• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.5B
• /
• pp.495-504
• /
• 2008

Evapotranspiration (ET) is an important state variable while simulating daily streamflow in hydrological models. In the estimation of ET, for example, when using FAO Penman Monteith equation, the LAI (Leaf Area Index) value reflecting the conditions of vegetation generally affects considerably. Recently in evaluating the vegetation condition as a fixed quantity, the remotely sensed LAI from MODIS satellite data is available, and the time series values of spatial LAI coupled with land use classes are utilized for ET evaluation. Four years (2001-2004) of MODIS LAI was prepared for the evaluation of Penman Monteith ET in the continuous hydrological model, SLURP (Semi-distributed Land Use-based Runoff Processes). The model was applied for simulating the dam inflow of Chungju watershed ($6661.3km^2$) located in the upstream of Han river basin. For four years (2001-2004) dam inflow data and meteorological data, the model was calibrated and verified using MODIS LAI data. The average Nash-Sutcliffe model efficiency was 0.66. The 4 years watershed average Penman Monteith ETs of deciduous, coniferous, and mixed forest were 639.1, 422.4, and 631.6 mm for average MODIS LAI values of 3.64, 3.50, and 3.63 respectively.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.31 no.5B
• /
• pp.415-429
• /
• 2011

Quantitative evaluation indexes for flood control effect of a multi-purpose reservoir used widely in Korea are the discharge control rate, reservoir release rate, reservoir storage rate, and flood control storage utilization rate. Because these indexes usually use and compare inflow, release, and storage data directly, the uncertainties included in these data are not considered in evaluation process, and the downstream flood control effects are not assessed properly. Also, since the acceptable partial failure in a design of water resources system is not considered, the development of a new flood control effect evaluation index is required. Fuzzy set theory is therefore applied to the development of the index in order to consider the data uncertainty, the downstream flood control effect, and the acceptable partial failure. In this study, the flood control effect of a multi-purpose reservoir is evaluated using the flood control effect index developed by applying fuzzy set theory. The Chungju reservoir basin was selected as a study basin and the storm events of July, 2006 are used to study the applicability of the developed index. The related factors for flood control effect are fuzzified, the acceptable failure region is divided from the system state to evaluate the flood control effect using developed flood control effect index. The flood control effect index were calculated by applying to the study basin and storm events. The results show that the developed index can represent the flood control effect of a reservoir more realistically and objectively than the existing index.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.207-207
• /
• 2011

본 연구에서는 유역 특성의 판단에 적절한 호우사상을 선별하여 사용하는 것이 어느 정도 효과적인지를 평가하였다. 토양의 습윤 정도에 따른 유역의 특성을 반영하기 위해 AMC 조건을 고려하였으며, 유역의 집중시간 및 저류상수의 추정방법으로는 Nash 모형의 구조를 이용하는 방법을 적용하였다. 아울러 강우의 공간변동 정도를 파악하기 위해 변동계수를 이용하여 평가하였으며, 추정된 매개변수들의 대푯값 및 가능범위를 도시적으로 결정하였다. 이를 유역면적이 큰 충주댐 유역의 영춘 지점과 상대적으로 작은 평창강 방림 지점을 대상유역으로 선정하여, 다양한 호우사상에 대한 분석이 유역의 규모에 대비되어 수행될 수 있도록 하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 강우의 공간변동 정도를 변동계수로 평가한 결과 AMC-III 조건에서 강우강도의 공간적 변동폭이 작음을 확인하였다. 따라서 AMC-III 조건에서 유도한 유출특성이 단위도의 이론에 부합하는 것으로 판단된다. 아울러 AMC 조건에 따라 추정된 집중시간과 저류상수는 AMC-I보다 AMC-III 경우에서 상대적으로 변동폭도 작았으며, 선형저수지의 특성 역시 일관됨을 확인하였다. 특히, AMC-I 조건의 경우는 선행강우가 없는 상태에서의 호우사상들로서 일단 그 크기가 작을 가능성이 크다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 AMC-I 조건의 호우사상 보다는 AMC-III 조건의 호우사상을 이용하는 게 보다 홍수 유출 해석에 유리하다고 판단된다. 추정된 매개변수의 대푯값과 그의 가능범위 결정에 앞서, AMC-III 조건에서 추정된 매개변수들이 군집해 있는 구간을 설정한 후, 이를 벗어나는 매개변수를 제외하였다. 다음으로 매개변수의 무게중심 즉, 평균을 중점으로 하여 사분위수(25%, 50%, 75%)에 해당되는 매개변수 개수가 선택되도록 사변형을 작성하였다. 이 때 집중시간과 저류상수 사이의 상관성을 고려하기 위해 사변형은 선형저수지 개수의 선과 선형저수지의 저류상수의 선이 만나는 점을 연결하여 작성하였다. 영춘 지점의 경우, 집중시간의 대푯값은 20.6 hr, 저류상수의 대푯값은 18.4 hr, 방림 지점은 각각 7.5 hr, 8.2 hr이다. 매개변수의 대푯값 가능범위는 충주댐 영춘 지점의 경우 1사분에서 집중시간 18-25 hr, 저류 상수는 17-20 hr 정도, 방림 지점의 경우 집중시간은 5-10 hr, 저류상수는 7-11 hr 정도이다. 아울러 추정된 대푯값의 가능 범위를 이용하여 기존의 경험공식을 평가하였다. 그 결과 집중시간의 경우 Kraven 공식, 정성원 공식이, 저류상수의 경우 Sabol 공식, 정성원 공식, 윤태훈 공식이 대푯값의 범위에 속하는 것으로 분석되었다. 그러나 분석 지점의 부족으로 기존의 경험공식의 정량적 평가는 어렵다. 추후에 보다 많은 지점을 대상으로 분석한다면 보다 설득력이 있는 경험공식의 평가와 다양한 유역에 적합한 경험공식의 산정도 가능할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.146-146
• /
• 2023

우리나라의 하천은 도시의 급격한 산업화와 공업화로 인해 이수, 치수 목적을 중심으로 관리되어왔다. 그러나 최근 기후변화의 가속화와 댐과 같은 인공 구조물로 인해 하천의 수질 및 흐름이 위협받으면서 하천 환경개선에 대한 문제가 사회적으로 대두되고 있다. 하천의 생태기능은 하천에서 살아가는 각종 생물의 서식 조건을 유지함으로써 하천이 환경적으로 건강한 상태를 유지하도록 하는데 중요한 역할을 한다. 따라서 하천 환경개선을 위해서는 하천 생태기능 유지를 위한 최적 유량을 확보해야 한다. 일반적으로 하천의 생태기능을 보존하는데 필요한 최적 유량에 대한 평가에는 USGS(United States Geological Survey)에서 개발한 어류에 대한 유량과 서식지 가용성사이의 관계를 바탕으로 하는 물리적 서식처 모형 (Pysical HABitat SIMulation, PHABSIM)이 널리 사용되고 있다. PHABSIM은 가중가용면적(Weighted Useable Area, WUA)과 유량의 관계곡선을 산출하여 생태유량을 산정할 수 있게 한다. 본 연구에서는 최근 10년 동안 어류 건강성 평가에서 낮은 등급을 받은 탄천 대왕교 지점을 대상으로 PHABSIM을 이용한 어류의 계절별 최적 생태유량을 산정했다. 연구에 사용된 유량자료는 2012부터 2021년까지의 데이터가 사용되었다. 탄천의 대표 어종으로는 각 하천에서 우점종으로 선정된 Zacco platypus가 사용되었다. 각 연도별 그리고 계절별 하천 유량의 변화에 따른 환경생태유량 분석을 통해 제시된 각 하천의 최적 환경유지유량에 대한 결과는 한강권역 환경생태유량 산정 및 하천 관리를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.1698-1702
• /
• 2009

효과적인 저수지 수질관리를 위해서는 신뢰도 높은 수리 및 수질모델이 필요하며, 이러한 모델의 성능은 다양한 수문사상에 대하여 적용함으로써 검증할 수 있다. CE-QUAL-W2 모델(이후 W2)은 횡방향 평균 2차원 수리 수질 해석 모델로써 수체의 길이에 비해 폭이 상대적으로 좁고 수심이 깊은 우리나라 대부분의 저수지 지형에 적합한 모델이다. 본 연구의 목적은 기존 연구에서 가뭄년인 2001년과 평수년인 2004년 수문사상에 대하여 보정한 대청호 W2 부영양화모델을 최근 평수년인 2006년과 가뭄년인 2008년을 대상으로 검증하는데 있다. 모델의 검증은 물수지, 수온성층 구조 변화, 부영양화 해석에 중점을 두었으며, 실측자료와 모의결과의 적합성 비교 평가는 결정계수값$(R^2)$, AME(absolute mean error)와 RMSE(root mean square error)를 이용하였다. 저수지 물수지의 적합성을 검증하기 위하여 모의수위와 실측수위를 비교한 결과, $R^2$값이 2006년과 2008년에 각각 0.9945, 0.9972로 나타나 신뢰도가 높은 것으로 확인되었다. 계절별 성층구조 변화 모의 성능을 검증하기 위해 회남수역과 댐 앞 지점에서 수심별 수온의 모의값과 실측값을 비교하였다. 2006년의 경우 모델은 홍수기 동안 안정적으로 수온 성층현상을 모의하였으나, 댐 앞 지점에서 수온 약층이 형성된 구간에서 실측값과 다소 편차를 보였으며, 오차크기는 AME가 $0.561\sim2.088^{\circ}C$, RMSE는 $0.797\sim2.762^{\circ}C$범위였다. 반면, 가뭄년인 2008년에는 전 기간에 걸쳐 모두 안정적으로 저수지 수온 성층현상을 모의하였으며, 오차크기는 AME $0.413\sim1.162^{\circ}C$, RMSE $0.546\sim1.415^{\circ}C$ 범위였다. 조류의 생산성이 높은 표층에서 T-N, T-P 및 Chl-a 농도 모의결과를 장계교, 대정리, 회남대교, 댐 앞, 추동취수탑 및 문의취수탑에서 시계열로 실측값과 비교 검증한 결과, T-N과 T-P는 2006년과 2008년 모두 모든 비교 지점에서 모의값과 실측값의 시계열 변동이 매우 잘 일치하였으며, 홍수기 이외 기간에는 큰 변동 폭을 보이지 않았다. 그러나 기존 연구에서 확인된 바와 같이 7월 이후부터 T-P 모의값이 실측값을 과대 산정하는 경향을 보였는데, 그 원인은 산소 결핍상태에서 저니층에서 용출되는 철(Fe) 또는 망간(Mn)과 같은 이온 성분이 인과 흡착하여 침전되는 기작이 모의과정에 적절히 반영되지 않은 것이 원인으로 판단된다. 조류(Chl-a)농도의 경우, 2006년과 2008년에 모든 지점에서 모델은 조류의 발생과 시계열 변화를 적절히 모의하였으나, 2008년 1월부터 8월까지 댐 앞과 추동 및 문의취수탑에서는 모의값이 실측값을 과대 산정하는 경향을 보였다. 이는 해마다 그리고 계절별로 우점하는 조류 종이 상이한 반면, 모델에서는 이에 대한 매개변수를 적절히 고려하지 못한 것이 원인으로 판단된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.20 no.11
• /
• pp.250-258
• /
• 2019

The seismic performance and stability of operating facilities installed in domestic power plants need to be verified because of the increased incidence of earthquakes resulting in power plant damage due to the overturning failure of electric operating facilities. In this study, a structural performance evaluation of the anchor bolts constructed to setup the operating facilities on concrete slabs was carried out through an on-site inspection of power plants, called Daechung-Dam. M10 J hook and M12 J hook anchor bolts were installed in the field unit. According to the ASTM E 488-96 specifications, anchor bolt pullout and shear tests were carried out and compared with the anchor-bolt design standards. The results from the tension and shear pullout tests showed that the M10 and M12 J hook anchor bolts had higher performance than the required design load. Thus, they were found to be safe enough. Nevertheless, more research in the field of analytical study will be needed in the near future.

• Journal of the Korean Geosynthetics Society
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.19-27
• /
• 2024

Geotechnical structures such as dams, tunnels, and slopes require regular inspection and monitoring to ensure stability. Domestically, drones and accelerometers have become common tools for inspecting and monitoring various structures. However, drones have difficulty identifying internal changes in structures and the subsurface, and accelerometers generally serve for seismic design or strain measurement purposes. Therefore, this paper proposes to utilize accelerometers to monitor the internal information of the ground on a real-time or periodic basis. The proposed method utilizes a part of the analysis technique from the SASW test to monitor the stability and state changes of geotechnical structures. Cases where SASW was used to evaluate the safety of geotechnical structures, such as slopes, dams, and tunnels, were reviewed to verify the suitability of the technology. To make the proposed method more practical, the study considered using only the first-step analysis to derive the dispersion curve rather than the second-step analysis to determine the shear wave velocity profile, which requires complex analysis. The proposed technique is expected to enable the continuous monitoring and inspection of geotechnical structures by utilizing accelerometers.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.29-29
• /
• 2011

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형은 물리적 기반의 준분포형 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출과 유사 및 오염물질의 거동에 대한 토지관리 방법의 영향을 예측이 가능하여, 수자원 관리 계획 및 유역관리를 위한 의사결정 지원 등 그 적용 범위가 매우 광범위하다. 이러한 모형의 적용성 검증을 위해서는 매개변수 민감도 분석 및 검 보정, 예측 불확실성 분석을 필요로 한다. 최근 수문 모델의 불확실성을 분석하기 위한 다양한 기법들이 개발 되었는데, 본 연구는 충주댐 유역(6,581.1 m)을 대상으로 유역출구점의 실측 일 유출량 자료(1998~2003)를 바탕으로 SWAT 모형의 유출관련 매개변수(총 18개)에 대한 불확실성 분석을 실시하였다. 이때 사용된 분석 기법으로는 SUFI2 (Sequential Uncertainty FItting algorithm 2), GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation), ParaSol (Parameter Solution)등을 적용 하였다. 이러한 기법은 모두 SWAT-CUP (SWAT-Calibration Uncertainty Program, Abbaspour, 2007) 모형에 탑재되어있으며, 모형의 결과로써 검 보정, 매개변수의 민감도 분석, 각종 목적 함수 및 불확실성의 범위 등이 자동으로 산출 되므로 모형의 사용자가 불확실성 평가 기법의 분석 및 비교를 손쉽게 할 수 있다. 그 결과 대표적인 목적 함수인 결정 계수( $^2$)와 NSE (Nash-Sutcliffe Model Efficiency)는 모두 0.65에서 0.92사이의 값을 나타내어 대체적으로 모의가 잘 이루어졌음을 알 수 있었다. 그러나 불확실성의 범위를 나타내는 지표인 p-factor 및 r-factor에서는 평가 기법 별로 그 차이가 확연하게 드러났다. 여기서 p-factor는 불확실성 범위에 실측치가 포함되는 비율이며, r-factor는 불확실성의 상대적인 범위로 각각 1과 0에 가까울수록 모의 기법의 성능이 우수함을 의미한다. 세 가지 알고리듬 중에서 SUFI2의 p-factor가 약 0.51로 가장 높게 나타났으며, ParaSol의 r-factor가 0.00으로 가장 작게 나타났다. 여기서 p-factor는 불확실성 범위에 실측치가 포함되는 비율이며, r-factor는 불확실성의 상대적인 범위를 의미한다. 본 연구의 결과는 SWAT 모형을 이용한 수문모델링에서 수문분석에 따른 예측결과의 불확실성을 정량적으로 평가함으로서, 모형의 적용성 평가 및 모의결과의 신뢰성 확보에 근거자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
• /
• v.34 no.1
• /
• pp.33-41
• /
• 2001

Enormous volumes of mining wastes from the abandoned and closed mines are disposed without a proper treatment in the upper Okdong River basin at Southeastern part of Kangwon Province. Erosion of these wastes contaminates soil, surface water, and sediments with heavy metals. Objectives of this research were to fractionate heavy metals in the mine tailing stored in the Sangdong Tungsten tailing dams and to assess the potential pollution index of each metal fraction. Tailing samples were collected from tailing dams at different depth and analyzed for physical and chemical properties. pH of tailings ranged from 7.3 to 7.9. Contents of total N and organic matter were in the ranges of 3.2~5.5%, and 1.3~9.1%, respectively. Heavy metals in the tailings were higher in the newly constructed tailing dam than those in the old dam. Total concentrations of metals in the tailings were in the orders of Zn > Cu > Pb > Ni > Cd, exceeded the corrective action level of the Soil Environment Conservation Law and higher than the natural abundance levels reported from uncontaminated soils. Relative distribution of heavy metal fractions was residual > organic > reducible > carbonate > adsorbed, reversing the degree of metal bioavailability. Mobile fractions of metals were relatively small compared to the total concentrations. Distribution of metals in the tailing dam profiles was metal specific. Concentrations of Cu at the surface of tailing dams were higher than those at the bottom. Pollution index (PI) values of each fraction of metals were ranged from 4.27 to 8.51 based on total concentrations. PI values of mobile fractions were lower than those of immobile fractions. Results on metal fractions and PI values of the tailing samples indicate that tailing samples were contaminated with heavy metals and had potential to cause a detrimental effects on soil and water environment in the lower part of the stream. A prompt countermeasure to prevent surface of tailings in the dams from water and wind erosions is urgently needed.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.37 no.4
• /
• pp.305-314
• /
• 2004

Climate change mainly due to the increase of green house gases cause different patterns of water cycle within the basin. However, it is common that current planning and management practices do not consider the effect of the climate change. So, this study evaluated the effect of climate change on the water circulation within the watershed. This study used several GCM simulations for the double $CO_2$condition for the generation of temperature and rainfall series using the Markov chain. Daily runoff series for 100 years were generated using a rainfall-runoff model. As results. annual temperature increase by ＋3.2 ∼＋4.6$^{\circ}C$, annual precipitation change －7 ∼ ＋8 %, annual runoff change －14 ∼ ＋7 %, and potential evapotranspiration amount change ＋3 ∼＋4 % for the change of 1 $^{\circ}C$ are found to be expected depending on GCM simulations. Even though the simulation results are very dependent on the GCM predictions considered, overall variability of runoff is expected to become higher than the current state.