• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.284-284
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• 2023

도시 침수의 발생과 규모는 도시 유역이 가지는 짧은 도달 시간으로 인하여 주로 시단위 이하의 짧은 지속시간의 강우의 극한 및 변동성에 따라 결정된다. 미래 기간에 대하여 도시 수문 시스템의 적정성을 평가하기 위해서는 기후변화에 따른 시단위 이하 강우의 특성을 살펴보아야한다. 그러나 기후변화 영향 평가 도구로 활용되는 기후 모형들은 대부분 일단위의 결과물을 제공하여 시단위 이하의 미세 규모 강우의 특성을 나타낼 수 없다. 이에 따라 본 연구에서는 기후 모형 모의 결과와 포아송 클러스터 강우 모형을 이용하여 미래 시단위 이하 강우 시계열을 모의하는 방법을 제안한다. 첫째로, 포아송 클러스터 기반 강우 생성 알고리즘과 폭풍우 재배열 알고리즘을 결합한 최신 모형을 선정하였다. 해당 모형은 광범위한 시간 규모에서 관측된 강우량의 주요 통계와 극값을 재현할 수 있는 모형이다. 그 다음 강우 모형에 적합시킬 관측 강우량 통계(평균, 분산, 공분산, 왜도, 우기 비율)를 계산하였다. 둘째, 강우 통계 간의 선형 관계를 도출하였다. 여기서는 클러스터에 있는 모든 관측소의 통계를 사용하여 회귀의 신뢰도를 높였다. 셋째, 강우 평균 조정을 위한 Change Factor는 제어(2000~2019년) 및 미래(2041~2070년) 기간의 기후 모형 자료를 사용하여 계산하였다. 넷째, 조정된 15분 강우 평균은 관측 평균에 Change Factor을 곱하여 계산하고 조정된 강우 평균과 통계 간의 관계를 사용하여 미래 강우 통계 세트를 추정하였다. 여러 통계 세트를 생성한 후 마지막으로 미래 통계에 강우 모형을 적합시켜 최종적으로 미래 시단위 이하 강우 시계열을 모의하였다. 이 방법은 CMIP6에 참여하는 기후 모델의 기후 예측 데이터를 사용하여 용산(415) 및 동래(940) AWS 관측소에 적용되었다. 두 관측소의 미래 강우 모의 결과, 시단위 이하 시간 규모에서 극값이 증가하는 추세를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.234-234
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• 2023

유해 남조 대발생(Harmful Algal blooms, HABs)이 담수호에 발생하면 마이크로시스틴과 같은 독성물질과 맛·냄새 물질을 생성하여 상수원이용과 친수활동을 방해한다. 그래서 유해 남조 대발생 전 유해남조 세포수를 예측하여 선제적 대응하는 것은 중요하다. 따라서 본 연구는 머신러닝기반 Random Forest(RF)를 활용하여 팔당댐 앞의 유해남조 세포수를 예측하는 모델을 개발하고 성능을 평가하고자 한다. 모델 구축을 위해 2012년 4월부터 2021년 12월까지의 팔당호(삼봉리, 경안천) 및 남북한강(의암댐~이포보)권역의 조류, 수질, 수리/수문, 기상 자료를 수집하여 입력 및 출력 자료로 이용하였다. 수집된 데이터에는 다양한 입력변수들이 있어 남조 세포수 예측 성능 비교를 위한 전체 26개 변수 적용과 통계학적으로 상관관계가 높은 12개 변수 적용을 통해 모델을 구축하였다. 입력, 출력 자료로 이용한 유해남조 세포수는 로그변환된 값으로 사용하였으며 일반적인 조류 시료 채취기간이 7일이므로 7일 후를 예측하기 위한 모델을 구축하였다. 구축한 모델의 성능은 실측데이터와 예측데이터의 R²로 산출하여 평가하였다. 전체 26개 입력변수로 모델 구축 후 학습 및 검증 수행 결과 R²의 학습 0.803, 검증 0.729로 나타났고, 유해남조 세포수와 유의미한 상관관계를 보이는 12개 입력변수로 모델 구축 후 학습 및 검증 수행 R²은 학습 0.784, 검증 0.731로 나타났다. 두 모델의 성능을 살펴본 결과 입력변수 개수의 변화에 따른 성능차이는 크지 않은 것으로 나타났으며, 남조세포수 예측을 위한 모델로서 활용가능함을 알 수 있었다. 향후 연구에서는 Random Forest 외 다른 기계학습 모델들과 딥러닝 모델을 통해 남조세포수 예측 성능이 높은 모델을 구축해볼 필요성이 있다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.17 no.3
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• pp.228-236
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• 2015

Urbanization causes many environmental, hydrological and ecological problems such as distortion of the natural water circulation system, increase in nonpoint source pollutants in stormwater runoff, degradation of surface water quality, and damage to the ecosystem. Due to the increase in impervious surface by urbanization, developed countries apply low impact development (LID) techniques as important alternatives to reduce the impacts of urbanization. In Korea, LID techniques were employed since 2012 in order to manage nonpoint source pollutants. LID technology is a technique for removing pollutants using a variety of physical, chemical and biological mechanisms in plants, microorganisms and filter media with the reduced effluence of stormwater runoff by mimicking natural water circulation system. These LID facilities are used in a variety of filter media, but an assessment has not been carried out for the comprehensive comparison evaluation of adsorption and desorption characteristics for the pollutant removal capacity. Therefore, this study was conducted to analyze the adsorption and desorption characteristics of various filter media used in the LID facilities such as sand, gravel, bioceramic, wood chips and bottom ash etc. in reducing heavy metals(Pb, Cu). In this study, the adsorption affinity for Pb in all filter media was higher than Cu. Pseudo second order equation and Langmuir-3 isotherm are more applicable in the adsorption kinetic model and adsorption isotherm model, respectively. As a result of the desorption experiment, the filter media does not exceed KSLT which is the hazardous substance leaching limit, showing the capability of the filter media in LID. The bioceramic and woodchip as filter medias were evaluated and exhibited excellent adsorption capacity for Pb.

• 한국해양학회지
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• v.27 no.4
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• pp.332-341
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• 1992

한반도 주변의 정규적인 해양관측 효시는 1910년대로부터 시작된다. 1915년 6월부 터 원산, 부산 등 12개 항구의 중앙부에서 10일 간격으로 해양관측이 시작되었으며, 1916년 7월부터는 거문도 해야 어청도 등 10개 등대관측소에서 연안정지관측을 역일로 시작했고, 1917년 5월부터 정선해양관측이 이루어 졌는데 이들은 총독부 수산과에서 수산시험조사사업의 일환으로 수행되었고 1921년부터 총독부수산 시험장에서 이들을 더욱 발전다. 1930년대에는 정선해양관측이 매월 초순 각 도별로 수항되어 가장 훌륭 한 관측결과가 생산되었다. 1961년부터는 항구관측을 폐지하고 연안정지관측과 정선해 양관측만 이루어 지고 있으며 해양조사선을 20여개로 수정하여 2개월마다 조사에 임하 고 있다. 이들은 기본적으로 해양생물자원의 경제적 획득에 목적을 두고 있으나 자료 를 널리 공개하여 전세계의 어느 해양연구자들도 이용할 수 있도록 하고 있다. 1960년 부터는 우리 나라 연안의 조석관측도 연속적으로 수행되고 있다. 1990년 현재 21개 정 선해양관측자료와 42개의 연안정지관측자료, 매일의 표면수온분포도 21개의 평균해면 자료가 공개적으로 이용가능하다. 앞으로 유명한 연구소일수록 해양관측자료를 공개하 여 공동이용할 수 있어야 하며 해양관측의 활성화를 위해 첫째 해양관측기구를 소모품 으로 취급할 것이 요구되고, 둘째 관측선 요원의 정당한 처우가 이루어져야 하며, 셋 째 세계적인 해양조사 사업은 국가기관에서 더욱 성실히 수행될 수 있도록 여건을 조 성할 필요가 있다. 과거에는 어업활동을 위해 해양조사가 현재에는 기후변동연구에 중 요한 자료로도 이용되고 있으므로 우리는 우리주변의 해양관측을 미래학문의 기초자료 로 끊임없이 수행해야 할 중차대한 임무를 지니고 있다.는 대체로 Weddell Sea쪽에서 남동쪽으로 가면서 증가하며, 영 양염 농도가 낮은 얼음 녹은 물의 유입이 얼룩소 a의 농도를 감소시키는 것으로 사료 된다.되어, 경기만에서 출현하는 식물플랑크톤이 서해 중동부 연안수역에서 출현하는 식물 플랑크톤보다 상대적으로 낮은 광에 적응되어 있었다. the most important in the global optimum analysis because small variation of it results in the large change of the objective function, the sum of squares of deviations of the observed and computed groundwater levels. 본 논문에서는 가파른 산사면에서 산사태의 발생을 예측하기 위한 수문학적 인 지하수 흐름 모델을 개발하였다. 이 모델은 물리적인 개념에 기본하였으며, Lumped-parameter를 이용하였다. 개발된 지하수 흐름 모델은 두 모델을 조합하여 구성되어 있으며, 비포화대 흐름을 위해서는 수정된 abcd 모델을, 포화대 흐름에 대해서는 시간 지체 효과를 고려할 수 있는 선형 저수지 모델을 이용하였다. 지하수 흐름 모델은 토층의 두께, 산사면의 경사각, 포화투수계수, 잠재 증발산 량과 같은 불확실한 상수들과 a, b, c, 그리고 K와 같은 자유모델변수들을 가진다. 자유모델변수들은 유입-유출 자료들로부터 평가할 수 있으며, 이를 위해서 본 논문에서는 Gauss-Newton 방법을 이용한 Bard 알고리즘을 사용하였다. 서울 구로구 시흥동 산사태 발생 지역의 산사면에 대하여 개발된 모델을 적용하여 예제 해석을 수행함으로써, 지하수 흐름 모델이 산사태 발생 예측을 위하여 이용할 수 있음을 입증하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.40 no.1
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• pp.119-126
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• 2020

This study analyzed the effects of future climate change on water resources in the Gyeongan-cheon watershed of the Han River. Considering the uncertainties of GCM climate data, future data using 16 GCMs and SQM downscaling method are used. And SWAT model was applied to simulate the hydrological changes from the past to the future. The maximum to minimum difference according to GCM for the future period (2010-2099) was about 1,500 mm of annual precipitation, 150 mm of evapotranspiration, 1,380 mm of runoff, and the deviation from the mean was -40 % to +60 % of precipitation, ±15 % of evapotranspiration, -60 % to +90 % of runoff, which means that the variability is very high according to GCM. The impacts of climate change over the three future periods showed that precipitation, evapotranspiration, and runoff were expected to increase gradually toward the far future (2070-2099), and would be relatively larger under the RCP 8.5 scenario. On a monthly basis, it was analyzed that precipitation and runoff increased in July to September, while the evapotranspiration decreased in July and August, and increased in September and October. The results of this study are expected to be helpful in understanding the future climate impacts of various GCM data and the uncertainties associated with GCMs.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.1B
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• pp.9-20
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• 2012

Recently to overcome limitations of conceptual, hydrological and physics based models for flood stage forecasting, multiple linear regression model as one of data-driven models have been widely adopted for forecasting flood streamflow(stage). The objectives of this study are to compare performance of different multiple linear regression models according to regression coefficient estimation methods and determine most effective multiple linear regression flood stage forecasting models. To do this, the time scale was determined through the autocorrelation analysis of input data and different flood stage forecasting models developed using regression coefficient estimation methods such as LS(least square), WLS(weighted least square), SPW(stepwise) was applied to flood events in Jungrang stream. To evaluate performance of established models, fours statistical indices were used, namely; Root mean square error(RMSE), Nash Sutcliffe efficiency coefficient (NSEC), mean absolute error (MAE), adjusted coefficient of determination($R^{*2}$). The results show that the flood stage forecasting model using SPW(stepwise) parameter estimation can carry out the river flood stage prediction better in comparison with others, and the flood stage forecasting model using LS(least square) parameter estimation is also found to be slightly better than the flood stage forecasting model using WLS(weighted least square) parameter estimation.

• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.3
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• pp.547-565
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• 2011

Different types of schemes have been used in stage prediction involving conceptual and physical models. Nevertheless, none of these schemes can be considered as a single superior model. To overcome disadvantages of existing physics based rainfall-runoff models for stage predicting because of the complexity of the hydrological process, recently the data-derived models has been widely adopted for predicting flood stage. The objective of this study is to evaluate model performance for stage prediction of the Neuro-Fuzzy and regression analysis stage prediction models in these data-derived methods. The proposed models are applied to the Wangsukcheon in Han river watershed. To evaluate the performance of the proposed models, fours statistical indices were used, namely; Root mean square error(RMSE), Nash Sutcliffe efficiency coefficient(NSEC), mean absolute error(MAE), adjusted coefficient of determination($R^{*2}$). The results show that the Neuro-Fuzzy stage prediction model can carry out the river flood stage prediction more accurately than the regression analysis stage prediction model. This study can greatly contribute to the construction of a high accuracy flood information system that secure lead time in medium and small streams.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.5
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• pp.505-516
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• 2012

The study applies a hydrologic simulation model, HEC-1 developed by Hydrologic Engineering Center to Daecheong dam watershed for modeling hourly inflows of Daecheong dam. Although the HEC-1 model provides an automatic optimization technique for some of the parameters, the built-in optimization model is not sufficient in estimating reliable parameters. In particular, the optimization model often fails to estimate the parameters when a large number of parameters exist. In this regard, a main objective of this study is to develop Bayesian Markov Chain Monte Carlo simulation based HEC-1 model (BHEC-1). The Clark IUH method for transformation of precipitation excess to runoff and the soil conservation service runoff curve method for abstractions were used in Bayesian Monte Carlo simulation. Simulations of runoff at the Daecheong station in the HEC-1 model under Bayesian optimization scheme allow the posterior probability distributions of the hydrograph thus providing uncertainties in rainfall-runoff process. The proposed model showed a powerful performance in terms of estimating model parameters and deriving full uncertainties so that the model can be applied to various hydrologic problems such as frequency curve derivation, dam risk analysis and climate change study.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2005.09a
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• pp.55-71
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• 2005

Jeju Island is mainly composed of basaltic lava flows and subordinate amounts of volcaniclastic sedimentary rocks. Jeju Province operates the monitoring wells for seawater intrusion problems around Jeju Island to evaluate of groundwater resources in coastal area. Various surveys and monitoring have been performed in boreholes, and also conventional geophysical well loggings conducted to identify basalt sequences and assess seawater intrusion problems. Various conventional geophysical well logs, including radioactive logs, electrical log, caliper log, and temperature and conductivity log and heat-pulse flowmeter log were obtained in 29 boreholes. The results of geophysical well loggings for saturated rocks are interesting and consistent. Natural gamma logs are useful in basalt sequences to sedimentary interbeds, unconsolidated U formation, and seoguipo formation with higher natural gamma log regardless of saturated or unsaturated basalts. Neutron logs are very effective to discriminate among individual lava flows, flow breaks, and sedimentary interbeds in saturated formation. In hyalocastite, porosity is high and resistivity is low, and we think that hyalocastite is a major pathway of fluid flow. In trachybasalt, porosity has a wide range and resistivity is high. In sedimentary interbeds, unconsolidated U formation and seoguipo formation, porosity is high and resistivity is low. The temperature logs in eastern area in Jeju are useful to interpret the hydrogeological unit and evaluate seawater intrusion in Suan area.

• Journal of the Korean association of regional geographers
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• v.10 no.1
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• pp.192-205
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• 2004

The purpose of this paper is to analyze the factors, which have influence upon changes of hydrological environment in time series, and evaluate water balance changes caused by urbanization. The results of the analysis and evaluation are as follow: At first, the river runoff at Gwangju River Basin keep base flow of river by storage capacity recharged in June to September and show peak in August and minimum flow in May. The groundwater recharge by urbanization accounted for 46.1% of rainfall at early-urban stage, and decreased to 36.5% and 29.9% in the 1960's and the 1990's respectively, and is likely to decrease to 27.8% in the 2010's. On the other hand, the overland flow was 9.6% of rainfall in the 1960's and 16.2% in the 1990's, and is likely to increase to 18.3% in the 2010's. When such a phenomenon is kept continuously, distorted water balance shall be worsened to create not only frequent occurrence of urban flood but also decreased base flow of Gwangju River to accelerate dry stream phenomenon. The time series study on urban redevelopment and environment maintenance describes distorted phenomenon to supply the information for nature-friendly land use, and examines relations between human activities and natural environment.