• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.3
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• pp.321-335
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• 2023

Monitoring sediment loads in natural rivers is the key process in river engineering, but it is costly and dangerous. In practice, suspended loads are directly measured, and total loads, which is a summation of suspended loads and bed loads, are estimated. This study proposes a real-time sediment discharge monitoring system using the horizontal acoustic Doppler current profiler (H-ADCP) and support vector regression (SVR). The proposed system is comprised of the SVR model for suspended sediment concentration (SVR-SSC) and for total loads (SVR-Q_TL), respectively. SVR-SSC estimates SSC and SVR-Q_TL mimics the modified Einstein procedure. The grid search with K-fold cross validation (Grid-CV) and the recursive feature elimination (RFE) were employed to determine SVR's hyperparameters and input variables. The two SVR models showed reasonable cross-validation scores (R²) with 0.885 (SVR-SSC) and 0.860 (SVR-Q_TL). During the time-series sediment load monitoring period, we successfully detected various sediment transport phenomena in natural streams, such as hysteresis loops and sensitive sediment fluctuations. The newly proposed sediment monitoring system depends only on the gauged features by H-ADCP without additional assumptions in hydraulic variables (e.g., friction slope and suspended sediment size distribution). This method can be applied to any ADCP-installed discharge monitoring station economically and is expected to enhance temporal resolution in sediment monitoring.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.13 no.1
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• pp.1-15
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• 2010

This study analyzed the change of flowout and suspend solid in Andong and Imha basin according to the climate change to develop evaluation index about turbid water occurrence possibility and to support the countermeasures for turbid water management using GIS-based Soil and Water Assessment Tools (SWAT). MIROC3.2 hires model values of A1B climate change scenario that were supplied by Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) were applied to future climage change data. Precipitation and temperature were corrected by applying the output value of 20th Century Climate Coupled Model (20C3M) based on past climate data during 1977 and 2006 and downscaled with Change Factor (CF) method. And future climate change scenarios were classified as three periods (2020s, 2050s, 2080s) and the change of flowout and suspended solid according to the climate change were estimated by coupling modeled value with SWAT model. Flowout and suspended solid of Andong and Imha basin in 2020s, 2050s, and 2080s were simulated as increasing compared with standard year (2006). Also, as the result of seasonal change, flowout and suspended solid of Andong and Imha basin in spring, autumn, and winter showed as increasing compared with standard year. And them of Andong and Imha basin in summer were analyzed as decreasing compared with standard year.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2018.11a
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• pp.32-33
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• 2018

낙동강 하구의 지형변화를 포함한 제 해양환경은 낙동강 하굿둑이 건설된 1987년 7월 이후로 분기된다. 즉, 낙동강 하굿둑이 건설되기 전에는 낙동강의 작은 하상구배로 담수와 해수가 혼합되는 구역이 현재의 하굿둑 보다 상류에 위치하였으나 하굿둑 건설 이후에는 하굿둑 수문 조작에 따라 방류되는 유출수에 의해 유동 양상이 변화되기에, 낙동강 하굿둑의 방류량을 파악하는 것은 매우 중요하다 하겠다. 이에 본 연구에서는 낙동강 하굿둑 제원, 방류패턴, 하굿둑 주변 강수량, 하굿둑 방류량을 분석하였다. 또한, 낙동강 하굿둑 방류량에 의한 유사량 분석을 수행하여, 낙동강 하류역의 지형변동의 기초자료를 제공하였다. 연구결과, 낙동강 하굿둑 방류량은 최근 13년 동안의 연평균방류량은 $19,274.56{\times}106m^3$이고 일평균 방류량은 $52.81{\times}106m^3$이고 초당평균 방류량은 $611.19m^3$으로 산정되었다. 낙동강 하굿둑 건설 이후 퇴사량과 준설량을 근거하여 계산된 연간 평균 총유사량은 $3,184,405m^3/yr$이고, 낙동강 하굿둑의 경우 연평균 부유사량이 $3,153,995m^3/yr$, 소류사량이 $30,410m^3/yr$이며 소유사량이 부유사량의 약 1.0%로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.972-976
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• 2008

본 연구는 유량과 하천유사를 현장에서 직접 관측하여 분석한 연구로서 그 동안 하천에서 유사량을 산정할 때 부유사만을 측정하던 방법과 달리 미호천 석화수위표는 유역특성상 소류사량의 이송이 상당할 것으로 판단되어 미호천유역의 소류사를 부유사와 동시에 관측하는 연구를 수행하였다. 유량의 측정 방법은 간략법인 삼선법을 이용하였고 부유사 관측에는 수심적분 채취법을 적용, 채취기의 이동속도를 모든 채취선에서 일정하게 유지하는 등이동속도법을 이용하고 소류사 관측은 부유사 관측과 동일한 채취선에서 이루어졌다. 각각 부유사량과 소류사량을 15회 측정하여 더한 값을 유사량으로 산출하였고 이를 그 동안 많은 연구에 이용되었던 수정아인슈타인 방법으로 추정한 값과 실측된 유사량의 값을 비교하였다. 본 연구는 소류사량과 부유사량의 관계를 비교할 수 있는 연구로서 연구결과는 다음과 같다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1941-1945
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• 2010

본 연구는 설마천 시험유역을 운영하면서 수문현상을 관측하여 신뢰성 있는 수문자료를 지속적으로 획득하고 물순환 과정을 규명하는데 있다. 이를 위하여 2009년에도 지속적인 수문(우량, 유량, 수질, 부유사량) 관측으로 자료의 품질 향상을 위한 관측기기의 유지관리와 수집된 자료의 처리절차를 통하여 수문자료를 생성하고, 이들 자료를 바탕으로 유역의 수문특성을 분석하였다. 시험유역에서 생성되는 자료에는 6개 우량관측소의 우량자료, 2개 수위관측소의 하천수위 및 지하수위, 유량측정성과, 부유사량, 수질 자료, 1개 기상관측소의 기상자료 등이 있으며, 이로부터 산정된 유역평균우량과 유량자료 등이 있다. 실시간 전송장비와 설마천 시험유역 홈페이지로 구성된 수문정보시스템을 통해 관측 자료와 가공자료를 데이터베이스화하였으며, 실시간 자료 제공은 물론 확정된 자료는 신청절차를 통해 일반에게 제공하고 있다. 관측된 강우-유출 자료를 이용하여 강우의 시 공간 분포 특성, 유출률 분석 등 기본적인 강우 및 유출 특성을 분석하였다. 유량측정성과의 불확실도 분석을 통하여 측정한 유량자료의 정확도 제고와 현장의 유량 자료의 정확도를 개선하기 위하여 유량정보시스템을 운영하였다. 또한, 수질, 부유사량의 특성 분석은 본 유역의 물질순환 해석을 위한 기초자료로 충분히 활용될 수 있다. 설마천 시험유역에서 축적된 수문자료는 자료의 공유를 통하여 자료의 검증을 확보함과 동시에 시험유역의 연구성과가 수자원 개발 분야에 활용되기 위해서는 지속적이고 안정적인 자료확보와 수문관측 기술개발을 위한 기반구축이 매우 필요한 상황이다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.12 no.2
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• pp.82-98
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• 2009

This study applied SWAT model to analyze suspended sediment load that is influence on the high density turbid water in Donghyang and Cheoncheon basin, which are located in the upstream of Yongdam Dam. GIS data such as DEM, land cover map and soil map, and meteorological data were used as the input data of SWAT model. And the rating curve equation and Q-SS equation of Donghyang and Cheoncheon gauge station were applied as the measured values of them. As the result of flowout, the coefficient of determination ($R^2$) and the Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency (EI) of model calibration showed high as 0.87 and 0.87 at Donghyang gauge station, and the $R^2$ and EI of model validation were high as 0.95 at Cheoncheon gauge station. Also, as the result of suspended sediment load, the $R^2$ and EI of model calibration were high as 0.77 and 0.76 at Donghyang gauge station, and the $R^2$ and EI of model validation marked high as 0.867 and 0.80 at Cheoncheon gauge station. It is considered that the suspended sediment load of 2003 showed the highest due to rainfall amounts and rainfall intensity in using SWAT model. The results of suspended sediment modeled in this study can be applied to the decision-making support data for the evaluation of soil erosion possibility and turbid water potential in the management of reservoir.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1670-1676
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• 2007

본 연구는 임진강 유역을 대상유역으로 대표지점을 선정하고 각 지점의 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 유사 유출량 추정, 하상 상승 및 유수소통단면 축소에 따른 홍수범람규모의 증대, 저수지 용량 감소 및 상수원 취수구 매몰 등의 원인인 유사퇴적에 대한 신뢰성 있는 자료를 실측하여 제시하고자 한다. 실측된 유사량의 특성을 알아보고자 각 대표지점 별로 동일한 유량 시 유사량을 비교하여 유사량과 각 지형 인자들과의 상관관계를 분석함으로써 임진강 유역의 특성이 반영된 유사량 산정에 관한 기초이용 자료로 활용 제시하여 수자원 개발 및 관리에 보다 효율적으로 적용하는데 목적이 있다. 임진강 유역의 대표지점으로는 적성, 군남, 전곡지점을 선정하였고, 임진강 유역 대표지점의 특성으로는 적성지점(유역면적:$6,800.2km^2$, 유로연장:224.5km), 군남지점(유역면적:$4,228.5km^2$, 유로연장:204.9km), 전곡지점(유역면적:$2,152.9km^2$, 유로연장:133.0km)이다. 총유사량의 산정은 부유사와 소류사의 양을 더하여 산정하는 것이 가장 이상적이나 소류사의 채취가 어렵고 정확도가 떨어지기 때문에 채취한 부유사량에 수정 아인쉬타인 방법 등을 이용하여 구한 소류사를 더해 총유사량을 추정하는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 임진강 유역에서는 실측한 부유사량에 수정 아인쉬타인 방법으로 추정한 소류사량을 더한 총유사량을 구하여 분석하였고, 기타 다른 유사량산정 공식들과 비교 분석하여 보았다. 부유사 농도분석 방법으로는 저농도(10,000ppm)인 시료에 적합한 여과법을 이용하여 분석하였으며, 유사 입경분포 분석방법으로는 BW관 방법을 이용하여 분석하였다. 현재까지 국내 외적으로 하천 유사량 산정과 관련된 많은 경험식들이 제시되고 있다. 하지만, 외국의 충적하천에 기초하여 개발되어진 유사량 공식들을 우리나라 하천에 무분별하게 적용하는 것은 위험스러우며, 유사량 산정 결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 무엇보다 우리나라 하천의 지형, 수리, 수문학적 요소들이 유사 특성에 미치는 영향을 알아야 한다. 그러므로, 본 연구에서는 실측을 통한 유사량 값을 하천의 지형, 수리, 수문학적 요소들과 비교 분석하여우리나라 하천에 맞는 유사특성을 알아보고, 기타 총유사량산정 공식을 이용하여 실측한 유사량과 비교 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2000.05a
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• pp.553-558
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• 2000

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.15 no.8
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• pp.544-555
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• 2015

This study aims to derivate of the relationship and rating curve for the flow discharge-total sediment using the measured field data from the main points of small-medium stream reaches in agrarian basin. The total sediment of measured data are obtained by bed load added to suspended load which analyzed using the particle size distribution curve of sieve test and the dry or the filtration method from the collected samples by samplers (DH-48, D-74 and BLH-84, BL-84) at the stream bed and the depth-averaged concentration, respectively. These field data had been collected from August 2012 to September 2014 at the seven measuring stations of the national-local channel reaches of the four study streams in the Nonsan river systems of agrarian basin. As a result, the relationships and the rating curve for the flow discharge-total sediment are derived as a function pattern of power law by analyzing on a distribution characteristic of the database set and it will be used as a useful tool to analyze erosion, deposition, and transportation in theoretical research as well as in practical application of the hydraulic sedimentation engineering.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.133-133
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• 2017

홍수에 의해 유역에서 발생하는 유사량을 정량적으로 평가하고 예측할 수 있는 방안을 마련하는 것은 통합적인 유역 유사 관리 계획에 있어서 중요하다. 하천에서의 부유사량과 소류사량을 포함한 총유사량의 추정은 하천 유사연구의 기본과제이다. 미계측 유역의 효과적인 총유사량 관리를 위해 유실된 토양 중 얼마나 유역의 최종 유출구로 유입되는지 모의하기 위해 유사전달율(Sediment Delivery Ratio: SDR) 회귀식을 개발할 필요성이 있다. 본 연구에서는 유량조사사업단에서 운영 중인 수위측정소를 대상으로 토양침식량과 유량-총유사량 관계곡선식을 통해 총유사량을 산정하였다. 또한 유역의 다양한 유사전달특성과 유사전달율과의 상관관계분석을 통해 최종적으로 유의한 인자를 바탕으로 유사전달율 다중회귀공식을 개발하였다. 본 연구 결과 실측 기반으로 산정된 연도별 유사전달율과 회귀식을 통해 예측된 연도별 유사전달율 상관분석 결과 $R^2$, NSE 모두 0.80 이상을 보여 높은 상관관계를 나타내었으며 예측된 유사전달율을 통해 산정된 총유사량 또한 실측 총유사량과 상관분석 결과 $R^2$, NSE 모두 0.80 이상을 보여 높은 상관관계로 나타나 본 연구에서 개발된 회귀식의 적용 가능성이 있는 것으로 판단된다. 본 연구는 국내 유역 및 하도유사 관리의 방향성 설정차원에서 의미가 있으며 국토관리 및 하천관리를 위한 관련 기술이 한 단계 빨리 나아갈 수 있는 좋은 연구로 사료된다.