• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.130-130
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• 2020

수자원장기종합계획에 따르면 전국 지하수위는 지하수 이용의 지속적인 증가와 도시화에 따른 지하수 함양감소 등으로 최근 매년 조금씩 감소하고 있다. 특히, 환경부의 지하수조사연보(2018)에 따르면 남한강하류 중권역은 한강수계 전체 지하수 사용량의 약 34.5 %를 차지하고 있는 것으로 분석되었으며, 2009년에 비하여 2017년의 지하수위는 1.4 m의 감소 되었다. 본 연구는 한강유역에서 지하수 개발밀도가 높은 이천시에 위치해 있는 복하천 유역(303.8㎢)을 대상으로 지하수위 감소에 따른 기저유량 변동특성을 파악하기 위하여 SWAT-MODFLOW(Soil And Water Assessment Tool-MODFLOW)을 적용하고자 한다. SWAT-MODFLOW는 준분포형 장기유출모형 SWAT과 3차원 분포형 지하수 모의가 가능한 MODFLOW를 연계한 모형이며, MODFLOW만으로는 해결할 수 없는 일별 지하수 함양량의 분포와 SWAT만으로는 계산 불가능했던 지하수위의 시공간 분포를 보완하여 재생함으로써 두 모형의 한계를 극복한 모델이다. SWAT의 검보정 결과로서는 RMSE는 10.6 mm/day, NSE는 0.72, R²는 0.69 효율이 나타났으나, 지하수 유출이 보정되지 않아 MODFLOW의 입력자료인 토양두께(m), 수리전도도(m/day), 비저류량(1/m), 비산출율을 토양통에 따라 분류한 해외논문(Steven et.al 2005) 자료를 산정하여 SWAT-MODFLOW 두모형을 연계한 프로그램에 입력하여 지하수 유출을 보완하였고 SWAT과 SWAT-MDFLOW 지하수 유출량 비교뿐만이 아닌 SWAT-MODFLOW의 출력자료인 지하수위 및 지하수 충진량을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.118-118
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• 2021

최근 지구 온난화 현상으로 인한 기후변화로 이상기후 현상이 발생하고 있으며 이로 인해 장기적으로 폭염의 빈도 및 강도 상승에 따른 가뭄 피해 우려가 증가하고 있다. 농업 가뭄은 강수량 부족, 토양 수분 부족, 저수량 부족 등 농업분야에 영향을 주는 인자들과 관련되어 있어 농작물 생육 및 수확량 감소를 야기한다. 우리나라는 논농사가 주를 이루고 있어 국내 농업 가뭄은 주수원공인 농업용 저수지의 가용저수용량으로 판단 가능하다. 따라서 안정적인 농업용수 공급을 위해 수리시설물의 모니터링, 공급량 등의 분석이 이루어져야 하며, 농업 가뭄에 대비하기 위해 농업용 저수지의 가용저수용량 파악이 필요하다. 수자원 분야에서 지점자료의 시·공간적 한계점을 보완하기 위해 인공위성 자료를 활용한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 위성영상 자료 및 딥러닝 기반 알고리즘을 적용하여 농업용 저수지 수표면 탐지 및 시계열 분석을 목적으로 한다. 위성영상 자료는 5일 주기 및 10 m 공간해상도를 가진 Sentinel-2 위성영상 자료를 활용하고자 하였으며, 딥러닝에 적용하기 위하여 100장 이상의 영상 이미지를 구축하였다. 딥러닝 기반 알고리즘으로는 Convolutional Neural Network (CNN)을 활용하였으며, CNN은 주로 이미지 분류나 객체 검출 문제를 해결하기 위해 제안된 모델로 최근 픽셀 단위로 분류가 가능한 알고리즘이 개발되어 높은 정확도의 수표면 탐지가 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 CNN 기반 수표면 탐지 알고리즘을 개발하여 Sentinel-2 영상 기준 경기도 안성시를 대상으로 소규모 농업용 저수지의 수표면적에 대한 시계열 데이터를 분석하고자 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.5D
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• pp.749-757
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• 2008

Recently, flood damages have increased with heavy rainfall and typhoon influences, and it requires that visualization information to the flood inundation area of downstream in dam discharge. This study developed 3D GIS system that can visualize flood inundation area for Namgang Dam downstream. First, DEMs extracted from NGIS digital maps and IKONOS satellite images were optimized to mount in iWorld engine using TextureMaker and HeightMaker modules. And flood inundation area of downstream could be efficiently extracted with real-time flooding water level using Coordinate Operation System for Flood control In Multi-reservoir (COSFIM) and Flood Wave routing model (FLDWAV) in river cross section. This visualization information of flood inundation area can be used to examine flood weakness district needed in real time Dam operation and be applied to establish the rapid flood disaster countermeasures efficiently.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.355-355
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• 2022

기후변화에 의한 이상가뭄 발생 등을 대비하기 위한 비상용수 또는 대체수자원으로서의 지하수 개발수요가 증가하는 추세에 따라 기저유량 확보 및 수질 개선 방안을 수립하는 것은 지속가능한 수자원 이용·관리 측면에 있어서 매우 중요하다. 지하수 및 기저유량 확보 및 수질 개선을 위해서는 지표-지하수 통합 관리가 필요하며 이를 기반으로 지하수 및 기저유량 변동에 대한 인과관계 파악 및 구체적인 조사가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지표-지하수에 대한 계절적·시공간적 변동성을 잘 모의할 수 있는 통합 모델을 기반으로 지하수위 변동을 포함한 물수지 분석과 장·단기 유출해석이 정량적으로 분석하고자 하였으며, 평창군 대화면, 만대지구, 신둔천 유역을 대상으로 간벌, BMP, LID를 비롯한 다양한 시나리오에 따른 기저유량 및 수질변화 그리고 오염특성 파악을 수행하였다. 본 연구에서는 지표-지하수 통합 모델링을 위하여 SWAT-MODFLOW 모형을 활용하였으며, 간벌 시나리오의 경우 모형 Source code를 수정하여 간벌의 효과를 모의할 수 있도록 수정하였다. 또한 BMP와 LID의 경우 각 HRU별로 저감시설에 대한 효율 및 매개변수 조정을 통해 효율을 모의하였다. 모형의 입력자료 구축을 위하여 지표 모형의 경우 DEM, 토지이용도, 토양도를 활용하였으며, 지하수 모형의 경우 지하수기초조사자료에 수록된 수리전도도, 비산출율, 비보유율 조사결과를 활용하여 입력자료를 구축하였다. 그 결과 간벌시나리오의 경우 건기시 최소 6.7% 이상의 하천유량, 22.56% 이상의 기저유량, 그리고 0.3 m 이상의 지하수위 확보가 가능한 것으로 나타났다. BMP의 경우 유역면적의 약 7%에 BMP가 설치된 것으로 나타났으며, 이에 따른 하천 말단 SS저감효율은 6.7%로 나타났으나 유량에서는 큰 차이를 나타내지 못하였다. 마지막으로 LID시나리오의 경우 적용 소유역의 강우시 평균유량이 약 29% 감소하였으며 건기시 평균 기저유량이 약 44%이상, 평균 BFI는 약 0.13 증가한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.172-172
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• 2022

분산계수는 하천에서 오염물질의 혼합능을 파악할 수 있는 대표적인 인자이다. 특히 하수처리장 방류수 혼합예측과 같이 횡 방향 혼합에 대한 예측이 중요한 경우, 하천의 지형적, 수리학적 특성을 고려한 2차원 횡 분산계수의 결정이 필요하다. 2차원 횡 분산계수의 결정을 위해 기존 연구에서는 추적자실험결과로부터 경험식을 만들어 횡 분산계수 산정에 사용해왔다. 회귀분석을 통한 경험식 산정을 위해서는 충분한 데이터가 필요하지만, 2차원 추적자 실험 건수가 충분치 않아 신뢰성 높은 경험식 산정이 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 SMOTE기법을 이용하여 횡분산계수 실험데이터를 증폭시켜 이로부터 횡 분산계수 경험식을 산정하고자 한다. 또한 다중선형회귀분석을 통해 도출된 경험식의 한계를 보완하기 위해 다양한 머신러닝 기법을 적용하고, 횡 분산계수 산정에 적합한 머신러닝 기법을 제안하고자 한다. 기존 추적자실험 데이터로부터 하폭 대 수심비, 유속 대 마찰유속비, 횡 분산계수 데이터 셋을 수집하였으며, SMOTE 알고리즘의 적용을 통해 회귀분석과 머신러닝 기법 적용에 필요한 데이터그룹을 생성했다. 새롭게 생성된 데이터 셋을 포함하여 다중선형회귀분석을 통해 횡 분산계수 경험식을 결정하였으며, 새로 제안한 경험식과 기존 경험식에 대한 정확도를 비교했다. 또한 다중선형회귀분석을 통해 결정된 경험식은 횡 분산계수 예측범위에 한계를 보였기 때문에 머신러닝기법을 적용하여 다중선형회귀분석에 대한 예측성능을 평가했다. 이를 위해 머신러닝 기법으로서 서포트 벡터 머신 회귀(SVR), K근접이웃 회귀(KNN-R), 랜덤 포레스트 회귀(RFR)를 활용했다. 세 가지 머신러닝 기법을 통해 도출된 횡 분산계수와 경험식으로부터 결정된 횡 분산계수를 비교하여 예측 성능을 비교했다. 이를 통해 제한된 실험데이터 셋으로부터 2차원 횡 분산계수 산정을 위한 데이터 전처리 기법 및 횡 분산계수 산정에 적합한 머신러닝 절차와 최적 학습기법을 도출했다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.510-511
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• 2022

물관리기본법의 시행 및 제1차 국가물관리기본계획의 이행에 따라 물관리 자료의 정보화 요구가 증가하고 있다. 과거 농업용수관리는 기초자료의 오류, 계측데이터의 부족 등이 한계점으로 지적되었으며, 과학화·표준화된 농업용수 물수급 분석 체계 구축 및 물정보의 정확성이 요구된다. 최근 통합물관리 국가정책 대응을 위한 물수급 분석 기반 마련을 목적으로 한국농어촌공사에서는 농업용수 용 배수 계통 정밀조사, 공간자료 재구축 등을 통한 농업용수 디지털 정보체계 구축 사업이 진행되고 있다. 연속수치지형도 및 토지피복, 스마트팜맵 등의 디지털 공간자료를 수집하고 현장조사와 영농조사를 바탕으로 최신화된 용배수계통도, 수혜면적 자료를 구축하였다. 본 연구에서는 디지털화한 용배수계통도를 이용하여 수리해석 모델 기초자료를 구축하고, 들녘단위 (주·보조수원, 저수지 및 양수장 등) 용수계통도 구현함으로써 수원공별 용수공급 네트워크를 분석하고자 한다. 농업용수 공급체계 반영이 가능한 EPA-SWMM (United States Environmental Protection Agency Storm Water Management Model)을 활용하여 다양한 물공급 시나리오를 적용하여 최적의 물관리 방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 경기도 안성시 고삼저수지를 대상으로 연속수치지형도, 농경지전자지도, 고해상도 DEM 등을 활용한 디지털 조사와 수로 표고, 길이 및 너비 등 현장조사를 수행하였으며, 현장 물관리 방안을 적용하여 물분배 모의가 가능한 EPA-SWMM 기반 수원공-용수로-수혜구역을 연결하는 용수공급 네트워크를 구축하였다. 농촌용수종합정보시스템 (Rural Agricultural Water Resource Information System, RAWRIS)에서 제공하는 계측 자료를 활용하여 관개기간의 강수량, 소비수량, 증발산량, 공급량 등을 적용하여 농업용수 공급량, 배분량을 추정하였다. 본 연구의 결과는 물관리 담당자에게 상세한 현행 용수공급량 및 용수공급체계 정보 제공과 향후 국가물관리기본계획, 농어촌용수이용합리화계획의 물수급 분석 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.65 no.6
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• pp.1-13
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• 2023

Irrigation return flow plays an important role in river flow forecasting, basin water supply planning, and determining irrigation water use. Therefore, accurate calculation of irrigation return flow rate is essential for the rational use and management of water resources. In this study, EPA-SWMM (Environmental Protection Agency-Storm Water Management Model) modeling was used to analyze the irrigation return flow and return flow rate of each intake work using irrigation canal network. As a result of the EPA-SWMM, we tried to estimate the quick return flow and delayed return flow using the water supply, paddy field, drainage, infiltration, precipitation, and evapotranspiration. We selected 9 districts, including pumping stations and weirs, to reflect various characteristics of irrigation water, focusing on the four major rivers (Hangang, Geumgang, Nakdonggang, Yeongsangang, and Seomjingang). We analyzed the irrigation period from May 1, 2021 to September 10, 2021. As a result of estimating the irrigation return flow rate, it varied from approximately 44 to 56%. In the case of the Gokseong Guseong area with the highest return flow rate, it was estimated that the quick return flow was 4,677 10³ m³ and the delayed return flow was 1,473 10³ m³ , with a quick return flow rate of 42.6% and a delayed return flow rate of 13.4%.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.10
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• pp.679-690
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• 2023

Leakage is one of the representative abnormal conditions in Water distribution systems (WDSs). Leakage can potentially occur and cause immediate economic and hydraulic damage upon occurrence. Therefore, leakage detection is essential, but WDSs are located underground, it is difficult. Moreover, when multiple leakage occurs, it is required to prioritize restoration according to the scale and location of the leakage, applying for an optimal restoration framework can be advantageous in terms of system resilience. In this study, various leakage scenarios were generated based on the WDSs hydraulic model, and leakage detection was carried out containing location and scale using a Deep learning-based model. Finally, the leakage location and scale obtained from the detection results were used as a factor for the priority of leakage restoration, and the results of the priority of leakage restoration were derived. The priority of leakage restoration considered not only hydraulic factors but also socio-economic factors (e.g., leakage scale, important facilities).

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.39 no.6
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• pp.439-450
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• 2023

The Yeongsan River, a major water resource for Jeollanam-do, that is adjacent to industrial complexes and agricultural areas, is exposed to water pollution. Therefore, it is necessary to investigate the impact of water pollution incidences and prepare response systems for river environment safety for other water resources in the future. Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) was applied to the mainstream of the Yeongsan River where residential, commercial, and agricultural areas are located to analyze the behavior of pollutants conducting the scenario analysis. Considering the pollutants that affected the study area, two pollutants, oil and benzene, with different physical and chemical characteristics were selected for the analysis. As a result of comparing the actual and simulated values of the water elevation, temperature, and flow rate, it was confirmed that the model adequately reproduced the hydraulic characteristics of the Yeongsan River. The oil flow dynamics showed that an increase in flow rate led to reduction in the maximum height of the slick. Notably, the behavior of the oil was predominantly influenced by the wind conditions. In the case of benzene, lower flow scenarios exhibited decreased arrival times and residence times accompanied by an elevation in the maximum concentration levels. From the results of pollutant behavior in the study area, it is feasible to utilize the section of tributary confluence for collection and the weir area for dilution. This study enhances the understanding of the pollutant's behavior with different characteristics and develops effective control systems tailored to the physicochemical attributes of pollutants.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.1
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• pp.77-91
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• 2008

In this study, we developed a technique of applying DRASTIC, which is the most widely used tool for estimation of groundwater vulnerability to the aqueous phase contaminant infiltrated from the surface, and a groundwater flow model jointly to assess groundwater contamination potential. The developed technique is then applied to Buyeo-eup area in Buyeo-gun, Chungcheongnam-do, Korea. The input thematic data of a depth to water required in DRASTIC model is known to be the most sensitive to the output while only a few observations at a few time schedules are generally available. To overcome this practical shortcoming, both steady-state and transient groundwater level distributions are simulated using a finite difference numerical model, MODFLOW. In the application for the assessment of groundwater vulnerability, it is found that the vulnerability results from the numerical simulation of a groundwater level is much more practical compared to cokriging methods. Those advantages are, first, the results from the simulation enable a practitioner to see the temporally comprehensive vulnerabilities. The second merit of the technique is that the method considers wide variety of engaging data such as field-observed hydrogeologic parameters as well as geographic relief. The depth to water generated through geostatistical methods in the conventional method is unable to incorporate temporally variable data, that is, the seasonal variation of a recharge rate. As a result, we found that the vulnerability out of both the geostatistical method and the steady-state groundwater flow simulation are in similar patterns. By applying the transient simulation results to DRASTIC model, we also found that the vulnerability shows sharp seasonal variation due to the change of groundwater recharge. The change of the vulnerability is found to be most peculiar during summer with the highest recharge rate and winter with the lowest. Our research indicates that numerical modeling can be a useful tool for temporal as well as spatial interpolation of the depth to water when the number of the observed data is inadequate for the vulnerability assessments through the conventional techniques.