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우이천 상·하류 연계 다지점 자동유량계측 기술개발
목차 14
 요약 7
 01. 서론 26
  1. 연구 배경 및 필요성 26
   1-1. 연구 배경 26
   1-2. 연구 필요성 28
  2. 연구방법 및 연구내용 30
   2-1. 연구방법 30
   2-2. 연구내용 30
 02. 유역 현황 및 기초자료 조사 34
  1. 유역 현황 조사 34
   1-1. 유역 개황 34
  2. 수문 기초자료 조사 40
   2-1. 기상 및 수위관측소 현황 40
   2-2. 토지이용 현황 43
   2-3. 하수도 시설 현황 44
   2-4. 과거 침수피해 이력 46
   2-5. 확률강우량 산정 50
  3. 수위-유량 관계곡선 작성 59
   3-1. 수위-유량 관계곡선 조사 61
   3-2. 수위-유량 관계곡선 개발(창번 2교) 63
 03. 영상기반 다지점 자동유량 계측 74
  1. 영상기반 자동유량 계측 기술 74
   1-1. 비접촉식 유량계측 기술 74
   1-2. 영상기반 유량계측 방법 74
   1-3. 장비 현황 및 주요 사양 77
  2. 국내외 자동유량계측 기술 적용사례 84
   2-1. 국외 사례 84
   2-2. 국내 사례 86
  3. 시범유역 적용 및 결과 검·보정 88
   3-1. 현장조사 88
   3-2. 유량계측 우선순위 도출 94
   3-3. 상하류 연계 자동 유량계측 방안 96
   3-4. 시범유역 계측장비 설치 97
   3-5. 자동유량 계측 결과 검·보정 105
   3-6. 홍수기 유량계측 결과 109
 04. 상하류 연계 홍수 예·경보 방안 116
  1. 수리·수문 해석 모형 구축 116
   1-1. SWMM 모형 117
   1-2. SWMM 모형 검·보정 122
  2. 상하류 연계 홍수도달시간 분석 126
   2-1. 관측자료 기반 홍수도달시간 분석 126
   2-2. SWMM 모형기반 홍수도달 시간 분석 133
   2-3. 2차원 홍수파 도달시간 산정 139
  3. Flow Nomograph 작성 141
   3-1. 자동유량 계측 결과 활용 141
   3-2. 상하류 연계 홍수 예·경보 장안 143
  4. 웹 기반 가시화 시스템 구축 148
   4-1. 모니터링 시스템 개발 148
   4-2. 실시간 열람 서비스 154
 05. 자동유량계측 시스템 확대 방안 158
  1. 설문조사 결과 158
   1-1. 설문조사 개요 158
   1-2. 설문조사 결과 160
  2. 서울시 적용방안 166
   2-1. 서울시 하천 및 조기경보 시스템 현황 166
   2-2. 평가지표 도출 및 가증치 산정 169
   2-3. 현장조사를 통한 우선순위 도출 172
   2-4. 서울시 확대 적용방안 180
 06. 결론 및 제언 184
  1. 주요 결론 184
  2. 정책 제언 186
 참고문헌 189
 부록 191
 Abstract 255
 표목차 17
  [표 1-1] 서울시 집중호우에 의한 침수피해 발생 현황 및 그 원인 29
  [표 2-1] 우이천의 수계현황 35
  [표 2-2] 우이천유역의 평면특성 36
  [표 2-3] 우이천 유역의 평균고도 및 평균경사 36
  [표 2-4] 우이천유역의 표고별 누가면적 구성비 37
  [표 2-5] 우이천의 하도특성 38
  [표 2-6] 우이천의 만곡부 현황 39
  [표 2-7] 우이천의 복개 현황 39
  [표 2-8] 우이천의 둔치 현황 40
  [표 2-9] 우랑 관측소별 제원 41
  [표 2-10] 수위관측소 현황 42
  [표 2-11] 수위표 영점표고 변동내역 42
  [표 2-12] 토지이용현황 44
  [표 2-13] 배수 분구별 용도지역 현황 45
  [표 2-14] 배수분구별 하수관로 현황 46
  [표 2-15] 우이천 유역 해당구청별 침수현황자료 48
  [표 2-16] 채택 우량관측소 현황 51
  [표 2-17] 서울지점(108) 관측소 지속기간별 연최대 강우랑(고정시간) 52
  [표 2-18] 고정시간-임의시간 환산계수 53
  [표 2-19] 서울지점(108) 관측소 지속기간별 연최대 강우량(임의시간) 54
  [표 2-20] 주요 지속기간별 강우랑자료 계열의 기본 통계값 55
  [표 2-21] 예비적 해석 56
  [표 2-22] 적합도 검정 결과(Gumbel 분포) 57
  [표 2-23] 지속기간별 확률강우량 58
  [표 2-24] 확률강우량 산정방법 비교 58
  [표 2-25] 확률강우랑 산정 결과의 비교 59
  [표 2-26] 수위-유량곡선식 개발 62
  [표 2-27] 수위-유량곡선식 개발 63
  [표 2-28] GPS장비를 이용한 기준점 측량 결과 65
  [표 2-29] GPS장비 오차범위 66
  [표 2-30] 수위표 제원 67
  [표 2-31] 창번 2교 지점 평수기 유량측정 성과 69
  [표 2-32] 봉부자를 이용한 유량 측정 성과(창번2교 지점) 70
  [표 2-33] 창번 2교 지점 유량산출 결과 71
  [표 2-34] 우이천 유역의 수위-유량관계곡선식(창번2교) 72
  [표 3-1] 영상기반 자동유량 계측장비 구성항목 77
  [표 3-2] 영상촬영장치 사양 79
  [표 3-3] 영상저장 및 전송장치 사양 79
  [표 3-4] 영상저장 및 전송장치 사양 80
  [표 3-5] 초음파 수위계측장치 사양 80
  [표 3-6] LED 조명 사양 81
  [표 3-7] 시스템 컨트롤러 요구 사양 82
  [표 3-8] 자동유량 계측 기술의 국내 적용 사례 87
  [표 3-9] 우선순위적용 결과 95
  [표 3-10] 영상기반 자동유량 계측 결과 검·보정(인수천 지성교) 106
  [표 3-11] 영상기반 자동유량 계측 결과 검·보정(백운천 정담교) 107
  [표 3-12] 영상기반 자동유량 계측 결과 검·보정(우이천 창번2교) 109
  [표 4-1] 도시유출모형 비교·검토 116
  [표 4-2] 토지이용에 따른 조도계수(출처: 하천설계기준 및 해설, 2009) 119
  [표 4-3] 표면상태에 따른 조도계수(출처: 하천설계기준 및 해설, 2009) 119
  [표 4-4] SWMM 해석조건 121
  [표 4-5] 모형 적정성 평가결과(2016.07.04) 124
  [표 4-6] 모형 적정성 평가결과(2020.08.02) 125
  [표 4-7] 모형 적정성 평가결과(2020.08.02) 125
  [표 4-8] 모형 적정성 평가결과(2020.08.11) 126
  [표 4-9] 2016년 7월 4일~5일 첨두시간 및 유속 산정 결과(덕수교~월계2교) 128
  [표 4-10] 2018년 8월 28일~29일 첨두시간 및 유속 산정 결과(덕수교~월계2교) 129
  [표 4-11] 2020년 7월 23일 첨두시간 및 유속 산정 결과(덕수교~장월교) 130
  [표 4-12] 2020년 8월 2일~3일 첨두시간 및 유속 산정 결과(덕수교~장월교) 131
  [표 4-13] 2020년 8월 9일~11일 첨두시간 및 유속 산정 결과(덕수교~장월교) 133
  [표 4-14] 우이천 유속 및 홍수 도달시간 산정구간 134
  [표 4-15] 우이천 구간별 홍수 도달시간 산정결과('20,7.23) 135
  [표 4-16] 우이천 구간별 홍수 도달시간 산정결과('20.8.2) 136
  [표 4-17] 우이천 구간별 홍수 도달시간 산정결과('20.8.3) 137
  [표 4-18] 우이천 구간별 홍수 도달시간 산정결과('20.8.10) 138
  [표 4-19] 영상기반 자동유량 계측 결과 검·보정(백운천 청담교) 145
  [표 4-20] 영상기반 자동유량 계측 결과 검·보정(우이천 월계2교) 147
  [표 4-21] 서버장비 구축 사양 150
  [표 5-1] 우선순위 평가지표 가중치 170
  [표 5-2] 서울시 주요 하천별 유량측정 우선순위 도출 171
  [표 5-3] CCTV기반 자동유량계측 장비의 적용가능성 평가 178
 그림목차 20
  [그림 1-1] 국내 국가하천, 지방하천, 소하천별 하천현황, 홍수피해액 및 하천 정비율 27
  [그림 1-2] 실측과 모형 자료 기반 침수해석 및 홍수 예·경보 활용 27
  [그림 1-3] 서울시 연강수량 변화 및 80mm/day 이상 호우 일수 추세 28
  [그림 1-4] 서울시 강북구 우이천 상류 급류 발생에 따른 하류지역 홍수피해 사례(2018년 8월 28일) 29
  [그림 1-5] 우이천 시범유역 다지점 자동유량 계측 지점 31
  [그림 2-1] 우이천의 위치도 및 수계모식도 35
  [그림 2-2] 우이천 유역 표고 현황 36
  [그림 2-3] 우이천의 최심하상의 평면적 변화 38
  [그림 2-4] 우이천 유역 AVVS 강우관측소 기반 Thiessen 망도 41
  [그림 2-5] 토지이용도 43
  [그림 2-6] 토양도 43
  [그림 2-7] 토양형 44
  [그림 2-8] CN값 44
  [그림 2-9] 우이천유역의 배수계통 현황도 45
  [그림 2-10] 우이천 유역 과거 침수피해 지역 47
  [그림 2-11] 우이천 하류 석계역 앞 지하차도 침수피해('11.7.27) 49
  [그림 2-12] 월계2교 인근 산책로 침수로 인한 시민 고립사고('18.8.28) 49
  [그림 2-13] 확률강우랑 산정을 위한 빈도해석 절차 50
  [그림 2-14] 수위-유량 관계 곡선 작성을 위한 유량조사 업무 절차 60
  [그림 2-15] 유량측정 단면(장월교 하류 50m 지점) 61
  [그림 2-16] 유량측정 단면(장월교 하류 100m 지점) 61
  [그림 2-17] 수위-유량 관계곡선(2000~2010년) 62
  [그림 2-18] 수위-유량 관계곡선(2010~2019년) 63
  [그림 2-19] 토탈스테이션과 GPS장비를 이용한 하천 단면 측랑 광경 64
  [그림 2-20] GPS 측랑단면 설정 65
  [그림 2-21] 단면별 GPS측량 결과 66
  [그림 2-22] 창번2교 교각부 수위표 설치 결과 67
  [그림 2-23] 창번2교 지점 평상시 유량측정 및 측선 구분 68
  [그림 2-24] 창번2교 지점 고수위 측선 69
  [그림 2-25] 창번2교 지점 수위 유량 관계곡선 72
  [그림 3-1] CCTV 기반 자동유량 계측기술 개념도 75
  [그림 3-2] 표면영상유속계를 이용한 유속벡터의 산정 76
  [그림 3-3] 영상기반 자동유링 계측정비의 구성 77
  [그림 3-4] 미국 USGS 하천 유량측정 지점 및 정보표출 시스템 84
  [그림 3-5] 미국 샌안토니오강의 영상기반 자동유량계측기술 적용사례 85
  [그림 3-6] 일본의 자동유량계측기술 현황(도네가와, 우노가와 하천 사례) 86
  [그림 3-7] 우이천 유역 수계별 모식도 88
  [그림 3-8] 인수천 지성교 지점 현장 조사 전경 89
  [그림 3-9] 백운천 청담교 지점 현장 조사 전경 90
  [그림 3-10] 우이천 덕수교 지점 현장 조사 전경 91
  [그림 3-11] 우이천 쌍문414앞교 지점 현장 조사 전경 92
  [그림 3-12] 우이천 쌍문414앞교 지점 현장 조사 전경 93
  [그림 3-13] 상하류 연계를 원한 우이천 유역 자동 유량계흑 위치 96
  [그림 3-14] 인수천 지성교 현장조사 97
  [그림 3-15] 인수천 지성교 지점 현장설치 계획수립 및 하천점용 인허가 98
  [그림 3-16] 인수천 지성교 지접 영상기반 자동유량 계측 장비 설치 전경 99
  [그림 3-17] 백운천 청담교 현장조사 100
  [그림 3-18] 백운천 청담교 지점 현장설치 계획수립 및 하천점용 인허가 101
  [그림 3-19] 백운천 청담교 영상기반 자동유량 계측 장비 설치 전경 102
  [그림 3-20] 우이천 창번2교 현장조사 103
  [그림 3-21] 우이천 창번2교 지점 현장설치 계획수립 및 하천점용 인허가 103
  [그림 3-22] 우이천 창번2교 영상기반 자동유량 계측 장비 설치 전경 104
  [그림 3-23] 인수천 지성교 지점 현장 계측 105
  [그림 3-24] 백운천 청담교 지점 영상 분석영역 설정 및 흐름입자 투입 실험 107
  [그림 3-25] 백운천 청담교 지접 영상 분석영역 설정 및 흐름입자 투입 실험 107
  [그림 3-26] 우이천 창번2교 지점 영상 분석영역 실정 및 흐름입자 투입 실험 108
  [그림 3-27] 우이천 창번2교 지점 유량계측 결과 검증 109
  [그림 3-28] 유량계측결과(2020년 7월 23일 인수천) 110
  [그림 3-29] 수심계측결과(2020년 7월 23일 인수전) 110
  [그림 3-30] 집중호우시 흐름양상(2020년 7월 23일 인수천) 110
  [그림 3-31] 유량계측결과(2020년 8월 3일 인수천) 111
  [그림 3-32] 수심계측결과(2020년 8월 3일 인수천) 111
  [그림 3-33] 집중호우시 흐름양상(2020년 8월 3일 인수천) 112
  [그림 3-34] 우이천 창번2교 지점 흐름 영상 및 유속 분석 결과(2018.8.29) 113
  [그림 3-35] 중랑천 집중호우에 따른 수위 상승 및 유량 증가(2020년 8월 3일) 113
  [그림 3-36] 중랑천 월계1교 지점 다중 CCTV기반 자동유량 계측(2020년 8월 3일) 114
  [그림 3-37] 중랑천 월계1교 지점 유량 및 수위 계측결과(2020년 8월 3일) 114
  [그림 4-1] 우이천 유역 도시유출 모의를 위한 XP-SWMM 구축결과 121
  [그림 4-2] 우이천 하도구간 XP-SWMM 모형 구축 결과 122
  [그림 4-3] SW/MM모형 검증 결과(2016.07.04) 124
  [그림 4-4] SWMM모형 검증 결과(2020.08.02) 124
  [그림 4-5] SWMM모형 검증 결과(2020.08.05) 125
  [그림 4-6] SWMM모형 검증 결과(2020.08.11) 126
  [그림 4-7] 우이천 및 중랑천 유역 강우 및 수위 관 측소 현황 127
  [그림 4-8] 2016년 7월 4일~5일 관측결과 128
  [그림 4-9] 2018년 8월 28일~29일 관측결과 129
  [그림 4-10] 2020년 7월 23일 관측결과 130
  [그림 4-11] 2020년 8월 2일~3일 관측결과 131
  [그림 4-12] 2020년 8월 9일~11일 관측결과 132
  [그림 4-13] 구간별 홍수 도달시간 산정지점 133
  [그림 4-14] 우이천 구간별 홍수량 및 유속 산정결과('20.7.23) 135
  [그림 4-15] 우이천 구간별 홍수량 및 유속 산정결과('20.8.2) 136
  [그림 4-16] 우이천 구간별 홍수량 및 유속 산정결과('20.8.3) 137
  [그림 4-17] 우이천 구간별 홍수량 및 유속 산정결과('20.8.10) 138
  [그림 4-18] Tufbw 모형을 이용한 우이천 합류구간 2차원 침수해석 결과 140
  [그림 4-19] 상하류 연계운영을 위한 자동유량계측 지점 141
  [그림 4-20] 첨두수위 도달시간 산정 142
  [그림 4-21] 첨두유량 도달시간 산정 142
  [그림 4-22] 홍수예보를 위한 Flow monograph 작성 143
  [그림 4-23] Flow monograph 수성비교(인수천, 2020.08.03. 호우시상) 144
  [그림 4-24] Flow monograph 유량비교(인수천, 2020.08.03. 호우시상) 144
  [그림 4-25] Flow monograph 수심비교(우이천, 2020.08.03. 호우시상) 146
  [그림 4-26] Flow monograph 유량비교(우이천, 2020.08.03. 호우시상) 146
  [그림 4-27] 실시간 수문자료(한강 홍수통제소) 148
  [그림 4-28] Synology社 DiskStationDS2419+ 149
  [그림 4-29] 서버 환경 구축 모식도 149
  [그림 4-30] 서버 구성 실정화면 150
  [그림 4-31] 웹서비스 설정화언 151
  [그림 4-32] 데이터 베이스 설정화면 151
  [그림 4-33] 초기 접속화면 152
  [그림 4-34] 웹서비스 항목 설명 152
  [그림 4-35] 상하류 연계운영을 위한 유량비교 그래프 153
  [그림 4-36] 상하류 연계운영을 위한 수심비교 그래프 153
  [그림 4-37] 웹 기반 가시화 프로그램 구축 결과 154
  [그림 4-38] 홍수경보용 앱 애플리케이션 155
  [그림 5-1] 설문에 참여한 연령 159
  [그림 5-2] 설문에 참여한 담당자 소속 기관 159
  [그림 5-3] 설문에 참여한 담당자 주요업무 159
  [그림 5-4] 설문에 참여한 담당자 근무경력 159
  [그림 5-5] 지방하전으로 유량계측 지점 확대가 필요한 이유 설문결과 160
  [그림 5-6] 수위-유속-유량 관계에 대한 배경지식 설문결과 161
  [그림 5-7] 모니터링 시스템 사용 기간 161
  [그림 5-8] 모니터링 시스템은 효과적인가? 161
  [그림 5-9] 모니터링 시스템 시용 효과 162
  [그림 5-10] 시스템 사용시 발생한 문제점 162
  [그림 5-11] 예·경보 시기의 적절성 163
  [그림 5-12] 예·경보의 정확성 163
  [그림 5-13] 에·경보 시스템 개선점 163
  [그림 5-14] 서울시 관내 하전(서울시 하천망도) 164
  [그림 5-15] 서울시 본류 하천의 우선순위 산정 165
  [그림 5-16] 서울시 지류 하전의 우선순위 산정(1안) 165
  [그림 5-17] 서울시 지류 하천의 우선순위 산정(2안: 공무원 대상) 166
  [그림 5-18] 서울시 관내 한강수계 모식도 167
  [그림 5-19] 서울시 관내 복개하천 현황도 168
  [그림 5-20] 서울시 하천 홍수 예 경보 시스템 현황 169
  [그림 5-21] 도림천 반복개 구간 173
  [그림 5-22] 도림천 현장조사 결과 173
  [그림 5-23] 대곡교 영상기반 자동유량계측 시설 174
  [그림 5-24] 탄천 현장조사 결과 174
  [그림 5-25] 앙재천 현장조사 결과 175
  [그림 5-26] 홍제천 하천 반복개 구간 176
  [그림 5-27] 흥제천 현장조사 결과 176
  [그림 5-28] 물광천 증산교 수위관측소 177
  [그림 5-29] 불광천 현장조사 결과 177
  [그림 5-30] CCTV기반 자동유량계측 장비 설치 우선순위 현장조사 결과 178
  [그림 5-31] 34개 침수취약지역 해소사업 180
  [그림 5-32] 침수피해 우려지역 해소사업 181
  [그림 5-33] 서울시 풍수해 예방시설 확충계획 181
  [그림 5-34] CCTV기반 자동유량계측 시스템 확대 적용 방안 182
 판권기 260