빗물펌프장의 침수 저감 성능에 대한 정량적 평가 방법의 개발

• 영문명: Development of Quantitative Evaluation Method for Flood Reduction Performance of Drainage Pump Station
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김동준(Dong Jun Kim) 유다해(Da Hae Yu) 이정민(Jung Min Lee) 이정호(Jung Ho Lee)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』25권 3호, 191~198쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.30

국문 초록

기후변화로 인한 극한 강우의 빈도 및 그 강도가 증가함에 따라 도시 침수 피해를 최소화하기 위한 배수시설의 효율적인 배치와 운용이 중요해지고 있다. 다만 이를 위해서는 배수시설물이 침수 저감에 기여하는 정도를 정량적으로 평가하는 것이 무엇보다 중요하며, 본 연구에서는 이를 위해 시설물의 침수저감 효과를 성능곡선을 통해 정량적으로 평가할 수 있는 새로운 방법론을 제안하였다. 여기서 시설물의 성능곡선은 다양한 강우 시나리오에 기반하여 시설물 운영에 따른 해당 유역에서의 침수 저감 용량을 기준으로 정의된다. 다만 실제 침수 피해는 맨홀을 중심으로 발생된 우수 월류가 얼마의 침수면적과 침수심을 형성하냐에 따라 평가될 수 있다. 따라서 침수면적 및 침수심에 따른 가중치가 부여되어 배수시설의 운영 전 침수량은 침수지수로, 배수시설 운영을 통한 침수 저감량은 침수저감지수로 환산되며, 실제 성능곡선은 침수지수 대비 침수저감지수로 표현된다. 본 연구에서는 성능곡선을 통한 배수시설의 정량적 평가를 위하여 4대의 펌프로 구성된 빗물펌프장 유역을 대상으로 침수저감 효과를 분석하였다. 다양한 강우시나리오의 적용에 따른 분석 결과 펌프 대수별 4개의 회귀곡선이 도출되었으며, 회귀식은 모두 1차 함수 형태가 유의한 것으로 나타났다. 다만, 결정계수 측면에서 펌프 1대의 경우(R2 = 0.6567)보다 펌프 운영 대수가 증가함에 따라 더 높은 값(4대 결정계수 R2 = 0.8689)을 나타내었다. 또한 성능곡선은 다양한 강우에 기반하므로 회귀곡선을 중심으로 분산된 피팅점을 형성하는데, 이에 대하여 본 연구에서는 각 회귀곡선으로부터 95%의 신뢰구간에 해당하는 수치를 제시하였다. 이는 다양한 실제 호우 사상에서 배수시설 운영에 따라 예측되는 침수저감 용량 범위를 구체화하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

영문 초록

As the frequency and intensity of extreme rainfall events increase due to climate change, the efficient placement and operation of urban drainage facilities have become increasingly important to minimize flood damage. To achieve this, it is critical to quantitatively evaluate the extent to which drainage facilities contribute to flood reduction. In this study, a new methodology was proposed to quantify the flood reduction performance of drainage facilities using performance curves. The performance curves were defined based on the flood reduction capacity within a catchment area under various rainfall scenarios, considering the different operational states of the drainage facilities. However, actual flood damage can be assessed based on the extent of stormwater overflow from manholes, considering the flood area and flood depth in the urban environment. Therefore, the flood volume prior to facility operation was converted into a flood damage index, and the reduced flood volume owing to facility operation was converted into a flood damage reduction index, with weighting applied according to flood area and flood depth. The resulting performance curve expresses the relationship between the flood damage index and flood damage reduction index. To validate the proposed quantitative evaluation method using the performance curves, a case study was conducted using a drainage pump station catchment equipped with four pumps. By applying various rainfall scenarios, four regression curves were derived based on the number of operating pumps, and all regression models were found to fit a statistically significant linear form. The coefficient of determination (R2) improved with the number of pumps, from 0.6567 for a single pump to 0.8689 for four pumps. Additionally, as the performance curves were based on a wide range of rainfall scenarios, the fitted points around each regression curve were dispersed. To account for this, 95% confidence intervals were calculated for each regression curve, providing a more concrete estimate of the range of flood reduction capacity achievable under various actual rainfall events. This approach is expected to support the practical evaluation and planning of drainage facility operations under extreme weather conditions in the future.

목차

1. 서 론

2. 침수 저감 성능 평가 방법론

3. 강우 시나리오 구성 및 펌프 가동 조건 설정

4. 적용 및 결과

5. 결 론

감사의 글

References

키워드

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