지하차도 침수 예⋅경보를 위한 실시간 수문 모형 개발

Development of a Real-Time Hydrologic Model for Early Warning of Underpass Flooding

본 연구는 과천시 ○○○ 지하차도를 대상으로 1분 강우 입력에 기반한 실시간 침수 예⋅경보 모형을 개발하였다. 강우-유출 변환에는 SCS-CN 손실함수와 Clark 단위유출곡선을, 하류 전달⋅감쇠에는 Lag & K 라우팅을 사용하여 도로 소유역 간 유출의 시간지연과 첨두 감쇠를 간결하게 모사하였다. 특히 빗물받이 효율을 0-1 범위의 시나리오 계수로 도입하여 낙엽⋅쓰레기 등에 의한 막힘 및 용량 저하의 불확실성을 반영하였다. 상용 HEC-HMS와의 동등 설정 비교에서 RMSE, 첨두 유량, 첨두 도달시간, 총 유입유량 지표가 유사하여 모형의 신뢰성을 확인하였다. 또한 실제 침수 사상에 대해 침수심 10 cm 도달시각을 보정 목표로 적용한 결과, 빗물받이 효율 85%에서 관측과 가장 근접한 재현성을 보였으며, 75-80%의 보수적 효율 가정 시도달시각이 앞당겨져 사전대응시간 확보 관점의 운영지침 설정이 가능함을 확인하였다. 제안 모형은 지하차도 자동 진입차단⋅경보 임계치의 예상 도달시간을 신속 산정하는 실무 도구로서 유용함을 제시한다.

This study developed a real-time flood early-warning model for the ○○○ underpass in Gwacheon using 1-minute rainfall data. Runoff generation was represented by the SCS-CN loss function and the Clark unit hydrograph, while downstream translation and attenuation were modeled using Lag & K routing to compactly represent travel time delays and peak damping among road sub-catchments. To reflect the uncertainty arising from blockage and capacity reduction by leaves/debris, the storm-inlet efficiency was introduced as a scenario coefficient ranging from 0 to 1. Under configurations comparable to the commercial HEC-HMS model, the proposed model exhibited comparable performance in terms of RMSE, peak discharge, time-to-peak, and total inflow, confirming its reliability. For the real flooding event, calibration targeting the arrival time corresponding to a 10-cm water depth reproduced observations most closely at 85% inlet efficiency; with more conservative assumptions (75-80%), the arrival time occurred earlier, enabling the formulation of operational guidelines from a flood-forecast lead-time perspective. The proposed model proved its practical utility as an operational tool for rapidly estimating the expected arrival times of automated gate closures and establishing warning thresholds for underpasses.