홍수(Flooding)

• 물의 주변지역

(1) 정착하기에 많은 이점을 제공 → 문명의 발생 요인

- 비옥한 토양

- 수송로 제공

- 폐기물의 흡수 및 분산 능력

(2) 불이익 → 홍수의 위협

 

• 강 시스템

(1) 하도

- 강의 통로로 퇴적물 및 용존물질을 운반

- 일반적으로 근원지로부터 멀어질수록 물의 양이 증가하고, 하도 깊이에 대한 폭의 비율도 증가한다.

- 하도의 유형

가. 직선형 하도

- 거의 드물다.

- 하도 양측에 교대로 사주 형성(그림 8.6A)

나. 사행형 하도(그림 8.6B)

- 대부분의 하도 유형

- 하도에서의 유속이 다양

- 하도의 절단에 의해 우각호를 형성하기도 함(그림 8.7). → 예) 미시시피강의 경우 1776년 이래로 약 600km 정도의 하도가 절단에 의해 유기됨. → 또 다른 사행의 형성으로 총길이의 변화는 크지 않음.

다. 망상형 하도(그림 8.6C)

- 얕은 하도들이 계속적으로 변화함.

- 유출량의 변화가 많이 나타나는 강이나, 제방이 쉽게 침식되어 하도시스템에 풍부한 퇴적물을 공급할 수 있는 하천에서 발달됨.

- 전체 하도의 10%미만이지만, 많은 퇴적물에 의한 홍수 위험이 큼.

 

(2) 유역분지(drainage basin)

- 물을 공급하는 강의 영역

- 유역분지의 면적은 강의 길이와 연평균 유출량에 비례

- 미시시피강의 유역분지는 미국 본토의 40% 차지(그림 8.9)

- 기반암의 특성과 지질구조 등의 영향으로 다양한 수계가 발달함(그림 8.10) → 수지상, 방사상, 직각상, 교란상

 

(3) 하천류의 영향요소 및 관계

- 하도가 얼마나 많은 하천의 물을 조절할 수 있는가를 결정하는 요인 → 경사, 하도의 단면적(폭×평균깊이), 평균 유속, 유출량, 퇴적물의 양

- 홍수는 이러한 요소들의 극단적인 변화를 일으킬 수 있다.

- 예) 애리조나주 콜로라도강 단면적의 변화(그림 8.11)

 

• 홍수의 발생원인

(1) 강우의 역할

- 강우량 분포의 불균일성

- 눈의 용해, 배수의 불량, 이상 만조 등에 의해 강우의 영향이 증가 가능

(2) 연안범람

- 수나미, 허리케인, 사이클론, 이상 만조, 인간의 간섭(개발 및 도시화), 지반침하에 따른 홍수

- 네덜란드 → 전국토의 27%가 해수면보다 낮음 → 연안 홍수의 위험이 매우 높음

(3) 댐 붕괴

 

• 홍수의 분류

(1) 하천범람형 홍수

- 하상퇴적물의 누적으로 인한 하천의 유송능력과 저수능력이 저하된 상태에서 집중호우 시 발생

- 인구밀집지역에서의 인명 및 재산피해, 농경지의 침수피해가 대규모

(2) 도시형 홍수

- 도로 및 구조물의 축조로 인해 강우시 지면으로의 침투가 불량하고 우량이 도심 배수망의 처리능력을 초과할 때 유수가 역류하여 발생

- 도심의 저지대 및 지하실 등은 상습적으로 침수됨.

(3) 분지지형형 홍수

- 의정부나 동두천과 같은 분지지형지역에서 한꺼번에 다량으로 유입되는 유수가 하천의 유송능력을 초과할 때 발생

- 흔히 게릴라성 집중호우 발생 시 침수피해를 입음.

(4) 돌발형 홍수

- 급경사의 계곡에 집중호우가 발생할 때 순식간에 계곡의 수위가 증가하며 급류가 형성되므로 토석류를 발생시키며, 침식과정에서 산사태도 흔히 발생한다.

(5) 해안인접 저지대 홍수

- 집중호우 발생 후 하천의 최고수위와 해수의 만조가 겹칠 때 흔히 발생

- 해안에 인접하는 서해 및 남해안 저지대의 대규모 농경지 침수피해를 유발시킴.

 

• 홍수와 관련된 재해

(1) 1차 영향

- 물에 의한 직접적인 피해 → 인명피해, 건축물, 도로, 철도, 교량, 공학적 구조물(댐, 제방 등..), 사적, 농작물 등...

- 유출량의 증가와 함께 유속, 운반되는 퇴적물의 양 및 퇴적물 입도의 증가 → 이 같은 암설로 인한 피해는 주요 재해 중의 하나

- 세립질 퇴적물로 인한 피해 → 수십cm의 뻘 운반 및 퇴적

 

(2) 2차 및 3차 영향

- 사회간접자본의 피해(도로, 철도, 교량 등의 파괴, 전기 및 가스 공급 두절), 수질오염 등으로 인한 음용수, 식량 및 생활필수품 공급의 어려움 → 질병, 기아 초래

- 야생서식지의 파괴, 지역 생태계의 영구적 변화 초래

- 중․세립물질의 하도 퇴적 → 운송수단 방해, 농지의 파괴, 경우에 따라서는 농지를 비옥하게 만들기도 함.

- 예) 나일강의 경우

가. 댐 건설 이전에는 매 세기마다 6-15cm 정도의 퇴적물 더하여짐 → 농토 비옥화

나. 댐 건설 이후 → 주기적 홍수는 예방하고 있으나, 비옥한 천연자원과 범람원지역의 토양공급 차단 → 토양 혼합물과 인공비료 사용.

 

• 하도 수정에 대한 문제

(1) 하도수정의 목표

- 홍수 통제

- 습지대의 배수 원활화

- 범람원지역 개발

- 운송수단 용이

- 침식 조절

 

(2) 자연환경 및 생태계에의 악영향(그림 8.22)

- 강의 미적 가치 하락

- 지하수 관리체계의 붕괴

- 수질오염의 악화

- 대규모 홍수 시 강 하류 멀리까지 영향 가능

- 과거에 수집된 일련의 수리학적 자료의 무용지물화

 

• 홍수재해에 대한 대책 및 예측

- 국가 지정 “자연재해방재기술개발사업단”의 하상종합관리 시스템 운영 → 주요 수계 하상퇴적물에 의한 홍수재해 예측기법 연구

(1) 인공위성 영상을 이용한 홍수피해 분석

- 장․단기적으로 광역적인 조사가 가능

- 야외에서 측정하기 어려운 피해면적이나 변화된 지역을 쉽게 판별

- 예) 97년 양쯔강 범람

 

(2) 지리정보시스템(GIS)을 이용한 침식 우세지역 선정

- 홍수와 함께 발생하는 퇴적물 영향의 근원이 되는 침식우세지역의 선정이 중요

- 침식에 있어서 영향을 받는 지형적 영향, 강우조건, 토양조건 등의 다양한 변수를 고려하여 홍수피해 유발가능성이 높은 지역 구분 → 중장기의 홍수재해 대책에 유용

(3) 지리정보시스템(GIS)을 이용한 퇴적 우세지역 선정

- 홍수범람 예상지역과 유사한 의미로서 강우조건에 따라 나타나는 퇴적물의 대량이동에 의한 피해가 예상되는 지역

- 하상변화 예측결과 하상이 높아진 지역의 경우에 동일한 강우조건에서도 홍수의 위험이 존재한다는 전제 하에 피해등급을 정하여 작성된 재해 예상도면

(4) 하천의 수리특성 파악

- 하상퇴적물 변동모사실험(simulation)의 정확성과 신뢰성을 높이기 위한 수리특성 측정의 정확성 필요

- 모사실험에 이용되는 수리특성 → 댐의 방류량, 유속, 유량, 유사량, 하상퇴적물의 입도분포, 하상지형 등

(5) 하상퇴적물 변동모사실험(simulation)

- 실측 수리특성자료에 기초한 입력자료의 구축 → 컴퓨터 모사실험 → 하상변화, 유로나 하천 주변환경 변화의 재현 및 예측 → 수해예방정책 마련에 유용

(6) 하상 및 유역 종합관리 시스템 구축

- 하상 및 유역정보 관측망 구축

가. 인공위성영상을 이용한 하상 및 유역의 광역정보 취득

나. 자동계측 수리자료의 정기적 취득

다. 침식, 퇴적, 하상변동 등 다양한 실측자료 획득

- D/B 구축

→ 하상 및 유역의 계측, 실측자료, 지형, 지질, 식생자료 등의 D/B 구축

- 하상변동 모델링

가. 다양한 컴퓨터 모델 프로그램을 이용한 모델링과 검증을 통해 해당지역의 적정한 변동모델 선정

나. 이를 통해 미래의 하상변동 예측

- 재해발생 예상지역 선정

가. 모델링에서 예측된 하상변동 양상으로부터 재해발생 예상지역 선정

나. 재해발생 예상지역의 재해유형 분석 및 분류

- 재해대책 → 재해유형에 맞는 대책안 제시

- 정책의사 결정 → 마련된 재해대책 자료는 정책의사 결정자료로 활용

 

(7) 홍수재해예방 대책

- 계획적 하상관리, 제방축조 및 개보수, 댐건설, 산사태 예상지역의 관리 및 보강공사, 도수터널 건설, 인근수계와의 연결수로 건설, 대형 저수조 건설 등