수치모의를 활용한 수문곡선 양상에 따른 제방 붕괴 특성 분석

• 영문명: Numerical Analysis of Levee Failure Characteristics for Flood Hydrograph Patterns
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 정찬진(Chanjin Jeong) 김동현(Dong Hyun Kim) 이승오(Seung Oh Lee)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』24권 6호, 419~428쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.12.31

국문 초록

최근 기후 변화로 인해 강우의 규모와 빈도가 증가하였으며, 이로 인해 제방이 붕괴될 경우 심각한 홍수 피해를 초래한다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 이용하여 홍수 수문곡선의 형태가 제방 붕괴 특성에 미치는 영향을 분석하는 것을 목표로 한다. 로그정규, 베타, 와이블 확률밀도함수에서 유도된 세 가지 유형의 홍수 수문곡선이 사용되었으며, 각각은 첨두 유량의 시점과 크기에서 차이가 발생한다. 사용된 확률밀도함수에 따라 제방의 붕괴 양상이 달라지며, 특히 로그정규 PDF를 사용한 경우 초기 유량이 상대적으로 높아 제방의 중대한 붕괴가 나타났다. 이를 통해 초기에 유량의 급격한 증가가 제방 붕괴의 직접적인 원인이 될 수 있음을 확인하였다. 이러한 수치해석 결과는 각 확률밀도함수의 특성을 정확히 이해하여 제방 붕괴위험을 정확히 예측하고 효과적으로 대응하기 위한 중요성을 보여주고 있다. 향후 연구는 제방 붕괴 메커니즘과 이로 인한 홍수파의 전파 및 영향을 보다 정밀하게 분석하는 데 중점을 두어야 할 것으로 판단된다.

영문 초록

Recent climate change has significantly affected the magnitude and frequency of rainfall, which critically affects the safety of levees and leads to severe flooding damage when levees fail. This study aimed to analyze the impact of the shape of flood hydrographs on levee failure characteristics using numerical analysis. Three types of flood hydrographs derived from lognormal, beta, and Weibull probability density functions (PDFs) were utilized, with each showing differences in the timing and magnitude of the peak flows. Levee overtopping and failure phenomena were simulated using a three-dimensional numerical analysis model, namely, FLOW-3D. The simulation results indicate that the failure patterns of levees vary, depending on the PDF used, with the lognormal PDF showing significant levee failure, owing to relatively high initial flows. These results suggest that a rapid increase in the flow at the onset is a direct factor that causes levee failure. These numerical analysis results highlight the importance of understanding the characteristics of each probability density function to accurately predict and effectively respond to levee failure risk. Future research should focus on a more precise analysis of levee failure mechanisms as well as the propagation and impacts of flood waves resulting from such failures.

목차

1. 서 론

2. 이론적 배경

3. FLOW-3D 모의수행

4. 모의결과 분석

5. 결 론

감사의 글

References

키워드

제방붕괴 확률밀도함수 홍수 수문곡선 수치해석 Levee Failure Probability Density Function Flood Hydrograph Numerical Analysis