• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.590-590
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• 2015

본 연구는 집중호우에 의한 홍수예측 및 소유역의 유출거동에 대한 수문학적 민감성(susceptibility) 규명을 목적으로 강우강도, 지속기간 및 토양포화도 변화에 따른 홍수유출특성을 분석하여 유역의 유출거동 민감성을 표출할 수 있는 노모그래프를 개발하였다. 개별 홍수사상에 대한 유출거동 특성 분석을 위하여 한국건설기술연구원의 대표 시험유역인 설마천 유역의 과거 17년간(1996 ~ 2012)의 10분 간격의 강우량 및 유출량 자료를 수집하여 홍수유출해석을 수행하였다. 설마천 시험유역의 일누가강우량 100mm 이상, 50개 홍수사상에 대한 홍수유출해석은 유역 물순환 해석모형인 CAT(Catchment hydrological cycle Assessment Tool)을 이용하였으며 모의결과를 바탕으로 홍수사상별 지체시간, 강우강도, 지속기간 및 토양포화도 변화에 따른 홍수유출특성을 상세히 분석하였다. 이 중에서도 지체시간은 유역반응을 나타내는 시간변수로서 수문모델링 및 홍수량예측에 매우 중요한 요소이다. 특히, 강우량에 대한 홍수량의 반응이 빠른 소유역의 경우에 홍수량예측에 큰 영향을 미친다. 따라서 강우강도, 지속기간, 토양포화도의 변화량에 대한 지체시간의 거동을 R 프로그래밍 언어 및 3D Surfer를 이용하여 분석한 후 최종적으로 소유역의 홍수유출 특성을 나타내는 3차원 홍수 유출특성 노모그래프를 개발하였다. 분석에 사용된 R 프로그래밍 언어는 통계 계산과 그래픽을 위한 프로그래밍 언어이자 소프트웨어 환경으로 데이터의 조작 및 수치연산, 시각화를 수행할 수 있는 기능을 여러 패키지를 통해 구현할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 R을 이용하여 10분 단위의 강우 및 유출량 자료를 1시간 및 1일 자료로 구축하고 17년간의 과거 홍수사상을 분리하여 추출하는 R 홍수유출해석 시스템을 개발하였으며 추출된 홍수사상을 관측 유출량 및 관측 토양수분을 포함하여 시각화함으로써 강우 및 토양수분 변화에 따른 소유역의 유출거동 민감성을 확인할 수 있었다. 분석 결과, 지체시간은 강우지속기간 및 토양포화도에 민감한 거동특성을 나타냈으며 토양포화도는 첨두홍수량의 변화에 민감한 영향을 주는 것으로 확인되었다. 개발된 3차원 홍수유출특성 노모그래프는 유역의 규모 및 지형물리학적 특성에 따라 다양하게 나타날 것으로 판단되며 여러 계측유역에 적용함으로써 유역별 홍수유출 반응특성을 정량화할 필요가 있다. 즉, 강우강도, 지속기간, 지체시간, 포화도 등의 변화에 따른 유역의 홍수유출 반응특성을 규명함으로써 미계측 유역의 홍수량예측 실무에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.41 no.6
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• pp.655-662
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• 2021

This study aimed to estimate exploitable groundwater for the sustainable supply of groundwater in the Jinju region of South Gyeongsang Province. As an integrated hydrologic analysis model, SWAT-MODFLOW was used to estimate the distributed groundwater recharge in consideration of land use and soil distribution. As a result of calibration of the model, the coefficient of determination between the observed flow and the simulated flow was 0.75-0.80, which was good. The simulated groundwater recharge rate showed a spatio-temporal distribution due to heterogeneous watershed characteristics. The amount of groundwater recharge shows lower values over winter and spring, but it increases according to the pattern of precipitation in summer and autumn. The calculated average annual groundwater recharge was compared with the result using the baseflow separation method of natural flow, and the deviation of both results was small, within 3 %, confirming the validity of the estimated groundwater recharge. Exploitable groundwater is defined as the amount of recharge corresponding to low flow with 10 years of return period. Therefore, in this study, 14.2 % of the annual precipitation was found to be exploitable as a result of calculating the amount of recharge at a 10-year frequency using a statistical frequency analysis technique.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.5
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• pp.335-346
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• 2017

This study generated the radar-based forecasted rainfall using spatial-scale decomposition method (SCDM) and evaluated the hydrological applicability with forecasted rainfall by KMA (MAPLE, KONOS) in terms of urban flood forecasting. SCDM is to separate the small-scale field (convective cell) and large-scale field (straitform cell) from radar rainfield. And each separated field is forecasted by translation model and storm tracker nowcasting model for improvement of QPF accuracy. As the evaluated results of various QPF for three rainfall events in Seoul and Metropolitan area, proposed method showed better prediction accuracy than MAPLE and KONOS considering the simplicity of the methodology. In addition, this study assessed the urban hydrological applicability for Gangnam basin. As the results, KONOS simulated the peak of water depth more accurately than MAPLE and SCDM, however cannot simulated the timeseries pattern of water depth. In the case of SCDM, the quantitative error was larger than observed water depth, but the simulated pattern was similar to observation. The SCDM will be useful information for flood forecasting if quantitative accuracy is improved through the adjustment technique and blending with NWP.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.3 s.134
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• pp.423-436
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• 2003

The objective of this study is to propose an automatic parameter estimation scheme considering runoff components of Tank model. It estimates model parameters by Powell's automatic algorithm based on the runoff component separation of the observed hydrograph by using digital filter method. The selected study areas are the 4 main dam sites on the Han River. The simulated flows are compared with the observed flows depending on whether runoff component consideration or not. As a result, the estimated model parameters from classical Powell's method only can relatively well simulate the time variation of total runoff, but gives poor runoff component simulations. Therefore, it can be concluded that the proposed automatic parameter estimation scheme in this study Is more reliable and objective.

• Journal of Wetlands Research
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• v.11 no.3
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• pp.1-8
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• 2009

The groundwater dependent ecosystem associated with a natural stream is the area where mixing and exchange of surface water and groundwater occurs due to large chemical and hydraulic gradients. Surface-groundwater interactions play an important role in biogeochemical processes in groundwater dependent ecosystems and make this area a hydro-ecological hot spot. The objective of this study is to characterize the groundwater dependent ecosystem in a natural stream where nitrate contamination of stream water is observed by means of hydrogeological, chemical, and biological methods. In this study, vertical flow exchange(hyporheic flow) rates between stream and groundwater were estimated based on vertical hydraulic gradients measured at mini-piezometers of various depths. To investigate the biological natural attenuation potential, biological analyses using polymerase chain reaction(PCR)-cloning methods were performed in this study. Results show that the veritical hyporheic water fluxes affect nitrate concentrations and bacterial densities in groundwater dependent ecosystems to some degree. Also, denitrifying bacteria were identified in hyporheic soils, which may support the biodegradation potential of the groundwater dependent ecosystems under certain conditions.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.30 no.3
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• pp.303-314
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• 2020

Bottled water companies submit monthly hydrologic data including periodical environmental effects investigation, daily water production capacity, water production, water level, water chemistry (pH, EC, temperature) per hour and strictly manage groundwater by periodical analyses. Thus few problems concerning drawdown due to excess intake of groundwater take place. Nevertheless, bottled water companies are imprinted as a contribution to civil affairs resulted regarding groundwater near the companies. Therefore, a new method is required during water balance analysis in environmental effects evaluation, which should be compatible with the evaluation by hydrologic experts as well more accessible to non-experts. In this study, water level of surface water and recharge rate in subcatchment where water production wells are located were measured and monthly baseflow rates were separated from normal streams. Besides, recharge properties of groundwater and surface water in the same catchment area were estimated using analyses of oxygen and hydrogen isotopes in groundwater (production well), surface water, and rainfall.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1183-1186
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• 2008

지속시간과 생기빈도에 따른 홍수량 산정은 여러 수문분야 적용에 있어 매우 유용하며 홍수관련 설계인자를 첨두홍수량 중심에서 지속시간에 대응하는 홍수량으로 확장할 필요가 있다고 하겠다. 본 연구에서는 한강유역 관측 홍수량의 홍수량-지속기간-빈도 분석을 위하여 샘플지역인 한강대교와 여주 지점의 수위자료와 수위-유량 관계식을 사용한 유출량 자료를 활용하여 경험적 QdF곡선과 이론적 QdF모형을 제시하였다. 지속시간에 따른 분석을 위하여 이동평균자료를 사용하여 획득된 지속기간별 연 최대홍수량 자료를 추출하였다. 한강대교 QdF 곡선의 변동특성은 지속기간과 재현기간이 증가함에 따른 최대홍수량 변화폭이 크게 증가하지 않음을 나타내고 이는 한강대교 지점의 유량이 대표하는 유역이 매우 크며 상류의 댐에 의한 홍수통제 등 인위적 영향에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 유역 환경변화로 인한 자료 특성변화에 대한 영향 분석을 위하여 댐건설 전후를 분리한 자료를 이용한 QdF 곡선을 작성, 분석하였다. 댐 건설 전후 강수 자료 자체의 특성 변화와 댐 건설 후 자료기간의 한계를 가짐에도 불구하고 분석결과 댐건설 전후 자료에 대한 QdF 곡선은 댐건설로 인한 유출량 영향 파악을 가능케 하였다. 여주 지점의 QdF 곡선은 지속기간과 빈도변화에 따른 변화양상이 대상 지역 계획홍수량을 넘어서는 자료가 많음을 보였다. 이는 유출량 산정을 위해서 제시된 수위-유량 관계식의 적용범위를 넘어서는 값의 발생으로 인한 인위적인 조정에 기인한 것으로 판단된다. 그러므로 지점별로 분석자료의 타당성 및 정상성을 점검하고 자료에 타당한 개선된 QC과정이 필요함을 알 수 있다. 충주댐 건설전후의 여주 지점 QdF 분석 결과는 특히 댐 건설 후 QdF 곡선의 변화 양상은 댐 건설 후 자료에 대한 새로운 형태의 이론적 QdF모형 제시가 필요함을 보여주었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.436-436
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• 2011

팔머가뭄지수(Palmer Drought Severity Index, PDSI)는 미국의 서부 캔자스와 아이오와 지역을 기반으로 Palmer(1965)에 의해 개발된 가뭄지수이다. PDSI는 가뭄을 정량적으로 표현하기 위해 제안된 최초의 포괄적인 가뭄지수라 할 수 있으며, 하나의 기상인자가 아닌 수문순환을 구성하는 여러 가지 인자들의 복합적인 작용에 의해 가뭄이 나타난다는 점에 착안하고 있다. Palmer(1965)는 캔자스와 아이오와 지역의 자료를 이용하여 산정된 수분 편차지수를 이용하여 가뭄지속기간에 대한 합을 산정하고 각각의 지속기간별로 가장 작은 값의 분포를 검토한 후 이를 기반으로 가뭄심도 분류를 위한 가뭄단계를 제시하였으며, 수분편차지수와 이전 월의 PDSI를 이용하여 분석 대상 월의 PDSI 산정을 위한 관계식을 유도하여 제시하였다. Palmer(1965)는 최대 가뭄지속기간에 대한 검토를 통해 유도된 가뭄지수 산정공식을 가뭄기 및 습윤기에 관계없이 동일하게 적용하였다. 그러나 습윤기의 경우 가뭄기간에 대해 분석된 직선과는 다른 패턴을 보일 수 있으며, 이로 인해 습윤 상태에 대해 산정된 지수는 실제 상황과 다른 결과를 나타낼 가능성이 있다. Wells 등(2004)은 이러한 점을 고려하여 가뭄기와 습윤기에 대한 지속기간별 최대 수분편차지수의 합을 도시한 결과를 나타낸 후 가뭄기와 습윤기의 특성이 다르게 나타남을 제시하였으며, 최종적으로 가뭄기와 습윤기에 대해 PDSI 산정공식의 지속기간 인자(duration factor)를 분리하여 산정할 수 있는 방법론을 제시하였다. 본 연구에서는 Wells 등(2004)에 의해 제시된 PDSI 산정공식 유도방법을 우리나라의 관측자료에 적용한 후 그 결과를 검토하였다. 그 결과 가뭄기의 경우 기존 Palmer(1965)의 결과와 매우 유사한 가뭄지수 산정 결과를 얻을 수 있었으나 습윤기에 대해 산정된 결과는 매우 다른 특성을 나타내고 있음을 확인하였다. PDSI는 가뭄 모니터링 및 관리를 위한 지표로 널리 이용되고 있으므로 적절치 못한 지수 값이 제시될 경우 효율적인 가뭄 대책 수립을 어렵게 하는 요소로 작용할 수 있다. 따라서 본 연구에서 제시된 결과는 가뭄관리 및 모니터링을 위해 PDSI를 이용함에 있어 보다 정확한 지표를 제공하기 위해 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.21 no.4
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• pp.305-312
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• 2011

Because groundwater recharge shows spatial-temporal variability due to climatic conditions, it is necessary to investigate land use and hydrogeological heterogeneity, and estimate the spatial variability in the daily recharge rate based on an integrated surface-groundwater model. The integrated SWAT-MODFLOW model was applied to compute physically based daily groundwater recharge in the Jincheon region. The temporal variations in estimated recharge were calibrated using the observed groundwater head at several National Groundwater Monitoring Stations and at automatic groundwater-monitoring sites constructed during the Basic Groundwater Investigation Project (2009-2010). For the whole Mihocheon watershed, including the Jincheon region, the average groundwater recharge rate is estimated to be 20.8% of the total rainfall amount, which is in good agreement with the analytically estimated recharge rate. The proposed methodology will be a useful tool in the management of groundwater in Korea.