도시지역 침수해석을 위한 과부하 맨홀의 손실계수 적용성 분석 :Analysis of Head Loss Coefficient Applicability in Surchaged Manhole for Urban Area Flood Simulation

이원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이원 (경기대학교, 경기대학교 일반대학원)

지도교수: 윤세의

발행연도: 2013

저작권: 경기대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2015

과부하 맨홀의 손실계수를 고려한 도시지역 침수해석

이원 , 김정수 , 윤세의 한국수자원학회논문집 2015.01 학술저널

2013

XP-SWMM을 이용한 침수해석에서의 과부하 맨홀 손실계수 적용

이원 , 최태순 , 김연우 외 1명 대한토목학회 학술대회 2013.10 학술대회자료

도시지역 침수해석을 위한 과부하 맨홀의 손실계수 적용성 분석

이원 토목공학과 2013.01 학위논문

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최근 급격한 도시화의 영향으로 인하여 도시지역에서 빈번하는 국지성 집중호우에 의한 내수침수피해가 증가되고 있다. 이에 따라 내수침수 해석을 위하여 많은 도시유출모형들이 사용되고 있으며, 그 중 XP-SWMM의 2차원 침수범위 분석이 실무에서 널리 사용되고 있다. 그러나 XP-SWMM은 맨홀을 하나의 절점(node)으로 간주하여 절점의 형상과 크기에 따른 국부손실의 영향을 고려하지 못하고 있다. 따라서 맨홀 내에서의 손실계수를 고려한 해석의 기준이 필요하며, 손실계수의 적용에 대한 구체적인 연구의 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 XP-SWMM을 통하여 침수범위 분석을 할 경우 손실계수의 적용에 따른 영향을 검토하기 위하여 군자 배수분구을 대상으로 실측 유출량 자료를 통한 매개변수를 보정하였다. 보정된 매개변수를 고정한 후 손실계수만을 변수로 하여 2차원 침수범위 분석을 시행한 결과 군자 배수분구에서의 손실계수의 적용 유무에 따라 침수범위가 17%정도의 차이를 나타냈다.
또한, 손실계수의 적용 유무에 따른 침수범위의 변화특성을 분석하기 위하여 양천구 목동 배수분구와 고척 배수분구, 서초구 방배(4) 배수분구, 그리고 강남구 역삼 배수분구를 대상유역으로 원형맨홀에서의 평균 손실계수 0.61을 적용하였다. 이들의 분석 결과 모든 대상유역에서 손실계수를 적용하였을 경우 손실계수를 적용하지 않았을 때 보다 침수범위가 1.6∼66ha가 증가하였으며, 실제 침수범위와의 일치율도 6∼40% 증가하여 침수범위 분석시 손실계수의 적용의 필요성을 확인하였다. 또한, 실제 침수범위와의 일치율 60% 이상을 목표로 한 손실계수는 0.5∼0.75정도 이다. 이 값과 손실계수 0.61의 값을 적용하였을 경우를 비교한 결과 차이가 미미하였다. 따라서, 과부하 원형 맨홀의 평균손실계수인 0.61은 본 연구에서 제시한 범위 내의 값이며, 실험을 통하여 실측된 값이므로 침수범위 예측에 합리적인 값이라고 판단된다.

In recent years, rapid urbanization has caused frequent regional torrential rains in urban areas, resulting in an increase in internal inundation damages. In this connection, many urban runoff sewer models are being used for an analysis of internal inundation. Among them, XP-SWMM’s 2D flood range analysis is widely being used at the working level. However, XP-SWMM regards manholes as a node, and it does not consider the effects of local loss according to the shape and size of the node. Accordingly, there is a need to devise analysis standards that consider the head loss coefficients in manholes and conduct specific studies on the application of head loss coefficients. In this study, parameters were calibrated through measured runoff data with Gunja basin as the target to review the effects according to the application of head loss coefficients in the case of an analysis of the flood range using XP-SWMM, and a two-dimensional flood range analysis was conducted using only the head loss coefficients as variables after fixing the calibrated parameters. The result was approximately 17% difference in the flood range depending on the application of head loss coefficients in the Gunja basin.
In order to identify changes in the flood range depending on the application of head loss coefficients, a comparative analysis was conducted by applying the average loss coefficient of 0.61 to circular manholes with Gocheok basin, Mokdong basin in Yangcheon-gu, Bangbae (4) basin in Seocho-gu and Yeoksam basin in Gangnam-gu as target watersheds. The results of the analysis showed that the flood range further increased by 1.6 to 66ha when the head loss coefficients were applied to all target watersheds compared to the case when the head loss coefficients were not applied, and consistency with the actual flood range also increased from 6 to 40%, indicating the need for the application of head loss coefficients upon analyzing the flood range. In addition, the results of estimating the range of head loss coefficients for the flood range analysis with the goal of more than 60% consistency with the actual flood range found that the application of coefficients between 0.5 and 0.75 contributed to the estimation of a more actual flood range, but the difference from the results of applying the loss coefficient of 0.61 was insignificant. Therefore, as the average loss coefficient of 0.61 at surcharged circular manholes is a value within the range presented in this study and a measured value through an experiment, it is deemed to be appropriate for the loss coefficient application.

#도시유출 #손실계수 #과부하맨홀 #XP-SWMM

제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 3
1.3 연구내용 및 방법 4
제 2 장 기본이론 6
2.1 관거의 에너지 손실 6
2.1.1 마찰 손실 6
2.1.2 맨홀에서의 손실 7
2.2 XP-SWMM 모형 10
2.2.1 XP-SWMM 모형의 구조 10
2.2.2 XP-SWMM 모형의 기본이론 14
제 3 장 내수 침수해석에서의 손실계수 적용 22
3.1 내수재해위험지구의 분석 22
3.2 손실계수를 적용한 침수모의 절차 23
제 4 장 중간맨홀에서의 손실계수 산정 25
4.1 수리실험 25
4.2 손실계수 산정 26
제 5 장 침수범위 분석시 손실계수의 영향성 분석 29
5.1 XP-SWMM 모형의 매개변수 보정 29
5.1.1 군자 배수분구 29
5.1.2 강우분석 30
5.1.3 입력자료의 구성 31
5.1.4 유출해석 32
5.2 손실계수를 고려한 침수범위 분석 33
5.2.1 손실계수 미고려시의 침수범위 분석 33
5.2.2 손실계수 적용 35
5.2.3 손실계수를 고려한 침수범위 분석 36
제 6 장 손실계수 적용 유무에 따른 침수범위 변화 비교 38
6.1 대상유역 선정 38
6.2 대상유역의 침수모의 39
6.2.1 목동 배수분구 39
6.2.2 고척 배수분구 41
6.2.3 방배(4) 배수분구 42
6.2.4 역삼 배수분구 43
6.3 손실계수를 적용한 대상유역의 침수모의 45
제 7 장 침수범위 산정을 위한 과부하 맨홀의 손실계수 분석 48
7.1 목동 배수분구 48
7.2 고척 배수분구 50
7.3 방배(4) 배수분구 53
7.4 역삼 배수분구 54
제 8 장 비교 및 고찰 57
8.1 손실계수 적용 유무에 따른 침수범위 변화 57
8.2 침수범위 산정을 위한 손실계수 규모 58
제 9 장 결 론 60
참 고 문 헌 62
Abstract 64

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