• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.435-435
• /
• 2016

기후변화에 따라 강우 패턴이 변화하며, 집중호우 발생 빈도의 증가가 예상된다. 이로 인해 저수지 상류에서 유실된 토사는 저수지로 유입하여 정수 처리비용 증가, 1차생산성 감소, 어류폐사, 하천경관 악화 등 다양한 문제를 유발한다. 따라서 위와 같은 탁수 피해 저감을 위해 과학적인 모니터링과 예측, 저수지 운영과 관리기술 개발 등의 대응이 요구된다. 본 연구에서는 극한 탁수사상 발생시 대응 기술의 일환으로 저수지 탁수예측 모델의 신뢰도 향상을 위해, 기존 탁수예측 모형인 CE-QUAL-W2(이하 W2)의 탁수 예측 알고리즘을 개선하고 소양강댐 저수지에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 최근 W2모델 3.72 버전까지 출시되었으나, 모델은 단순 침강속도만 고려하여 저수지 밀도 특성을 반영하지 못하고, TSS 모의시 독립침강을 가정하여 응집 침강 및 장기탁수 예측에 취약한 한계점을 가지고 있다. 따라서, 과거 연구내용을 바탕으로 수온에 따른 점성계수 변화(Stoke's), 다중 부유 입자별 침강속도 고려 기능을 추가하였으며, 새롭게 점착성유사의 응집 침강을 고려할 수 있는 기능을 추가하여 모델을 개선하였다. 모델에 점착성 유사 모의 전략은 입자 크기 $63{\mu}m$를 기준으로 비점착성유사(NCS)와 점착성유사(CS)로 구분하고, 비점착성유사는 독립침강, 점착성 유사는 응집침강을 가정하였다. 응집 후 중간 입경의 추정은 Gailani et al(1991)의 식을 사용하였으며, 침강속도 계산 공식은 Hwang and Mehta(1989)식을 적용하였다. 수정된 모델은 소양강댐 운영이후 최대 탁수사상이 발생했던 2006년을 대상으로 기존 탁수해석 결과와 수정된 모델의 모의결과를 실측값과 비교 분석 하였다. Stoke's 식 적용시 기존의 모의결과 대비 AME 평균 23%, RMSE 평균 18%가 개선되는 것으로 나타났으며, Hwang and Metha식 적용시에 SS 모의값이 전반적으로 과소평가되는 것으로 나타났다. 또한, 실측 방류 탁수 농도와 모의값을 비교하여 평가 하였으며, 모의기간인 Julian Day 173~365(192일) 동안 모의 결과의 총 TSS 부하량은 실측값의 약 80%수준을 보였으며, TSS 방류 부하기준 Stoke's 식 적용시 기존 모의대비 오차가 1.3% 개선되는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.367-367
• /
• 2023

2022년 중부권은 집중호우에 의해 큰 피해를 입었다. 2022년 서울의 강수량은 1775.3mm로 30년(1993~2022년) 연평균 강수량(1429.6mm)을 상회하였고, 6월~9월에 1412.4mm로 약 80%의 강수량이 집중되었다. 또한, RCP(Representative concentrate pathways) 기후변화 시나리오에 따르면 2100년까지 강수량과 강우지속시간이 지속적으로 증가할 것으로 예측하고 있다. 뿐만 아니라, 도시화는 지속적으로 불투수면적을 넓히고 있어, 도시지역의 홍수피해는 점차 가중될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 도시지역 불투수면적의 투수화를 통해 강수량을 지표하로 침투시켜 지표유출을 저감하는 방안을 연구하였다. 대상지는 부산광역시 신도시 개발지역으로 30년 강우자료를 이용하여 무강우 지속시간, 독립 강우사상의 구분, 강우사상의 지속시간 및 분포 등을 분석하여 빗물관리목표를 설정하였다. 해당 빗물관리목표를 만족시킬 수 있는 규모의 저영향개발 시설을 적용하였고, 도시지역의 개발 전, 개발 후, 저영향개발 기술 적용 후의 단계로 구분하여 모의분석을 수행하였다. 개발 전의 물순환 회복률을 100.0%로 기준을 설정하고, 모의분석 결과 개발 이후 38.1%로 물순환 회복률이 급감하였으나, 저영향개발 기술 적용을 통해 약 92.0%로 회복되는 것을 확인하였다. 이후 연별, 월별 물수지 분석을 통해 물순환 회복률과 지표유출 저감 정도를 비교 분석하였다. 이상의 결과를 통해 저영향개발의 적용으로 도시화와 집중호우로 인한 도시지역의 수해를 일부 저감시킬 수 있을 것으로 판단되고, 대상지역 개발 전의 물수지 상태 회귀를 통해 지속가능한 발전이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.298-298
• /
• 2021

본 연구에서는 국내 6개 지역 서울, 강릉, 대전, 광주, 부산, 제주의 30년 치 시강우 자료에 해석적 확률모형(Analytical Probabilistic Models) 방법을 적용하여 도시 홍수 저감을 목적으로 하는 저류시설 설계를 위한 유출량 예측 정도를 지역별로 비교하고자 하였다. 강우 사상 분포의 해석적 확률모형을 적용하기 위해 무강우 시간을 결정하여 독립 호우를 결정하는데, 자기상관계수와 변동계수를 활용한 무강우 지속시간의 산정(IETD, Interevent Time Definition) 방법을 사용하였다. 해석적 확률모형인 유출량의 확률밀도함수(PDF, Probability Density Function)를 유도하기 위해서 불투수 지역과 투수 지역의 영향을 고려하여 유출계수를 적용하는 강우-유출 관계를 가지고 유출량을 정의하였다. 강우량, 강우 지속시간, 무강우시간과 같은 강우특성은 1변수 지수함수의 PDF를 따른다고 가정하였다. 확률모형 방법의 적합성을 판단하기 위해 결정된 IETD에 따라 각 지역별로 실제 강우 사상을 해석적 모델과 연속모의실험인 SWWM(Storm Water Management Model)에 적용하여 불투수율에 따른 유출량을 산정하였다. 각 방식으로 얻은 유출량 결과는 모든 지역에서 매우 유사하게 나타났고 결론적으로 우리나라에서 도시 홍수 저감을 위한 저류시설의 계획과 설계에 확률모형 방법이 적용 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.51 no.1
• /
• pp.19-33
• /
• 2018

This study proposed a rainfall-runoff model for the purpose of real-time flood warning in urban basins. The proposed model was based on the shot noise process, which is expressed as a sum of shot noises determined independently with the peak value, decay parameter and time delay of each sub-basin. The proposed model was different from other rainfall-runoff models from the point that the runoff from each sub-basin reaches the basin outlet independently. The model parameters can be easily determined by the empirical formulas for the concentration time and storage coefficient of a basin and those of the pipe flow. The proposed model was applied to the total of three rainfall events observed at the Jungdong, Guro 1 and Daerim 2 pumping stations to evaluate its applicability. Summarizing the results is as follows. (1) The unit response function of the proposed model, different from other rainfall-runoff models, has the same shape regardless of the rainfall duration. (2) The proposed model shows a convergent shape as the calculation time interval becomes smaller. As the proposed model was proposed to be applied to urban basins, one-minute of calculation time interval would be most appropriate. (3) Application of the one-minute unit response function to the observed rainfall events showed that the simulated runoff hydrographs were very similar to those observed. This result indicates that the proposed model has a good application potential for the rainfall-runoff analysis in urban basins.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.40 no.2 s.175
• /
• pp.171-182
• /
• 2007

In this study, as a method for decreasing the confidence interval of the estimates of Clark hydrograph's concentration time and storage coefficient, regression equations of these parameters with respect to those of rainfall, meteorology, and basin characteristics are derived and analyzed using the Monte Carlo simulation technique. The results are also reviewed by comparing them with those derived by applying the Bootstrap technique and empirical equations. Results derived from this research are summarized as follows. (1) Even in case of limited rainfall events are available, it is possible to estimate the mean runoff characteristics by considering the affecting factors to runoff characteristics. (2) It is also possible to use the Monte Carlo simulation technique for estimating and evaluating the confidence intervals for concentration time and storage coefficient. The confidence intervals estimated in this study were found much narrower than those of Yoo et al. (2006). (3) A supporting result could also be derived using the Bootstrap technique. However, at least 20 independent rainfall events are necessary to get a rather significant result for concentration time and storage coefficient. (4) No empirical equations are found to be properly applicable for the study basin. However, empirical equations like the Kraven(I) and Kraven(II) are found valid for the estimation of concentration time, on the other hand the Linsley is found valid for the storage coefficient In this study basin. But users of these empirical formula should be careful as these also provide a wide range of possible values.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.878-878
• /
• 2012

도시개발에 따른 인구증가와 강수의 계절적 편중 등으로 인하여 우리나라의 수자원량은 부족한 실정이다. 따라서 이러한 수자원을 효율적으로 이용하기 위해서는 유역의 가용 수자원량의 파악과 이에 따른 최적배분이 필요하다. 이러한 하천유량은 우량이나 수위와 같이 연속관측이 어렵기 때문에 관측치가 한정되어 있는 것이 일반적이며 자연하천에서 실시간으로 유량자료를 생산하는 것은 많은 인력과 장비, 경비가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 유량자료의 생산에 있어서 시간과 비용의 경제성 등을 고려하고 좀 더 효율적인 방법을 찾기 위하여 낙동강 유역의 제 1지류인 금호강 유역 내에 위치한 동촌 수위관측소의 유량자료를 이용하여 상류에 위치한 금호 단포교 지점을 미계측 유역이라 가정한 후 유량추정방법에 따른 적용성 검토를 위해 강우-유출모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 유역면적만을 활용하는 비유량법(Drainage-area ratio method), 유출에 영향을 주는 지형인자를 이용하는 지역회귀방법(Regional regression method)을 적용하여 그 타당성을 비교하였다. 모의된 결과, 동촌 금호 단포교 지점의 연간 상하류 유량비교에서 유량반전은 없었으며 비유량법의 유량추정에서는 높은 상관성을 보였으나 2008년과 2009년의 가뭄으로 인하여 강우-유출모형의 유량추정에서는 낮은 상관성을 보여주었다. 지역회귀방법에서는 수위관측소별 유황자료를 종속변수로 유역면적, 유역평균경사, 유로연장을 독립변수로 하는 회귀식을 산정하여 비교하였으나 본 연구에서는 사용된 자료수가 적고 수리구조물을 이용한 회귀수량 등으로 인하여 갈수량이 실측유량과는 다소 차이가 발생하였다. 미계측 유역의 유량추정시에는 자료의 축척기간과 연도별로 안정된 호우사상, 유역의 적절한 배분에 따라 결과치가 좌우되며 본 연구에서 사용된 유량추정은 관측 자료를 기초로 한 간접적인 방법들이였다. 결과적으로 금호강 유역의 동촌 지점을 이용하여 유량추정방법들을 적용해본 결과 비유량법과 강우-유출모형을 사용하는 것이 적정하였으나 관측 자료의 축적기간이 길고 상하류 간의 유량이 안정된 유역에서는 지역회귀방법의 적용으로도 안정된 유량을 산정할 것이라고 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.6
• /
• pp.359-371
• /
• 2017

This study generated flood time series of ungauged catchments in the Andongdam catchment using a distributed rainfall-runoff model and data generation method, and extracted the peak flows of 50 catchments to investigate the effect of rainfall spatial variability on peak flow simulation. The model performance statistics for three gauged catchments were reasonable for all events. The flood time series of the 50 catchments were generated using distributed and mean rainfall time series as input. The distribution of the peak flow using the mean rainfall was similar or slightly different to that using the distributed rainfall when the distribution of the distributed rainfall was nearly uniform. However, the distribution of the peak flow using the mean rainfall was reduced significantly compared to that using the distributed rainfall when actual storms moved to the top or bottom of the study catchment, or the rainfall was randomly distributed. These cases were 35% of total number events. Therefore, the spatial variability of rainfall should be considered for flood simulation. In addition, the power law relationship estimated using the peak flow of gauged catchments cannot be used for estimating the peak flow of ungauged independent catchments due to latter's significant variation of the peak flow magnitude.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.34 no.2
• /
• pp.469-478
• /
• 2014

The annual maximum series (AMS) is usually used to estimate hydrological quantiles in practice because it is simple to construct and straightforward to probabilistic interpretation. However, it is limited to use the AMS in Korea due to the lack of reliable observed data which leads to the overestimation of design rainfall and/or flood. Using the 40-year observations of rainfall provided by the Korea Meteorological Administration, this study constructed the AMS and non-annual exceedance series (NAES) after identifying the independent storm event, analyzed the correlation between design rainfalls estimated from the AMS and NAES, and proposed a new method of point frequency analysis to estimate design rainfalls from the small number of observations.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.56 no.4
• /
• pp.261-272
• /
• 2023

In recent years, natural disasters such as heavy rainfall and typhoons have occurred more frequently, and their severity has increased due to climate change. The Korea Meteorological Administration (KMA) currently uses the same criteria for all regions in Korea for watch and warning based on the maximum cumulative rainfall with durations of 3-hour and 12-hour to reduce damage. However, KMA's criteria do not consider the regional characteristics of damages caused by heavy rainfall and typhoon events. In this regard, it is necessary to develop new criteria considering regional characteristics of damage and cumulative rainfalls in durations, establishing four stages: blue, yellow, orange, and red. A classification model, called DSCM (Disaster Severity Classification Model), for the four-stage disaster severity was developed using four machine learning models (Decision Tree, Support Vector Machine, Random Forest, and XGBoost). This study applied DSCM to local governments of Seoul, Incheon, and Gyeonggi Province province. To develop DSCM, we used data on rainfall, cumulative rainfall, maximum rainfalls for durations of 3-hour and 12-hour, and antecedent rainfall as independent variables, and a 4-class damage scale for heavy rain damage and typhoon damage for each local government as dependent variables. As a result, the Decision Tree model had the highest accuracy with an F1-Score of 0.56. We believe that this developed DSCM can help identify disaster risk at each stage and contribute to reducing damage through efficient disaster management for local governments based on specific events.