유역형상을 고려한 도시 단위 소유역의 유출 해석

Abstract

도시 배수구역의 유출특성을 해석하기 위하여서는 유역의 지형특성 및 유출경로를 고려하여 소유역을 분할하고 배수계통에 대한 유출량을 분석하게 되며, 이 과정에서 각 소유역의 도달시간과 시간-면적곡선은 유역형상에 따라 상이하게 구성되므로, 이로 인한 유출특성 또한 크게 변화하게 된다. SWMM 및 ILLUDAS 모형에서는 유역형상을 단순 직사각형으로 가정하여 해석함으로써 유역의 기하학적 형상이 지표면 유출에 미치는 영향을 충분히 반영하지 못하는 한계를 개선하기 위하여, 국토해양부의 FFC2Q 모형 개발연구에서는 유역형상을 고려하여 지표면 유출해석을 실시함으로써 유출분석의 정확도를 향상시키는 기법을 도입하였다. 즉, 지표면 유출해석을 위한 시간-면적곡선법의 적용에서 단위 소유역의 형상을 대칭형(사각형, 타원형, 마름모꼴), 분산형(삼각형, 사다리꼴), 집중형(역삼각형, 역사다리꼴) 형태로 각각 유형화하여 지표면 유출해석을 하였으며, 그 결과를 비교 분석한 결과 유역의 형상에 따라 유출특성이 크게 상이함을 알 수 있었다. 실제로 배수구역(군자 배수구역)에 적용한 결과 유역형상을 직사각형 보다는 마름모꼴로 적용한 경우에 첨두유출량과 유출수문곡선의 형태에서 실측치에 보다 접근하고 있음을 보여 줌으로 써 개선된 결과를 제시하였다. 또한, 유역형상을 고려한 경우에는 첨두유출량의 경우 분할 수에 큰 영향이 없이 실측치와 유사한 안정된 값을 나타내고 있으나, 사각형으로 단순화한 경우에서는 유역 분할 수가 계산 결과치에 민감한 영향을 주었다. In order to describe runoff characteristics of urban drainage area, outflow from subbasins divided by considering topography and flow path, is analyzed through stormwater system. In doing so, concentration time and time-area curve change significantly according to basin shape, and runoff characteristics are changed greatly by these attributes. Therefore, in this development study of FFC2Q model by MLTM, we aim to improve the accuracy in analyzing runoff by adding a module that considers basin shape, giving it an advantage over popular urban hydrology models, such as SWMM and ILLUDAS, that can not account for geometric shape of a basin due to their assumptions of unit subbasin as having a simple rectangular form. For subbasin shapes, symmetry types (rectangular, ellipse, lozenge), divergent types (triangle, trapezoid), and convergent types (inverted triangle, inverted trapezoid) have been analyzed in application of time-area curve for surface runoff analysis. As a result, we found that runoff characteristic can be quite different depending on basin shape. For example, when Gunja basin was represented by lozenge shape, the best results for peak flow discharge and overall shape of runoff hydrograph were achieved in comparison to observed data. Additionally, in case of considering subbasin shape, the number of division of drainage basin did not affect peak flow magnitude and gave stable results close to observed data. However, in case of representing the shape of subbasins by traditional rectangular approximation, the division number had sensitive effects on the analysis results.