사방댐 설계홍수량 산정을 위한 GIUH 모델의 적용성 연구

Abstract

본 연구의 목적은 GIUH 모델을 이용하여 사방댐 설계에 필요한 설계홍수량을 산정하는 것이다. 이를 위해 첫째, 산림유역의 하천 및 유역특성인자를 추출하고 이들 관계를 분석하여 산지하천 및 산림유역의 지형학적 특성을 파악하고, 둘째, 산림유역의 하천 및 유역특성인자를 이용하여 GIUH 모델을 개발하고, GIUH 모델과 합리식, 시우량법, SCS 합성단위도법 등을 이용하여 3개 산림유역에 대해 설계홍수량을 각각 산정하고 비교 분석하며, 이를 통하여 사방댐의 적정 설계홍수량 산정방법을 검토하였다. 첫 번째 단계로 현장조사 및 GIS 분석을 통하여 산림유역의 하천 및 유역특성인자들을 추출하고 인자 간의 관계를 분석하였다. 분석 결과, 하천특성인자의 경우 하천차수는 하천개소수 및 하천길이와 높은 상관성을 보였으며, 평균하천길이는 비교적 낮은 상관성이 있는 것으로 나타났다. 유역특성인자의 경우 유역면적과 수계연장(총하천길이, r=0.99), 하천총수(r=0.97), 1차하천수(r=0.97), 유역평균폭(r=0.94), 최원유로연장(r=0.84), 최고하천차수(r=0.66), 분기비(r=0.59) 등이 상관성이 있는 것으로 나타났다. 또한, Horton의 차수법칙에 의한 하천길이비, 분기비, 면적비 간의 상관성을 분석한 결과, 분기비와 면적비가 상관성(r=0.81)이 비교적 높은 것으로 나타났다. 두 번째 단계로 설계홍수량 산정에 주로 이용되는 GIUH 모델, 합리식, 시우량법, SCS 합성단위도법 등 4가지 설계홍수량 산정방법을 이용하여 실측자료가 있는 3개 산림유역에 적용하였다. 국립산림과학원에서 운영하고 있는 광릉 활엽수천연림유역(유역면적 23.2ha), 진안 침엽수림유역(유역면적 37.2ha), 화순 활엽수림유역(유역면적 39.9ha) 등을 선정하여 대상유역별로 10개씩 총 30개의 호우사상을 이용하여 홍수유출 특성을 비교하였다. 3개 대상유역에서 합리식, 시우량법, SCS 합성단위도법에 의한 첨두유량 값은 실측값에 비해 과다하게 산정되는 것으로 나타났으나, GIUH 모델은 비교적 첨두유량 모의에 대한 적용성이 높은 것으로 분석되었다. 이상의 결과로부터 산림소유역의 지형학적 특성을 이용한 GIUH 모델은 사방댐의 설계홍수량을 산정하는 데에 효율적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.