• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.648-648
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• 2015

이 연구는 수자원 환경을 전반적으로 객관화, 계량화하는 새로운 방법이 성공적임을 소개한다. 기존의 계량법이 일강수량, 월 강수량, 년 강수량 등등, 단순한 수학적 합계에 치중한 결과 가중 중요한 강수의 시간 분포를 간과하였다. 이 단점을 해결하여, 1) 구체적으로 매 시간, 매일 남아 있다고 추정되는 물의 양 만을 합산하는 방법을 택했다. 시간적 감소함수를 이용하여, 강수 후 유출과 증발 등으로 사라지는 물의 양을 고려한 것이다. 2) 합산기간을 객관화하였다. 기본 합산 기간을 365일로 하고, 물 부족 또는 물 과잉이 지속될 경우는 지속되는 기간만큼, 합산기간을 늘이는 방법을 택했다. 따라서 다른 지수들이 임의로 3개월 또는 12개월 등등으로 기간을 결정하는 단점을 해결했다. 이렇게 계산되는 4차원 강수지수(4-Dimensional Rain Index, 4RI)는 1) 일별유효강수지수 (AWRI), 2) 일별가뭄지수(EDI), 3) 일별 홍수지수(FI), 4) 시간별 장기 물지수(LWI), 5) 시간별 단기 물지수(SWI) 등 5개가 기본지수이다. AWRI는 매일 남아 있는 물의 양이다. 이로 인해, 전 지구의 수자원과 재해위험의 시공간적 분포의 정량화 분석이 정밀해졌다. 지구상에서 물 집중이 가장 강한 곳은 캄보디아 내의 한 지점이며 시기는 7월 말이고, 가장 약한 곳은 사하라 사막의 한 지역임이 확인되었다. 또 한국에서 발생하는 갈수기와 풍수기가 정의되었고, 이들의 각 지역별 특성과 차이가 정량적으로 드러났다. 시간적 분포 또한 명확하게 드러나, 각종 저수지의 물 관리나 농?임산물의 생산관리에 획기적 전환점이 마련되었다. 각 국가별로, 각 지역별로 이런 분석은 향후도 무수히 시도되어야 할 것이다. EDI는 매일의 AWRI를 그 날짜의 평균치와 비교한 값이다. 장기가뭄 및 단기가뭄의 강도를 모두 가장 정밀하게 표현한다. FI는 일별로 홍수, 산사태, 침수, 토사 (이하 홍수 등이라 칭함)의 위험을, LWI는 장기 누적된 강수량에 의한 돌발적 홍수 등의 위험을, SWI는 단기 누적된 강수량에 의한 돌발적 홍수 등의 위험을 잘 반영한다. 이들은 모두 시간적으로 산발적인 호우에 의한 홍수 등의 위험을 한 개의 지수로 표현해 주는 장점이 있다. 강수 후 홍수가 발생하기 까지는 시간차이가 있기 때문에, 특히 호우 경보에는 SWI가, 홍수 경보에는 LWI가 아주 효과적이다. 결론적으로 5개의 4차원 강수지수는 물환경의 시공간적 분포진단과 예측, 그리고 조기경보에 혁명적 진화를 초래함이 확인되었다. 따라서 추후 모든 강수기후와 연관된 연구는 연강수량 등의 단순 합산보다, 4차원 강수지수를 먼저 사용하는 것이 바람직 할 것임이 제안되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.1
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• pp.13-19
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• 2004

This study shows the possible use of the Poisson process for the characterization of dry year return period and duration. For the analysis we used an annual precipitation data, which has been collected since 1911 in Seoul. The highest threshold for the application of the Poisson process was determined to be the mean-0.5standard deviation, and then the results from the Poisson process are compared with the observed. Especially, the Poisson process was found to reproduce the mean duration and return interval quite well and show the possibility of using the Poisson process for the drought analysis.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.381-381
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• 2017

수자원 분야에 대한 기후변화의 영향은 홍수, 가뭄 등 극치 수문사상의 증가와 변동성 확대를 초래하는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 예년에 비해 발생빈도 및 심도가 증가한 가뭄에 대한 모니터링 및 피해경감을 위해 정부에서는 국민안전처를 비롯한 관계기관 합동으로 생활 공업 농업용수 등 분야별 가뭄정보를 제공하고 있다. 국토교통부와 환경부는 생활 및 공업용수 분야의 가뭄정보 제공을 위해 광역 지방 상수도를 이용하는 급수 지역과 마을상수도, 소규모급수시설 등 미급수지역의 용수수급 정보를 분석하여 가뭄 분석정보를 제공 중에 있다. 하지만, 미급수지역에 대한 가뭄 예?경보는 기준이 되는 수원정보의 부재로 기상 가뭄지수인 SPI6를 이용하여 정보를 생산하고 있다. 기상학적 가뭄 상황과 물부족에 의한 체감 가뭄은 차이가 있으며, 미급수 지역의 경우 지하수를 주 수원으로 사용하는 지역이 대부분으로 기상학적 가뭄지수인 SPI6를 이용한 가뭄정보로 실제 물수급 상황을 반영하기는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 미급수지역의 주요 수원인 지하수의 수위 상황을 반영한 가뭄모니터링 기법을 개발하고자 하였으며, 가용량 분석이 현실적으로 어려운 지하수의 특성을 고려하여 수위 거동의 통계적 분석을 통해 가뭄을 모니터링 할 수 있는 방법으로 접근하였다. 국가지하수관측소 중 관측기간이 10년 이상이고 강우와의 상관성이 높은 관측소들을 선정한 후, 일수위 관측자료를 월별로 분리하여 1월~12월 각 월에 대해 핵밀도 함수 추정기법(kernel densitiy estimation)을 적용하여 월별 지하수위 분포 특성을 도출하였다. 각 관측소별 관측수위 분포에 대해 백분위수(percentile)를 이용하여, 25%~100% 사이는 정상, 10%~25% 사이는 주의단계, 5%~10% 사이는 심한가뭄, 5% 이하는 매우심함으로 가뭄의 단계를 구분하였다. 각 백분위수에 해당하는 수위 값은 추정된 Kernel Density와 Quantile Function을 이용하여 산정하였고, 최근 10일 평균수위를 현재의 수위로 설정하여 가뭄의 정도를 분류하였다. 분석된 결과는 관측소를 기점으로 역거리가중법(inverse distance weighting)을 통해 공간 분포를 시켰으며, 수문학적, 지질학적 동질성을 반영하기 위하여 유역도 및 수문지질도를 중첩한 공간연산을 통해 전국 지하수 가뭄상태를 나타내는 지하수위 등급분포도를 작성하였다. 실제 가뭄상황과의 상관성을 분석하기 위해 언론기사를 통해 확인된 가뭄시기와 백문위수 25%이하로 분석된 지하수 가뭄시기를 ROC(receiver operation characteristics) 분석을 통해 비교 검증하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.10
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• pp.825-843
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• 2009

To prepare for agricultural droughts, the potential discharge to the water supply of irrigation facilities during drought periods is important. Using the MODSIM (Modified SIMYLD) model, water balance networks that consider irrigation facilities were designed for the Geum River Basin, and the potential discharge to the agricultural water supply of irrigation facilities were evaluated by running the model using data for 36 years (1967-2002). It was found that agricultural water deficiencies occurred during the drought years more than in the other years. The agricultural water deficiencies in 1994, 1995, and 2001, the representative drought years, were 745.8 million m$^3$, 661.1 million m$^3$, and 696.8 million m$^3$, respectively. The average potential discharge to the water supply of the sub-basin was 99.1 % in the cases of municipal and industrial water, and 84.4 % in the case of agricultural water. The potential discharge to the water supply in 1994, 1995, and 2001 were 74.8 %, 79.2 %, and 77.9 %, respectively, which are lower than those of the other years' sub-basin average. In the analysis of the contribution of each irrigation facility, the contributions of pumping stations and diversions were calculated as 32.5 %, and of culverts and wells, 4.0 %. During the drought periods, the pumping stations and diversions contributed to a certain level.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.5
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• pp.481-493
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• 2012

The Uncertainty of drought events can be regarded as supernatural phenomena so that the uncertainty of water supply system will be also uncontrollable. Decision making for water supply system operation must be dealt with in consideration of hydrologic uncertainty conditions. When ultimate small quantity of precipitation or streamflow lasts, water supply system might be impacted as well as stream pollution, aqua- ecosystem degradation, reservoir dry-up and river aesthetic waste etc. In case of being incapable of supplying water owing to continuation of severe drought, it can make the damage very serious beyond our prediction. This study analyzes comprehensively sustained drought impacts on the Han River Basin Water Supply System. Drought scenarios consisted of several sustained times and return periods for 5 sub-watersheds are generated using a stochastic hydrologic time series model. The developed drought scenarios are applied to assess water supply performance at the Paldang Dam. The results show that multi-year drought events reflecting spatial hydrologic diversity need to be examined in order to recognize variation of the unexpected drought impacts.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.5
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• pp.311-320
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• 2024

Climate change has been intensifying drought frequency and severity. Such prolonged droughts reduce reservoir levels, thereby exacerbating drought impacts. While previous studies have focused on optimizing reservoir operations using historical data to mitigate these impacts, their scope is limited to analyzing past events, highlighting the need for predictive methods for future droughts. This research introduces a novel approach for predicting minimum inflow at the Seomjingang dam which has experienced significant droughts. This study utilized the Stochastic Analysis Modeling and Simulation (SAMS) 2007 to generate inflow sequences for the same period of observed inflow. Then we simulate reservoir operations to assess firm yield and predict minimum inflow through synthetic inflow analysis. Minimum inflow is defined as the inflow where firm yield is less than 95% of the synthetic inflow in many sequences during periods matching observed inflow. The results for each case indicated the firm yield for the minimum inflow is on average 9.44 m³/s, approximately 1.07 m³/s lower than the observed inflow's firm yield of 10.51 m³/s. The minimum inflow estimation can inform reservoir operation standards, facilitate multi-reservoir system reviews, and assess supplementary capabilities. Estimating minimum inflow emerges as an effective strategy for enhancing water supply reliability and mitigating shortages.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.12
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• pp.1203-1210
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• 2020

Drought is caused by a combination of various hydrological or meteorological factor, so it is difficult to accurately assess drought event, but various drought indices have been developed to interpret them quantitatively. However, the drought indexes currently being used are calculated from the lack of a single variable, which is a problem that does not accurately determine the drought event caused by complex causes. Shortage of a single variable may not be a drought, but it is judged to be a drought. On the other hand, research on developing indices using unstructured data, which is widely used in big data analysis, is being carried out in other fields and proven to be superior. Therefore, in this study, we intend to calculate the drought index by combining unstructured data (news data) with weather and hydrologic information (rainfall and dam inflow) that are being used for the existing drought index, and to evaluate the utilization of drought interpretation through verification of the calculated drought index. The Clayton Copula function was used to calculate the joint drought index, and the parameter estimation was used by the calibration method. The analysis showed that the drought index, which combines unstructured data, properly expresses the drought period compared to the existing drought index (SPI, SDI). In addition, ROC scores were calculated higher than existing drought indices, making them more useful in drought interpretation. The joint drought index calculated in this study is considered highly useful in that it complements the analytical limits of the existing single variable drought index and provides excellent utilization of the drought index using unstructured data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.59-59
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• 2021

최근 기후변화에 따른 가뭄의 상습화와 농촌용수 수요증가에 대비할 수 있는 가뭄대책의 수립을 통한 용수부족 문제에 대한 근본적인 해소의 필요성 증가하고 있는 가운데 기존 수자원을 효율적으로 활용하기 위한 4차 산업기술을 적용한 순환형 농업용수 관리시스템의 개발이 요구되고 있다. 본 연구는 2017년 가뭄이 극심하였던 충청남도 대사저수지, 풍전저수지와 경기도 마둔저수지에 대하여 기상분석, 관개분석, 수리분석 등을 수행하여 이수관리, 관개만족도, 회귀수의 재이용 등을 예측 관리할 수 있는 순환형 농업용수 관리 시스템을 개발하여 적용하고자, 선제적으로 가뭄 발생 들녘의 용수공급을 위한 농업용 저수지 소유역 순환용수 가용수량을 추정하였다. 2010년부터 2019년까지의 강우유출 모형을 적용하기 위하여 수원, 천안, 이천관측소의 강우, 최고/최저기온, 상대습도, 풍속, 일사량자료를 일자료로 활용하였고, 10년 평균 유출량을 순별로 산정하여 기본자료로 구축하여 주요 취입보 유입수량을 산정하였다. 주요 취입보 유입수량 산정과 취입보의 용적을 산출하기 위하여 시설별 높이차와 하천의 길이 및 폭을 측정하였으며 물수지는 보유용수량과 유입량의 합에서 공급수량을 제외한 값으로 정의하였고, 내용적을 초과하는 경우에는 범람되는 것으로 구현하여 마둔, 대사, 풍전저수지의 임의 지점(하천)별로 순환용수 가용을 위한 모의를 실시하였다. 공간 범위는 평야부 말단부로 선정하였고, 가상으로 약 2m 높이의 임시보를 적용하여 관개기 강우유출수 및 퇴수에 의한 가용수량을 산정하였다. 이를 위하여 하천의 폭과 표고를 이용하여 길이를 산출하여, 내용적을 산출하였다. 소유역별로 TANK 모형적용 결과를 입력자료로 활용하여 일 공급 양수량을 내용적 최대로 하였을 때 회복 기간에 대한 모의를 수행하였다. 강우유출수에 의한 소유역별 가용수량을 4월부터 모의 분석한 결과 유역별로 차이는 발생하지만 만수위에 도달하는 기간은 특이 유역을 제외하고는 약 50일 이상 걸리는 것으로 분석되었고, 관개기가 계속되면서 회복되는 기간이 짧아지는 경향을 보였다. 이를 통해 소유역별 농업용수 부족분 투입을 위한 위치선정과 용수량 판단이 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.1
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• pp.45-58
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• 2024

Drought risk is expected to increase as the frequency, intensity, and duration of droughts increase due to climate change. Drought risk is related to not only hydro-meteorological factors, but also water supply and demand. Recently, along with climate change, socioeconomic factors have also been recognized to increase drought risk. Therefore, it is necessary to outlook the drought risk considering various conditions for coping with future extreme droughts in a timely manner. In addition, considering various drought scenarios help reduce the uncertainty in future drought outlook. In this study, drought scenarios considering climate change scenarios, population, and water demand were created to outlook drought risk for 160 administrative districts in Korea, then new levels of drought risk were assigned based on the results of drought risk outlook to suggest drought management measures. The results showed that the drought risk will increase in the future in 2020, 2025, and 2030, compared to past. Especially the drought risk is likely twice as high in 2030 under the baseline and high scenarios. Applying the drought outlook results from this study to the new methodology for setting the risk levels shows that most regions are in Response (V) in 2020 and 2030 for baseline and high scenarios.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.2
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• pp.107-119
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• 2020

This study analyzed past drought characteristics based on the observed rainfall data and performed a long-term outlook for future extreme droughts using Representative Concentration Pathways 8.5 (RCP 8.5) climate change scenarios. Standardized Precipitation Index (SPI) used duration of 1, 3, 6, 9 and 12 months, a meteorological drought index, was applied for quantitative drought analysis. A single long-term time series was constructed by combining daily rainfall observation data and RCP scenario. The constructed data was used as SPI input factors for each different duration. For the analysis of meteorological drought observed relatively long-term since 1954 in Korea, 12 rainfall stations were selected and applied 10 general circulation models (GCM) at the same point. In order to analyze drought characteristics according to climate change, trend analysis and clustering were performed. For non-stationary frequency analysis using sampling technique, we adopted the technique DEMC that combines Bayesian-based differential evolution ("DE") and Markov chain Monte Carlo ("MCMC"). A non-stationary drought frequency analysis was used to derive Severity-Duration-Frequency (SDF) curves for the 12 locations. A quantitative outlook for future droughts was carried out by deriving SDF curves with long-term hydrologic data assuming non-stationarity, and by quantitatively identifying potential drought risks. As a result of performing cluster analysis to identify the spatial characteristics, it was analyzed that there is a high risk of drought in the future in Jeonju, Gwangju, Yeosun, Mokpo, and Chupyeongryeong except Jeju corresponding to Zone 1-2, 2, and 3-2. They could be efficiently utilized in future drought management policies.