홍수 범람 시뮬레이션 모델 간의 수위예측 결과 비교분석: 진주시 와룡지구에 대한 SWMM 및 HEC-RAS 분석을 중심으로 (Comparative Analysis of Water-Level Forecasting Using SWMM and HEC-RAS Flood Simulation Models: A Case Study of Waryong, Jinju)

서지정보

· 발행기관 : 한국방재학회
· 수록지 정보 : 한국방재학회논문집 / 25권 / 1호 / 161 ~ 168페이지
· 저자명 : 윤영희, 이세정, 이태삼

초록

최근 기후변화로 인해 국지성 집중호우가 증가하면서 많은 하천과 도시 지역에서 빈번한 홍수가 발생하고 있다. 특히 경상남도 진주시 송백지구부터 와룡지구는 태풍과 집중 호우뿐만 아니라 남강댐의 방류로 인한 침수 피해가 자주 발생하고 있다. 특히, 이 와룡지구는 고수부지에 해당하기는 하나 다양한 편의시설들이 위치하고 있어 홍수 범람 시 원상복구를 위한 상당한 경제적 손실이 발생하고 있다. 본 연구에서는 와룡지구에서의 홍수 범람을 시뮬레이션하기 위해 HEC-RAS와 EPA-SWMM 두 가지 홍수 해석 모형을 비교 분석하였다. HEC-RAS는 지형 기반의 범람 효과와 물의 공간적 확산을 반영하는 2D 해석에 특화되어 있어 하천이나 저지대에서의 홍수 예측에 유리하며, EPA-SWMM은 하수 시스템과 관로 흐름을 중심으로 한 1D 해석에 특화되어 도시지역의 배수 시스템 분석에 적합하다. 두 모델은 각각 2020년 9월 4일에 측정된 유량인 792 m3/s과 와룡지구의 계획홍수량인 3,540 m3/s을 바탕으로 시뮬레이션을 수행하여 수위 예측 결과를 도출했다. 그 결과 model a-1은 15.25 m, model a-2는 14.81 m, model b-1은 19.20 m, model b-2는 17.11 m로 산정되어, 와룡지구의 실제 침수 깊이와 모델 시뮬레이션 결과를 비교분석 하였다. 분석 결과, HEC-RAS는 지형 데이터를 세밀하게 반영하고 2D 흐름을 고려하여 실제 침수 깊이와 더 가까운 결과를 나타냈으며, EPA-SWMM은 관로 흐름에 중점을 둔 1D 해석으로 침수 깊이를 과소 산정하는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 두 모델이 각각 다른 해석 특성과 한계를 가지므로, 현장 상황에 맞춰 두 모델을 병행하여 사용하는 것이 더 정확한 홍수 예측과 범람 분석을 위한 최적의 방법임을 제시할 수 있을 것으로 보인다. 향후 연구에서는 1D와 2D 해석을 결합하거나 모델을 보정하여 정확성을 더욱 높일 필요가 있다고 판단된다.

영어초록

Frequent flooding occurs in many rivers and urban areas, exacerbated by recent increase in localized heavy rainfall events induced by global climate change. Particularly, the area encompassing Songbaek to Waryong districts in Jinju is frequently affected by flooding due to typhoons and heavy rainfall-related outflow from the Namgang Dam, resulting in significant economic losses, though it is located in a flood plain. In this study, two flood analysis models, namely HEC-RAS and EPA-SWMM, were used to simulate the flood overflow in Waryong district. HEC-RAS is specialized in 2D analysis, and simulates topography-based inundation effects and spatial spread of water, thus making it advantageous for flood prediction in rivers or low-lying areas. In contrast, EPA-SWMM is specialized in 1D analysis, and focuses on sewer systems and conduit flows, thus rendering it suitable for urban drainage system analysis. These two models were used for simulations based on (i) a measured discharge of 792 ㎥/s from a recent flood event that caused overflow of the study area and (ii) a projected flood discharge of 3,540 ㎥/s for Waryong district. The simulations demonstrated that models a-1, a-2, b-1, and b-2 estimated flood depths of 15.25, 14.81, 19.20, and 17.11 m, respectively. A comparison of these results with the actual flood depth in Waryong District showed that HEC-RAS, which considers 2D flow and reflects detailed topographic data, yielded results closer to the actual flood depth. In contrast, EPA-SWMM, which focuses on 1D conduit flows, tended to underestimate the flood depth. In essence, this study suggested that considering the different analysis characteristics and limitations of the two models, their comparative analysis can provide a more accurate approach for flood prediction and overflow analysis. Future research should focus on combining 1D and 2D analyses or calibrating these models to enhance accuracy.

참고자료

· 없음