안녕하세요! 저번 포스팅에서 이론적 배경에 대해 다루지 못해, 오늘은 이론적 배경에 대해 자세히 알아보고자 합니다.
거두절미하고 바로 시작하겠습니다.
1. 침수모델링 핵심 변수
(1). 강우량 및 강우 패턴 (mm/h):
홍수 발생 시 강우량과 패턴은 결정적인 역할을 합니다. 강우량의 양과 강우의 강도, 지속 시간에 따라 홍수의 규모와 영향이 달라집니다. 예를 들어, 강한 강우의 집중적인 발생은 빠르게 침수를 유발할 수 있습니다.
유량은 다음과 같은 식으로 산정됩니다.
Q = C I A (Q=유량(Volume) , C=유출계수, I=강우강도(mm/h), A= 면적(Area) )
따라서, 강우강도가 커지면 유량 Q가 높아지니 빠르게 침수를 유발할 수 있습니다.
(2) 지형 및 지질 정보:
홍수의 확산 속도와 방향을 결정하는 데 중요한 변수입니다. 지형 데이터로 고도와 경사도를 파악하며, 지질 정보는 지반의 투수성과 침수 흐름을 예측하는 데 도움을 줍니다. 지형 데이터와 지질 정보를 활용한 “지리정보시스템 (GIS)”을 통해 침수 확산 경로와 세기를 예측할 수 있습니다. 지형 고도의 기울기는 경사도로 표현되며, 지질 정보는 토양의 침수 특성과 지반 투수계수에 영향을 줄 수 있습니다.
(3) 제방 및 댐 정보:
제방, 댐 등의 기반 인프라는 침수 영향을 제한하는 역할을 합니다. 이들의 특성과 상태를 고려하여 침수 모델을 개발해야 합니다.
유속과 유량 제어가 가능하니 이를 고려해서 침수 위험 지역을 산정해야겠죠.
(4) 하천 특성:
하천의 폭, 깊이, 흐름 속도 등은 침수 수위와 연관되어 있습니다. 하천의 횡단면적과 흐름 속도를 통해 유량을 계산합니다.
유량 Q와 유속 v는 다음과 같은 관계를 가집니다
Q = Av. 여기서 A는 횡단면적, v는 유속입니다.
이를 통해 침수의 피해 정도와 홍수로 인한 주변 영향을 비교적 정확하게 예측할 수 있습니다. 또한, 수문의 개방과 폐쇄, 하천 흐름 조절로 강우량 변화에 따른 침수 수위와 범위를 제어할 수 있습니다. (3) 제방 및 댐 정보가 중요한 이유가 바로 여기에 있죠.
하천 특성에 따른 위험에 대한 예시로 아래와 같이 설명할 수 있습니다.
- 완만한 하천: 완만한 하천은 침수 발생 시 빠른 속도로 수면이 상승하지 않지만, 침수 영향 범위가 넓어질 수 있습니다. 지형 데이터와 하천 특성을 기반으로 침수 모델을 구축해야 합니다.
- 좁은 하천: 좁은 하천은 물의 흐름이 빠르게 가속화되어 침수 발생 시의 영향이 빠르게 확산됩니다. 이런 경우 침수 흐름과 피해 영향을 예측하는 것이 중요합니다.
2. 지반 조사의 핵심 변수
(1) 토양 특성:
지반 조사에서는 토양의 구성, 밀도, 성질, 강도 등을 파악합니다. 토양의 특성은 구조물의 안정성과 침수 피해 예측에 영향을 미칩니다.
저번 포스팅에서 설명한 유효응력도 여기에 포함되겠죠!
(2) 지반 수분 상태:
토양의 수분 상태는 지하수의 높이와 함께 고려되어야 합니다. 지하수위가 높아질수록 많은 범위의 흙 포화도가 높아질 것이고, 그에 따라 침투력, 유효응력이 변화하기 때문입니다. 토양의 흡수력과 포화도는 홍수의 피해 정도를 결정하는 중요한 요소입니다.
- 지반의 포화도가 높을 경우, 물이 잘 흡수되기 때문에 침수 피해를 막을 순 있습니다.
- 하지만, 경사면 산사태와 같이 사면의 경우 물이 흡수됨으로 인해서 유효응력과 안전성이 낮아지기 때문에 사면 붕괴를 일으키게 됩니다.
- 때문에 침투력과 유효응력을 모두 고려하여 침수/침하 피해에 대비하여야 할 것입니다.
(3) 지반 침하 현상:
지반의 침하는 홍수의 영향을 크게 받는 변수 중 하나입니다. 홍수 발생 시 토지의 침하는 정도를 예측하고 이에 따른 구조물의 영향을 분석해야 합니다.
유속이 높은 물로 인해 흙입자가 이동하게 된다면, 해당 지역에 공동이 생기게 되고, 자연스럽게 지반의 응력이 약해지기 때문에 침하가 일어나기 쉽습니다.
이로써, 이론적 배경에 대해 알아봤습니다. 모든 지식이 통합적으로 관리되어야하기 때문에 쉽지 않지만, 발전하는 기술로 인해 조금 더 치밀하게 계획하여 대비할 수 있을 것이며, 더욱 안전한 환경 속에서 살아갈 수 있을거라고 믿습니다.
감사합니다.