개념 한 쪽
수문·수리학적 원인분석은 강우와 유출, 배수체계의 관계를 규명하여 재해 취약성을 판단하는 과정이다. 합리식 등 수리적 모형을 이용해 유출량을 산정하고 그 결과를 토대로 배수 통관의 설계 단면적을 역산하여 배수 성능을 평가한다. 또한 해안·바람·토사 등 각 재해 유형별로 위험요인과 등급 체계를 파악하여 우선순위를 정한다.
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출제기준 단원 「수문ㆍ수리학적 원인분석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기관별 위험도 등급 판단 | 1 | 산사태 등급 체계의 단계 수를 맞추기 |
| 방재시설 특성·정의 구별 | 1 | 방재시설 평가항목의 정의를 적절히 구분하기 |
| 합리식 기반 배수단면적 계산 | 1 | 합리식으로 유출량 산정 후 단면적 역산하기 |
수문·수리학적 원인분석은 강우 강도와 유역 특성을 입력으로 하여 유출량을 추정하는 것을 포함한다. 대표적 방법으로 합리식 Q = (10/36)·C·i·A를 사용하며, 여기서 C는 유출율, i는 시간당 강우강도, A는 유역면적을 의미한다. 이 계산 결과는 배수시설의 용량 산정 기초가 된다.
배수시설의 설계에서는 산정된 유량을 유속과 단면적 관계 Q = A·v로 연결하여 필요한 단면적을 구한다. 현장 여건에 따라 토사유입 등으로 기능이 저하될 수 있으므로 여유율을 적용하여 단면적을 증가시키는 절차를 포함한다. 즉, 실무에서는 단순 이론값에 안전계수나 여유율을 곱해 설계 여유를 확보한다.
재해 위험도 평가는 기관별 기준에 따른 등급 체계를 활용한다. 예를 들어 산사태 위험도는 발생 가능성과 예상 피해 규모를 종합하여 1등급에서 5등급까지 구분한다. 위험지구 분석에서는 극한 현상을 기준으로 하여 재현기간이 짧은 지표값만으로 판단하지 않으며, 정량적 모형과 현장조사를 결합하여 공간적·기능적 타당성을 확보한다.
내수재해의 주요 위험요인은 우수관거 용량 부족, 빗물받이 관리 미흡, 펌프장 성능 부족 등 배수시설의 결함이다. 반대로 지하수위 상승이나 하천의 통수능 부족은 각기 다른 재해 요인으로 분류하므로 원인 분류 시 배수시설 관련 항목을 우선적으로 검토해야 한다.
방재시설물 평가에서는 기능성, 안정성, 시공성, 경제성 등의 항목을 구분하여 판단한다. 경제성은 설치 및 유지관리 비용과 재해 저감 효과를 비교하는 비용 대비 효과 관점으로 정의한다. 이와 구분하여 안정성은 붕괴 방지 및 안전 확보와 관련된 항목으로 이해해야 한다.
합리식을 이용한 배수 단면적 산정 예제를 다음과 같이 계산한다. 유역 면적 A = 0.54 km², 유출율 C = 0.65, 2시간 동안 총 강우량 20 mm일 때 시간당 강우강도 i는 10 mm/h로 본다. 합리식으로 최대유출량 Q = (10/36)·C·i·A를 적용하면 Q = (10/36)·0.65·10·0.54 = 0.972 m³/s가 산출된다.
산출된 유량을 단면적과 유속 관계로 역산한다. 유속 v = 2.5 m/s, 여유율 20%를 적용하면 필요한 단면적 = (Q / v)·(1 + 0.20) = (0.972 / 2.5)·1.2 ≈ 0.4665 m²가 된다. 문제의 문맥이나 단위 처리에 따라 보기에 제시된 수치와의 차이가 발생할 수 있으므로 단위 변환과 여유율 적용 과정을 정확히 검토해야 한다.
위험도 등급 판단 예시는 산사태 위험도 등급 체계의 이해를 요구한다. 산림청의 산사태 위험도는 1등급부터 5등급까지 구분하므로 보기 중 등급 수가 다르면 오답으로 처리한다.
현장 분석 예시는 바람재해 위험지구 선정 시 극한 풍속이나 긴 재현기간 데이터가 필요함을 유념해야 한다. 10년 빈도 지표풍속만으로 위험도를 정량화하는 것은 부적절하므로 극한값 기반의 평가를 우선한다.
산림청에서 운영하는 산사태 위험도 등급구분으로 옳은 것은?
정답 ③ · 산림청에서 관리 및 운영하는 산사태 위험도 등급은 발생 가능성과 피해 규모 등을 종합적으로 평가하여 총 1등급부터 5등급까지 5개의 등급으로 구분하여 관리하고 있습니다. 따라서 옳은 보기는 3번입니다.
산림청 산사태 위험도 등급은 발생 가능성과 피해 규모를 종합 평가하여 1등급부터 5등급까지 총 5단계로 구분한다.
방재시설물의 특성에 대한 설명을 틀린 것은?
정답 ④ · 문항은 방재시설물 특성 항목의 정의 중 잘못된 것을 찾는 문제로, 경제성의 개념이 핵심이다. 경제성은 시설의 설치·운영·유지관리 비용 대비 재해경감 효과의 정도를 평가하는 것으로, 붕괴 시 발생하는 인명·재산 피해의 절대적 크기를 평가하는 것은 안정성이나 기능성과 관련된 개념이다.
방재시설물의 경제성은 재해복구비용 감소 정도를 평가하는 것이 아니라, 시설의 설치 및 유지관리 비용 대비 효과를 평가하는 개념이다.
면적 0.54km², 유출율 0.65인 유역의 2시간 동안 확률강우량 20mm를 배제 할 수 있는 배수통관의 단면적(m²)은 얼마인가? (단, 배수통관내 유속은 2.5m/s, 2시간 강우 배제, 토사유입에 따른 배수단면적 감소를 고려한 여유율 20%를 적용하며 홍수량 산정방법은 합리식을 적용한다.)
정답 ② · 문제는 합리식을 이용해 유역에서 발생하는 최대유출량을 구한 뒤 유속과 여유율을 고려하여 배수통관 단면적을 역산하는 방법을 묻고 있다. 합리식 Q=10/36·C·i·A에 각 값을 대입하면 i는 시간당 강우량으로 20mm를 2시간에 걸쳐 발생한 강우이므로 시간당 강우 i=20/2=10 mm/h, A=0.54 km², C=0.65이므로 Q=10/36·0.65·10·0.54=0.972 m³/s가 된다.
합리식 Q=10/36·C·i·A로 최대유출량 산출 후, 여유율과 유속을 고려해 단면적을 역산한다.
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