이상홍수에 대한 남한강 유역의 홍수취약성 및 방재대책의 효과분석

Abstract

전 세계적으로 진행되고 있는 기후변화에 따른 강우특성 변화로 인해 국내의 강우강도가 증가하고 있다. 또한 1980년대와 1990년대에 비해 2000년대의 피해액이 급증하는 경향을 보이고 있는 것을 볼 때 자연재해에 의한 피해가 날로 심화되고 있는 것을 알 수 있다. 이에 국내의 홍수위험 발생을 가정할 경우, 국내 실정에 적합한 방재대책 수립이 필요하다. 이상홍수 및 극한홍수에 대비한 방재대책을 수립하고자, 첫째로 이상홍수 및 극한홍수의 발생 시 댐과 같은 대규모 수공 구조물의 방류로 인해 하류에 위치한 도시에 피해가 미칠 수 있는 유역을 선정하고, 둘째로 선정된 시범지역에서의 이상홍수 및 극한홍수 발생 시나리오를 작성하여 각 시나리오 별 홍수의 취약성을 평가하고, 셋째로 시범유역에 다양한 방재대책을 적용해 적용된 방재 대책의 재해저감능력을 분석한다. 끝으로 분석된 방재대책의 재해저감 능력을 토대로 적합한 방재 개선안을 도출하는데 본 연구의 목적이 있다. 시범유역의 선정 기준은, 이상홍수 발생 시 댐과 같은 대규모 수공 구조물의 방류로 인해 하류에 위치한 도시에 피해가 미칠 수 있는 유역을 선정기준으로 하였다. 그 결과 선정기준을 고려하여 최종적으로 ‘남한강 유역’을 시범유역으로 채택하였다. 이유는 남한강유역의 특성상, 충주댐을 기준으로 상류지역인 단양은 충주댐의 저수위가 높아 질 경우 배수위의 영향으로 침수 피해의 가능성이 있고 충주댐 하류의 충주에서 여주에 이르는 구간은, 홍수기 충주댐의 방류로 인해 하류에 위치한 여주지역의 홍수피해를 유발 할 수 있기 때문이다. 남한강 유역의 경우 2006년 호우기의 강우로 인해 남한강 유역에 위치한 주요 도시 중 하나인 여주시의 경우 계획홍수량에 근접하는 유량의 홍수가 발생하였다. 남한강 유역은 23,800 ㎢에 달하는 넓은 면적에 비해 홍수조절을 위한 치수구조물의 수가 적어 홍수발생의 위험에 노출 되어있다고 할 수 있다. 현재 홍수기 시범유역상 주요지점인 충주와 여주의 홍수저감대책은 충주댐의 홍수기 충주댐의 홍수조절 용량을 활용한 저수지운영을 통해 홍수량을 조절하는 방법에 전적으로 의존하고 있는 상황이다. 충주댐 상류유역에 홍수량을 추정하기 위해서 HEC-HMS 기능인 Optimization Trial을 사용하여 홍수추적을 위한 매개변수를 산정하였다. HEC-HMS 모델을 사용하여 충주댐 유역의 유출량을 산정하고, 각 강우관측소 별 강우량 데이터를 1.2배~1.5배하는 방법으로 가중하여 1.2배∼1.5배에 이르는 강우사상에 대한 충주댐 유역의 유출량을 산정하였다. 산정된 충주댐 유역의 유출량을 이용하여 충주댐의 홍수기 저수지운영을 모의하였다. 저수지 모의운영 시 HEC-5를 사용하여 저수지운영에 따른 여주지점의 홍수량 산정하고 여주지점의 계획홍수량과 비교한 결과 1.4배 강우사상에서 계획홍수량을 초과하는 것으로 모의되었다. 여주지점의 홍수 경감대책을 고려하여, 충주댐 상류유역에 홍수조절지 건설과 충주댐에 가변제한수위를 도입하는 방안을 고려하여 홍수저감 효과를 분석하였다. 또한 극한홍수를 고려하기 위해 충주댐의 PMF를 충주댐의 유입량으로 사용하였다. 극한홍수 상황에서의 홍수취약성 분석은 충주댐을 기준으로 상류지역인 단양과 하류지역인 충주, 여주로 나누어 분석하였다. 단양의 경우 PMF사상에서 충주댐의 저수위 변화에 의한 배수위 영향을 분석하였다. 분석 방법은 HEC-RAS를 이용하여 모의된 PMF사상의 단양지점 홍수량을 계획홍수량과 비교하였다. 충주댐 하류지역인 충주, 여주의 홍수취약성분석은 충주댐의 저수지 모의운영으로 산정된 방류량을 HEC-RAS모델을 이용하여 충주지점, 여주지점의 홍수량을 산정하였으며 각 지점의 홍수량은 계획홍수위를 초과하는 것으로 분석되었다. 홍수량을 효과적으로 저감하기 위한 방재대책으로 신규댐, 홍수조절지, 파제, 강변저류지, 가변제한수위를 고려하였으며 신규댐을 충주댐 상류에 건설할 경우, 하류지역의 홍수경감효과가 가장 뛰어난 것으로 분석되었다. 또한 홍수 피해의 정량적인 분석을 위해 홍수범람도의 작성을 통하여 주요지점(충주, 여주)의 홍수범람 면적 및 침수심을 산정하였다. HEC-RAS와 Arc View GIS를 이용하여 범람도를 작성하였고 방재대책을 고려하지 않았을 경우와 비교하여 신규댐, 홍수조절지, 파제, 강변저류지, 가변제한수위의 홍수방재대책의 홍수경감능력을 분석하였다. 홍수 범람 면적 및 침수심을 통한 홍수경감 능력 또한 신규댐을 건설할 경우 가장 뛰어난 것으로 분석 되었다.