과부하 맨홀의 손실을 고려한 도시침수해석 :Inundation analysis in urban area considering of energy loss at surcharged manholes

김채린

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김채린 (경기대학교, 경기대학교 대학원)

지도교수: 윤세의

발행연도: 2018

저작권: 경기대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

과부하 맨홀의 손실을 고려한 도시침수해석

김채린 토목공학과 2018.01 학위논문

2017

과부하 맨홀에서의 인버트 설치를 고려한 침수면적 변화

김채린 , 김정수 , 임창수 외 1명 한국수자원학회 학술발표회 2017.01 학술대회자료

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현재 도시유역의 침수해석에 널리 사용되는 XP-SWMM 모형은 맨홀을 하나의 절점(node)으로 간주하여 맨홀의 형상과 크기에 따른 국부 손실의 영향을 고려하지 못하기 때문에 침수 면적(범위)을 과소 산정한다. 또한 하수관망 입력자료 구축 시, 모델링의 경제성 및 신속성을 고려하여 관망을 단순화하지만 하수관망 단순화 시에 연구자의 주관적 판단에 따라 단순화가 수행되어 일관성 있는 자료 구축이 어려우므로 침수해석 결과가 상이하게 나타난다. 따라서 XP-SWMM을 이용한 침수해석 시 맨홀에서의 국부손실을 고려한 손실계수의 적용성 분석과 일관성 있는 입력자료 구축을 위한 하수관망 단순화 기준 제시가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 내수 침수피해가 빈번히 발생하는 도림천 유역의 도림1 배수분구를 연구대상유역으로 선정하여 유역 특성, 하수관망, 침수피해현황 등을 분석하였다. 또한 수리실험을 통하여 산정된 맨홀의 손실계수를 침수해석에 적용하여 맨홀 종류 별 손실계수 적용 유무에 따른 침수면적의 변화를 비교·분석하였다. 침수모의 결과, 손실계수를 고려한 경우가 고려하지 않은 경우 보다 실제 침수면적과의 일치율이 약 16% 증가하였다. 따라서 도시홍수 침수범위 예측 시에는 손실계수를 고려해야 하는 것으로 판단된다. 중간맨홀 및 합류맨홀(90°접합, 3방향 및 4방향 접합 맨홀)에 따른 각각의 손실계수를 적용하여 침수 해석한 결과 중간맨홀의 손실계수만을 적용한 것과 유사한 결과가 도출되었으므로 침수해석 시에는 중간맨홀의 손실계수만을 적용하는 것도 가능하다고 판단된다. 또한, 침수해석 시 고려해야 할 최소 관경의 기준을 제시하기 위해 대상유역의 지선 하수관거를 관경에 따라 간소화를 실시하면서 침수범위의 변화를 분석하였다. 침수모의 결과, 400 mm 이하의 관을 제외한 경우 10% 이내의 침수범위의 차이를 나타내었으나, 450 mm 이상의 관을 삭제한 경우 침수범위의 차이가 30% 이상으로 급격히 증가하였다. 따라서 대상유역에서 신속하고 경제적인 침수해석을 수행하기 위해서는 450 mm 이상의 하수관을 고려하여 관망을 구성하는 것이 적정하다고 판단된다.

In the XP-SWMM model, widely used for inundation analysis of urban watersheds, the inundation area(range) was generally underestimated. Because the manhole was regarded as a node, so the effect of local head loss depending on the shape and size of manholes was not considered. In addition, sewer networks could be simplified for economic feasibility and rapidity of modeling in building input data of them. However, the results of inundation analysis could be appear dissimilarly, because simplification of sewer network was performed with subjectivity of researchers and it was also hard to build coherent data. Therefore, it is necessary to analyze applicability of head loss coefficient of surcharged manhole and to suggest criteria for simplifying sewer network for building coherent input data in inundation analysis using the XP-SWMM.
The Dorim 1 basin, where inundation damages occurred frequently, was selected as a study basin. By applying head loss coefficients of surcharged manholes to inundation simulation, which were calculated from hydraulic experiments, the variations of inundation areas with and without application of head loss coefficients were compared. As a result of inundation simulation with the application of head loss coefficients, the matching rates were increased by 16% in comparison with the without application of them. Therefore, it is suggested to take head loss coefficients into consideration for the simulation of urban inundation. The similar results were obtained from inundation simulation between the case of applying coefficients of straight path manholes and combined manholes(90° bend, 3-way and 4-way) and applying only the coefficients of straight path manholes. Therefore, it is acceptable to apply only the coefficients of straight path manholes.
To suggest criteria of minimum pipe size for inundation analysis, variations of inundation areas were analyzed by simplifying branch pipe lines according to the pipe diameters. As the result of inundation simulation, the error was shown less than 10% when the pipes with diameter of 400 mm or less were deleted. But when the pipes with diameter of 450 mm or more were deleted, the error was rapidly increased by more than 30%. Therefore, it is considered appropriate to build simplified pipe network considering the pipes with diameter of 450mm or more in order to perform a prompt and economical analysis of inundation in the study basin.

#과부하 맨홀 #XP-SWMM #손실계수 #간소화

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구동향 3
1.3 연구내용 및 방법 5
제 2 장 기본이론 6
2.1 XP-SWMM 모형 6
2.1.1 XP-SWMM 모형의 기본이론 6
2.1.2 XP-SWMM 모형의 손실계수 12
2.2 과부하 맨홀의 에너지 손실 13
2.3 과부하 맨홀의 손실계수 14
2.3.1 과부하 중간맨홀의 손실계수 14
2.3.2 과부하 3방향 맨홀의 손실계수 15
2.3.3 과부하 4방향 맨홀의 손실계수 16
제 3 장 대상유역 선정 및 특성분석 18
3.1 대상유역 선정 18
3.2 대상유역의 현황 및 유역특성 20
3.3 대상유역의 침수피해 원인 및 현황 26
제 4 장 XP-SWMM 모형의 구축 및 검증 28
4.1 관망 구축 28
4.2 매개변수 보정 29
제 5 장 도시침수해석에서 과부하 맨홀의 손실계수 적용 32
5.1 손실계수를 적용한 도시홍수 침수모의 절차 32
5.2 중간맨홀 손실계수 적용 유무에 따른 침수범위 분석 35
5.3 중간맨홀 손실계수 변화에 따른 침수범위 분석 37
5.4 합류맨홀의 손실계수 적용에 따른 침수범위 분석 39
5.4.1 합류맨홀의 손실계수 선정 39
5.4.2 합류맨홀의 손실계수 입력방법 40
5.4.3 합류맨홀의 손실계수를 적용한 침수모의 결과 41
제 6 장 하수관망 단순화에 따른 침수범위 분석 43
6.1 하수관망 단순화 조건 43
6.2 하수관망 단순화에 따른 침수범위 변화 46
6.2.1 손실계수 미적용 시 침수범위 분석 46
6.2.2 손실계수 적용 시 침수범위 분석 50
제 7 장 결론 55
참고문헌 57
Abstract 60

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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