Transcript 실무자교육

iFlood-P3
강변저류지 대표수문곡선 산정 프로그램
(SIDEBA; Side-weir Detention Basin)
2013. 10. 31
연구기관 : 단국대학교
연구책임자 : 강 부 식
목 차
1
소프트웨어의 개요
2
소프트웨어 메뉴 설명
3
대표단위도 산정 매뉴얼
4
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
5
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
2/49
1
소프트웨어의 개요
2
소프트웨어 메뉴 설명
3
대표단위도 산정 매뉴얼
4
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
5
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
3/49
소프트웨어의 개요
 본류 수문곡선의 형상에 따라 홍수위저감효과가 다르게 산정될 수 있음.
4/49
소프트웨어의 개요
 소프트웨어의 개발 배경 및 목적
− 기후변화 및 도시화 등 각종 요인으로 인해 홍수발생의 불확실성이 증가
− 현재 실무에서 사용되는 단일 설계홍수수문곡선은 증가하는 불확실성과 극
치홍수량의 빈도 및 규모의 증가를 반영하기 어려움
− 본 프로그램은 치수시설물의 능력을 극대화할 수 있는 설계기준 및 절차를
제시하고 편리하게 적용하기 위해 개발
− 본 프로그램은 Nash모형 기반의 대표단위도 산정과정을 프로그램화하여 유
역의 설계홍수수문곡선을 간편하게 유도
− 미계측 유역의 단위도를 산정하기 위한 첨두회귀식을 제시
− 강변저류지 설계 시 다양한 시나리오를 고려할 수 있는 발생 가능한 여러 수
문곡선을 유도
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소프트웨어 개발배경
 설계수문곡선 산정절차 비교
− 본 프로그램에서 제공하는 수문곡선 산정절차는 국토교통부의‘설계홍수량
산정요령(2012)의 절차와 유사하나 일부 과정에서 차이가 있음
− 선형저수지 이론을 적용한 Nash 단위도를 활용하여 다양한 강우-유출 자료
로부터 대표단위도 산정(전문가 의견을 반영하여 Clark 단위도법 추가 예정)
− 임계지속시간의 단일수문곡선을 포함한 다양한 수문곡선을 산정하여 강변저
류지 설계에 활용(등가첨두 수문곡선 개념 적용)
구분
기존
본 연구
강우 분석
빈도해석
빈도해석
강우 시간분포
HUFF 분포
HUFF 분포
단위도
Clark
Nash
수문곡선
단일 수문곡선
(임계지속시간)
등가첨두 수문곡선
(다양한 지속시간)
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소프트웨어의 개요
 SIDEBA(SIde-weir DEtention BAsin)
− Off-line형태의 홍수저류지 설계를 위한 홍수수문곡선 산정과정의 체계화
− 실무 활용성을 높이기 위하여 일련의 과정을 프로그램화
− 기존의 peak설계개념에서 나아가 volume설계를 수행할 수 있는 지원도구
 소프트웨어 소개
− 통합 소프트웨어인 DFH(Design Flood Hydrograph)와
하위 소프트웨어인 Nash, EPH(Equivalent Peak Hydrograph),
IDF로 구성
− Nash 모형을 기반으로 순간단위도 생성 및 유출수문곡선 유도
− 유역의 관측 강우-유출자료를 이용한 대표단위도 산정
− 강변저류지 설계 및 평가에 활용될 수 있는 등가첨두 수문곡선 산정
− 등가첨두 수문곡선 산정 결과를 이용한 등가첨두-IDH 곡선 산정
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소프트웨어의 개요
 첨두회귀식
− 미계측유역의 대표단위도를 산정하기 위하여, 9개 유역의 지형학적특성과
단위도의 비첨두유량, 첨두시간과의 회귀분석을 통해 첨두회귀식을 산정
− 유역별 대표단위도를 가장 잘 모의하는 5개의 지형학적특성을 사용
t p : 첨두시간(hr)
t p  3.06A
0.08
q p  0.13t p
SS
0.37
P
0.12 0.01

FH
0.51
0.93
q p : 비첨두유량(mm/hr)
FH : Horton 형상계수(A/L2)
A : 유역면적(km2)
L
P
S
τ
: 유로연장(km)
: 유역둘레(km)
: 유로경사
: 유역편심도
− 미계측 유역의 경우, 첨두회귀식으로 산정된 비첨두유량과 첨두시간을
SIDEBA-Nash 프로그램에 입력자료로 사용하여 단위도 산정 가능
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소프트웨어의 개요
 등가첨두 수문곡선의 정의
− 서로 다른 지속시간과 강우강도의 조합을 통해서 동일한 첨두홍수량을 갖는
일련의 수문곡선군
 등가첨두 IDH-Curve
− 동일빈도의 첨두홍수량을 나타내는 강우량을 역추정하여 산정
− 특정 빈도의 IDF곡선과 중첩하여 설계강우의 적절한 범위를 제시
− 기준설계홍수량을 산정하고, 등가의 첨두홍수량을 나타낼 수 있는 다양한
빈도의 수문곡선을 강변저류지 설계 및 평가에 활용
동일첨두
동일빈도
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소프트웨어의 개요
 소프트웨어 활용방안
사례 1) 설계홍수위의 초과 홍수량에 대한 저류지 설계
−
−
−
−
설계홍수위로부터 ΔH에 해당하는 초과월류량에 대비할 수 있는 저류지 설계
A수문곡선은 임계지속시간에 대한 수문곡선이라 가정
수문곡선 B에서 가장 큰 월류량(ΔQB)이 발생하여 가장 큰 홍수피해 발생
만일 B’수문곡선이 발생한다면 저류지는 ΔQB 이상의 용량을 가져야 함
C’
월류량
C
<
ΔQA
A
<
ΔQB
ΔH
B
H (m)
Q (m3/s)
설계홍수위
ΔQC
B’
A’
T (hr)
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소프트웨어의 개요
 등가첨두 IDH 분석
− 기존 IDF 곡선과 IDH-EQp 곡선이 만나는 점 A는 기존 홍수량 산정기법에
절차에 따라 산정된 임계지속시간에 해당하는 강우강도이며, 점 A′은 지속
시간은 동일하되, 재현기간이 높은 강우
− 점 B는 기존 설계강우보다 긴 지속시간에서 동일한 첨두홍수량을 발생시키
는 강우사상에 해당하며, 점 B′은 동일한 지속시간을 가지며 높은 재현기간
의 강우가 발생
− 점C와 C′은 짧은 지속시간에서
동일한 첨두홍수량을 발생시키며
높은 강도의 강우가 발생하는 경우
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홍수위=H+ΔH
홍수위=H
소프트웨어의 개요
 소프트웨어 활용방안
사례 2) 설계홍수위로부터 일정수위만큼 홍수위를 저감하기 위한 저류지 설계
−
목표 저감 홍수위(ΔH)를 달성하기 위한 최소저류지 규모 결정
−
수문곡선 B에서 요구하는 저류지 규모(ΔQB)가 가장 큼
−
만일 B’수문곡선이 발생한다면 ΔQB 이상의 저류지는 ΔH이상의 수위저감효과 확보
C
설계홍수위
저류지 용량
ΔQC
<
ΔQA
A’
<
ΔQB
ΔH
B’
H (m)
Q (m3/s)
C’
B
A
T (hr)
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소프트웨어의 개요
 소프트웨어 활용방안
사례 3) 일정규모의 저류지에 대한 홍수위저감 효과
−
규모가 미리 결정된 저류지에 대한 최소 수위저감 효과
−
수문곡선 C에서의 수위저감효과가 가장 크며, 적어도 ΔHB 이상의 수위저감효과 발생
−
한정된 용량의 저류지에서 기대할 수 있는 최소 수위저감효과 계산 가능
저류지 용량
ΔQC
수위저감효과
ΔHC
=
>
=
>
ΔQA
ΔHA
ΔQB
ΔHB
설계홍수위
A
B
H (m)
Q (m3/s)
C
T (hr)
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1
소프트웨어의 개요
2
소프트웨어 소개
3
대표단위도 산정 매뉴얼
4
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
5
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
14/49
소프트웨어 소개
 SIDEBA의 모듈 설명
− SIDEBA – DFH(Design Flood Hydrograph)
SIDEBA의 다른 3가지 모듈을 구동시킬 수 있는 통합 프로그램
− SIDEBA – Nash
유효 강우-유출 자료를 입력하여 단위도를 계산하고 다양한 강우-유출
자료를 통해 유역의 대표단위도 산정
− SIDEBA – EPH(Equivalent Peak Hydrograph)
사용자가 원하는 첨두홍수량 및 강우지속시간을 입력하여 등가첨두
수문곡선 모의
− SIDEBA – IDF
과거의 시자료를 입력하여, Fard2006에서 빈도분석이 가능하도록
입력파일을 구축
15/49
소프트웨어 소개
 SIDEBA의 모듈별 흐름도
16/49
소프트웨어 소개
SIDEBA(Side-weir Detention Basin) –
DFH(Design Flood Hydrograph)SIDEBA-Nash 실행
SIDEBA-EPH 실행
SIDEBA-IDF 실행
SIDEBA의 세가지 하위 모듈을 구동
17/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-Nash
단위도 및 대표단위도 산정 모듈
입력자료
열기
단위도
산정결과창
(매개변수)
입력자료 및 결과도출창
불러온 파일
확인 및 선택
창
18/49
소프트웨어 메뉴 설명
SIDEBA-Nash
 강우-유출사상 탭
유효 강우-유출사상의
Nash모형 매개변수 n,K
및 단위도 계산 버튼
유역면적 입력
입력자료 및 결과도출창
19/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-Nash
 Nash 단위도 탭
지속시간별
단위도 종거
단위도 도시
20/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
설계홍수수문곡선 및
등가첨두수문곡선 산정
단위도
산정결과
table
결과 도시 창
21/49
강우주상도
산정결과
table
소프트웨어 소개
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
nK탭
단위도 산정
Huff분포
입력단계로 이동 버튼
유역면적, Nash단위도
매개변수 입력란
지속시간별
단위도 종거
table
단위도 도시
22/49
단위도 산정 버튼
소프트웨어 소개
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
 Huff분포 탭
Huff분포 적용
총강우와 지속시간에
따른 Huff분포 계산
홍수수문곡선
산정
총강우량, 강우지속시간,
시간단위 입력
Huff분포 도시
Huff분포 입력
Table
Huff분포
table
23/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
 설계홍수량 Graph 탭
홍수수문곡선
Graph 도시
Data 저장
수문곡선 도시
첨두홍수량 발생 시간
24/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-IDF
불러온 파일 정보창
(파일명, 관측소명, 시간간격,
보유자료기간)
25/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-IDF
 강우데이타 탭
환산계수 입력
입력자료 확인창
26/49
다음 단계로 넘어감
소프트웨어 소개
SIDEBA-IDF
 강우데이타 정렬 탭
입력자료 정렬창
27/49
소프트웨어 소개
SIDEBA-IDF
 Time table 탭
강우 지속시간
추가
선택된 강우
지속시간 제거
강우지속시간
Table
28/49
다음 단계로 넘어감
소프트웨어 소개
SIDEBA-IDF
 Time-rainfall 탭
엑셀로 저장
지속시간별
연최대치계열
Table
29/49
Fard2006
실행
소프트웨어 소개
SIDEBA-IDF
 년도별 임의치간 graph 탭
지속시간별
연최대치계열
그래프 도시
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1
소프트웨어의 개요
2
소프트웨어 소개
3
대표단위도 산정 매뉴얼
4
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
5
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
31/49
대표단위도 산정 매뉴얼
SIDEBA-Nash
 입력자료의 구축
− 입력자료는 Microsoft Office Excel 형식으로
구축(.xls, .xlsx)
− 유효강우량과 직접유출수문곡선은 관측된 자료로
부터 산정
− 기저유출분리기법은 사용자(설계자) 판단 하에 적용
− 유효강우는 총유출량을 직접유출량으로 나눈
직접유출율을 강우주상도 각 종거에 곱하여 산정
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대표단위도 산정 매뉴얼
SIDEBA-Nash
 파일 불러오기
(1)폴더내 입력파일
불러오기
33/49
대표단위도 산정 매뉴얼
SIDEBA-Nash
 강우-유출사상 탭
(4) 유효 강우-유출사상의
Nash모형 매개변수 n,K
및 단위도 계산
(2) Click
(3) 유역면적 입력
34/49
대표단위도 산정 메뉴얼
SIDEBA-Nash
 강우-유출사상 탭
(5)Click
비첨두유량, 첨두시간
계산
35/49
대표단위도 산정 매뉴얼
SIDEBA-Nash
 Nash 단위도 탭
(6)대표단위도 산정
(평균 비첨두유량,
평균 첨두시간 계산)
강우-유출사상을 바꾸어 (2)~(5)의
과정을 반복한 후 Avg버튼을
누르면 유역의 대표단위도 산정
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1
소프트웨어의 개요
2
소프트웨어 소개
3
대표단위도 산정 메뉴얼
4
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
5
FARD2006 입력자료 구축 메뉴얼
37/49
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
(3) 목표 설계홍수량
tab 선택
(1) 분석할 강우지속시
간 입력
(2) 총강우와 지속시간에
따른 Huff분포 적용
38/49
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
(6) Huff분포
Tab으로 넘어가기
(지속시간 변경을
위해서)
(4) 목표 설계홍수량
입력
(5) 목표 설계홍수량에
대한 총 강우량 재계산
39/49
등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
(8) 등가첨두
수문곡선 산정
(7) 변경된 총강우량에
대한 강우분포 재계산
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등가첨두 수문곡선 산정 매뉴얼
SIDEBA-EPH
(Equivalent Peak Hydrograph)
강우의 지속시간만 변경하여 (1)~(8)의 과정을 반복하여
다양한 지속시간을 가진 등가첨두 수문곡선 산정이 가능
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1
소프트웨어의 개요
2
소프트웨어 소개
3
대표단위도 산정 메뉴얼
4
등가첨두 수문곡선 산정 메뉴얼
5
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
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FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 입력자료의 구축
− 기상청에서 제공하는 강우자료원본을 그대로 사용 가능
− 기상청에서 제공하는 일부 자료는 강우량이 10배가 되어 있기 때문에,
입력자료 탭의 환산계수란에 0.1을 입력하여 자료를 보정.
입력자료의 형태
-Type A-
-Type B43/49
-Type C-
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 강우데이타 탭
(1) 수집된 장기간의
시강우자료 입력
(2) 입력파일 불러
오기
44/49
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 강우데이타 탭
(3) 환산계수 입력
45/49
(4) 다음 단계로 넘어감
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 강우데이타 정렬 탭
강우자료를 Table 형태로 정리
46/49
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 Time table 탭
(5) 강우 지속시
간 추가
(6) 다음 단계로 넘어감
(5) 선택된 강우
지속시간 제거
47/49
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 Time-rainfall 탭
(7) 엑셀로
저장
48/49
(8) FARD2006
실행
FARD2006 입력자료 구축 매뉴얼
SIDEBA-IDF
 년도별 임의치간 graph 탭
지속시간별
연 최대치 계열 도시
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