설계홍수량의 결정 일반사항

댐 설계에 필요한 홍수에는 유역으로부터 저수지로 흘러 들어오는 유입설계 홍수, 주 여수로(principal spillway) 및 비상 여수로(emergency spillway)의 유출 설계홍수, 가배수시설이 설계홍수 등이 있다.
최근 기후변화로 인해 홍수피해가 증가되어 저수지 유입 설계홍수량으로 통상 가능최대홍수량(probable maximum flood, PMF)을 취한다.
가물막이 및 높이가 15m 미만인 소규모댐의 경우에는 댐의 가상파괴로 인한 피해의 위험도가 크지 않다면 필요에 따라 PMF의 백분율 또는 빈도홍수를 설계홍수로 택할 수 있다.
가능최대홍수량은 가능최대강수량(probable maximum precipitation, PMP)으로 인한 홍수량을 말한다. 유역에서의 가능최대강수량이란 "주어진 지속기강 동안 어느 측정 위치에 주어진 유역면적에 대하여 연중 어느 지정된 기간에 물리적으로 발생할 수 있는 이론적 최대 강수량"으로 정의한다.
주 여수로의 설계홍수량은 PMF 유입 수문곡선을 저수지를 통해 홍수추적으로 얻어진 여수로의 최대 방류량으로 결정한다.
비상여수로는 댐의 중요도와 주 여수로의 설계홍수량의 신뢰도를 종합적으로 고려하여 필요 여부를 판단하며, 비상여수로의 설계홍수량은 댐의 주 여수로 및 방수로의 규모를 고려하여 결정한다.

저수지 유입 설계홍수로 채택한 가능최대홍수의 수문곡선 산정은 댐 유역의 지리적 위치라든지 발생가능 최대 호우의 특성, 유역의 배수구역, 유역의 토양 및 식생피복 및 유출분포 특성 등을 고려하여 산정한다.
가능최대강수량은 기발생한 극대호우의 강우깊이-호우면적-지속기간(depth-area-duration, DAD) 관계를 이용하여 발생호우의 수분최대화와 호우전이에 의한 포락 과정을 거쳐 결정하며, 강우지속기간-유역면적-가능최대강수량(PMP-DAD) 관계로 표시된다.
댐 유역의 상류 배수지역의 배수망, 배수경계 등이 표시되는 유역도는 지형도를 이용하여 작성하며, 여기에는 배수면적, 유로경사 및 연장 등 유역특성에 관한 사항과 기설 수문관측소(우량, 수위, 유량) 등도 함께 표시한다.
유역의 토양군의 분포, 식생피복 상태 및 토지 이용현황에 관한 자료들은 토양도 혹은 토지이용도로부터 획득하는 것이 바람직하다.

가능최대홍수량은 댐 유역의 면적 규모와 설계 강우지속기간에 상응하는 가능최대강수량과 시 공간적 분포를 고려한 가능최대호우(probable maximum storm, PMS)를 결정한 후에 강우-유출 모형을 사용하여 산정한다.
댐 유역의 가능최대강수량은 수문기상학적 방법으로 작성된 PMP도로부터 댐 유역의 면적크기와 설계 강우지속기간에 해당하는 PMP를 결정하고, 이를 공간적 및 시간적으로 분포시켜 가능최대호우를 작성한다.
댐 유역에 대한 가능최대호우가 결정되면 강우-유출모형에 의해 가능최대홍수량(probable maximum flood, PMF)의 수문곡선을 계산하게 된다. 흔히 사용되는 강우-유출 모형으로는 단위유량도법, 합성단위유량도법 등이 있으며, 비교적 적용이 용이한 Clark 유역추적법의 사용을 권장한다.
댐 상류에 제방이 있고 제내지가 상당한 규모의 홍수터를 형성하고 있어 홍수발생시 제방 월류 가능성이 있다고 판단될 경우에는 이로 인한 홍수지체 및 저류효과를 고려한 PMF를 산정할 수 있다.

빈도홍수량(frequency flood)은 댐 지점에서의 장기간 홍수량 자료가 계측되었을 경우에는 연 최대홍수량 계열을 작성하여 확률론에 의해 빈도분석(frequency analysis)을 행하여 빈도곡선을 얻음으로써 내삽 혹은 외삽에 의해 재현기간별 홍수량을 추정하여 구하는 것이 원칙이다.
그러나 댐 지점에서 장기간 홍수량 기록이 없는 경우가 대부분이므로 홍수량 자료에 의한 빈도분석으로 빈도홍수량을 산정하기 어려운 경우에는 비교적 자료가 풍부한 강우자료의 빈도분석으로 댐 유역의 강우지속기간별 빈도우량을 결정한 후 이를 적절한 강우-유출 모형에 의해서 빈도홍수량을 결정하는 방법을 많이 사용한다.

출처 : 댐 설계기준

하이드로프트 : Hydroft.com