• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.315-315
• /
• 2023

급격한 기후변화에 기인하여 전 세계적으로 거듭되는 돌발홍수로 인한 피해가 급격히 증가하고 있는 실정이다. 우리나라에서도 최근 중소 규모의 하천 뿐 아니라 도시 생활하천, 도심지 저지대에서 갑작스런 홍수와 침수로 인해 많은 인명과 재산 피해를 경험하고 있다. 이런 문제를 인식하여 최근 정부차원에서 다양한 센서와 인공지능에 기반하는 많은 인프라 및 연구 투자가 이루어지고 있지만, 높은 설치 및 운영 비용과 우리나라의 복잡한 하천 환경 특성으로 인해 소하천이나 도심지 저지대에서는 그 효율성을 제대로 발휘하지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 주변환경의 변화에 강인한 복합 센서단말을 통해, 하천 정보(유량, 유속, 수위 등)을 실시간 측정하고, 해당지역의 특성을 고려한 하천 또는 저지대의 위험도를 스스로 판단할 수 있는 기술을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 제안한 저비용 초소형의 단말 장치로 지점의 하천 정보를 실시간 측정하여 IoT망을 통해 3차원 하천 디지털트윈 모델로 전달하여, 유속과 수위를 그대로 재연함으로써, 하천 침수 위험 감시의 효율성을 검증하였다. 3차원 DEM(Digital Elevation Models) 데이터와 실제 하천을 관측한 데이터를 이용한 디지털트윈 검증 결과, 데이터 전송 지연시간을 감안하여 3초 이내에 하천의 수위와 유속이 3차원 모델에 반영되는 것을 확인하였다. 이 결과로부터 열악한 환경에서도 실시간 하천 상황을 원거리에서 모니터링 할 수 있으며, 강우와 유출에 따른 하천 홍수 메카니즘을 새롭게 시뮬레이션할 수 있는 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.62-62
• /
• 2018

무선영상취득시스템(WIA 시스템, Wireless Image Acquisition System)은 라즈베리 파이에 전용 카메라와 WiFi 모듈을 장착하여, 하천의 영상을 실시간으로 촬영하여 무선으로 서버로 전송하는 시스템이다. 이 시스템이 갖는 가장 큰 이점은 시스템을 구성하는 비용이 매우 저렴하다는 점이다. 라즈베리 본체와 카메라 모듈, WiFi 모듈 모두 매우 저렴하고, 또 사용하는 전력이 작아서 상용 전원이 아닌 태양광 발전이나 배터리 등을 이용할 수 있다. 따라서 비용과 장소에 구애받지 않고 손쉽게 어디든지 설치하여 하천의 상시 감시나 계측에 활용할 수 있다. 또한, 상용 전원을 이용하지 않아도 되기 때문에, 산간벽지나 오지 등의 소하천 관리에도 적합하다. 본 연구에서는 이 WIA 시스템을 경상남도 김해시의 대청천에 적용하여 홍수 시 하천의 수표면을 촬영하고, 촬영된 동영상을 분석하여 수위와 유속을 동시에 계측하여 유량을 산정하였다. 라즈베리 파이에 $640{\times}480$ 화소의 카메라를 장착하여 10분 간격으로 10초간의 동영상을 촬영하고, 이를 WiFi 모듈을 이용하여 무선으로 서버로 전송한다. 전송된 동영상을 분석하기 전에 설치 지점의 3차원 좌표 변환 자료와 횡단면 좌표를 입력하여 대상 지점의 측정 매개변수를 설정한다. 즉, 이들 자료에서 영상 내의 표정점과 측정선을 설정해 둔다. 그 다음, 전송된 동영상을 시공간 영상으로 만들어 수위를 분석한다. 비슷한 방법으로 동영상에서 유속을 분석하고, 분석된 수위와 유속, 그리고 미리 설정된 횡단면 좌표를 이용하여 유량을 산정해 낸다. 설치된 WIA 시스템을 실제로 운용하여, 2017년 9월 11일의 06:10~19:00의 호우 사상 전체를 분석하였다. 10분 간격으로 촬영된 10초간 동영상 중에서 적절한 분석이 가능한 영상 77개에서 수위와 유속을 분석한 결과, 최대 수위는 0.746 m(간이수위표 기준), 최대 유속은 0.962 m/s, 최대 유량은 $12.977m^3/s$에 이르렀다. 지점 특성상 다른 유속계를 이용한 검증은 사실상 불가능하였다. 또, 하폭이 넓어서 일출 전과 일몰 후의 촬영 자료는 분석이 어려운 점이 있다. 이러한 기술적 문제들을 보완하면, WIA 시스템을 이용한 소하천의 수위와 유속 측정 시스템은 경제성이고 효율이 높은 관측시스템으로 유망할 것으로 기대된다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
• /
• v.29
• /
• pp.11-19
• /
• 2011

This research gives weight to establish practical improvement based on analysis of the landscape ecological character and value to realize the importance of small wetland and stream in cultivated areas functioning as a residual landscape element in rural landscape and to deal with ecological depression effectively. The results of summary are as follows. 1) The results of landscape ecological character analysis of wetlands biotop in total of 7 sites, for example, size of surface in site 5 was widely formed about $10,600m^2$, which was assessed satisfactory in terms of slope of waterfront, width of hedgerow, vegetation condition of composition and so on. Also, The number of flexibility showed 2 in site 8-1, the highest, and morphological diversity showed 1.47, the highest. 2) The results of problem analysis of wetland biotop, most of wetlands are analyzed that the width of hedgerow was below 1m. Also, the 4 wetlands in site 8 are appeared that hard to live slope vegetation in there because of slope of waterfronts are above $45^{\circ}$. 3) The results of landscape ecological character analysis of stream in total of 6 sites, for example, width of waterfront in site 4 showed 55m, the widest, and investigated consist of natural ingredients such as soil, rock, gravel. However, width of waterfront in site 2-2 showed 4m, the narrowest, and inclined angle of slope was formed a right angle. 4) The results of problem analysis of stream, width of waterfront hedgerow in site 2-1 showed about 5m, which was very narrower than width of waterfront, and toxic chemicals discharged from near cultivated area without any filtering. Also, all areas of site 2-2 was formed concrete, and was assessed dissatisfactory in terms of capacity of nature purification, flood control, habitat living space because of straight stream. 5) Based on the result above landscape ecological character and problem analysis, main improvement guidelines are set in terms of shape, vegetation, topography in case of wetlands, and which are set in terms of vertical, horizontal structure in case of stream.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.1169-1173
• /
• 2005

자연현상의 강우와 유출관계를 규명하는 일은 상당히 복잡하고 어려우며 대부분의 하천이 충분한 수문정보가 부족하기 때문에 수문학적인 문제의 해결을 위한 보다 정확하고 신속한 방법이 필요하다. 지리정보시스템 (Geographical Information Systems; GIS)은 강우-유출 등 수문학적 모델링에 있어서 많은 새로운 방법을 연구할 수 있다. 우리나라 소하천 유역은 아직 수위나 유량 관측이 행해지지 않은 미계측유역이 있어 홍수시 정확한 유출량 추정이 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 GIS와 WMS를 이용하여 지형특성인자값을 산정하고, 유역특성인자들을 IHP 대표유역인 설마천 유역에 적용하여 DEM 격자크기별 지형특성인자값을 비교하고, HEC-HMS 수문모형을 이용하여 유출수문곡선을 모의하고 이 결과와 실제 수문곡선과의 비교를 통하여 설마천 유역의 적정한 DEM 격자크기를 결정해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.1280-1284
• /
• 2008

본 연구는 국내 대표적인 산지 소하천 유역인 설마천 유역을 대상으로 한국형 준분포형 장기유출모형인 SWAT-K를 이용하여 각 수문성분별 특성을 살펴본 것이다. 설마천 유역은 현재 한국건설기술연구원의 시험 유역으로 운영되고 있으며 다년간의 수문성분 관측값을 보유하고 있어 소규모 산지 유역의 수문특성을 분석하기 위한 적지로 판단된다. 분석기간은 2004년 $\sim$ 2006년까지로 정하였으며, 강수와 증발산은 현지 계측자료를, 기상자료는 최인접 기상관측소인 동두천 관측소의 자료를 활용하였다. 특히 급경사 산지에서의 적절한 유출해석을 위해 경사와 경사장간의 회귀식을 반영하여 HRU별로 보정을 수행하였다. 전적비교의 관측유량자료를 이용한 검증결과는 매우 양호하였으며, 증발산 관측치와 모의치를 비교하여 계산된 수문성분비의 적정성을 검토하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.30 no.1
• /
• pp.75-82
• /
• 1997

The stream morphologic characteristics of Wonju stream with small watershed are developed with a regular correlation referred to the Horton-Strahler's lows of stream order. Using Manning's formula and the discharges simulated by NWS-PC rainfallrunoff model that has been applied to the adjacent basin for model calibration and verification, the hydraulic characteristics at Wonju bridge are investigated. The peak discharge and the time to peak of unit hydrograph are analyzed by the calculated geomorphologic parameters. Rather primitive as this study is, these results are provided to be used for geomorphologic instantaneous unit hydropraph of ungaged basins including this study area. Through the reestablishment of rating curve and hydrograph with continuous field observations, the hydrologic and hydraulic characteristics of Wonju stream must be presented.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.345-350
• /
• 2005

본 연구는 하천연안에 위치한 소지류 하구부의 제방파괴로 인하여 외수위의 영향을 받는 제내지가 본류하도의 배수(back water)영향과 내수유입으로 침수역이 발생하게 되며, 이때에 홍수범람역의 범위와 배수시간을 분석$\cdot$검토하여 침수피해를 저감시키는 방법을 모색하고자 하였다. 소하천유역의 침수상태해석을 위해 제내지측 침수역을 지류하도로 취급하여 두 개의 하천이 합류하는 조건으로 분석을 실시하였다. 이때 HEC-RAS를 이용하여 침수구역의 부정류 해석을 실시하였으며, 제내지의 침수 및 배수특성을 파악하기 위하여 본류하도의 홍수규모 즉, 홍수량(위)에 따른 제내지 침수역의 배수영향 범위를 추정하였고 파제부의 내수배제 시간을 해석하여 침수피해를 경감시킬 수 있는 파제부의 구조적인 개선방안을 분석$\cdot$검토하였다. 그 결과 파제로 인하여 제내지가 본류하도의 외수위에 영향을 받으면서 제내지에 침수가 발생하는 소하천유역에서는 파제부의 범위에 따라 내수배제 능력과 배수영향을 동시에 분석하여 제내지에서 효과적인 내수배제능력을 가지면서 배수영향을 최소화하는 최적의 조건을 얻을 수 있었다.

• Water for future
• /
• v.19 no.2
• /
• pp.157-166
• /
• 1986

The objective of this study was to determine the best representative synthetic unit hydrograph that is applicable to ungaged small watershed. A typical unit hydrograph was established with the actual data from a small watershed. Four currently well-known methods for analyzing ungaged small watershed, including Snyder's, Clark's S.C.S. and Nash methods, were evaluated with the data from the same small watershed. The following observations were noted from the analysis of four methods. The Snyder's method yielded the similar peak discharge value as the typical unit hydrograph. With co-ordinates of three discharge values, i.e. 25%, 50% and 75% of peak discharge, were not adequate for deriving a typical unit hydrograph in ungaged small watershed. With Clark's method there shall be some way of obtaining the exact base length of time area diagram and isochrone of each reach of the stream. With Nash method peak discharge and base flow time are affected by the storage constant and gamma function argument; therefore, for deriving a more reliable and workable unit hydrograph one needs to select for the better estimation of storage constant and gamma function argument. In S.C.S. method peak discharge is directly related to the watershed area and inversely related to the time of peak diacharge. Therefore area with faster peak discharge yielded the higer peak discharge value. Although the peak discharge value obtained frome the S.C.S. method higher than the value obtained from the unit hydrograph developed from the actual data, this method contains a number of advantageous factors. The peak discharge value and the time of peak discharge can be claculated easity from the morphological characteristics of the watershed, and in S.C.S method co-ordinates of the unit hydrograph can be calculated easily from that of the dimensionless unit hydrograph. When the four currently used methods were evaluated with a typical unit hydrograph obtained from the actual data, the S.C.S method was show to be the best method in deriving a synthetic unit hydrograph for ungaged small watershed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.1792-1796
• /
• 2009

본 연구는 신뢰성 있는 수문자료를 지속적으로 축적하여 설마천 시험유역의 물순환 과정을 규명하는데 있다. 2008년에도 지속적인 수문관측으로 자료의 품질 향상을 위한 관측기기의 유지관리와 수집된 자료의 처리절차를 통하여 산지 소하천 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 수문자료 정보시스템을 통해 관측자료와 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 유출특성을 분석하였다. 또한, 유량측정성과의 불확실도 분석을 통하여 측정한 유량자료의 정확도 제고와 현장의 유량자료의 정확도를 개선하기 위하여 유량정보시스템을 운영하였다. 설마천 시험유역에서 축적된 수문자료는 자료의 공유를 통하여 자료의 검증을 확보함과 동시에 시험유역의 연구성과가 수자원 개발 분야에 활용될 수 있도록 지속적이고 안정적인 자료확보와 수문관측 기술개발을 위한 기반구축이 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.349-353
• /
• 2019

우리나라는 전 국토의 70%가 산지이고 하천경사가 다른 나라에 비해 상대적으로 급하여 홍수 관리에 매우 불리한 조건을 가지고 있으며, 특히 홍수기간의 집중호우 및 돌발홍수는 인명과 재산의 막대한 피해를 입히고 있다. 최근은 기후변화로 인하여 극심한 홍수, 가뭄 등 재해의 발생빈도가 증가하는 추세로 기후변화의 영향을 최소화할 수 있는 수재해 방재관리가 필요한 상황이다. 중 대하천의 경우에는 비교적 수재해 방재관리가 잘 이루어지고 있으나, 소하천(일부 중하천 포함)의 경우에는 취약한 구조를 보이고 있다. 특히 홍수기간(7월~9월)의 인명과 재산의 피해는 주로 소하천 위주로 발생하고 있으며, 사전 사후의 체계적인 대응이 이루어지지 못하고 있다. 수재해 방재관리를 위해서는 일차적으로 수문자료의 획득에 있으며, 그 이후 해당유역에 적합한 수재해 대응을 위한 체계적인 방법론과 방재시스템 개발 운영이 수반되어야 안전한 방재관리를 할 수 있다. 따라서 수재해 방재관리 체계를 구축하기 위해서는 중 소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중 소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 시험유역(유역면적 $8.48km^2$, 유로경사 2.15%, 경기도 파주시 적성면 소재)의 신뢰성 높은 2018년 관측자료를 이용하여 강우특성, 유출특성, 증발산량과 지하수 함양량 산정 등 수문특성을 분석하였으며, 2017년 관측결과와 비교하였다. 강우특성 분석으로는 호우사상 분리, 주요 호우사상 분석, 지속기간별 최대강우량, 시간분포 등이 있다. 2018년은 2017년보다 최대 강우지속기간은 작게, 평균 강우지속기간은 크게 나타나며, 최대 강우강도와 평균 강우강도도 크게 나타나는 호우의 특징을 보인다. 2018년 지속기간별 최대강우량의 경우 지속기간 1시간까지는 2017년과 유사한 패턴을 보이나 그 이후는 많은 강우량을 보인다. 2018년의 하천유출률은 58.1%로 2017년 연간 유출률인 64.8% 보다는 적은 유출률을 보인다. 이의 원인으로는 연간 총강우량은 2017년보다 397.9mm 많으나 2018년의 7월~8월 집중호우기간의 강우량이 2017년 7월~8월 강우량보다 적어 하천유출에 적게 기여한 결과로 판단된다. 2018년의 증발산량(555.8mm)과 지하수 함양량(32.0mm)은 2017년의 증발산량(328.8mm)과 지하수 함양량(24.8mm)보다 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 이와 같이 산정된 수문자료는 수재해 방재와 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 수재해 방재관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있으므로 지속적인 시험유역의 운영은 매우 필요하다.