• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.444-444
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• 2015

현제 도시유역의 산업화와 도시화로 인해 유역 내 불투수면적의 증가는 직접 유출량 증가, 지하수자원 고갈, 침투량 감소, 증발산량의 감소 등의 물 순환 체계의 변화를 가져왔다. 이러한 도시 유역 내 물 순환 체계 변화를 개선하기 위해 여러 국가에서 저영향개발(Low Impact Development, LID)의 개발 및 도입이 진행되고 있다. LID는 분산형 빗물관리 시설로써 유역 내 소규모의 LID 요소기술을 대상유역에 적용하여 강우유출수를 저류, 체류, 방지 및 처리하는 시설을 의미한다. LID는 궁극적 목표로 계획단계에서 개발이전의 수문기능을 유지하기 위해 보전, 영향최소화, 유출이동시간 유지, 추가유출량 감소, 오염발지에 초점을 맞추어 계획된다. 현제 LID의 성능 및 적용성에 대한 다양한 연구가 진해되어지고 있으나, LID 요소기술별 시공 비용, 유지관리 비용, 강우유출수 저감효율, 비점오염원 저감효율, 적용위치 등의 다양한 인자를 복합적으로 고려하여 LID요소기술별 적용성 평가를 수행한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 LID 요소기술 중 나무화분 여과장치, 옥상녹화, 빗무정원, 투수성포장, 침투트렌치, 빗물통, 식생수로 등의 총 7가지 LID 요소기술을 대상으로 연구를 수행하였다. LID 요소기술의 적용성평가를 수행하기 위해 시공비용, 유지관리비용, 강우유출수 저감효율, 비점오염원 저감효율, 적용위치 등의 촐 5가지 평가인자를 Entropy 방법을 이용하여 평가인자별 가중치를 산정하였다. 이후 다기준의사결정 방법 중 PROMETHEE 방법을 이용하여 LID 요소기술의 우선순위를 산정하였다. 현제 PROMETHEE 방법을 이용하여 LID 요소기술별 우선순위를 산정한 결과 옥상녹화가 첫번째 우선순위로 분석되었으며, 침투트렌치, 나무화분여과장치, 투수성포장, 식생수로, 빗물통, 빗물정원 순으로 분석되었다. 따라서 국내에 LID를 적용할 경우 옥상녹화, 침투트렌치, 나무화분 여과 장치 등의 LID 요소기술의 적용성 및 기대효과가 클 것으로 판단된다. 그러나 국내의 모든 지역을 대상으로 적용하기에는 문제가 있으며, 국내 LID 요소기술 적용 시 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 대상지역별 신뢰도 높은 LID 요소기술 적용성 평가를 위해서는 대상유역 내 시공된 LID 요소기술을 계측하여 비점오염원 및 우수유출수 저감효율, 시공 비용, 연간 유지관리 비용을 분석하여 평가를 수행되어 한다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.474-474
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• 2021

물순환 과정에서의 증발산량은 필수적으로 고려해야 하는 요소이며, 증발산은 기상학적 인자뿐만 아니라 증발 표면 특성 등 복합적인 요인에 의해서 발생한다. 이러한 이유로 실제증발산의 절대량을 추정하는 것은 쉽지 않으며, 특히 수문학적 관점에서 유역단위의 증발산량을 산정하는 데에는 기술적인 한계가 존재한다. 반면 잠재증발산량과 실제증발산량의 보완관계가설을 활용하면 복잡한 수문모델링을 거치지 않고 팬증발량으로부터 유역의 실제증발산을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 관측자료를 기반으로 하여 용담댐 유역의 증발산 보완관계를 검증하고자 한다. 실제증발산량(ETA)은 용담댐 내 덕유산 플럭스 타워의 관측자료를 활용하였으며, 잠재증발산량(ETP)으로는 기상관측소에서 관측한 팬 증발량 자료를 활용하였고 습윤증발산량(ETW)은 Priestley-Taylor 공식을 통해 산정하였다. ETW는 수분이 무제한 공급되는 상황에서의 증발산량으로 정의되며, 동시에 ETA 및 ETP와의 상대적 비율로 스케일화하여 보완관계설정에 활용하였다. 대기의 습윤지수(Moisture Index, MI)는 ETA와 ETP간의 상대적 비율로 정의하였다. 이 때 팬 증발량은 기상 및 주변 환경 조건의 영향을 받아 증발량이 과대추정 되는 경향이 있으므로 보정계수를 적용하여 보정한 값을 활용하였다. 보정계수는 FAO Penman-Monteith 식을 활용한 기준증발산량과 팬 증발량의 기울기로 산정하며, 본 연구에서는 보정계수로 0.77을 사용하였다. 또한 ETW 산정 시 적용되는 Priestley-Talyor 계수(α)는 널리 알려진 값인 1.26 대신 유역의 기상조건을 고려하여 0.99를 적용하였다. α 값의 조정을 통해 증발산 보완관계에 대한 E+의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 0.685에서 0.075, Ep+의 경우 0.437에서 0.315로 개선되어 용담댐 유역의 증발산 보완관계가 만족할 만한 수준으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.6-6
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• 2022

최근 수재해에 대응하기 위한 물관리 환경은 기후변화에 따른 홍수 피해 심화와 댐과 하천 시설의 노후화 점증, 하천관리일원화 등 정책적 변화, 그리고 포스트코로나 디지털 혁신 등 복합적 대전환 시대 진입에 따라 복잡다단한 양상을 보이고 있다. 디지털 트윈은 디지털 대전환(digital transformation) 시대 다양한 산업 영역에서 지능화와 생산성 향상을 목적으로 도입되고 있다. 본 국가 시범사업에서는 170 km에 달하는 섬진강 유역 전체를 대상으로 홍수에 대응하기 위한 디지털 트윈 플랫폼(K-Twin SJ)을 구축하고 있다. 본 플랫폼은 국가 인프라 지능정보화 사업의 일환으로 시작되었으며, 공간정보와 시설물 모델링, 홍수 분석 등 수재해에 대응하기 위한 수자원 분야의 다학제적인 강소기업들과 K-water에서 컨소시엄을 구성하여 추진하고 있다. 본 사업의 내용은 섬진강 댐-하천 유역에 대하여 고정밀도 3D 공간정보화, 실시간 물관리 데이터 연계, 홍수 분석 시뮬레이션, AI 댐 운영 최적화, AI 사면 정보 생성, 하천 제방 안전성 평가, AI 지능형 CCTV 영상분석, 간이 침수피해 예측, 드론 제약사항 조사 체계 개발을 포함하고 있다. 물관리 데이터와 하천 시설정보를 트윈 플랫폼 상에서 위치기반으로 시각화 표출하기 위해서는 유역의 공간정보를 3차원으로 구축하는 과정이 필수적이다. 따라서 GIS 기반의 섬진강 하천 중심 공간정보 구축을 위해 유역의 국가 정사영상과 5m 수치표고모형(DEM)은 최신성과를 협조 받아 적용하였으며, 홍수 분석을 위한 하천 중심 공간정보는 신규 헬기에 LiDAR 매핑을 수행하여 0.5m 급 DEM을 신규 구축하였다. 또한 하천 시설물 중 섬진강댐과 79개 주요 하천 횡단 교량과 3개 보 시설을 지상기준점 측량과 드론 매핑, 패턴 방식의 경량화 작업을 통해 트윈에 탑재할 수 있는 시설물 3D 객체 모델을 제작하였다. 홍수 분석을 위해서는 섬진강 유역에 대해 K-Drum, K-River, K-Flood 모델을 구축하였으며, AI 하천 수위 예측 학습 모델을 개발하였다. 섬진강 디지털 트윈 유역 물관리 플랫폼을 통해 데이터 기반의 똑똑한 물관리를 구현하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.7
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• pp.719-733
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• 2013

In this study, a watershed-based surface-water and groundwater integrated model, SWAT-MODFLOW was used to evaluate streamflow depletion induced by groundwater withdrawals and irrigation reservoirs for the Juksan-cheon watershed in South Korea. The streamflow responses to groundwater pumping and irrigation reservoirs were simulated under several different scenarios. The scenarios were (1) current pumping well withdrawals with reservoirs; (2) current pumping well withdrawals without reservoirs; (3) no pumping well withdrawals with reservoirs; (4) no pumping well withdrawals without reservoirs (natural condition). The simulated results indicated that the effects of groundwater pumping on streamflow depletion are a little more significant than those of irrigation reservoirs. Particularly, the groundwater withdrawals with irrigation reservoirs at current status (scenario 1) has induced the decrease of more than 20% in drought flow against the natural condition (scenario 4) at the outlet of the watershed. The specific drought flows through the main stream of Juksan-cheon watershed were simulated in order to assess the irrigation effects on downstream flows. It was found out that the specific drought flows are increasing as the distance from the reservoir increases due to the accumulation of the return flows to stream.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.37 no.5
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• pp.536-550
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• 2002

This paper investigated the spatial variations of nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations for 38 watersheds in Pennsylvania using 7 years of hydroclimatic and water quality data. Watersheds with higher percentage of urban and agricultural land uses exhibited larger variations of nutrient concentrations than forested watersheds. N and P concentrations were strongly associated with agricultural and urban land uses, respectively. The principle component analysis identified three components - land use and topography related, hydroclimate related factors, and size. Results of partial redundancy analysis showed the joint effect of climate, land cover, and topographic variables for explaining 28.1% of the variance of nitrogen concentrations and a pure effect of land cover for explaining 41.8% of total variance of P concentrations. The geographical pattern of statewide nutrient concentrations demonstrated a strong spatial gradient; low concentration in northwestern PA and high concentrations in southeastern PA. This pattern is associated with combined effects of hydroclimate, land use, topography, and water quality at the regional scale.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.603-603
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• 2015

모든 외재적 형식의 가뭄을 모니터링하고 예측 및 평가하기 위해서는 가뭄지수가 필수적 요소로써 이용된다. 일반적으로 가뭄지수는 단일지수(single index), 다중지수(multiple index), 복합지수(composite index)로 분류되며 대부분 강수량, 유출량, 토양 수분량 등과 같은 하나의 변수만을 사용하는 단일지수이다. 가뭄지수는 가뭄평가에 있어서 각각의 장단점이 있다. 하나의 변수를 사용하는 가뭄지수는 계산이 간편하지만 가뭄의 물리적 특성을 정확하게 반영할 수 없기 때문에 신뢰할 수 있는 가뭄평가에 충분하지 않다. CDI(Composite Drought Index)는 PDSI(Palmer Drought Index), ADI(Aggregate Drought Index), SWSI(Surface Water Supply Index)와 같은 다중지수의 개념을 착안하여 고안되었으며, 모든 가뭄 형태(농업적 수문학적 기상학적)와 관련된 강우량, 유출량, 정규식생지수(NDVI)를 변수로써 사용하였다. NDVI는 MODIS(Moderate resolution imaging spectroradiometer)에서 제공하는 16일 간격의 위성자료를 이용하여 계산되었고 이와 시간 스케일을 맞추기 위해 나머지 두 변수 또한 16일 시계열을 사용하였다. CDI는 (1)각 변수들의 시계열을 행렬로 나타내고 (2)이것을 정규화하여 무차원 행렬로 변환한 후 (3)연구 지역의 최고습윤상태(most wet condition) 및 최고건조상태(most dry condition)의 차이값을 기반으로 하여 산정된다. 본 연구에서는 상대적으로 다른 유역에 비해 장기적이고 연속적인 자료를 확보할 수 있으며 농경지와 산림지역 비율이 높은 낙동강 유역을 대상유역으로 설정하였으며, 2001-2013년 기간의 자료를 이용하였다. 그 결과 연구 기간 중 실제 발생했던 가뭄을 반영하는 것을 확인하였다. 또한 CDI는 다양한 변수의 활용으로 가뭄의 물리적 특성의 반영이 가능하며 연구 지역의 기상 조건에 직접적으로 관련된 결과를 나타낸다. 자료의 가용성에 따라 적용범위가 제한적일 수 있으나 입력값으로 사용된 변수와 시계열을 편의와 효율에 따라 유연하게 적용할 수 있다. 따라서 CDI는 농업적, 수문학적, 기상학적 가뭄의 모든 관점을 통합하는 실용적 가뭄지수로써 사용될 수 있는 가능성을 포함하고 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.1
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• pp.71-80
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• 2018

For the stream management, time of concentration is one of the important factors. In particular, as the requirement about various application of the stream increased, accuracy assessment of concentration time in the stream as waterfront area is extremely important for securing evacuation at the flood. the past studies for the assessment of concentration time, however, were only performed on the single hydrological event in the complex basin of natural streams. The development of a assessment methods for the concentration time on the complex hydrological event in a single watershed of urban streams is insufficient. Therefore, we estimated the concentration time using the rainfall- runoff data for the past 10 years (2006~2015) for the Oncheon stream, the representative stream of the Busan, where frequent flood were taken place by heavy rains, in addition, reviewed the reliability using artificial neural network method based on Matlab. We classified a total of 254 rainfalls events based on over unrained 12 hours. Based on the classification, we estimated 6 parameters (total precipitation, total runoff, peak precipitation/ total precipitation, lag time, time of concentration) to utilize for the training and validation of artificial neural network model. Consequently, correlation of the parameter, which was utilized for the training and the input parameter for the predict and verification were 0.807 and 0.728, respectively. Based on the results, we predict that it can be utilized to estimate concentration time and analyze reliability of urban stream.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.8 no.2
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• pp.125-135
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• 2005

Generation and transport of nonpoint source pollution, especially sediment-associated pollutants, are profoundly influenced by hydrologic features of runoff. In order to identify pollutant export rates, hence, clear knowledge of rainfall-runoff relationship is a pre-requisition. In this study, performance of AnnAGNPS model was assessed based on the ability of the model to predict rainfall-runoff relationship. Three catchments, each under different nearly single land use, were simulated. From the results, it was found that the model was likely to produce better predictions for larger catchments than smaller catchments. Because of using the daily time scale, the model could not account for short durations less than 24 hours, especially high intensity events with multiple peak flow that significantly contribute to the generation and transport of pollutants. Since CN information for regional areas has not been built up, a careful selection of CN is needed to achieve accurate prediction of runoff volume. Storm distribution also found to be considered as an important calibration parameter for the hydrologic simulation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.5
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• pp.411-420
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• 2014

The water resources sustainability is becoming an important issue in consideration of hydrologic uncertainty by global warming and climate change. This study is to assess the water supply performance for the major multipurpose dams using sustainability index. Parameters, mostly utilized in water resources system assessment, are selected in respect of applicability and flexibility, and those parameters are used as a variable of the composite index. In practice, the composite index including reliability, resiliency, vulnerability and maximum deficit are applied to 15 multipurpose dams and 4 major basins. And to conclude, Daechungdam in the Geum river basin and Imhadam, Hapchondam and Namgangdam in the Nakdong river basin show low sustainability comparing with other dams. The Nakdong river basin needs to develop alternatives to improve water supply stability because it indicates the most poor sustainability level.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1275-1279
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• 2008

도시지역은 도시형 수해발생, 갈수시의 급수안전도 저하, 평시 하천유량의 감소, 공공수역의 수질악화, 지하수 오염 등 여러가지 문제에 직면하고 있다. 개발로 인한 수환경의 피해를 최소화하기 위한 대안적인 설계방안이 필요하며, 이를 위해서는 개발 전후 물순환 환경 변화에 대한 정량적인 해석이 가장 우선적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 우리나라와 일본에서 도시유역에의 적용이 활발한 물리적 개념의 분포형 수문모형인 WEP(Water and Energy transfer Process) 모형을 통해 행정중심복합도시 개발 전후의 물순환 변화를 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 대상유역을 100m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상 조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하대수층, 농업용수 이용 등 물순환에 관련된 광범위한 입력자료는 기존 측정 자료 및 관련 문헌, 현장 조사를 통해 각각 구축하였다. 모의의 전 후처리는 WEP+를 통해 수행되었는데, WEP+는 WEP 모형의 방대한 양의 입력자료를 효과적으로 구축하고, 다양한 시계열 및 공간분포 출력자료를 효과적으로 분석할 수 있는 인터페이스를 지닌 전 후처리 프로그램이다. 개발로 인한 물순환 변화는 절성토로 인한 지형 및 토양 조건 변화, 토지이용 및 용수이용 변화에 대한 개발 계획을 모형 입력자료로 구축한 후, 개발전과 동일한 기상조건과 초기 모의조건 하에서 각각 11년간 모의하여 수문 요소 변화를 비교하는 방법을 사용하였다. 물순환 해석 결과는 개발 전후 모의에 대해 유황곡선 및 물수지, 수문요소 공간분포 비교를 통해 수행하였다.