FFC2Q 모형의 특성 및 적용성 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 국내의 산지 및 자연유역과 도시유역이 혼재되어있는 특성을 가진 지형적인 특성을 고려하여 개발된 국산 도시유출모형인 FFC2Q 모형의 적용성을 분석하였다. FFC2Q 모형에 의한 유출에서는 중랑천유역(자연, 도시유역 혼재), 군자배수구역(도시유역)을 적용대상유역으로 하여 매개변수 최적화를 실시하였다. 최적화에서는 수치지도, 토지이용도, 토양도 등의 GIS를 통해 산정한 값을 제외한 유역길이, 조도계수, 지면저류량 등을 고려하여 최적 매개변수를 도출하였고, 계산 유출량을 실측치와 비교하였을 때, 가장 유사한 경우의 값을 채택하였다. 유효우량 산정, 강우분포, 지표면유출해석, 하도․관거 유출해석에 따른 유출량 및 축적방정식에 따른 오염물 농도를 비교 분석하였다. 자연 및 도시유역이 혼재되어있는 중랑천 유역의 경우 유효우량 산정법의 경우는 불투수지역은 불투수율을 고려하고, 투수지역은 CN 값을 고려한 NRCS(CASE2), 강우분포는 서울지역의 최빈빈도인 Huff 방법의 2분위, 지표면 유출해석법에서는 불투수지역은 시간-면적곡선법, 투수지역은 Clark 유역추적법, 하도․관거 유출해석의 경우는 Muskingum 법이 가장 적절한 것으로 나타났다. 군자배수구역의 경우 유역의 대부분이 불투수지역인 도시유역으로 유효우량산정법은 대표토양형을 고려한 Horton 방법, 강우분포는 Huff 방법의 2분위, 지표면 유출해석방법에서는 불투수지역은 운동파법, 투수지역은 시간-면적곡선법, 하도․관거 유출해석의 경우는 운동파법이 가장 적절한 것으로 분석되었다. 축적방정식에 따른 오염물 농도 비교는 토지이용상태를 고려하는 일오염물축적법이 실측치와 유사한 결과로 나타났다. FFC2Q 모형에 의한 산정결과를 기존의 모형(HEC-HMS, PCSWMM)의 것과 비교․분석한 결과, FFC2Q 모형의 결과치가 기존의 모형보다 실측치와 더 유사한 값으로 분석되었다. 이는 이모형이 지표면유출과 하도․관거 해석에서 적정한 방법을 타 모형보다 다양하게 선택할 수 있도록 한 것에 기인하는 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the runoff and water quality of Jungnang-stream(natural and urban basin) and Gunja drainage basin(urban basin) were analyzed through the FFC2Q(Flood Free City model 2Q: Water Quantity and Quality) taking into account domestic geographical characteristics. Optimization for the parameters of the test basin (Jungnang-stream and Gunja drainage basin) was conducted to analyze the characteristics of runoff using FFC2Q model. Optimal parameters were calculated using the length of the basin, roughness coefficient, the surface storage excluding the value calculated by GIS of the digital maps, land use, and soil map etc. As a result, simulated runoff was similar to the observed data. Runoff has been analyzed according to the calculation of effective rainfall, rainfall distribution, surface runoff analysis, and channel/sewer runoff analysis. In Jungnang-stream which is urban basin with natural characteristics, it was a proper way to use effective rainfall calculation method in impervious area considering impervious ratio and in pervious area considering Curve Number. Huff 2 quartile method was appropriate for rainfall distribution. For surface runoff analysis, time area method was proper for impervious area and clark method was proper for pervious area. Muskingum method was proper for channel/sewer runoff analysis. In case of Gunja drainage basin, Horton method was appropriate for effective rainfall calculation. Huff 2 quartile method was proved to be effective for rainfall distribution. For surface runoff analysis, kinematic wave method was proper for impervious area and time-area method was proper for pervious area. Kinematic wave method was proper for channel/sewer runoff analysis. In addition, in terms of water quality analysis, the simulation result of the daily pollutant buildup method considering land use was similar to observed data. Moreover, FFC2Q model and other models were compared. From these comparisons, FFC2Q model was found to be more accurate than other models (HEC-HMS, PCSWMM).

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 국내외 연구동향 2
• 1.3 연구방법 5
• 제2장 FFC2Q 모형의 기본이론 7
• 2.1 모형의 구성 7
• 2.1.1 강우 및 유효우량 해석 8
• 2.1.2 지표면 유출해석 9
• 2.1.3 하도·관거 유출해석 16
• 2.1.4 수질해석 22
• 제3장 시험유역 선정 및 주요매개변수 26
• 3.1 중랑천 유역 26
• 3.1.1 유역의 특성 26
• 3.2 군자배수구역 29
• 3.2.1 유역의 특성 29
• 3.3 수문조사 31
• 3.3.1 강우 및 수위표 관측소 현황 31
• 3.4 주요매개변수 및 최적화 32
• 3.4.1 주요매개변수 32
• 3.4.2 매개변수의 최적화 34
• 3.4.3 불투수율에 관한 보정 39
• 제4장 FFC2Q 모형을 이용한 유출 및 수질해석 적용 44
• 4.1 중랑천유역(자연, 도시유역)의 유출해석 44
• 4.1.1 확률강우량 산정 44
• 4.1.2 면적확률강우량 산정 48
• 4.1.3 유효우량 산정 52
• 4.1.4 강우분포 62
• 4.1.5 지표면 유출해석 68
• 4.1.6 하도·관거 유출해석 73
• 4.2 군자배수구역(도시유역)의 유출 및 수질해석 77
• 4.2.1 지속시간별 유출량 및 임계지속시간 77
• 4.2.2 유효우량 산정 78
• 4.2.3 강우분포 83
• 4.2.4 지표면 유출해석 84
• 4.2.5 하도·관거 유출해석 85
• 4.2.6 수질해석 87
• 제5장 비교 및 고찰 89
• 5.1 FFC2Q 모형과 기존모형의 유출량 비교 89
• 5.1.1 HEC-HMS 모형과의 비교 91
• 5.1.2 PC-SWMM 모형과의 비교 92
• 제6장 결론 및 요약 96
• 참고문헌 98
• ABSTRACT 104