예보강우의 시간분포에 따른 농경지 침수확률 산정

Abstract

기후변화가 발생함에 따라 국지성 호우 등과 같은 극한기상의 빈도가 증가하였으며 이에 따라 자연재해의 빈도 및 강도가 증가하였다. 이로 인해 농경지의 침수 발생빈도가 증가하고 침수피해도 더 커질 것으로 예상된다. 농경지 침수 피해 저감 대책이 필요한 실정이다. 한국농어촌공사에서는 농경지 침수 피해 저감을 위해 배수개선사업을 시행하고 있다. 농경지 침수 피해 저감을 위해서는 기 설치된 배수시설물의 효과적인 운영이 필요하다. 배수시설물의 최적운영을 위해서는 모델링을 통한 농경지 침수 예측이 선행되어야 한다. 관측강우를 이용하여 침수 예측을 하는 경우엔 강우에 대한 유역 반응이 빠른 지역은 침수에 대한 대비가 불가능하다. 농경지의 선제적 침수 대책 마련을 위해서는 예보강우를 통한 침수 예측이 필요하다. 예보강우를 침수 분석에 이용하기 위해서는 1시간 이하 단위의 강우량이 필요하다. 이를 위해 예보강우의 시간분포 상세화 과정이 필수적이다. 강우의 시간분포에 따라 침수 모의 결과가 크게 달라지므로 통계적 기법을 이용한 예보강우의 시간분포 해석 및 시간분포에 따른 농경지 침수 확률 산정이 필요하다. 본 연구에서는 예보강우의 시간분포에 따른 농경지 침수확률을 산정하기 위해 6시간 단위 강우를 통계학적 강우 시간 분해 모형인 Multiplicative Random Cascade (MRC) 모형을 이용하여 1시간 단위로 분해하여 1000개의 모의강우를 생성하고, 이를 이용하여 유역 유출량 산정, 하천 수위 모의를 하였으며, 농경지의 표고별 내용적과 배수구조물 자료를 이용하여 농경지 침수 분석을 수행하였다. 이후 배수시설물 운영에 따른 농경지 침수 확률을 산정하여 그 결과를 비교·분석하였다. 본 연구의 결과, MRC 모형을 이용하여 6시간 단위 강우를 1시간 단위로 시간 분해할 수 있었으며, 이를 Clark 단위도법에 입력하여 청미천 유역 유출량을 산정하였으며, Hydrologic Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS) 모형을 이용하여 청미천의 하천 수위를 모의하였다. 침수 분석 지구 유출량과 하천 수위 모의 결과를 이용하여 GATE2018 모형을 통해 농경지 침수 분석을 수행하였고, 침수 확률을 산정하였다. 배수시설물의 운영에 따라 농경지의 침수 확률이 달라지는 것을 확인할 수 있었으며, 예보강우에 따라 배수시설물의 운영에 대한 결정에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다. 향후 본 연구에서 개발한 침수 확률 산정 기법은 농경지 배수시설물의 효율적인 운영을 위한 가이드라인 정립의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

The objectives of this study were to estimate inundation probability of farmland based on temporal distribution of forecasted-rainfall, and to compare to the probability of inundation depending on operation of drainage structures. In this study, 6-hr rainfalls were disaggregated into hourly rainfall using the MRC model, which is a stochastic rainfall time disaggregation model. The discharge of Cheongmi stream and Danpyeong district was estimated using the Clark method, and the water level of Cheongmi stream was simulated using the HEC-RAS model and the discharge of Cheongmi stream. Then, the inundation analysis of the farmland was performed using GATE2018 model, the discharge of Danpyeong district, the water level of Cheongmi stream, stage-storage curve of the Danpyeong district, and the drainage structure data. The above processes were repeated 1000 times. 1000 inundation analyzes were performed and the inundation probabilities depending on operation of drainage structures were estimated according to the depth of inundation.