• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.18-18
• /
• 2020

금강하구와 같이 막힌 대형 하구는 근본적으로 복잡한 물리화학적 프로세스와 다양한 이해당사자간의 갈등 때문에 단편적인 접근으로는 관리의 한계가 있을 수밖에 없는 환경이다. 더욱이 하굿둑의 갑문을 열어 하구순환을 복원하는 해수유통 사업은 그 자체가 가지는 환경적 효용성의 확인과 기존 용수이용 체계의 전면적 변화와 관련된 상당한 비용이 요구된다는 면에서 특별한 논란이 되어왔다. 본 연구는 해수유통으로 인한 금강 하구해역의 수리, 수질, 퇴적 및 생태 등 다양한 환경적 변화를 집중적인 현장 조사 및 통합 모델링을 통해 정량적으로 예측하고 이를 지역 이해당사자 논의 체계인 금강하구해역정책협의회에 제공함으로써 해수유통과 연관된 이해당사자 간 갈등을 완화하고 과학적 자료에 근거한 정책결정을 지원하기 위해 수행되었다(과학-정책의 통합). 조사연구는 하굿둑 갑문 개방에 따른 다양한 시나리오별로 해수유통으로 인한 영향을 하구해역(하굿둑의 바다 쪽 해역)과 하구호(하굿둑의 하천 쪽 담수역)에 미치는 영향을 검토하였다(하천-하구호-연안해역의 공간적 통합). 시나리오는 하구해역정책협의회의 요구사항을 반영하여 개발되었고, 시나리오별 영향파악은 수리(조석 및 파랑 포함), 퇴적물 이동 및 수질은 Delft3D모델을, 유역으로부터의 유량 및 오염물질 부하량은 분포형 비점모델인 STREAM을, 김양식과 이매패류 생산량을 추정하는 생태모델은 통계기반의 포인트 모델을 통해 이루어졌다(수리-퇴적-수질-생태계 모델의 통합). 시나리오 분석결과, 상시 해수유통을 제외한 대부분의 하굿둑 부분 개방 시나리오에서는 하구해역에 미치는 영향이 제한적으로 나타나는 것으로 예측되었다. 이는 하굿둑 부분 개방에 따른 담수방류량 및 이에 대응하는 해수의 유동패턴이 현재와 크게 달라지지 않음을 반영한다. 반면 하구호에 대한 영향은 하구해역에 비해 하굿둑 갑문 운영시나리오에 따라 상대적으로 민감하게 변화되는 것으로 예측되었다. 갑문의 부분 개방을 통해 하구호의 수위를 현재 대비 5cm~50cm 변화시켰을 때 1psu 염분의 저층에서의 침투거리는 하굿둑 상류 6km~18km 정도로 예측되었고 갑문 개방에 의해 염분 침투 거리의 조절이 가능할 것으로 나타났다. 단, 사용된 통합모델은 수년간의 검보정 과정을 반복적으로 수행하여 예측의 정확도를 지속적으로 개선하였지만, 모델운영 자체의 불확실성을 고려할 때 실제 해수유통을 위해서는 시범개방을 통해 모델 예측의 결과를 확인할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.30-30
• /
• 2020

본 연구에서는 여름철에 농업용수(벼농사용)로서 집중적으로 지하수를 사용하는 지역에서 시기별 지하수 사용에 따른 지하수 수질변화를 평가하기 위해 수행되었다. 연구지역은 충남 홍성군 양곡리와 신곡리 일부를 포함하는 면적 2.83 ㎢(283.3 ha)에 해당하는 지역이다. 연구지역 지하수 수질의 공간적 분포 및 시간적 변화 특성 평가를 위하여 2019년 2회(7월, 10월)에 걸쳐 지하수 관정(21개소)에 대하여 조사 및 분석을 수행하였다. 지하수 샘플은 현장에서 온도(T), pH, 용존산소(DO) 및 전기전도도(EC), 산화환원전위(Eh) 등을 측정하였고, 실험실에서 주요 양이온 및 미량원소(Ca, Mg, Na, K, Si, Sr), 음이온(F, Cl, Br, NO₂, NO₃, PO₄, SO₄), 알칼리도, 용존 유기탄소(DOC)와 용존 유기물(DOM) 등을 분석하였다. 지하수 수질조사 결과, 전체의 14~15개소(67~71%)가 Ca-HCO₃ 유형으로 분류되었으며, 다음으로는 Ca-Cl 유형이 4~5개소(19~24%)가 관찰되었다. 얕은 심도의 관정에서 상대적으로 심도가 깊은 관정보다 대부분 성분(TDS, Ca, Mg, Na, K, Cl, SO₄, HCO₃, DOC)에서 높은 농도를 나타내었다. 지하수의 수질자료를 이용하여 다변량통계분석법인 주성분분석(PCA: Principal Components Analysis)과 계층적 군집분석(HCA: Hierachical Cluster Anlaysis)를 수행한 결과, 초기 3개 주요 고유성분(eigenvalue)는 PC1 54.0%, PC2 14.2%, PC3 12.3%로 전체 분산의 88.3%를 설명할 수 있었다. PC1은 Ca, Mg, Na, K, Cl, SO₄, DOC가 주요한 영향 인자였으며 PC2는 HCO₃, NO₃, DO에 영향 받음을 확인하였다. 계층적 군집분석 결과, 연구지역 지하수는 Na-Cl 유형의 C-3 관정을 제외하고는 크게 두 그룹으로 구분되어 졌다. 다변량통계분석의 결과에서도 수리지화학, 동위원소, 용존유기물 등의 특성에서 나타나는 것과 유사한 연구지역의 수질특성을 확인할 수 있었다. 연구지역은 차시기 동안 수질변화는 일부 관정을 제외하고는 유의할 만한 수준으로 관찰되지는 않았고, 지하수 사용에 따른 지하수위 회복도 빠르게 진행되고 있는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.230-230
• /
• 2020

하천 유량측정을 위한 표면유속계는 비접촉식 방식이기 때문에 현장에서의 측정이 간편하고, 비교적 안전하기 때문에 홍수시 유량측정에 널리 이용되고 있다. 비접촉식 유속계가 가지고 있는 이러한 장점으로 전자파표면유속계의 활용이 점차 증가하고 있으며, 영상유속계와 같은 비접촉 측정방식의 활용방안 마련에 대한 연구개발 등이 꾸준히 진행되어 왔다. 최근에는 고정식으로 상시 운영이 가능한 표면유속계 등이 출시되어 소규모 하천이나 수로에서의 상시 유량측정에 활용되고 있다. 다만, 이러한 비접촉식 유속계는 표면의 유속을 측정하기 때문에 유량산정을 위해서는 평균유속으로의 환산이 필요하지만, 현재까지는 평균유속 환산계수를 사용하여 표면유속을 평균유속으로 환산하는 방법이 유일하게 활용되고 있다. 하지만, 실제 하천에서는 단면 및 하도형태, 하상조건, 수리특성 및 유속분포 등의 다양한 조건에 따라 환산계수가 결정되기 때문에 이를 단순히 일률적으로 적용하는 것은 곤란하며, 이로 인해 과거 오랫동안 표면유속을 평균유속으로 환산하기 위한 다양한 연구가 진행되었지만, 실제 다양한 조건의 하천에 적용할 수 있는 표준화된 방법은 아직까지 제시되지 못하고 있다. 현재까지, 고정식으로 설치된 유속계로부터 측정된 유속을 평균유속으로 환산하는 방법으로는 국내외적으로 지표유속법(Index Velocity Method)과 유속분포법(Velocity Profile Method)이 대표적이며, H-ADCP (Horizontal-Acoustic Doppler Velocity Profiler) 또는 UVM(Ultrasonic Velocity Meter) 등과 같은 초음파유속계를 활용한 자동유량측정시설의 유량산정방법으로 활용되고 있다. 이러한 방법들은 고정된 유속계의 측정유속을 지표유속(V_i)으로 하여 다양한 범위의 실측된 평균유속과의 관계를 개발하여 활용하거나, 지표유속을 매개로 개수로 단면의 이론적인 유속분포를 추정하여 평균유속을 산정한다. 이러한 지표유속을 활용하는 방법들에서 공통적으로 중요한 것은 하천단면의 최대유속(V_max)이 가장 좋은 지표유속이라는 것이다. 따라서 국제기준에서는 지표유속을 측정하는 유속계의 가장 바람직한 위치로 유심부(core flow)를 권장하고 있다. 하지만, 접촉식 유속계의 경우 유심부 설치가 매우 어렵고 많은 비용이 들기 때문에, 비접촉식 유속계를 활용하여 하천단면의 최대유속을 측정할 수 있다면, 가장 효율적인 고정식 측정방법이 될 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 비접촉식 표면유속계의 고정식 유량측정 활용성 및 적용성을 검토할 목적으로 표면유속에 대한 유량산정방법을 검토하였다. 이를 위해 24GHz의 주파수를 갖는 레이다표면유속계인 Sensoflow를 낙동강 수계 길안천에 위치한 안동시(대사3교)에 고정설치하여 표면유속을 지표유속으로 수집하였다. 다양한 유량규모에서 측정한 실측 표면유속과 수집된 표면유속을 지표유속으로 활용하여 지표유속관계를 개발하였으며, 산정된 유량을 기존 수위-유량관계곡선식의 환산유량과 비교하여 표면유속의 지표유속 활용성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.146-146
• /
• 2020

최근 하천의 유사 중 소류사량을 계측하기 위해 사용된 기존의 물리적 소류사 샘플러를 이용한 직접계측방법은 홍수 시에 깊은 수위와 빠른 유속, 계측 절차상의 위험성 때문에 현장관측이 매우 어려운 한계를 극복하기 위해 현업에서는 소류사량을 간접적으로 추정하는 이론식에 의한 방법이 광범위하게 활용되고 있으나 이 방법 또한 추정이론식의 적용지역, 적용방법에 따라 결과가 수십배 이상 큰 차이를 나타나 실제 활용성에 대한 문제점이 있다. 이러한 기존의 소류사량 측정 방법의 문제점을 보완하기 위해 소류사량을 간접계측하는 방법이 활발히 제안되고 있다. 대표적인 방법으로 하상 이동 시 소류사의 충돌음을 음향센서로 계측하여 신호처리를 통해 소류사량을 추정하는 계측기기인 하이드로폰이 있다. 그러나 국외의 소류사량 간접계측 장치는 소류사량의 운송량이 많을 경우 음향신호 중접으로 인해 펄스 수의 감소, 감지 가능한 입경크기의 제한 등의 문제가 있다. 또한 국내의 백무평(2018)이 제안한 소류사 분석 방법인 대역통과방법(B-P Method)는 소류사량 추정에 있어서 기존의 방법과는 달리 주파수 특성을 반영하여 이전 연구들에 비하여 펄스 검출률을 향상시겼지만 이 방법은 극히 낮은 저유속과 작은 입경이라는 실험조건에서 이루어졌다는 제한사항이 있다. 따라서 본 연구는 다양한 입경과 고유속에 대하여 소류사량을 정량화할 수 있는 방법을 제시하기 위해 소류사 입경이 하이드로폰에 충돌할 때 발생하는 단독입자의 충돌음을 계측하기 위한 실외 수로실험장치를 구축하여 계측을 수행하였다. 실험은 현장에서 대표 시료로 분류된 몇 가지 입경에 대해서 유량 변화에 따른 충돌음향과 소류사량 그리고 소류사 입경크기에 따른 하이드로폰에서 인지되는 음향 특성을 계측 및 분석하였다. 연구결과 입경 크기 및 수리조건 변화에 따른 하이드로폰의 충돌음향 특성을 파악하여 단일 입경별 소류사량 추정관계식을 산출하였다. 또한 산출된 추정 관계식의 특성치와 공급 소류사량 간의 관계를 유도해 보았다. 향후 혼합입경에 대한 실험과 추정 관계식 신뢰성 검토 후 추가적으로 다양한 실험조건을 고려하여 실제 하천에 운송되는 소류사량과의 교정관계 확립을 진행한다면 국내 소류사량 데이터 수집을 위한 현장 설치까지 가능할 것으로 사료된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.30 no.2B
• /
• pp.107-120
• /
• 2010

The effect of potential future climate change on the inflow of agricultural reservoir and its impact to downstream streamflow by reservoir operation for paddy irrigation water was assessed using the SLURP (semi-distributed land use-based runoff process), a physically based hydrological model. The fundamental input data (elevation, meteorological data, land use, soil, vegetation) was collected to calibrate and validate of the SLURP model for a 366.5 $km^2$ watershed including two agricultural reservoirs (Geumgwang and Gosam) located in Anseongcheon watershed. Then, the CCCma CGCM2 data by SRES (special report on emissions scenarios) A2 and B2 scenarios of the IPCC (intergovernmental panel on climate change) was used to assess the future potential climate change. The future weather data for the year, m ms, m5ms and 2amms was downscaled by Change Factor method through bias-correction using 3m years (1977-2006) weather data of 3 meteorological stations of the watershed. In addition, the future land uses were predicted by modified CA (cellular automata)-Markov technique using the time series land use data fromFactosat images. Also the future vegetation cover information was predicted and considered by the linear regression between monthly NDVI (normalized difference vegetation index) from NOAA AVHRR images and monthly mean temperature using eight years (1998-2006) data.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.29 no.6C
• /
• pp.303-311
• /
• 2009

In this study, weakly cemented sand was cured at air dry condition with different periods (3, 7, 14, 21, 28 days) and its unconfined compressive strength was evaluated. As a result, the strength of specimens with low cement ratios such as 4 and 8% increases until 7 days curing but, after 7 days, their strength continuously decreases. The strength of specimens with relatively high cement ratios such as 12 and 16% increases up to 7 days curing and then stays almost constant until 21 days. After 21 days curing, their strength suddenly dropped down, which is much lower than the strength of 3 days curing specimen. A cemented sand and gravel called CSG, which is highly permeable, could be exposed to repetitive drying and wetting conditions due to rainfall or groundwater table change during curing. In this study, the weakly cemented sand is exposed to repetitive drying and wetting and then its unconfined compressive strength was evaluated. As a result, the strength of a specimen with 27 days drying condition following 1 day wetting was at maximum 35% lower than the one cured under 28 days drying. The strength degradation due to wetting decreases as a cement ratio increases. However, the strength of a specimen with repetitive drying and wetting increases as the number of wetting increases until 3 cycles. After 3 cycles of drying and wetting, the rate of strength increase decreases due to an insufficient water for hydration or stays constant. If the sufficient water supply is provided to cemented sand during curing, the target or design strength increase can be achieved. Otherwise, the strength degradation due to wetting should be considered at the design stage.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.3D
• /
• pp.407-415
• /
• 2008

This study presents the methodology to link with aerial photos for advancing the accuracy of topographic survey data that is used to calculate water volume in urban stream. First, GIS spatial interpolation technique as Inverse Distance Weight (IDW) and Kriging was applied to construct the terrain morphology to the sand-bar and grass area using cross-sectional survey data, and also validation point data was used to estimate the accuracy of created topographic data. As the result of comparison, IDW ($d^{-2}_{ij}$, 2nd square number) in Sand-bar area and Kriging Spherical model in grass area showed more efficient results in the construction of topographic data of river boundary. But the differences among interpolation methods are very slight. Image classification method, Minimum Distance Method (MDM) was applied to extract sand-bar and grass area that are located to river boundary efficiently and the elevation value of extracted layers was allocated to the water level point value. Water volume with topographic data from aerial photos shows the advanced accuracy of 13% (in sand-bar) and 12% (in grass) compared to the water volume of original terrain data. Therefore, terrain analysis method in river linking with aerial photos is efficient to the monitoring about sand-bar and grass area that are located in the downstream of Dam in flooding season, and also it can be applied to calculate water volume efficiently.

• The Journal of Bigdata
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.99-109
• /
• 2023

Recently, not only in Korea but also around the world, we have been experiencing constant disasters such as typhoons, wildfires, and heavy rains. The property damage caused by typhoons and heavy rain in South Korea alone has exceeded 1 trillion won. These disasters have resulted in significant loss of life and property damage, and the recovery process will also take a considerable amount of time. In addition, the government's contingency funds are insufficient for the current situation. To prevent and effectively respond to these issues, it is necessary to collect and analyze accurate data in real-time. However, delays and data loss can occur depending on the environment where the sensors are located, the status of the communication network, and the receiving servers. In this paper, we propose a two-stage hybrid situation analysis and prediction algorithm that can accurately analyze even in such communication network conditions. In the first step, data on river and stream levels are collected, filtered, and refined from diverse sensors of different types and stored in a bigdata. An AI rule-based inference algorithm is applied to analyze the crisis alert levels. If the rainfall exceeds a certain threshold, but it remains below the desired level of interest, the second step of deep learning image analysis is performed to determine the final crisis alert level.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.669-676
• /
• 2023

This study analyzed the relationship between major parameters and numerical analysis results according to various excavations conducted around the urban railway, application of machine learning techniques and verified the scope of influence of the adjacent excavation on the existing urban railway box structure and the appropriateness of the safety area. This study targeted the actual negotiated adjacent excavation works and box structures around the urban railway, and the analysis was conducted on the most representative two-line box structures. The analysis confirmed that the difference in depth of urban railway, excavation depth of adjacent excavation, and depth of underground water level are important parameters, and the difference in excavation depth of adjacent excavation is the parameter that affects the behavior of underground box structures and is an important requirement for setting safety areas. In particular, the deeper the depth of the adjacent excavation work, the greater the effect on the deflection of the underground box structure, and the horizontal separation distance, one of the important requirements for determining the management grade of the existing adjacent excavation work, is relatively small.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.3B
• /
• pp.271-281
• /
• 2008

To determine the flood protection elevation (FPE) in urban built-up areas, this study examines four possible methods: using the highest flood elevation in the past, extending base flood elevations of nearby watercourse to inland, and two simulation methods of inland flood under the same rainfall used in the watercourse planning nearby. According to the case study of the Jang-An Drainage Area, Seoul, the highest flood elevation in the past and simulation results of inland flood under the same rainfall in the watercourse planning nearby tend to get similar results, while extending base flood elevations of nearby watercourse to inland shows much higher elevations than other results. Meanwhile, cost-benefit analysis, when regulating residential/commercial uses below the FPE by each of four methods, suggest that planners need to consider carefully the economic feasibility of FPE used to choose appropriate methods.