• The Journal of Engineering Geology
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• v.31 no.2
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• pp.165-178
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• 2021

The influence of Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) fitting parameters for an unsaturated natural slope was evaluated through seepage and slope stability analysis as a function of rainfall. Soil samples were collected from the study area in Jirisan National Park and the physical and mechanical characteristics of unsaturated soil layers were measured in laboratory tests. The saturation depth was calculated via seepage analysis by changing fitting parameters α, the parameter related to the Air Entry Value (AEV) and n, the parameter related to the slope of the SWCC in the range of natural conditions. Slope stability analysis using the limit equilibrium method considered the calculated depth of saturation. Results from seepage analysis for various rainfall conditions indicate the saturation depth in the soil layer suddenly increased as the fitting parameter α decreased; the saturation time for the entire soil layer also decreased. Slope stability analysis considering the calculated depth of saturation shows that the slope safety factor rapidly decreased as the fitting parameter α decreased, whereas the variation in slope safety factor was very small when n increased. Hence, fitting parameter α has a large effect on saturation depth during rainfall and therefore on slope stability, whereas slope stability is relatively unaffected by the fitting parameter n.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.230-230
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• 2023

딥러닝 알고리즘 중 과거의 정보를 저장하는 문제(장기종속성 문제)가 있는 단순 RNN(Simple Recurrent Neural Network)의 단점을 해결한 LSTM(Long short-term memory)이 등장하면서 특정한 유역의 강우-유출 모형을 구축하는 연구가 증가하고 있다. 그러나 하나의 모형으로 모든 유역에 대한 유출을 예측하는 지역화 강우-유출 모형은 서로 다른 유역의 식생, 지형 등의 차이에서 발생하는 수문학적 행동의 차이를 학습해야 하므로 모형 구축에 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 12개의 유역에 대하여 LSTM 기반 분포형 지역화 강우-유출 모형을 구축한 이후 강우 이외의 보조 자료에 따른 정확도를 살펴보았다. 국내 12개 유역의 7년 (2012.01.01-2018.12.31) 동안의 49개 격자(4km²)에 대한 10분 간격 레이더 강우, MODIS 위성 이미지 영상을 활용한 식생지수 (Normalized Difference Vegetation Index), 10분 간격 기온, 유역 평균 경사, 단순 하천 경사를 입력자료로 활용하였으며 10분 간격 유량 자료를 출력 자료로 사용하여 LSTM 기반 분포형 지역화 강우-유출 모형을 구축하였다. 이후 구축된 모형의 성능을 검증하기 위해 학습에 사용되지 않은 3개의 유역에 대한 자료를 활용하여 Nash-Sutcliffe Model Efficiency Coefficient (NSE)를 확인하였다. 식생지수를 보조 자료를 활용하였을 경우 제안한 모형은 3개의 검증 유역에 대하여 하천 흐름을 높은 정확도로 예측하였으며 딥러닝 모형이 위성 자료를 통하여 식생에 의한 차단 및 토양 침투와 같은 동적 요소의 학습이 가능함을 나타낸다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.11 no.5
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• pp.35-43
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• 2010

Partially saturated permeability should be defined by the function of suction (or degree of saturation) and porosity. However, commercial software and most researchers' model often describe as the function of suction. The stability of a soil slope can be affected by both hydraulic and shear strength properties of partially saturated soils. For both studies, we generally use an uncoupled seepage analysis program Seep/W(Geo-Slope, 2007) and a series stress-deformation analysis program Sigma/W, or slope stability analysis program Slope/W. Seep/W is performed for simulations of partially saturated flow problems in non-deformable soil media. However, under real situations, the water flow processes in a deformable soil are influenced by soil skeleton movement and the pore water pressure changed due to seepage will lead to changes in stresses and to deformation of a soil. Many researchers are currently developing their models for solving coupled hydro-mechanical problems to simulate slope stability during a rainstorm. For a proper implementation in the field, the developed model should be still needed in order to achieve appropriate accuracy of the solution for coupled hydro-mechanical problems in soil slope stability. Thus, the paper presents the comparison of slope stability between uncoupled and coupled analyses of seepage and stress deformation problems.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.461-461
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• 2017

기후변화 적응 유역 물순환 개선 기술은 기후변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지 회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 유역의 특성 및 기후를 반영하기 수월한 물순환 개선 및 평가시스템을 국내 기술로 개발하였다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구의 대상유역으로는 팔당댐 상류의 경안천 유역을 선정하였다. 경안천 유역의 기후변화에 따른 물순환 개선 기술 적용을 위해서 기후변화 시나리오 자료는 기상청 수원 측후소의 1976~2099년 FGOALS-s2, HadGEM-ES, INM-CM4 RCP8.5 시나리오를 적용하였으며 분석기간은 2020s(2010~2039), 2050s(2040~2069), 2080s(2070~2099)로 구분하였다. Baseline은 수원 측후소 과거 30년 1971~2000년 자료를 이용하였고 각 시나리오별 수문성분 및 구조적 물순환 개선기술 적용에 따른 수문성분을 비교 분석하였다. 물순환 개선기술 시나리오 중 침투시설 시나리오는 도시 면적의 20%, 설계침투량은 일본 우수저류침투기술협회 기준인 단위면적($1m^2$)당 10mm 적용하였고, 빗물저장시설 시나리오의 저장시설의 용량은 수도법시행규칙(2011)의 빗물 이용시설기준(도시면적 ${\times}0.05$)을 적용하였다. 시나리오별 강우량은 HadGEM-ES가 증가폭이 크게 나타났고 INM-CM4는 2080s에서 감소 경향을 보였다. 증발산량은 거의 모든 시나리오에서 대부분 감소하였고, 개선기술 적용에 따라 크게 증가하거나 감소폭이 줄어들었다. 직접유출량 및 중간유출량은 기후변화 시나리오별 강우증가분에 따른 미세한 증가 양상을 보였고, 개선기술 적용에 따라 약간 증가하는 양상을 보였다. 지하수유출량의 경우 침투시설 적용으로 함양량이 크게 증가함에 따라 증가폭이 매우 크게 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1777-1781
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• 2006

수자원장기종합계획 보고서 및 저수지운영상에서는 실측을 통해 자연유량을 산정하지 않고 간접적인 방법인 강우-유출모형을 이용하여 자연유량을 산정하고 있다. 그러나 일반적인 강우-유출모형의 검증은 인위적인 영향이 적을 것이라 판단되는 일부 특정지역을 대상으로 실시하며 이에 대한 결과를 전 유역에 동일하게 반영하였기 때문에 금강유역과 같은 대유역에서는 각 소유역별 유출특성이 반영되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 모형의 안정성 고취를 위해 모형외적으로 강우, 생 공 농업용수 이용량 및 관측유량자료 등의 기본 수문자료에 대한 검 보정을 실시하였으며 모형내적으로는 적정매개변수의 선정을 위해서 토양습윤상태별 유출율, 침투량별 지하수 유입률, 지표수와 복류수 분리 등을 반복적인 수행과정을 걸쳐 적정한 매개변수를 산정하였으며 RRFS모형에 의한 일별 유출량산정 결과를 비교분석을 실시하여 모의유량의 신뢰도를 고취시킨 후 인위적인 요소를 모두 배제시켜 자연상태의 유출량인 자연유량을 산정하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.307-307
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• 2021

개념적 강우-유출모형에서 토양수분과 관련된 물리적 거동은 간략화 된 형태로 강우 및 온도자료를 활용하여 중간변량(state variable)으로 간접적으로 고려되고 있다. 특히 강우-유출모형에 초기함수 조건은 선행함수조건을 고려하여 수문지질학적 평가를 통하여 결정되어야 하나, 일반적으로 가정되거나 모형에서 간략화 된 분석과정을 통해 추정되고 있다. 본 연구에서는 토양의 Water Balance 모형 기반의 개념적 토양수분 추정모형을 활용하였다. 토양수분의 시간적 변동성을 평가하는데 있어서 연속적으로 측정된 In-situ 토양수분 자료를 이용하여 모형의 적합성을 평가하였다. Green-Ampt 방법과 중력식 침투방법과 온도를 활용한 증발산 추정기법을 연계한 토양함수 평가 모형을 개발하였다. In-situ 토양수분 자료와 유역의 강수량 및 온도자료를 이용한 관련 매개변수를 Bayesian 기법을 통해 추정하였으며 매개변수의 민감도를 평가하여 제시하였다. 최종적으로 제안된 모형의 활용측면에서 강우-유출모형의 초기함수 조건으로써의 역할을 평가하였다. 구체적으로 첨두유량 및 유출고와 초기함수조건과의 관계를 제시하고 강우-유출모형에서 활용방안을 제시하고자 한다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.4
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• pp.481-487
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• 2016

In this research, a pilot scale hybrid rain garden system was developed in order to investigate the efficiency in the different components of the hybrid rain garden system and at the same time evaluate the initial efficiency of the system in treating urban stormwater runoff prior to its actual use in the field. Experimental runs were conducted using synthetic runoff having target concentrations similar to that of the typical runoff characteristics found in different countries and in Korea. With the employment of the hybrid rain garden system, hydrologic improvement was observed as the system demonstrates an approximately 95% reduction in the influent runoff volume with 80% retained in the system, and 15% recharged to groundwater. The reduction was contributed by the retention capabilities of ST and infiltration capabilities in PB and IT. With the combined mechanisms such as filtration-infiltration, biological uptake from plants and soil and phytoremediation that are incorporated in PB and IT, the system effectively reduces the amount of pollutant concentration wherein the initial mean removal efficiency for TSS is 87%, while an approximate mean removal efficiency of 76%, 46% and 56% was observed in terms of organics, nutrients and heavy metal, respectively. With these findings, the research helps in the further improvement, innovation and optimization of rain garden systems and other facilities as well.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.37 no.2
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• pp.36-46
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• 2009

The objective of this study is to analyze the effect of artificial soil ground on a structure. When the artificial soil ground is planted, the technical factors to be considered will be the load for buildings and the growth of plants. There are no current studies of the effect of artificial soil ground on a structure and this study will analyze the load effects of artificial soil ground, which mixes both pearlite and natural soil on structures. The load affecting the structures due to artificial soil ground will be maximized when the artificial soil ground becomes saturated, and which would occur when the rainfall intensity exceeds the infiltration capacity of the artificial soil ground. In order to determine whether the artificial soil ground has reached saturation or not, a 10 years frequency and 10 minutes rainfall intensity which is used for in urban drain design, is utilized. The hydraulic conductivity of artificial soil and mixed soil has been changed depending on the proportion of the mix, It has a range of fluctuation in the degree of hardening, in particular, but does not exceed the 10 minutes rainfall intensity over 10 years frequency in the most cases. Therefore, it would be efficient to apply the saturated unit weight of artificial soil ground as the design load of a structure.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.28 no.9
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• pp.23-30
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• 2012

This paper is research results of slope stability analysis associated with seepage infiltration for unsaturated soil in debris-flow occurrence slopes. Site investigations were carried out in two slopes, located at Inje in Kangwon province where debris flow occurred in 2006 and at Yangpyung in Kyeunggi province where it occurred in 2010. For unsaturated soil sampled at the zone of debris-flow initiation, soil water characteristic curves with tempe pressure cells and shear strength parameters with newly designed shear strength apparatus were obtained respectively. The commertially available software SEEP/W was used to analyze seepage infiltration in unsaturated soil, based on their properties obtained from test results and the actual rainfall data at the moment of debris flow occurrence, and slope stability analysis with the program of SLOPE/W, associated with results of seepage analysis, was performed to simulate slope failure. As results of this research, seepage infiltration to unsaturated soil due to intensive rainfall was found to cause increase of ground water table as well as degree of saturation. Through this research slope stability analysis for unsaturated soil, considering the actual rainfall characteristic, might be a reasonable method of investigating characteristics of debris flow behavior, in particular, the moment of debris flow occurrence.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.17 no.1 s.50
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• pp.57-64
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• 2007

This study was conducted to characterize on the relationships among rainfall intensity, slope angle and pore water pressure in the gneissic weathered soil by landslide laboratory flume tests. Under the several test conditions dependent on rainfall intensity and slope angle, the authors measured pore water pressure, failure and displacement of slope on a regular time interval. According to the test results, the increasing times of pore water pressures have direct proportional trends to the rainfall intensity. The pore water pressure was increased earlier at the head part of slope than the toe part. Compared with the test results of Chae et al(2006), the results of this study explain that the seepage velocity in the gneissic weathered soil is slower than that in the standard sands. It results in faster and ear-lier increase of pore water pressure at the head part of slope due to slow flow of water in the gneissic weathered soil. In case of the relationship between slope angle and pore water pressure, gentle slope angle has faster increase of pore water pressure than steeper slope angle. It is also thought to be due to slow seepage velocity and flow velocity in the gneissic weathered soil.