은} 1^{개 하천으}

로 조사되었으며, 그림 3(b)에서와같이계획홍수량이감소한

23개 하천 중 확률강우량이과거 확률강우량에 비해 증가한 것은 21개, 감소한것은 2개 하천으로나타났다. 설계빈도가 변화됨으로인한확률강우량의 차이는크지않았으며대부분

50~80년의 계획빈도를 채택하였다(경기도 2006a; 2006b;

2006c; 2006d; 2008a; 2008b).

경기도가최근 10년간 지속적인발전을거듭하였다는점을 감안할 때 유역면적의 변화는 미소한 반면 불투수면적비는 소폭 상승하였을것으로판단되고확률강우량이 대부분의하 천에서 증가하였다. 그럼에도불구하고 하천기본계획의 재수 립 시 계획홍수량이감소하는결과를보인 것은홍수량산정 방법의 변화영향으로 판단된다.

표 2는 경기도 지역의최근 재수립된 중·소하천들의 과 거와 현재의하천기본계획에서홍수량산정방법을각 항목 별 로 비교한 것이다. 표 2에서 확인할수 있듯이 최근 하천기 본계획의홍수량산정방법이 과거와대부분의항목에서변화 된 것을알 수 있다. 일반적으로강우지속시간의경우 일우 량(고정시간)을 시우량(임의시간)으로 바꾸어 적용하게 되면 확률강우량이 증가하고 ARF의 적용은 확률강우량을 감소시 킨다. ^{또한 강우를 분포시킴에 있어} Mononobe^{를 적용하면}

Huff 2, 4분위 적용할 때 보다 상대적으로 크게 산정된다.

유효우량 산정 시에는 AMC II조건보다 AMC III조건에서

유출량은 증가하게되며, 임계지속시간은 첨두유출량의크기 가 최대치가되는지속시간을 적용하게되므로임계지속시간 을 고려하게되면 홍수량은증가하게된다. 이러한산정방법 표 1. 경기도 62개 중·소 하천의 지형학적 유역특성

지형학적유역특성 평균

유역면적

(km

) 21.73

유로연장

(km) 7.95

유역평균폭

(A/L(km)) 2.15

유역형상계수

(A/L

) 0.30

평균고도

(EL.m) 121.24

평균경사

(%) 20.37

불투수율

(%) 18.30

그림 2. 경기도 62개 중·소 하천의 계획홍수량 변화

그림 3. 경기도 62개 중·소 하천의 확률강우량 변화

표 2. 하천기본계획의 홍수량 산정방법 비교

구분 과거 현재

①강우지속

시간및특성 일우량

(

)

(

)

②확률분포형

PearsonTYPE-III, Log-Normal,

Gumbel-Chow, GEV

Gumbel

③매개변수

산정법 모멘트법

,

,

확률가중모멘트법 확률가중모멘트법

④

ARF

⑤유역평균

확률강우량

Thiessen

Thiessen

⑥강우분포

Mononobe Huff 2, 4

⑦강우강도식

- Sherman

⑧토양도및

기타지도 개략토양도 정밀토양도

⑨유효우량

SCS

AMC-II CN

NRCS

AMC-III CN

⑩도달시간

Kraven, Rziha Kraven II

⑪저류상수

(K) K=aTc

Russel, Sabol

⑫임계지속시간 미적용 적용

⑬홍수량산정

방법

Clark

또는합리식

Clark

의변화는동일조건의 유역에서홍수량의산정결과에영향을 미치게되므로그 변화정도를정량적으로분석하였다.

3. 계획홍수량 변화의 영향인자 분석 3.1 대상 유역 선정 및 유역특성

대상 유역의 선정은 경기도 내 최근 하천기본계획이 재수 립 된 유역 중 유출량변화에 유역의 물리적특성변화의 영 향이최소가될 수 있도록유역면적, ^{유로연장등 그변화가}

미소한지역으로 하였으며, 계획홍수량변화영향인자의분석 을 위해 과거와 현재의 계획홍수량의변화가 다양하게 나타 나는유역을 대상으로하였다. 또한 유역면적의영향을반영 하기위해 소규모유역의 평균유역면적인 9.8 km^{2와비슷한}

유역면적을 갖고 있는 가일천과 유역면적이 9.8 km² 이하인 건건천, 그리고 그 이상인 금곡천을 선정하였다. 반면, 중규 모유역에서는 평균유역면적이 42 km²로조사되어, 이와비

슷한 유역인 반월천과 42 km^{2 이하인 관리천}, ^{그리고 그 이}

상인 사탄천 등 그림 4와 같이 총 6개 유역을 영향인자 분 석의대상 유역으로선정하였다.

표 3은 대상 유역의 유역특성을나타낸 것으로 각각 하천

기본계획 보고서를 참고 하여 작성 된 것이며, 건건천 등 6

개 유역은유역면적이 9.6~45.46 km²로 다양한유역면적에서 홍수량산정 방법변화에따른계획홍수량의변화 경향을파 악하고자 하였다.

6개 유역 중 현재의 계획홍수량이 증가한 유역은 건건천,

반월천, 가일천으로 과거 산정된 계획홍수량에 비해 각각

17.9%, 1.7%, 43.0%정도 증가하였다. 반면에 표 4와 같이

사탄천, ^{금곡천은 현재 계획홍수량이 각각 약} 4.3%, 6.7%

정도 감소하였으며, 관리천은변화없이동일하게나타났다(경 기도 2006a; 2006b; 2006c; 2006d; 2008a; 2008b).

대상 유역의확률강우량의변화를 조사한결과, 표 5와 같

이 모든 하천이약 6~33% ^{정도 증가한것으로 나타났다}.

3.2 계획홍수량 변화의 영향인자 분석방법

대상 유역의 과거와 현재의 홍수량 산정방법의변화에 따 른 계획홍수량의 변화를 분석하기 위해, 6^{개 유역의 홍수량}

산정방법 변화 내용을 바탕으로 계획홍수량 변화에 영향을 주었을것으로판단되는인자들을선정하였다. 영향인자는크 게 과거와현재의홍수량산정방법의변화와과거와현재의 유역특성 및 도시화 등에 기인하는 자료의 변화로 구분하고 그림 5와 같이 6개의 영향인자를선정하였다. 홍수량산정방 법의 변화에서는 강우분석방법, 면적감소계수(ARF), 강우의 시간분포, 임계지속시간에대하여분석을실시하였고, 자료의 변화에 대해서는 유출곡선지수(CN)^{과 도달시간변화에 따른}

유출량의 변화를확인하였다.

본 연구에서는강우자료는최근 수립된보고서자료를 이용 하고 홍수량산정방법및 자료는과거의것을적용하면서 홍 수량을산정한후 이를현재 계획홍수량과비교하여가장 영 향을 많이미치는인자가무엇인지를확인하였다. 강우분석방 그림 4. 6개 유역의 경기도 내 위치도

표 3. 6개 유역의 유역특성

하천 유역

(km

)

유로연장

(km)

평균폭유역

(A/L, km)

평균경사

(%)

건건천

9.60 5.06 1.90 14.4

가일천

11.96 7.91 1.51 25.5

금곡천

17.68 8.29 2.13 9.6

관리천

34.42 18.24 1.88 10.2

반월천

40.90 12.69 3.22 19.5

사탄천

42.71 11.68 3.66 35.6

표 4. 6개 유역 계획홍수량의 변화 하천 과거

(m

/s)

(

)

(m

/s)

(

)

(%)

건건천

140(1993) 165(2006) 17.9

가일천

177(1994) 180(2006) 1.7

금곡천

240(1994) 224(2008) -6.7

관리천

315(1994) 315(2006) 0

반월천

395(1993) 565(2006) 43.0

사탄천

631(1994) 604(2008) -4.3

표 5. 6개 유역 확률강우량의 변화 하천 과거

(mm)

(

)

(mm)

(

)

(%)

건건천

317.0

380.9

20.2

가일천

361.0

416.7

15.4

금곡천

301.7

319.8

6.0

관리천

297.0

395.9

33.3

반월천

317.0

380.9

20.2

사탄천

357.0

429.1

20.2

법에서과거의일우량고정시간의 적용은일최대강우량자료 를이용하는 것이므로임계지속시간을적용 할수 없기때문 에산정된 홍수량에임계지속시간을 적용하지는않았다.

3.3 산정 방법의 변화에 따른 영향인자 분석

3.3.1 강우분석방법

홍수량 산정에 필요한 확률강우량의산정 시 과거에 강우 자료는고정시간인 일최대강우량을 이용하였지만, 현재는 임 의시간환산계수를 고려한 시우량을 이용한다(정종호 등,

2007). 따라서 대상 유역에대해 현재와과거의 강우자료채

택방법에따른 홍수량변화를알아보기위해 현재하천기본 계획보고서수립에이용된강우자료를 고정시간과 임의시간 으로추출하고확률강우량을각각산정한후 동일유역조건 으로홍수량을산정하였다.

산정 결과 과거의 고정시간을 적용한 홍수량 보다 현재의 임의시간을 적용한 홍수량이 표 6에서 보는 바와 같이 약

10~31% 증가하였다.

3.3.2 ^{면적감소계수}(ARF)

강우지속시간 동안 유역의 평균강우강도는 유역면적이 커 질수록 감소하므로 현재 유역면적이 26 km² 이상인 유역에 대해서는면적감소계수를적용하여면적확률강우량을산정하

고 있다(^건교부, 2000). ^{이러한 면적감소계수 적용이 유역의}

홍수량을 어느 정도 감소시키는지를 확인하였다. 건건천, 가 일천, 금곡천은유역면적이 26 km²이하이므로면적감소계수 를적용하지 않았고관리천, ^반월천, ^{사탄천유역에서면적감}

소계수를적용한 결과 과거 홍수량과비교하여 현재의 홍수 량이표 7과 같이감소하였고그 범위는약 0.7~9.9%정도로 나타났다.

3.3.3 강우의 시간분포

과거에는대부분 Mononobe 방법에 의해 강우를분포시켰

으나, 현재는 Huff의 4분위법 중 각 유역에적합한 1~4분위

중선택적으로 강우를분포시키고있다. 이러한 강우분포의 변화는 집중 강우의 시간이 변하기때문에 홍수량에도 영향 을미치게 된다. 과거와현재 사용되는대표적인강우분포형

인 Mononbe ^분포와 Huff 4^{분위법에 대한 홍수량의 변화를}

확인한 결과는 표 8과 같다. 강우분포를 Mononobe 분포에

서 Huff 4분위법으로 변경하면 홍수량이 약 43~76% 정도

감소되는 것으로나타났다.

3.3.4 임계지속시간

현재 계획홍수량의산정은치수적 안전성을고려하여설계 대상 하천 및 구조물에 가장 큰 부하가 걸리는 지속기간의 홍수량을 계획홍수량으로 결정하고있으며, ^{설계대상 구조물}

이 하천제방등의 비저류용 구조물인 경우 첨두홍수량이 최 대로산정되는강우지속기간을 임계지속기간으로결정하고있 그림 5. 계획홍수량 변화의 영향인자 분류

표 6. 6개 유역에서 강우분석방법의 변화에 따른 홍수량 변화 하천 고정시간적용

홍수량

(m

/s)

(m

/s)

(%)

건건천

64.4 82.3 27.8

가일천

82.0 107.4 31.0

금곡천

134.0 147.9 10.3

관리천

238.5 277.2 16.2

반월천

272.0 344.3 26.6

사탄천

321.0 368.4 14.8

표 7. 6개 유역에서 면적감소계수(ARF) 적용여부에 따른 홍수량 변화

하천

ARF

홍수량

(m

/s) ARF

홍수량

(m

/s)

(%)

관리천

279.08 277.16 0.9726 -0.7

반월천

356.33 343.98 0.9704 -3.5

사탄천

409.00 368.39 0.9699 -9.9

표 8. 6개 유역에서 강우의 시간분포 변화에 따른 홍수량 변화 하천

Mononobe

적용홍수량

(m

/s) Huff4

적용홍수량

(m

/s)

(%)

건건천

266.1 82.3 -69.1 2

가일천

441.1 107.4 -75.6 2

금곡천

324.8 147.9 -54.5 4

관리천

485.6 277.2 -42.9 2

반월천

941.8 344.0 -63.5 2

사탄천

1073.0 368.4 -65.7 2

표 9. 6개 유역에서 임계지속시간의 적용여부에 따른 홍수량 변화

하천 임계지속시간 홍수량미적용

(m

/s)

임계지속시간 홍수량적용

(m

/s)

임계지속 시간

증감

(%)

건건천

82.3 165.0 220

100.5

가일천

107.4 180.0 240

67.6

금곡천

147.9 224.0 340

51.5

관리천

277.2 315.0 610

13.6

반월천

344.3 565.0 300

64.1

사탄천

368.4 604.0 240

64.0

다(^{정종호 등}, 2007). ^{과거에는 홍수량 산정 시 강우자료에}

고정시간을 적용하여 확률강우량을 산정하였기 때문에 이러 한임계지속시간 개념을사용하지 않았다. 임계지속시간의적 용여부에따른 홍수량의변화를분석한결과임계지속시간을

적용한현재의홍수량은표 9^{와 같이약} 13~100% ^증가하는

것으로나타났다.

3.4 자료의 변화에 따른 영향인자 분석

3.4.1 ^{유출곡선지수}(CN)

하천기본계획에서는주로 NRCS방법을적용하고있으며, 유 역의수문학적토양형, 토지이용과처리상태및 선행토양함수

조건(AMC)을 이용하여유출곡선지수(CN)을 산정한다(정종호

등, 2007). ^{과거에는주로} AMC II^조건의 CN^{값을적용하였고},

현재는 대부분 AMC III조건의 CN값을 적용하고 있으므로

CN값의 변화에 따른 홍수량 증감을 확인하였다. 본 연구의 대상 유역은 과거에 비교하여 CN값이 모두 증가한 것으로 나타났고, ^표 10^{에서 보는 바와 같이} CN^{값의 증가에 따라}

홍수량은약 2~20% 정도 증가하였다.

3.4.2 도달시간

유역의조건이동일한상황에서과거와현재의 하천기본계 획에제시된도달시간을 적용하여홍수량의변화를확인하였

다. ^{분석 결과 도달시간의 변화에 대한 홍수량의 증감은 약} (-)0.27%~(+)0.17%로나타났다.

4. 계획홍수량 변화의 원인 분석 결과

그림 6과 같이 홍수량 산정 시 산정방법의 변화에 따른 영향인자 중에서 임계지속시간 적용은 평균 60%, 강우자료 임의시간채택은평균 21%정도 홍수량을증가시키는것으로 나타났다. ^{반면에홍수량을감소시키는인자는강우의시간분}

포형을 Huff의 4분위법으로 하였을 때 평균 62%, 면적감소

계수(ARF)를 적용했을 경우평균 5%정도 감소하는것으로

분석되었다.

자료의 변화에 따른 영향인자인 유출곡선지수(CN)^{는 홍수}

량을 평균 10% 증가시켰고, 도달시간은 홍수량 증감에 큰

영향이 없는 것으로 나타났다. 도달시간은 홍수량 민감도가 큰 것으로 알려져 있으나 본 연구 대상유역의 경우 면적이 비교적작고 과거와현재의도달시간의변화가크지않아 홍 수량에 큰영향을 주지않은 것으로 판단된다.

계획홍수량 변화의 영향인자들을 산정방법의 변화와 자료 의 변화로 분류하고분석하였지만, 각 분류에속한 영향인자 들은 증감의 경향이 서로 다르게 분석되어 영향인자들 사이 에 홍수량증감의 상관성이없음이확인되었다.

관리천과 금곡천, 사탄천은과거에비교하여최근 홍수량이 변화가 없거나감소한하천이다. 이들 3개 하천에대한 산정 방법들을 변화시키면서분석된 홍수량의 증감량과 홍수량이 증가한타 하천과비교하여홍수량증감총합의비가상대적 으로 작게나타났다. 그러나상관관계는 뚜렷하지않았다. 이 는 본 연구에서는과거강우자료에서시강우자료를획득 할 수 없어산정방법의 변화에따른홍수량의변화를분석할때 최근의 강우자료를 이용한 영향으로 판단된다. 6개 유역 중 관리천유역만홍수량의증감 총합의비가 (-)값을 갖는것으 로 나타났는데표 12^{에서볼수 있듯이관리천에임계지속시}

간을 적용하면다른 하천에 비해홍수량의증가가 약 3~7배 작기 때문이며, 이는 관리천의임계지속시간이 610분으로 다 른 하천에비해 약 2~3배정도길기 때문으로판단된다.

표 10. 6개 유역에서 CN의 변화에 따른 홍수량의 변화

하천

유출곡선지수

(CN)

(m

/s)

과거 현재 증감

(%)

(%)

건건천

64.7 79.4 23.0 68.7 82.3 19.7

가일천

71.0 78.4 10.0 102.0 107.4 5.3

금곡천

75.0 77.8 4.0 145.4 147.9 1.7

관리천

78.0 89.0 14.0 257.4 277.2 7.7

반월천

51.0 70.5 38.0 312.4 344.0 10.1

사탄천

66.0 82.0 24.0 313.6 368.4 17.5

표 11. 6개 유역에서 도달시간의 변화에 따른 홍수량 변화

하천

과거 현재

증감

(%)

도달시간

(

)

(m

/s)

(

)

(m

/s)

건건천

0.312

(Kraven I) 82.4 0.458 (

유속공식

) 82.3 -0.12

가일천

0.129

(Kraven I) 107.7 0.410

(Kraven II) 107.4 -0.27

금곡천

0.960

(Kraven I) 147.8 0.93

(Kraven II) 147.9 0.04

관리천

1.140

(Kraven I) 276.7 0.770

(Kraven II) 277.2 0.17

반월천

0.212

(Kraven I) 344.3 0.337 (

유속공식

) 344.0 -0.09

사탄천

0.927

(Rziha) 368.3 0.900

(Kraven II) 368.4 0.02

5. 결 론

경기도지역의 중·소하천중 최근 3년간 하천기본계획이 재수립된 62^{개 중·소하천에대하여유역의 특성을조사하}

고, 과거와 현재의 계획홍수량 및 계획강우량을 비교·분석 하였다. 계획홍수량의 변화에는 홍수량 산정 시의 유역자료 및 산정방법의변화가영향을주었을 것으로판단하고, 경기 도의중·소하천 중 건건천등 6^{개 유역을대상으로계획홍}

수량산정시 유역자료 및산정방법의 변화에따른홍수량의 변화를분석하였다. 분석결과 62개 하천 중현재 계획홍수량 이 과거 계획홍수량에 비해 증가된 하천은 39개(62.9%), 감

소된 하천은 23^개(37.1%)^{로 나타났다}. ^{계획홍수량의 증가에}

영향을미치는인자는임계지속시간과임의시간의 적용그리 고유출곡선지수(CN)증가로나타났고, 감소에영향을미치는 인자는강우시간분포형중 Huff의 4분위법적용과면적감소

계수(ARF)^{의 적용임을 알 수 있었다}. ^{계획홍수량 산정 시}

임계지속시간적용은홍수량을평균 60% 증가시키는것으로 나타났고, 강우의시간분포형을 Mononobe방법에서 Huff의 4

분위법으로하였을 때 평균 62% 정도 홍수량을감소시키는 것으로분석되어임계지속시간적용과강우 분포형의변화가 본연구대상 유역에대해서는홍수량변화에가장큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 영향인자들에 의한 홍수량 변화 경향이 유역에 따라 서로 다르게 분석되어영향인자들 과 홍수량 변화 사이에는 상관성이 확인되지 않았다. ^이는

유역별로 지형, 기상, 수리수문학적특성치가 상이하기 때문 으로결국홍수량변화는이러한인자들의복합적작용에의 해변화하게되므로특정 하천지점에서계획홍수량을채택할 경우 보다 합리적인 방법들로재 산정된 홍수량을채택하는 것이바람직하다고판단된다. 또한홍수량 변화 경향성파악 을 위해서는 홍수량 변화와 유역면적이비슷한 여러 유역에 대한추가적인분석이 필요하다.

감사의 글

본연구는 국토해양부가출연하고 한국건설교통기술평가원 에서 위탁 시행한 건설기술혁신사업(08기술혁신F01)에 의한

차세대홍수방어기술개발연구단의연구비지원에 의해수행되 었습니다.

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◎논문접수일

: 10

02

03

◎심사의뢰일

: 10

03

02

◎심사완료일

: 10

03

16

하천

하천기본계획의 계획홍수량

분석결과

1.

변화에따른홍수량증감

(%) 2.

홍수량증감

(%)

총합

(%) (m

/s) (m

/s)

(%)

(

) ARF

적용 강우의시간분포

(Huff4

)

CN

변화 도달시간의 변화

건건천

140 165 17.9 27.8 - -69.1 100.5 19.8 -0.12 78.9

가일천

177 180 1.7 31.0 - -75.6 67.6 5.3 -0.27 28.0

금곡천

240 224 -6.7 10.3 - -54.5 51.5 1.7 0.04 9.0

관리천

315 315 0 16.7 -0.7 -42.9 13.6 7.7 0.17 -5.4

반월천

395 565 43.0 26.5 -3.5 -63.5 64.1 10.1 -0.09 33.6

사탄천

631 604 -4.3 14.8 -9.9 -65.7 64.0 17.5 0.02 20.7