기후변화를 고려한 하천 제방의 취약성 분석 :

이후상

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이후상 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 이재준

발행연도: 2020

저작권: 금오공과대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수22

이 논문의 연구 히스토리 (10)

2020

기후변화를 고려한 하천 제방의 취약성 분석

이후상 토목공학과 2020.01 학위논문

2019

기후변화에 따른 국가하천 제방과 지방하천 제방의 제방홍수취약성지수 분석 비교 검토

이후상 , 이재준 , 허준행 대한토목학회 학술대회 2019.10 학술대회자료

기후변화에 따른 지방하천의 제방홍수취약성 분석 적용성 검토

이후상 , 이재준 , 허준행 대한토목학회 학술대회 2019.10 학술대회자료

제방홍수취약성지수를 이용한 국가하천과 지방하천의 적용성 검토

이후상 , 이재준 , 허준행 한국수자원학회 학술발표회 2019.01 학술대회자료

하천 제방의 취약성 분석 지수 개발 및 적용

이후상 , 이재준 한국습지학회지 2019.01 학술저널

2018

기후변화에 따른 제방의 홍수취약성지수 민감도 분석

이후상 , 이재준 한국수자원학회논문집 2018.01 학술저널

기후변화에 따른 제방의 안전성 영향 분석을 위한 제방홍수취약성지수의 적용

이후상 , 이재준 한국수자원학회논문집 2018.01 학술저널

제방의 안전성 영향 분석을 위한 제방홍수취약성지수의 적용

이후상 , 이재준 , 허준행 한국수자원학회 학술발표회 2018.01 학술대회자료

2017

제방의 취약성 분석 기술 적용성 검토

이후상 , 이재준 , 허준행 대한토목학회 학술대회 2017.10 학술대회자료

2016

기침투해석을 통한 제방의 안전율 분석

이후상 , 이재준 , 허준행 대한토목학회 학술대회 2016.10 학술대회자료

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최근 지구 온난화에 따른 기상이변으로 세계 곳곳에서 홍수, 가뭄, 태풍과 한파에 의한 자연재해가 발생하고 있다. 또한 산업혁명이 본격적으로 야기된 20세기 이후부터 지금까지 이런 자연재해로 인한 인명과 재산의 피해가 급증하고 있는 실정이다. 우리나라도 마찬가지로 태풍 그리고 한파와 국지성 집중호우 등의 영향으로 인명과 재산의 피해가 해마다 발생하고 있는 추세이다.
그 대표적인 사례로는 2002년에 태풍 루사와 더불어 장기 홍수로 인해 전국적으로 270명이 사망하거나 실종, 7,634동의 주택파손, 17.749ha의 농경지 유실 등 총 6조 1,038억 원의 막대한 피해가 발생하였다. 또한, 2003년에는 태풍 매미로 인하여 140명의 인명 피해와 4조 7,810억 원의 재산피해가 발생하였다(한국건설기술연구원, 2004).
특히 우리나라의 강우는 대부분 여름철에 단기간으로 집중현상을 보이고 있다(국립방재연구소, 2002). 이때의 강우로 인한 유출은 하천으로 집중되면서 하천수위의 급강하와 급상승을 일으키는 원인이 된다. 하천수위의 급변동은 국부적인 제방파괴를 가져올 수도 있으며 제방의 내구성에 손상을 주기도 한다. 최근 기후변화에 따른 기상이변으로 세계 곳곳에서 홍수, 가뭄 등이 빈번히 발생하고 있다. 하천제방의 붕괴로 인한 홍수, 침수 및 인명피해 등이 발생할 수 있기 때문에 안정성 높은 제방 설계의 중요성이 부각되고 있다. 또한 하천수위의 급상승으로 인하여 제체내의 침윤선과 침투유속, 동수경사를 변화시켜 제방에 지속적인 영향을 주게 된다. 그러므로 제방에 영향을 주는 인자를 파악하고 기후변화에 따른 유동적인 대체 방안이 있어야 제방 파괴로 인하여 발생한 피해를 저감할 수 있다.
최근 하천개수계획 수립에 따라 제방의 신설 또는 증축이 대대적으로 이루어지고 있고 기후변화에 따른 수문기상현상 변화로 인해 하천의 수위와 제방 내 침투현상 등의 인자들이 변하게 되어 제방에 대한 취약성 분석의 실제적인 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상황의 제방의 데이터를 통해 제방의 침투안전성을 분석하고 제방의 취약성에 영향을 주는 인자를 도출하여 각각 인자들을 이용한 제방홍수취약성을 분석하기 위하여 제방홍수취약성지수를 개발·제시하였다. 그리고 기후변화 시나리오에 따른 수위변화를 고려하여 제방홍수취약성지수의 구성인자를 산출하였다. 또한 본 연구에서 개발한 제방홍수취약성지수의 변동성을 분석하여 기후변화에 따라 변화되는 하천 수위변화를 고려한 제방의 취약성을 분석하고자 한다.

The recent climate change caused by global warming has caused natural disasters such as floods, droughts, typhoons and cold waves all over the world. Since the 20th century, when the Industrial Revolution started in earnest, the damage caused by such natural disasters has been increasing rapidly. In Korea, the damage to life saving and property is increasing every year due to torrential rains, typhoons, and cold waves.
Most of the rainfall in our country is concentrated for a short period of time during the summer. The spill is concentrated in the stream, causing the water level to soar and fall rapidly. Rapid fluctuations in river water levels can lead to local levee destruction and damage to the durability of the levee. Floods and droughts have frequently occurred in many parts of the world due to climate change. The importance of the design of high-stability levee is being highlighted in Korea as flood discharge and human casualties from the collapse of river levee can occur due to the increasing damage to people and property caused by torrential rains and typhoons since the 1990s.
In this study, we investigated the effects of flood discharge caused by climate change on the levee of the Han River basin. Climate change scenarios are used to estimate floods for 2016, 2040 and 2070. The flood level was calculated using the HEC-RAS model with the estimated flood volume. The estimated flood level was used to analyze the safety factors of the levees using the SEEP / W model. In addition to the infiltration behavior, it is necessary to analyze the vulnerability of the levee considering the environmental conditions of the river due to climate change. In this study, the levee flood vulnerability index (LFVI) was newly developed by deriving the factors necessary for the analysis of the levee vulnerability. The size of river levee was investigated by selecting the target area. The selected levees were classified into upstream part, midstream part and downstream part at the nearside of Han river and the safety factor of the levee was analyzed by applying the design flood level of the levee. The safety ratio of the levee was analyzed by applying the design flood level considering the current flood level and the scenario of climate change RCP8.5. The degree of change resulting from climate change was identified for each factor that forms the levee flood vulnerability index. By using the levee flood vulnerability index value utilizing these factors comprehensively, it was finally possible to estimate the vulnerability of levee due to climate change. By applying the concept of levee flood vulnerability index, it is possible to numerically suggest alternatives and measures that are suitable for practicality and economic feasibility. In addition, in order to cope with the future situation, it is expected that the information necessary for strengthening the design standard of the levee considering the impact of climate change can be provided at this time.

목 차
[그림 차례] i
[표 차례] ⅲ
제 1 장 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구동향 3
1.3 연구방법 7
제 2 장 하천제방의 설계 8
2.1 하천 제방 종류 및 구조 8
2.1.1 하천 제방 종류 8
2.1.2 하천 제방의 세부구조 9
2.2 하천 제방붕괴 사례 및 피해양상 13
2.2.1 하천 제방피해 사례 13
2.2.2 하천 제방피해 양상 21
2.3 하천 제방 설계 기준 22
2.3.1 일 반 22
2.3.2 제방고 설계 23
2.3.3 여유고 설계 23
제 3 장 하천 제방의 안정성 분석 기법 25
3.1 하천 제방 안정성 평가 25
3.1.1 하천 제방의 안정해석 25
3.1.2 하천 제방의 침투해석 26
3.2 설계홍수량 및 홍수위 산정 44
3.3 침투해석 프로그램 선정 45
3.3.1 SEEP/W 지배방정식 및 유한요소 방정식 46
3.4 수치 해석 조건 53
제 4 장 하천 제방 안정성 평가를 위한 제방홍수취약성지수 개발 54
4.1 제방홍수취약성지수((Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 54
4.1.1 재난 위험도 평가 개념 54
4.1.2 취약성 평가 기술 59
4.1.3 홍수취약성지수 69
4.1.4 홍수취약성지수 적용 사례 69
4.1.5 제방홍수취약성지수 70
4.2 제방홍수취약성지수 특성치 77
4.2.1 여유고 77
4.2.2 둑마루폭 78
4.2.3 제방단면의 비 80
4.2.4 활동안전율 81
4.2.5 턱(소단)의 길이 83
4.2.6 침윤선 길이 비 83
4.2.7 한계유속 84
제 5 장 기후변화를 고려한 제방홍수취약성지수 활용 87
5.1 기후변화에 따른 제방홍수취약성지수 적용 87
5.1.1 대상유역 선정 87
5.1.2 기후변화 시나리오 88
5.1.3 기후변화에 따른 홍수량 및 홍수위 산정 92
5.1.4 하천 제방의 안전율 분석 94
5.2 기후변화에 따른 제방홍수취약성지수 분석 98
5.2.1 제방홍수취약성지수 특성치 변화성 98
5.2.2 제방홍수취약성지수와 특성치 상관관계 102
제 6 장 결 론 116
[참고문헌] 119
부 록 123

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