KR101670918B1 - 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모니터링된 도심지에서 운영 컴퓨터가 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 관한 것으로, 지표 유출 해석을 통해 산정한 지상의 침수심을 실시간으로 연계하여 지하공간의 침수해석을 실시할 수 있도록 하 는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은, 모니터링된 도심지에서 운영컴퓨터가 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에서,
1차원 격자기반 분포형 모형 프로그램에서, 지표 조도계수, 강우자료에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석이 이뤄지는 지표 유출해석 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재하지 않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 상기 지표 유출해석이 반복되어지는 과정; 상기 지표 유출해석 과정에 서 대상격자 내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 여부가 판단 되는데, 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생한 것으로 판단된 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석이 이뤄지는 침수해석 과정으로 이루어지며,
지상공간에서 침수해석이 이뤄진 후 지상 공간의 침수위에 의해 지하공간으로 유량이 유입되는 시설인 지하철 유입부, 건물 출입부, 환풍구 등을 통해 유입되는 유량이 계산되고, 이 값이 입력인자가 되어 지하공간의 침수해석이 이뤄지며, 지하공간 저류조 모델에서는 동일층에서의 유량 확산과정뿐만 아니라 상,하층간에 역류를 포함한 유량이동을 고려하기 위해 슬롯을 조합시킨 해석이 이뤄지되,
상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효 유하 폭과 유입구가 있는 상층의 저류조 수심에 의해 하층으로 유입되는 유량이 정해지고, 하층수위가 상층바닥 지반고보다 높고 상층수위보다는 낮은 경우에는 가상관로인 상기 슬롯에서의 수위차 및 단면적과, 상,하층간 의 바닥두께에 의해 그 유량이 정해지는 것을 특징으로 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은, 모니터링된 도심지에서 운영컴퓨터가 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에서,
1차원 격자기반 분포형 모형 프로그램에서, 지표 조도계수, 강우자료에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석이 이뤄지는 지표 유출해석 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재하지 않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 상기 지표 유출해석이 반복되어지는 과정; 상기 지표 유출해석 과정에 서 대상격자 내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 여부가 판단 되는데, 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생한 것으로 판단된 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석이 이뤄지는 침수해석 과정으로 이루어지며,
지상공간에서 침수해석이 이뤄진 후 지상 공간의 침수위에 의해 지하공간으로 유량이 유입되는 시설인 지하철 유입부, 건물 출입부, 환풍구 등을 통해 유입되는 유량이 계산되고, 이 값이 입력인자가 되어 지하공간의 침수해석이 이뤄지며, 지하공간 저류조 모델에서는 동일층에서의 유량 확산과정뿐만 아니라 상,하층간에 역류를 포함한 유량이동을 고려하기 위해 슬롯을 조합시킨 해석이 이뤄지되,
상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효 유하 폭과 유입구가 있는 상층의 저류조 수심에 의해 하층으로 유입되는 유량이 정해지고, 하층수위가 상층바닥 지반고보다 높고 상층수위보다는 낮은 경우에는 가상관로인 상기 슬롯에서의 수위차 및 단면적과, 상,하층간 의 바닥두께에 의해 그 유량이 정해지는 것을 특징으로 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 모니터링된 도심지에서 운영 컴퓨터가 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지표유출 해석을 통해 산정한 지상의 침수심을 실시간으로 연계하여 지하공간의 침수해석을 실시할 수 있도록 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법에 관한 것이다.
최근 지속적인 도시화와 산업화로 인한 재난환경 변화와 이상기후로 인한 국지적 집중호우 및 태풍으로 인해 도심지의 인명피해 및 재산손실이 증가하고 있는 추세이다. 우리나라에서는 최근 2010년 태풍 "곤파스", 2011년 7월 "집중호우", 2011년 태풍 "무이파" 등의 재해가 발생하였으며, 특히 2014년 8월 25일에는 부산시 기장군에 시간당 117.5mm의 기록적인 폭우가 발생하여 특별재난지역으로 선포되는 등 대형 재해가 빈발하고 있다.
지난 5년간(2009년 ~ 2013년) 태풍 및 호우로 인한 피해액은 약 2조 2,600억 원으로 집계되었으며, 기후모형 예측결과 21세기말 강수량은 약 17%, 집중호우(1일 100mm 이상) 발생빈도는 현재의 약 1.7배 증가가 예상되어, 미래의 침수피해발생 가능성은 점차적으로 높아지고 있는 실정이다. 과거에는 우리나라의 침수피해발생의 주요 원인이 하천 범람에 의한 외수 침수가 주요 원인이었으나, 최근에는 우수를 자연적으로 배제하기 어려운 저지대까지 도시화가 진행됨에 따라 도심지의 주요 침수발생 원인이 외수침수에서 내수침수로 변화하고 있으며, 내수침수로 인해 도심지의 고자본 사유시설과 사회기반시설 등에 많은 피해가 발생하고 있는 실정이다.
이와 같은 이상기후와 재난환경 변화에 의한 도심지의 피해에 대비하기 위해서는 도시공간의 복잡한 배수체계를 반영하여 빠르고 정확한 침수예측 및 예,경보를 실시할 수 있는 침수예측모형의 개발이 반드시 필요하다. 하지만 현재 국내외 도심지의 침수예측기법 및 기존의 연구 성과들은 도심지의 주요 배수체계인 지상공간, 우수관망, 지하공간을 상호 통합 연계하여 해석하지 못하고 있기 때문에 정확한 침수예측 및 홍수 예,경보에는 한계가 있는 실정이다. 상호 통합실시간 기반의 침수 예,경보에 도시 지상-지하 통합 침수예측모형(이후 ‘UFAM 모형’으로 표기)을 활용하기 위해 연계되어 해석되어야 하나 현재는 그렇지 못하기 때문에 정확한 침수예측 및 홍수 예,경보에서는 레이더 기반의 강우자료와 같은 실시간 강우자료를 입력받아 모형을 구동할 필요가 있다. 하지만 현재의 침수예측 및 홍수 예,경보에서는 한계가 있는 실정이다.
최근 몇 년간 서울, 부산, 인천 등 우리나라 광역대도시에서 기후변화로 인한 호우증가로 지상공간의 침수피해가 증가하고 있을 뿐만 아니라, 최근 대형화되는 지하공간에서도 심각한 침수피해가 발생하고 있다. 특히 지하공간에 침수피해가 발생할 경우 대피를 위한 지상유입부 부분부터 침수가 시작되기 때문에 재산피해 외에도 인명피해를 동반할 가능성이 매우 높다.
지하공간 침수해석을 실시하기 위해서는 먼저 지상공간의 침수해석을 실시하고, 지상공간 매 계산시간별 침수심을 활용하여 지하유입부에 유입되는 유입량을 계산한 후 지하공간에서의 유량전파 상황을 계산해야하지만, 현재는 지상공간의 침수해석결과와 지하공간을 실시간으로 연계하여 해석할 수 있는 모형은 전무한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 제반 사정을 감안하여 발명한 것으로,
지표유출 해석을 통해 산정한 지상공간의 침수심을 실시간으로 연계하여 지하공간의 침수해석을 실시할 수 있도록 함으로써, 실제 상황에 근접한 지하공간의 침수해석이 가능하도록 하고, 이에 따라 지하공간의 침수사고를 사전에 예방할 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.
즉, 본 발명에서는, 먼저 지상공간의 침수해석을 실시하고, 지상공간 매 계산시간별 침수심을 활용하여 지하유입부에 유입되는 유입량을 계산한 후 지하공간에서의 유량전파 상황을 계산하는 등, 지상공간의 침수해석결과와 지하공간을 실시간으로 연계하여 해석할 수 있도록 함으로써, 실제 상황에 근접한 지하공간의 침수해석이 가능토록 하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 있어서, 1차원 격자기반 분포형 모형에서, (1) 먼저 지표 조도계수, 강우자료에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석을 실시하는 과정, (2) 대상 격자내에 지하유입부가 있는지 파악하는 과정, (3) 대상 격자내에 지하유입부가 존재하지않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 (1)의 지표 유출해석을 반복하게되지만, 만일 대상 격자내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 판단하는 과정, (4) (3)에서 만일 지하유입부 높이 이상의 침수가 발생한 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석을 하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (4)단계에서, 지하유입부를 통한 침수유입량은 아래의 실험식에 의해 계산될 수 있을 것이다.
상기 (4)단계에서, 저류조 사이를 이동하는 유량을 구하여 지하공간 내 침수확산을 표현하기 위해, 지하공간 저류조 모델에 슬롯을 조합시킨 해석방법을 적용함으로써, 저류조 연속식은 다음과 같이 표현될 수 있을 것이다.
또한, 인접한 저류관의 번호를 각각 i,j라고 하고, 인접한 저류조의 평균수심 및 접면의 폭 Bb 로부터 접면의 단면적 Ab를 다음 식과 같이 나타낼 수 있을 것이다.
위 식에서, α는 손실계수이며 메닝의 조도계수 η을 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있을 것이며,
여기서, Sb는 접면의 윤변으로 다음과 같이 나타낼 수 있을 것이다.
또한, 지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효유하폭을 Be, 유입구가 있는 상층의 저류조 수심을 He로하고, 하층으로의 유입유량을 다음 단떨어짐 식으로 구할 수 있을 것이다.
한편, 지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 하층의 수위가 상층 바닥 지반고보다도 높고 상층 수위보다도 낮은 경우에는, 연결구멍을 가상의 관로로 보고 상층으로부터 하층으로 떨어지는 방향을 흐름의 정방향으로 생각하여, ΔH = Hi - Hj (i,j는 상층, 하층을 나타내는 첨자), Ae를 연결구멍의 단면적, Le를 상하층간의 바닥두께로 하며, 다음의 운동량 식을 이용할 수 있을 것이다.
지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 하층 수위가 상층 수위보다도 높은 경우에 관해서도 ΔH = Hi - Hj (≤0.0)으로서, 다음의 운동량 식을 이용하되, 상층과 하층과의 물의 거동에는 좁은 연결구멍을 통하여 이루어지므로 급축소 혹은 급확대 흐름에 의한 형상손실을 고려하여, 메닝의 조도계수 η의 값은 통상적인 값보다는 큰 값을 이용할 수 있을 것이다.
지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 있어서, 1차원 격자기반 분포형 모형에서, (1) 먼저 지표 조도계수, 강우자료에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석을 실시하는 과정, (2) 대상 격자내에 지하유입부가 있는지 파악하는 과정, (3) 대상 격자내에 지하유입부가 존재하지않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 (1)의 지표 유출해석을 반복하게되지만, 만일 대상 격자내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 판단하는 과정, (4) (3)에서 만일 지하유입부 높이 이상의 침수가 발생한 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석을 하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (4)단계에서, 지하유입부를 통한 침수유입량은 아래의 실험식에 의해 계산될 수 있을 것이다.
상기 (4)단계에서, 저류조 사이를 이동하는 유량을 구하여 지하공간 내 침수확산을 표현하기 위해, 지하공간 저류조 모델에 슬롯을 조합시킨 해석방법을 적용함으로써, 저류조 연속식은 다음과 같이 표현될 수 있을 것이다.
또한, 인접한 저류관의 번호를 각각 i,j라고 하고, 인접한 저류조의 평균수심 및 접면의 폭 Bb 로부터 접면의 단면적 Ab를 다음 식과 같이 나타낼 수 있을 것이다.
위 식에서, α는 손실계수이며 메닝의 조도계수 η을 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있을 것이며,
여기서, Sb는 접면의 윤변으로 다음과 같이 나타낼 수 있을 것이다.
또한, 지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효유하폭을 Be, 유입구가 있는 상층의 저류조 수심을 He로하고, 하층으로의 유입유량을 다음 단떨어짐 식으로 구할 수 있을 것이다.
한편, 지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 하층의 수위가 상층 바닥 지반고보다도 높고 상층 수위보다도 낮은 경우에는, 연결구멍을 가상의 관로로 보고 상층으로부터 하층으로 떨어지는 방향을 흐름의 정방향으로 생각하여, ΔH = Hi - Hj (i,j는 상층, 하층을 나타내는 첨자), Ae를 연결구멍의 단면적, Le를 상하층간의 바닥두께로 하며, 다음의 운동량 식을 이용할 수 있을 것이다.
지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 하층 수위가 상층 수위보다도 높은 경우에 관해서도 ΔH = Hi - Hj (≤0.0)으로서, 다음의 운동량 식을 이용하되, 상층과 하층과의 물의 거동에는 좁은 연결구멍을 통하여 이루어지므로 급축소 혹은 급확대 흐름에 의한 형상손실을 고려하여, 메닝의 조도계수 η의 값은 통상적인 값보다는 큰 값을 이용할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면,
지표유출 해석을 통해 산정한 지상의 침수심을 실시간으로 연계하여 지하공간의 침수해석을 실시할 수 있게됨으로써, 실제 상황에 근접한 지하공간의 침수해석이 가능하게되며, 이에 따라 지하공간의 침수사고를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있는 것이다.
즉, 본 발명에서는, 먼저 지상공간의 침수해석을 실시하고, 지상공간 매 계산시간별 침수심을 활용하여 지하유입부에 유입되는 유입량을 계산한 후 지하공간에서의 유량전파 상황을 계산하는 등, 지상공간의 침수해석결과와 지하공간을 실시간으로 연계하여 해석할 수 있게됨으로써, 실제 상황에 근접한 지하공간의 침수해석이 가능하게되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 침수 해석방법을 설명한 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 지상공간과 지하공간 모형 연계 방법의 설명도,
도 3은 본 발명에서의 침수유입량 산정 개념도,
도 4는 본 발명에서의 저류조 모델 개념도,
도 5는 본 발명에서의 상하층 저류조의 연결상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지상공간과 지하공간 모형 연계 방법의 설명도,
도 3은 본 발명에서의 침수유입량 산정 개념도,
도 4는 본 발명에서의 저류조 모델 개념도,
도 5는 본 발명에서의 상하층 저류조의 연결상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 침수 해석방법을 설명한 흐름도로서,
모니터링된 도심지에서 운영컴퓨터에 설치된 1차원 격자기반 분포형 모형 (이는 컴퓨터 프로그램임)을 사용하여 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 관한 것으로,
상기 1차원 격자기반 분포형 모형에서는, 실시간으로 상기 운영컴퓨터에 제공되는 강우자료 데이터베이스와 지표 조도계수에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석이 이뤄지는 지표 유출해석 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재하지 않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 상기 지표 유출해석이 반복되어지는 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 여부가 판단되는데, 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생한 것으로 판단된 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석이 이뤄지는 침수해석 과정으로 이루어진다.
모니터링된 도심지에서 운영컴퓨터에 설치된 1차원 격자기반 분포형 모형 (이는 컴퓨터 프로그램임)을 사용하여 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 관한 것으로,
상기 1차원 격자기반 분포형 모형에서는, 실시간으로 상기 운영컴퓨터에 제공되는 강우자료 데이터베이스와 지표 조도계수에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석이 이뤄지는 지표 유출해석 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재하지 않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 상기 지표 유출해석이 반복되어지는 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 여부가 판단되는데, 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생한 것으로 판단된 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석이 이뤄지는 침수해석 과정으로 이루어진다.
도 2는 본 발명에 따른 지상공간과 지하공간 모형 연계 방법의 설명도이며, 도 3은 본 발명에서의 침수유입량 산정 개념도로서,
본 발명에서는 도 2와 같이 지상공간의 침수해석을 실시한 후, 지상공간의 침수위를 활용하여 지하공간으로 유량이 유입될 수 있는 시설인 지하철 유입부, 건물 출입부, 환풍구 등을 통해 유입되는 유량을 계산하고, 이를 입력인자로 활용하여 지하공간의 침수해석을 실시할 수 있는 기술을 개발하였다.
지상공간의 격자별 침수위와 지하공간의 상세 연계방안은 지상공간에서 발생하는 침수위로부터 계단, 출입구 상의 수심에 따른 유입량 공식으로부터 산정되는 양을 받아들이는 구조를 채택하였는데, 지하유입부를 통한 침수유입량은 아래와 같은 실험식 등을 활용하여 계산할 수 있을 것이다. (도 3 참조)
지하공간은 지하주차장, 상업스페이스, 지하광장, 지하철 개찰구 인접 빌딩 연결통로 등 복수 영역이 연결되어 만들어져 있다. 영역이 서로 떨어져 있다는 벽의 존재, 지하공간의 구분, 지반고, 각각 층의 상이함(지하1층과 지하2층과 같이) 등에 의하여 지하공간을 복수 영역으로 분류하여 각 영역을 고유 용적을 지닌 저류조로 본다면 지하공간은 저류조가 입체적으로 연결된 공간으로 볼 수 있을 것이다.
따라서 저류조 사이를 이동하는 유량을 구함으로서 지하공간내의 침수확산을 표현할 수가 있을 것인데, 도시 지상-지하 통합 침수예측모형(이후 ‘UFAM 모형’으로 표기)에서는 이와 같은 지하공간 저류조 모델에 슬롯을 조합시킨 해석방법을 적용하였다.
도 4는 UFAM 모형에서의 저류조 모델의 개념도로서, 저류조 연속식은 단면적의 슬롯을 생각하는 것으로서 다음과 같이 표현될 수 있을 것이다.
인접한 저류관의 번호를 각각 i,j라고 하고, 인접한 저류조의 평균수심 및 접면의 폭 Bb 로부터 접면의 단면적 Ab를 다음 식과 같이 나타낸다.
또한 α는 손실계수이며 메닝의 조도계수 η을 이용하여 다음과 같이 나타낸다.
여기서, Sb는 접면의 윤변으로 다음과 같이 나타낸다.
범람수의 조건에 대해 특별한 사항은 없으나, 저류조의 수심이 0.001m 이하인 경우에는 0.000으로 변경하여 해석하고 있다.
지하공간과 지하공간과의 접속부분, 혹은 지하공간이 다층(지하1층과 동2층과 같이)인 곳은 상층으로부터 범람수가 떨어지거나 혹은 하층에 가득 찬 범람수가 하층으로부터 상층에 역류하는 상태를 생각할 수 있다. 여기에 상하층의 범람수의 취급에 관하여는 상층과 하층을 연결하는 계단부분이나 기타 연결통로 등의 구멍을 유입구로 취급하여 모델화하고, 이하의 해석방법을 사용한다.
도 5는 본 발명에서의 상하층 저류조의 연결상태를 도시한 도면으로서, 먼저 도 5의 (a)와 같이 상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효유하폭을 Be, 유입구가 있는 상층의 저류조 수심을 He로하고, 하층으로의 유입유량을 다음 단떨어짐 식으로 구한다.
도 5의 (b)와 같이 하층의 수위가 상층 바닥 지반고보다도 높고, 또한 상층 수위보다도 낮은 경우에는 연결구멍을 가상의 관로로 보고 상층으로부터 하층으로 떨어지는 방향을 흐름의 정방향으로 생각하여, ΔH = Hi - Hj (i,j는 상층, 하층을 나타내는 첨자), Ae를 연결구멍의 단면적, Le를 상하층간의 바닥두께로 하며, 다음 운동량 식을 이용한다.
도 5의 (c)에 나타낸 것과 같이 하층 수위가 상층 수위보다도 높은 경우에 관해서도 ΔH = Hi - Hj (≤0.0)으로서 운동량 식을 이용한다.
다만, 상층과 하층과의 물의 거동에는 좁은 연결구멍을 통하여 이루어지므로 급축소 혹은 급확대 흐름에 의한 형상손실을 고려하여, 메닝의 조도계수 η의 값은 통상적인 값보다는 큰 값을 이용하도록 한다.
우리나라는 최근 도심지의 지하철, 쇼핑몰 등 지하공간에 대한 침수가 빈번히 발생하고 있으나 실제 침수발생상황과 유사하게 지상공간과 지하공간을 연계하여 해석할 수 있는 기술은 현재까지 미비한 실정이다. 지하공간의 경우 침수발생시 최종대피경로인 지하유입부 부터 침수가 발생하기 때문에 재산피해 외에도 인명피해의 우려가 높은 공간이다.
본 발명을 통해 개발된 지상과 지하공간을 연계하여 해석하는 기술을 적용할 경우 침수발생시간 등을 예측할 수 있어 대피경로 및 계획 수립 등에 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 실시간 강우자료(레이더 강우 등)에 접목하여 활용할 경우 사전에 실시간으로 대피지시 등을 실시할 수 있어 인명피해를 크게 줄일 수 있을 것이다.
본 발명의 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.
따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
Claims (8)
- 모니터링된 도심지에서 운영컴퓨터에 설치된 1차원 격자기반 분포형 모형(이는 컴퓨터 프로그램임)을 사용하여 지상 침수심을 매개로 하여 지상과 지하의 실시간 침수를 해석하는 방법에 관한 것으로,
상기 1차원 격자기반 분포형 모형에서는, 실시간으로 상기 운영컴퓨터에 제공되는 강우자료 데이터베이스와 지표 조도계수에 의해 각 격자별 t시간에서의 지표 유출해석이 이뤄지는 지표 유출해석 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재하지 않을 경우 계산시간이 종료할 때까지 상기 지표 유출해석이 반복되어지는 과정; 상기 지표 유출해석 과정에서 대상격자 내에 지하유입부가 존재할 경우에는 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생했는지 여부가 판단되는데, 지하 유입부 높이 이상의 침수가 발생한 것으로 판단된 경우에는 지하 유입부 유입량을 계산하여 지하공간의 침수해석이 이뤄지는 침수해석 과정으로 이루어지며,
지상공간에서 침수해석이 이뤄진 후 지상공간의 침수위에 의해 지하공간으로 유량이 유입되는 시설인 지하철 유입부, 건물 출입부, 환풍구 등을 통해 유입되는 유량이 계산되고, 이 값이 입력인자가 되어 지하공간의 침수해석이 이뤄지며, 지하공간 저류조 모델에서는 동일층에서의 유량 확산과정뿐만 아니라 상,하층간에 역류를 포함한 유량이동을 고려하기 위해 슬롯을 조합시킨 해석이 이뤄지되,
상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효 유하폭과 유입구가 있는 상층의 저류조 수심에 의해 하층으로 유입되는 유량이 정해지고, 하층수위가 상층바닥 지반고보다 높고 상층수위보다는 낮은 경우에는 가상관로인 상기 슬롯에서의 수위차 및 단면적과, 상,하층간의 바닥두께에 의해 그 유량이 정해지는 것을 특징으로 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법.
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- 제 1 항에 있어서,
지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 상층으로부터 하층으로 범람수가 떨어질 경우에는 유입구의 유효유하폭을 Be, 유입구가 있는 상층의 저류조 수심을 He로하고, 하층으로의 유입유량을 다음 단떨어짐 식으로 구하는 것을 특징으로 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법.
- 제 1 항에 있어서,
지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 하층의 수위가 상층 바닥 지반고보다도 높고 상층 수위보다도 낮은 경우에는, 연결구멍을 가상의 관로로 보고 상층으로부터 하층으로 떨어지는 방향을 흐름의 정방향으로 생각하여, ΔH = Hi - Hj (i,j는 상층, 하층을 나타내는 첨자), Ae를 연결구멍의 단면적, Le를 상하층간의 바닥두께로 하며, 다음의 운동량 식을 이용한 것을 특징으로 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법.
- 제 1 항에 있어서,
지하공간과 지하공간과의 접속부분에서, 하층 수위가 상층 수위보다도 높은 경우에 관해서도 ΔH = Hi - Hj (≤0.0)으로서, 다음의 운동량 식을 이용하되, 상층과 하층과의 물의 거동에는 좁은 연결구멍을 통하여 이루어지므로 급축소 혹은 급확대 흐름에 의한 형상손실을 고려하여, 메닝의 조도계수 η의 값은 통상적인 값보다는 큰 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 지상과 지하의 실시간 침수 해석방법.
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