홍수범람예상도

홍수범람예상도

1. 목적

- 홍수범람예상도는 과거의 침수흔적과 홍수범람해석을 통하여 침수가 예상되는 지역을 미리 예측한 지도로서 방재대책 수립 및 재해정보지도 작성을 위한 기본 자료로 활용하는데 목적이 있다.

1. 홍수범람예상도는 「수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률 시행령」 제5조에 따라 홍수범람위험도가 작성된 경우에는 별도로 침수예상도(홍수범람위험도)를 작성하지 아니하고 동 지도를 활용할 수 있다.
2. 홍수범람예상도를 작성할 때는 홍수범람 예상을 위해서 하천의 계획규모를 초과하는 강우사상, 제방의 범람 및 붕괴 등 제반 침수예상 시나리오를 상정하여 수리수문학적 분석을 통해 범람해석을 실시한다.
3. 홍수범람예상도는 방재계획 수립 시 지역재난안전대책본부장의 의사 결정에 필요한 정보로 활용되며, 대피계획 수립 시 위험지역 및 대피소 선정의 기초 자료로 이용된다

 

2. 작성절차

- 홍수범람예상도는 다음과 같은 절차에 따라 작성한다.
① 자료수집 및 현장조사 → ② 조사측량(필요시) → ③ 수치표고자료 구축 → ④ 홍수범람 시나리오 작성  →  ⑤ 수문·수리분석 →⑥ 격자망 구성 및 계산조건 설정 →⑦ 범람해석 → ⑧ 계산결과의 검증 → ⑨ 각종 시설의 위치 및 정보전달계통의 정리 → ⑩ 홍수범람예상지도 작성

• 홍수범람예상도 작성 절차는 다음과 같다

3. 자료수집 및 현장조사

- 객관적인 홍수범람예상도의 제작을 위하여 대상지역에 대한 문헌조사, 과거 홍수 피해 자료 및 침수흔적조사 자료 등 침수흔적도 제작 시 수집한 자료를 검토·분석하며, 자료의 보완을 위해 현장조사를 실시한다.

• 문헌조사에는 기상자료, 수문자료, 인문사회자료, 관련계획, 토지이용 및 수리구조물과 기타 관련 자료의 조사가 포함되며, 자료 조사기관으로는 행정안전부, 환경부, 해양수산부 및 관련부처, 지방자치단체 및 정부투자기관 등이 포함되어야 한다.
• 현장조사에는 대상지역에 대해 실시하는 조사를 의미하는 것으로, 침수예상도가 원활히 제작될 수 있도록 대상지역을 포함하여 충분한 조사가 이루어져야 한다.
• 침수예상도 작성에 필요한 기본자료는 다음과 같다.

1. 대상지역의 과거 침수흔적과 홍수범람 지역의 범위 및 발생 원인
2. 수리·수문분석에 필요한 기상 및 수문자료
3. 수로, 암거, 댐 및 제방 등을 포함한 홍수조절용 구조물의 현황 및 유지관리 현황
4. 건물의 수와 밀집도, 하수도 및 우수 관거망 부설 현황, 도로 및 포장된 면적 비율 현황, 주요 수리구조물 현황, 홍수터 및 제방의 관리 상태와 홍수터의 시설현황, 교량, 철도 및 하천부지에 설치된 교각 등의 현황 조사
5. 침수예상지역의 토지이용 및 개발 현황
6. 대상지역의 도시계획 고시 현황 및 도로, 철도 등 홍수피해와 관련된 공공시설물 등의 건설계획
7. 대상지역에 대한 유역종합치수계획, 하천기본계획 등 치수관련계획 자료 등

 

4. 조사측량

- 홍수범람예상도 제작을 위한 측량은 하천에 대한 종·횡단 측량과 제내지 지형측량 으로 구분된다.

1. 하천측량의 경우 일반적으로 하천기본계획에 의해 이루어지므로 기본계획의 측량성과를 이용토록 하되, 기본계획이 수립되지 않은 하천이거나 기본계획수립 후 상당한 지형 변화가 이루어진 경우는 별도의 측량이 필요하다. 특히, 범람흐름에 영향을 주는 제방, 도로 등의 표고를 확인하여야 한다.
2. 제내지 지형측량의 경우 국토지리정보원의 1:5,000 수치지형도와 1:1,000 수치지형도를 기본으로 보완 측량을 실시한다. 1:5,000 수치지형도를 이용하는 경우는 일반적으로 평지에서 범람해석에 필요한 표고점이 충분치 못하므로 필요시 추가적인 측량을 실시한다. 기존의 수치지형도를 이용하는 경우는 수치지형도상의 표고점의 정확성을 확인하기 위한 측량을 반드시 실시토록 한다.

 

5. 가상시나리오 작성

- 홍수범람 시나리오는 홍수범람예상도 작성의 기술적인 범위를 나타내는 것으로 홍수범람예상도 작성 목적에 부합하도록 작성하여야 하며, 다음과 같이 구분할 수 있다.
① 유역조건 시나리오
② 빈도규모 시나리오
③ 범람 시나리오

 

유역조건 시나리오

1. 유역조건 시나리오는 유출의 관점에서 유역의 토지이용 현황, 토양조건과 같은 유역 내 조건의 설정을 말하며, 더 나아가 유역 내 저류시설, 우수관로시스템, 내수배제시설, 제방계획 등과 같은 홍수방어시설의 계획 등의 고려를 필요로 한다. 즉, 유역조건 시나리오는 유역의 토지이용 상태와 홍수터내의 하도상황 및 하천시설물  상황으로 대표될 수 있다.
2. 유역조건은 침수예상도를 작성하는 현재 유역상황(하도 및 제내지)를 기본으로 하되, 대상지역에 대한 개발계획 등을 반영해야 할 필요성이 있는 지역에 대해서는 장래 유역상황을 포함하여야 한다.

빈도규모 시나리오

1. 빈도규모 시나리오는 대상지역에 적용되는 홍수사상의 빈도로서 표현할 수 있으며 홍수사상 규모를 나타내기 위한 목적으로 작성한다.
2. 현재 우리나라의 치수대책은 하도계획 및 제방위주로 이루어지고 있으므로 대상구간의 해당 제방 설계당시에 사용되었던 설계강우 빈도를 포함한 강우, 혹은 홍수량에 따라 50년, 80년, 100년, 200년 빈도로 작성하되 지역특성을 고려하여 빈도를 조정 적용할 수 있다.
3. 대홍수에 의한 피해를 경험한 경우에는 이를 빈도규모 시나리오에 포함하는 것도 필요한다.

범람시나리오

1. 범람시나리오는 홍수방어시설의 월류나 붕괴를 가정하여 극한 상황에서의 범람위험도를 평가하기 위한 목적으로 작성한다. 범람원인 분석을 통해 제방월류나 붕괴, 배수시설의 붕괴, 배수장 미작동 등 각종 홍수방어시설의 붕괴 등에 대한 시나리오를 작성함으로써 총체적인 홍수방어시스템의 범람 시나리오를 구축한다.
2. 외수범람 시나리오는 본류 하천수가 제내지로 범람되는 상황을 나타내는 것으로, 범람원인은 계획빈도를 초과하는 홍수에 대한 월류와 치수시설물의 붕괴에 따른 범람으로 구분된다.
3. 내수침수 시나리오와 연계시에는 본류 하천수위가 고수위로 유지됨에 따라 지류 하천의 배수가 이루어지지 못해서 발생하는 경우, 제내지에 설치된 배수펌프장이 오작동하여 침수가 발생하는 경우, 하수도 관령의 부족으로 인해 홍수류가 맨홀 등을 통해 역류하여 침수가 발생하는 경우 등 다양한 시나리오가 가능하다. 각각의 시나리오를 종합적으로 고려하여 제내지의 침수피해를 가장 크게 발생시키는 경우를 범람 시나리오로 작성한다.

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6. 수치표고자료 구축

- 범람해석을 위한 수치표고자료는 조사측량 및 기존 측량성과(하천기본계획, 수치지형도 등)를 바탕으로 구축하며, 표고점은 공간좌표(x, y, z)로 표현한다. 또한 수치표고자료 구축 시 홍수소통과 관련한 지형적 특성을 충분히 반영하여 모의된 홍수범람이 실제 현상에 가깝도록 한다.

• 수치표고자료 구축 시 유의사항은 다음과 같다.

1. 수치표고자료는 평면직교좌표계를 기본으로 각각의 표고자료의 구축 시는 흐름의 경계가 되는 주요 시설물들은 경계선(Break line)으로 표현한다.
2. 교량, 고가도로 및 수로 하부로 물이 소통되는 경우에는 범람해석시 흐름의 이동이 가능하도록 주요 구조물에 대한 지형특성을 조사하여 반영한다. 흐름의 특성이 그림(a) 또는 그림(b)와 같은 경우에 지형조건이 그림(c)와 같이 처리되지 않도록 주의한다.

 

7. 수리·수문분석

- 본 수문분석에 관한 사항은 홍수범람 시나리오 중 빈도규모 시나리오에 따른 확률 홍수량의 산정에 관한 사항으로서, 하천기본계획이 수립된 하천은 수립 시 적용된 수문분석 절차를 우선적으로 적용하고, 수립되지 않은 하천의 홍수량 산정은 강우-유출 해석에 의해 이루어지며 크게 ① 확률강우량 산정과 ② 확률홍수량 산정 두 가지 과정으로 이루어진다.

• 강우-유출해석은 강우에 대한 빈도해석을 통해 설정된 확률강우량을 유역의 물리적인 특성을 나타내는 유출모형으로 홍수를 추적하는 방법으로 이루어진다. 다음의 예시는 일반적인 강우유출해석의 절차이다.

확률강우량 산정

1. 본 지침은 확률강우량 산정에 관한 일반적인 기준을 제시한 것으로 본 지침에서 언급하지 않은 사항은 "하천설계기준"등의 자료를 참조할 수 있다.
2. 확률강우량의 산정절차는 자료구축, 자료검토, 분포형 적용, 매개변수 추정, 매개변수 검정, 확률분포형 산정 및 확률강우량 계산의 절차를 따르며 다음과 같다.

확률홍수량 산정

1. 본 지침은 확률홍수량 산정에 관한 일반적인 기준을 제시한 것으로 본 지침에서 언급하지 않은 사항은 "하천설계기준"등의 자료를 참조할 수 있다.
2. 강우유출모형에 의한 확률홍수량 산정시 유역특성치는 기술자의 숙련도에 따라 달라지는 결과를 최소화하기 위해 GIS를 이용한 자료추출과 객관적인 매개변수 산정 방법을 통해 구하도록 한다.
3. 확률강우량의 시간분포 방법은 Huff 방법의 사용을 권장하며, 중규모 이상 호우 중에서 가장 높은 비율을 차지하는 분위를 사용하는 것을 원칙으로 한다.
4. 홍수추적을 위한 유역의 분할은 소유역과 하도로 전체 유역을 분할하여 유역유출 모형에 의해 각 소유역별 유출량을 계산한 후 다시 하도추적을 거쳐 최종 홍수량을 산정한다.
5. 각 관측소에서 관측된 점분포인 강우자료를 이용하여 분할된 소유역별 평균 강우량을 계산하기 위해서는 면적우량으로 변환한다.
6. 유효우량의 산정방법은 여러 방법이 이용 가능하나, 특별한 경우를 제외하고는 NRCS 방법을 사용할 것을 권장한다.
7. 유역유출모형은 Clark 방법, Nash 단위도법, 저류함수법 등이나 준분포형 또는 분포형 유출모형을 이용할 수 있으며, 유출모형의 선정시는 대상지역에 적용하기 적합한 모형을 결정토록 한다.

유의 사항

1. 수문분석 수행 시에 고려하여야 할 수공구조물을 선별하고, 선별된 수공구조물의 제원과 관련자료를 수집·분석하여 수문분석에 충분히 반영되었는가를 검토한다.
2. 강우-유출모형으로부터 얻어진 첨두유량은 기존의 홍수량산정 자료, 과거 관측된 자료나 필요한 경우 합리식에 의한 결과와 비교·검토해야 한다. 이 때, 분석된 첨두유량과 비교된 자료간의 차이가 클 경우, 원인 분석을 수행한다.
3. 홍수범람예상도의 제작 목적에 해당하는 시나리오에 부합되는 자료, 모의기법, 모형 및 기타 조건을 적절히 반영하였는가를 검토한다.

 

8. 범람해석

- 홍수범람예상도의 작성을 위한 범람해석은 제방의 월류 및 붕괴에 따라 설정된 홍수범람 시나리오에 따라 적절한 수리·수문학적 모형을 통해 수행되어야 한다. 범람해석은 홍수발생 원인별로 이루어져야 하며, 해석방법의 선정은 대상지역의 중요도, 범람 지역의 지형조건, 이용가능 자료의 범위 및 침수예상도의 활용목적 등에 따라 채택되어야 한다. 유하형, 저류형, 확산형 등 범람유형별 해석방법이 있으며 해당 지역 및 하천특성을 고려하여 범람해석을 실시한다.

• 홍수범람은 하천수가 제내지로 흘러드는 것을 의미하며, 범람 발생 원인은 제방의 월류나 파괴 등을 들 수 있다. 외수범람 해석방법은 범람흐름의 특성에 따라 유하형 범람, 저류형 범람, 확산형 범람으로 구분된다.

유하형 범람

• 범람수가 하천을 따라서 유하하는 범람이며, 범람수위가 하천의 종단방향으로 수면경사를 가지는 것이 특징이다.

1. 유하형 범람이 발생하는 지역은 제내지의 형상이 하천을 따라 폭이 좁게 형성된 지역으로 주로 하천 중·상류부에 위치한다.
2. 유하형 범람은 하천수가 범람할 때 제내지측 구간에서 하천의 흐름방향과 동일하게 흐름을 발생시키는 지형으로, 범람지구의 수면경사가 하천의 종단방향과 유사한 값을 갖게 된다.
3. 유하형 범람 해석시는 하천의 종단방향에 대한 흐름이 지배적이므로 일반적으로 1차원 수리계산을 통해 침수범위와 침수심 등의 침수정보를 구할 수 있다.

저류형 범람

• 범람수가 폐쇄형 수역에 저류되는 범람이며, 그 수역 내에서의 범람수위는 거의 동일하다.

1. 저류형 범람은 제내지의 형상이 저류지와 같이 형성된 지역에서 발생된다.
2. 저류형 범람은 하천수가 범람할 때 제내측 구간에서 저수지와 같은 정체수역으로 물이 차오르는 현상을 나타낸다.
3. 저류형 범람 해석시는 범람흐름의 방향이나 범람지역 내에서의 수위변동이 중요하지 않은 경우이므로, 범람지에 대한 수위-저류량 관계 또는 수치표고모형(DEM)을 통해 홍수범람에 대한 해석이 가능하다.
4. 저류형 범람에서 제내지의 용량이 상대적으로 작은 경우 제내지로 범람된 홍수류가 하천으로 다시 역류될 수 있으므로 해석과정에 반영시킨다.

확산형 범람

• 범람수가 지형에 따라서 확산하는 범람이다.

1. 확산형 범람은 일반적인 범람의 양상으로서 범람흐름의 방향이나 범람범위가 정형화되어 있는 유하형 범람이나 저류형 범람과는 다르게 범람흐름의 방향과 범람 범위가 정형화되어 있지 않은 지역에서 발생된다. 즉, 하천제방에 의해 보호되는 지역이 광범위한 도시지역의 범람해석이 주로 확산형 범람의 형태를 나타낸다.
2. 확산형 범람은 하천수가 범람할 때 제내측 구간에서 범람류의 흐름이 2차원적인 흐름 특성이 지배적으로 나타나는 형태로 2차원 수리해석을 통해 범람해석을 실시하여야 한다.
3. 범람된 홍수류가 도시지역에 영향을 미치는 경우에는 효과적인 방재계획 수립을 위해서 2차원 해석을 실시하여야 한다. 이를 위해서 하도와 제내지를 일체로 하여 2차원 수리해석을 실시하는 방법 또는 하도에 대해서는 1차원 해석, 제내지에 대해서 2차원 범람해석을 연계하여 수행하는 방법을 적용한다.

 

9. 시나리오별 홍수범람예상도 작성

- 시나리오별 홍수범람예상도 작성 시에는 하천기본계획상의 계획빈도, 제방월류 및 제방붕괴 조건 등에 대한 시나리오를 구성한 후 홍수범람예상도를 작성한다.

1. 계획빈도의 선정은 하천기본계획상의 빈도를 기준으로 하되 필요한 경우 기후변화의 영향을 고려하여 상위빈도도 선정하여 분석할 수 있다.
2. 제방의 월류조건의 경우 계획빈도 홍수위와 제방고를 비교하여 월류구간을 설정하고, 제방의 붕괴조건의 경우 월류, 침투, 세굴의 영향을 분석한 제방안정성 분석을 실시한후 붕괴위험지구를 설정한다.

 

10. 홍수범람예상도 작성

- 홍수범람예상지도는 기본도에 범람해석결과를 표시하고, 다른 재해지도의 작성 및 치수계획 수립시 활용도를 극대화하기 위하여 수치지형도 형태로 제작하여 활용하는 것을 원칙으로 한다.

기본도

1. 수치지형도의 형태로 제작된 홍수범람예상도는 일반적으로 사용하는 전산 프로그램을 이용하여 편집 및 출력이 가능하도록 제작되어야 한다.
2. 기본 수치지형도의 축척은 1/5,000으로 하되, 중요 지역의 상세한 표현을 위해서는 1/1,000 수치지형도를 활용할 수 있다.

범람해석 결과의 표현

1. 각각의 범람 시나리오별 범람해석결과 데이터를 기본 도면상에 상호 중첩하여 가상범람구역, 월류범람구역, 파제구간, 내수침수구역, 경계홍수위, 위험홍수위 등을 작성한다.
2. 침수심 순위는 0.0m~3.0m 범위에서 0.5m 단위로 표시함을 원칙으로 하며 필요에 따라 그 간격을 조정할 수 있다.

기타사항

1. 도곽은 대상 지역이 충분히 포함될 수 있어야 하며, 도곽 주위로 각종 도식 및 범례등이 표시될 수 있어야 한다.
2. 위치의 기준은 국토지리정보원 지형도 제작 위치의 기준에 의한다.
3. 모든 단위의 기준은 SI 단위계이다.
4. 범례는 도곽 내부에 표시하고, 전부 표시하지 못할 경우에는 해당 도면과 관계가 있는 것을 우선적으로 표시한다. 범례를 표시할 공간이 없는 경우에는 적절한 위치에 표시한다.

 

출처 : 재해지도 작성 기준 등에 관한 지침