• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1651-1655
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• 2006

일반적인 하천에서 이 치수를 위한 하천 구조물설계를 위해서는 흐름해석이 매우 중요한 작업 중 하나이다. 하천의 흐름해석은 주어진 유량에 대해 등류 또는 부등류, 부정류 계산을 통하여 해석을 하게 되는데, 이때 조도계수는 매우 중요한 매개변수이며, 조도계수에 의해 흐름해석의 결과가 크게 좌우된다. 이러한 조도계수는 어느 특정의 확정적인 요소에 의해 결정되어지지 않고, 복합적인 요소에 의해 결정되어지며, 특히, 유량에 대해 가변성을 갖는다. 본 연구에서는 조도계수의 유량에 대한 가변적인 특성을 분석하고자, 각각 다른 하상경사를 가지는 하천들에 대해 조도계수를 산정하였다. 그 결과, 조도계수는 유량에 대해 가변성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 하상경사가 완만한 하천일수록 유량에 대한 조도계수의 가변성이 크게 나타났으며, 하상경사가 급할수록 유량에 대한 조도계수의 가변성이 적게 나타나는 결과를 도출하여 유량에 대한 조도계수의 가변성이 하상경사에 민감하게 반응하는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.12
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• pp.1055-1063
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• 2004

An unsteady flow model is developed that allows variable roughness coefficient for each computational point according to its spatial position and the discharge. A step function or a power function can be used for functional relation between the discharge and the Manning's roughness coefficient. The model is applied to the reach of the South Han River between the Chungju Dam and Paldang Dam, and model parameters are estimated by optimization. Estimated parameters of both the step function model and the Power function model show that Manning's roughness coefficient decreases as the discharge increases. This tendency is more noticeable for the upstream reach of Yeoju compared to the downstream reach. It turns out that the stages calculated by the variable roughness coefficient model agree better with the observed ones than those by the conventional fixed parameter model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1654-1658
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• 2008

하천에서는 최적 하도계획의 수립과 하천관리를 위하여 유량관측소가 설치 운영되고 있으며, 통상 자기기록계에 의해 수위를 계속적으로 기록하고 있다. 또한 하천의 흐름 해석시 부등류 및 부정류 해석을 통하여 수위를 계산하게 되는데 이때 조도계수는 매우 중요한 매개변수이다. 이러한 조도계수는 대상하도의 복합적 요소에 의하여 결정되어지며 특히 유량에 대한 가변성이 크다. 본 연구에서는 도시하천인 우이천 유역을 대상으로 과거 수위 및 유량관측 자료를 토대로 유속 및 경심을 산정한 후 Manning의 평균유속 공식에 의해 역산하여 조도계수를 산정하였다. 또한 고정조도계수모형과 멱함수형태의 역산조도 계수모형의 결과를 실측 홍수위와 비교 분석하였다. 실제로 관측 수위에 대한 검증결과 유량에 따른 조도계수의 가변적 특징을 확인할 수 있었으며, 역산 조도계수 방법에 의한 흐름해석의 결과가 관측홍수위에 민감하게 반응함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.314-318
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• 2005

잠실 및 신곡 수중보의 영향을 모의할 수 있도록 개선된 FLDWAV 모형을 한강 하류부의 하천구간에 적용하여 모형의 보정을 수행하였다. FLDWAV 모형에 포함된 자동추정 기법을 적용하여 부분 선형함수 가변 조도계수 모형의 매개변수를 추정하였다 팔당대교부터 전류까지의 하천구간을 3개 구간으로 구분하고, 유량 등급별 조도계수의 초기 가정치를 변화시켜 가며 각 경우에 대하여 홍수사상별로 매개변수 추정을 수행하였다. 최소유량(영) 등급 및 최대유량 등급에 대한 조도계수 추정치들은 초기 가정 값에 민감하여 초기치가 최종 추정치로 종료되는 경우가 다수 발생하였다. 대부분의 홍수사상에 대하여 추정 매개변수를 사용한 계산수위와 관측수위의 편차 합은 영에 근접하나, RMS 오차는 다양한 값들을 나타내었다. 양의 오차들과 음의 오차들이 서로 상쇄됨으로써 편차가 영에 근접하게 되는 경우가 빈번히 발생하였으며, 이는 편차 합을 최소화하는 목적함수를 만족시키는 최적해가 유일하지 않음을 의미한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.413-418
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• 2006

본 연구는 자갈하상을 갖는 하천에 대해 조도계수를 산정하고자 하상에 분포하는 입자에 작용하는 전단응력을 이용하여 등가조도를 산정하고 대상유량에 대해 수위를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 적용성은 섬진강 하류부의 구례수위표와 송정수위표 구간에 대해 적용하였다. 그 결과 구례수위표지점에서 등가조도는 0.088m로 산정되었고, 이를 이용하여 Wark(1990)가 제시한 단위유량에 대한 연속방정식과 운동량방정식을 결합한 간단한 모형을 이용하여 각각의 대상유량에 대해 수위를 산정하였으며, 그 결과 6%이내의 오차를 보였다. 그리고 대상유량에 대해 계산된 수위를 이용한 부등류 해석을 실시하여 조도계수를 각각의 유량에 대해 산정하였다. 그 결과 관측된 수위와 계산된 수위에 의해 산정된 조도계수의 오차가 $0{\sim}0.002(6%)$의 오차를 보였고, 유량별로 조도계수를 산정할 수 있어 조도계수의 가변성도 고려할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.310-310
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• 2017

홍수추적 모형의 적절성을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 모형의 매개변수이다. 특히 자연하천에 관한 부정류 계산모형의 매개변수인 조도계수는 하상재료의 특성에 따라 좌우되는 표피마찰뿐만 아니라 하상의 굴곡 등 단면형의 변화에 따른 형상손실 및 하천의 사행에 따른 손실 효과 등을 포괄적으로 내포하고 있기 때문에 모든 하천구간에 대하여 일반적으로 적용할 수 있는 조도계수의 값을 하나로 결정하기는 어렵다. 또한 조도계수는 흐름조건, 즉 유량 또는 수위의 변화에 따른 가변성을 갖고 있기 때문에, 흐름이 시간 및 공간적으로 변화하는 부정류 계산모형에 있어서는 더욱 그러하다. 그러므로 본 연구에서는 조도계수의 가변성과 다수 지점의 관측치를 고려한 모형보정의 결과로부터 얻은 파레토 최적화와 최소최대 후회도 방법(Minimax regret approach, MRA)을 결합하여 부정류 계산모형의 안정적인 매개변수를 선정할 수 있는 방법을 제안하였다. 여러 지점의 관측치를 고려한 모형의 보정은 다목적 최적화 문제로서, 여러 지점에 대한 가중치를 결합하여 얻은 하나의 목적함수에 대하여 여러 번의 개별 최적화를 수행함으로써 다수의 파레토 최적해들을 구할 수 있는 통합접근법을 적용하였다. 이때 유량에 따른 조도계수의 가변성을 나타내는 두 개의 매개변수로 구성된 관계식을 이용하여 두 구간에 대한 매개변수들을 모형의 추정 대상 매개변수로서 최적화하였다. 이 후 각기 다른 홍수사상에 대해 보정과 검증을 수행하였으며 각각에 대한 평가지표의 후회도를 정량화하였고 최종 안정적인 매개변수를 추정하기 위해 MRA를 이용하여 종합적인 순위를 도출하였다. MRA는 완전히 불확실한 의사결정 상황에서 유용한 방법으로 알려져 있는데 가장 나쁜 순위가 가장 좋은 것을 선택할 수 있게 하는 보수적인 의사결정기법이다. 계산결과 추정된 모형의 가변조도계수와 그로부터 얻은 두 개 지점에서의 평가지표인 RMSE는 두 지점에 대한 가중치의 조합에 따라 선택되는 매개변수 값에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 수문 및 수리모형의 다수의 관측지점의 자료를 이용한 매개변수 산정문제에 있어서 안정적인 해를 도출할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.5
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• pp.549-559
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• 1997

A multiply-connected network unsteady flow model for the main reach of the Han River is developed. It is a variable parameter model which allows variable roughness coefficient for each computational point according to the spatial position and the value of discharge. Sensitivities of the model to roughness coefficient and weir-flow discharge coefficient are tested, and as a result Manning's roughness coefficient is selected as the calibration parameter. The model is calibrated and verified using the records of the past flood events. A modified Gauss-Newton method is used for the optimal calibration of roughness coefficients. From the calibration of variable parameter model, spatial variation and discharge dependence of Manning's roughness coefficient are identified. That is, the roughness coefficient is higher for the upstream reach of the Wangsook stream Junction, and it decreases as the discharge increases. It turns out through the verification that the stages calculated by the variable parameter model agree better with the observed than those by the conventional single parameter model. Spatial variation of the roughness coefficient appears to be more significant than the dependence of the discharge.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.12 s.173
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• pp.985-996
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• 2006

This study developed a model that could calculate equivalent roughness using shear stress acting on distributed grains in gravel bed stream. The estimated equivalent roughness by the model developed was used for estimation of water level and roughness coefficient in the stream without water level-discharge data. The model was applied to the Gurey-Songjeong stage station section located in the Sumjin river mid-downstream. The equivalent roughness by the model developed in this study was estimated to be 0.194m at the Gurey stage station. Calculated water level which the estimated equivalent roughness was applied to the flow model was shown ewer of within 6% in comparison with observed water level. Also, roughness coefficient was estimated using observed and calculated water level about each discharge scale by unsteady flow analysis. As a result, error of roughness coefficient estimated by observed and calculated water level was shown error of $0{\sim}0.002$ and could consider variability of roughness coefficient.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.3
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• pp.191-200
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• 2017

A robust parameter set (ROPS) selection framework for an unsteady flow model was developed by combining Pareto optimums obtained by outcomes of model calibration using multi-site observations with the minimax regret approach (MRA). The multi-site calibration problem which is a multi-objective problem was solved by using an aggregation approach which aggregates the weighted criteria related to different sites into one measure, and then performs a large number of individual optimization runs with different weight combinations to obtain Pareto solutions. Roughness parameter structure which can describe the variation of Manning's n with discharges and sub-reaches was proposed and the related coefficients were optimized as model parameters. By applying the MRA which is a decision criterion, the Pareto solutions were ranked based on the obtained regrets related to each Pareto solution, and the top-rated one due to the lowest aggregated regrets of both calibration and validation was determined as the only ROPS. It was found that the determination of variable roughness and the corresponding standardized RMSEs at the two gauging stations varies considerably depending on the combinations of weights on the two sites. This method can provide the robust parameter set for the multi-site calibration problems in hydrologic and hydraulic models.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.5
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• pp.363-376
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• 2011

1-D hydrodynamic numerical models have been most widely used in the field of flood analysis. The model's input data are upstream/downstream boundaries, roughness coefficients, cross-sections, and so on, and computational distance step and time step are the most important factors in order to guarantee the computational accuracy, stability, and efficiency. In this study, a theoretical explanation is presented for the basis of the previous empirical selection criteria of cross-section's location; also, the estimation technique of computationally variable distance step is proposed to reflect the properties of flow at every computational time step. Combining this technique with 1-D unsteady numerical model, it was applied to two events of Teton dam failure flood and the Han River flood. The numerical experimental results demonstrate that the accuracy and stability is increased when used more interpolated cross-sections and show that the proposed technique of computationally variable distance step has the same order of accuracy with smaller numbers of cross-section than previous empirical selection criteria. The practical use of this technique will be possible to analyze the river floods with high efficiency as well as accuracy and stability.