기후변화와 이상기후로 인하여 도시지역의 홍수에 대한 취약성이 날로 증가하고 있다. 그러므로 저류지 또는 유수지, 펌프장, 제방, 배수시스템과 같은 도시유역에 다양한 유형의 대응책들이 도입되고 있다. 그러나, 이러한 전통적인 구조적 대책은 운영상 문제 발생 시 더 심각한 홍수피해를 일으킬 수 있다. 따라서 이번 연구는 극한 수문사상으로 인한 홍수발생 시 이러한 문제를 최소화하고, 지속적인 홍수저감 기능을 수행할 수 있는 지속가능한 대안에 초점을 맞추고 있다.
이러한 지속가능한 대안 중 하나로서, 직접 연결된 불투수지역(DCIA)에 초점을 둔 그린인프라(GI) 평가를 수행하였다. 도시유역에서의 DCIA는 유역의 수문학적 반응의 변화를 평가함에 있어 전체 불투수지역(TIA)보다 더 정확한 지표로 사용할 수 있다. 이번 연구에서는 GI 적용으로 인한 DCIA 감소를 기준으로 GI가 도시유역의 수문학적 반응에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여, 본 연구에서는 폭함수 기반의 폭함수단위도법과 GI 적용에 따른 DCIA 변화를 결합하여 도시유역에서의 DCIA의 공간적 변화에 대하여 평가를 하였다. 그 결과 GI의 공간계획에 따른 DCIA 변화 양상과 직접유출 수문곡선의 모양 및 첨두홍수량의 저감을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 GI의 평가가 신중하게 이루어져야 하며, 유역의 DCIA 변화가 미치는 영향을 평가하기 위해 적절한 수문모형을 사용하여 검증되어야 한다는 것을 의미하는 것이다. 또한 WFIUH 모형이 단순하고 DCIA 분석이 가능함으로써 기존모형의 대안이 될 수 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 매우 상세하게 구축한 SWMM 모형의 직접유출 곡선의 결과와 금회 제안한 접근법의 결과가 매우 유사했기 때문이다. 불투수지역의 공간적 분포와 DCIA의 변화에 대한 정량적 평가는 도시유역의 홍수를 다룰 수 있는 도시환경 조성을 위해 GI를 효과적이고 전략적으로 도입할 수 있는 방법을 제시하였다.
두 번째 대안은 네트워크의 기하학적 특성과 수문학적 응답 사이의 관계에 기반한 배수관망 구성에 관한 연구이다. 이번 연구에서 서울의 배수관망의 특성을 분석하기 위하여 Gibbs 모델을 이용하였다. 그 결과 서울지역의 배수관망의 특성은 매우 넓은 범위의 네트워크 구성을 가진 것으로 분석되었다. 이전의 연구와 비교하여, 금회 연구는 네트워크의 구성과 유역의 특성(유역경사 등)에 대한 상관성분석결과 큰 연관이 없는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과가 중요한 이유는 배수관망의 구성은 자동적으로나 자연적으로 지형적인 특성에 의하여 전적으로 결정되지 않기 때문이다. 따라서 유역의 배수관망 구성은 유출 수문곡선의 첨두유량 또는 홍수와 깊은 관련성이 있기 때문에 배수관망 배치 구성에 대한 고려가 필요하다. 금회 연구사례는 서울지역의 대안 배수관망 구성을 검토하는 것이다. 일반적으로 배수관망 시스템은 유역에서 발생한 유출수 또는 홍수 등을 유역외부로 빨리 배출하기 위하여 만들어졌다. 다른 한편으로, 서울의 사례는 효율적인 배수관망이 홍수집중에 대한 위험성을 내포하고 있으며, 잠재적 홍수위험도를 증가시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 또한 효율적 배수관망은 홍수가 발생하지 않았을 경우 유출부에서 높은 첨두량을 자는 경향이 있음을 보여주었다. 반면 효율성이 낮고 만곡부가 많은 금회 대안 배수관망은 홍수가 발생하지 않았을 경우 첨두유량을 저감 시키고 홍수가 발생하였을 경우 홍수량을 저감 시킨다. 따라서 도시유역에서 적절한 배수관망 구성을 관리하는 것이 도시환경에서 효율적인 홍수 완화를 위한 대안책이 될 수 있다.

Vulnerability to floods in urban areas is increasing day by day due to climate change and climate extremes. Therefore, various types of counter measures are introduced to urban catchments such as detention or retention ponds, pumping stations, levees and drainage systems. However, these conventional structural measures can trigger serious flood damages in case of failure due to operational problems. Therefore, this study aims to minimize these problems and focused on sustainable alternatives that can operate persistently to prevent floods in the event of hydrologic extremes.
As one of these sustainable alternatives, this study focused on evaluation of green infrastructures (GI) focusing on the directly connected impervious areas (DCIA). The DCIA of an urban catchment is more accurate indicator than the total impervious area (TIA) to assess the changes in the hydrological system of the catchment. This study assessed the impact of GI on hydrologic response of urban catchments based on the reduction of DCIA due to implementation of GI. To achieve this, this study evaluated the spatial planning of DCIA in an urban catchment by combing the width function-based unit instantaneous hydrograph (WFIUH) and the changed of DCIA by GI. The result showed that the difference of changes in the DCIA depending on spatial planning of GI and the resulting shape of the direct runoff hydrographs and reduced peak flows. The results also suggested that the assessment of GI should be done with extreme caution and should be verified using appropriate hydrological models to assess the impact of changes of DCIA in the catchment. The results also showed that the WFIUH can be an alternative to the existing model due to the model simplicity and the capability of DCIA analysis. The results from the suggested approach showed that the direct runoff hydrograph is close to the results from the highly detailed and heavy SWMM model. Quantitative assessment tools for the spatial distribution of the impervious area and the changes in the DCIA suggested an innovative way to effectively and strategically introduce the GI for urban environments that can handle floods in urban catchment.
A second alternative is the configuration of drainage networks based on the relation between network topology and hydrologic response of a network. This study analyzed the characteristics of drainage network using Gibbs'' model in Seoul. The results showed that the drainage network of Seoul area has a very wide network configuration. The results showed that there was no significant correlation between the layout of the network and the geomorphological and topological characteristics of the catchment. This is important because the construction of the drainage network is not entirely dependent on these natural characteristics. Therefore, it is necessary to consider the configuration of the drainage network because the drainage network structure of a catchment is closely related to the peak flow of the runoff hydrograph. This study proved this with a case study that examines the effect of alternative drainage network in Seoul. The results showed that efficient drainage network poses potential risks to flood. On the other hand, the alternative drainage network with low efficiency and high sinuosity reduces peak flows and volumes also with the historical extreme events. The study also showed that distinctively different network configurations can be applied to different location in an urban catchment for the purpose of reducing peak flows at the outlet. Therefore, the design of drainage network configuration in urban watersheds can be a crucial alternative for the flood mitigation in urban environments.