• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.283-283
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• 2023

만경강은 전라북도 북부를 남서쪽으로 흐르는 하천으로 유로연장 80.86km, 유역면적 1,504.35km²에 이르며 유로는 영산강에 이어 6번째, 유역면적은 안성천, 삽교천에 이어 8번째에 해당하는 하천이다. 만경강은 금강, 동진강 등과 함께 호남평야의 중앙을 서쪽으로 흐르며 호남평야에 농업용수를 공급하고, 전주시와 완주군, 김제시에 공업용수를 공급하는 중요한 하천 중 하나이다. 만경강 상류에는 대아저수지, 경천저수지 등 다수의 농업용 저수지가 설치되어 있으며, 농업용수 공급을 위한 다수의 취입보와 양수장이 설치·운용되고 있다. 만경강 중상류에서 위치한 취입보 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 것은 완주군(오성교)관측소와 완주군(용봉교)관측소 사이에 위치한 어우 취입보로 최대 허가량은 약 10m³/s이며, 연간 취수량은 약 1억 4천만톤이다. 어우 취입보에서 취수한 용수는 대간 도수로를 통해 새만금간척지까지 농업용수를 공급한 후 완주군(삼례교)관측소 하류에 위치한 비비정 배수갑문을 통하여 만경강으로 회귀한다. 어우 취입보의 영향으로 인하여 만경강 중상류에 위치한 3개의 관측소(완주군(오성교), 완주군(용봉교), 완주군(하리교))는 비정상적인 상하류 관계가 발생하고 있다. 만경강은 이와 같은 다수의 취입보와 양수장 운영으로 상하류 역전이 발생하고 있으나, 유역 내 물수지 분석을 통해 실제 취수량 등을 고려할 경우 농번기에도 정상적인 상하류 관계가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 만경강에 위치한 저수지 3개소(경천저수지, 용담댐, 대아저수지)의 방류량과 고산정수장의 회귀수 자료, 어우 취입보에 설치된 자동유량자료 및 취입보(7개소)의 허가량과 취수량 자료를 확보하여 물수지 분석을 실시하였다. 또한, 만경강 중상류에 위치한 관측소의 2022년 개발된 수위-유량관계곡선식을 활용하여 환산유량을 산정하였으며 물수지 분석을 실시하여 상하류 검토와 누가유출 및 유출률을 검토한 결과 상하류 관계가 비교적 안정적인 것으로 확인되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.8
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• pp.721-731
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• 2010

The rainfall-runoff relationship is very difficult to predict because it is complicate factor affected by many temporal and spatial parameters of the basin. In recent, models which is based on artificial intelligent such as neural network, genetic algorithm fuzzy etc., are frequently used to predict discharge while stochastic or deterministic or empirical models are used in the past. However, the discharge data which are generally used for prediction as training and validation set are often estimated from rating curve which has potential error in its estimation that makes a problem in reliability. Therefore, in this study, water stage is predicted from antecedent rainfall and water stage data for short term using three models of neural network which trained by error back propagation algorithm and optimized by genetic algorithm and training error back propagation after it is optimized by genetic algorithm respectively. As the result, the model optimized by Genetic Algorithm gives the best forecasting ability which is not much decreased as the forecasting time increase. Moreover, the models using stage data only as the input data give better results than the models using precipitation data with stage data.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.11
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• pp.775-784
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• 2023

With the increasing trend of extreme rainfall that exceeds the design frequency of man-made structures due to extreme weather, it is necessary to review the safety of agricultural reservoirs designed in the past. However, there are no local government-managed reservoirs (13,685) that can be discharged in an emergency, except for reservoirs over a certain size under the jurisdiction of the Korea Rural Affairs Corporation. In this case, it is important to quickly deploy a mobile siphon to the site for preliminary discharge, and this study evaluated the applicability of a mobile siphon with a diameter of 200 mm, a minimum water level difference of 6 m, 420 (m²/h), and 10,000 (m²/day), which can perform both preliminary and emergency discharge functions, to the Yugum Reservoir in Gyeongju City. The test bed, Yugum Reservoir, is a facility that was completed in 1945 and has been in use for about 78 years. According to the hydrological stability analysis, the lowest height of the current dam crest section is 27.15 (EL.m), which is 0.29m lower than the reviewed flood level of 27.44 (EL.m), indicating that there is a possibility of lunar flow through the embankment, and the headroom is insufficient by 1.72 m, so it was reviewed as not securing hydrological safety. The water level-volume curve was arbitrarily derived because it was difficult to clearly establish the water level-flow relationship curve of the reservoir since the water level-flow measurement was not carried out regularly, and based on the derived curve, the algorithm for operating small and medium-sized old reservoirs was developed to consider the pre-discharge time, the amount of spillway discharge, and to predict the reservoir lunar flow time according to the flood volume by frequency, thereby securing evacuation time in advance and reducing the risk of collapse. Based on one row of 200 mm diameter mobile siphons, the optimal pre-discharge time to secure evacuation time (about 1 hour) while maintaining 80% of the upper limit water level (about 30,000 m²) during a 30-year flood was analyzed to be 12 hours earlier. If the pre-discharge technology utilizing siphons for small and medium-sized old reservoirs and the algorithm for reservoir operation are implemented in advance in case of abnormal weather and the decision-making of managers is supported, it is possible to secure the safety of residents in the risk area of reservoir collapse, resolve the anxiety of residents through the establishment of a support system for evacuating residents, and reduce risk factors by providing risk avoidance measures in the event of a reservoir risk situation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.5
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• pp.333-343
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• 2022

For water resource management, the design flood is calculated using the flood frequency analysis technique and the rainfall runoff model. The method by design flood frequency analysis calculates the stochastic design flood by directly analyzing the actual discharge data and is theoretically evaluated as the most accurate method. Actual discharge data frequency analysis of the measured flow was limited due to data limitations in the existing flood flow analysis. In this study, design flood frequency analysis was performed using the measured flow data stably secured through the water level-discharge relationship curve formula. For the frequency analysis of design flood, the parameters were calculated by applying the bayesian inference, and the uncertainty of flood volume by frequency was quantified. It was confirmed that the result of calculating the design flood was close to that calculated by the rainfall-runoff model by applying long-term rainfall data. It is judged that hydrological analysis can be done from various perspectives by using long-term actual flow data through hydrological survey.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.6
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• pp.503-514
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• 2018

In recent, the hydrological regime of the Mekong river is changing drastically due to climate change and haphazard watershed development including dam construction. Information of hydrologic feature like streamflow of the Mekong river are required for water disaster prevention and sustainable water resources development in the river sharing countries. In this study, runoff simulations at the Kratie station of the lower Mekong river are performed using SWAT (Soil and Water Assessment Tool), a physics-based hydrologic model, and LSTM (Long Short-Term Memory), a data-driven deep learning algorithm. The SWAT model was set up based on globally-available database (topography: HydroSHED, landuse: GLCF-MODIS, soil: FAO-Soil map, rainfall: APHRODITE, etc) and then simulated daily discharge from 2003 to 2007. The LSTM was built using deep learning open-source library TensorFlow and the deep-layer neural networks of the LSTM were trained based merely on daily water level data of 10 upper stations of the Kratie during two periods: 2000~2002 and 2008~2014. Then, LSTM simulated daily discharge for 2003~2007 as in SWAT model. The simulation results show that Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) of each model were calculated at 0.9(SWAT) and 0.99(LSTM), respectively. In order to simply simulate hydrological time series of ungauged large watersheds, data-driven model like the LSTM method is more applicable than the physics-based hydrological model having complexity due to various database pressure because it is able to memorize the preceding time series sequences and reflect them to prediction.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2024-2028
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• 2007

우리나라의 물관련 이슈는 수자원뿐만 아니라 사회, 경제 환경 등의 범위까지 확대되어 복합적이며, 기존 방법론과 기술만으로는 해결에 어려움이 있다. 따라서 새로운 기술적/방법론적 도구 개발의 필요성에 따라 통합수자원관리가 하나의 방법으로 받아들여지고 있다. 통합수자원관리는 지속가능한 수자원관리를 목표로하며, 물과 이와 관련 다양한 요소를 고려하는 통합적인 방법론이다. 그러므로 의사결정에 있어 전체론적인 접근이 필요하며, 세부적인 요소와 요소간의 연관관계를 파악하는 것이 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 통합수자원관리의 기반 도구 중의 하나인 통합수자원관리 모델링 환경인 WaterRing 시범시스템을 개발하였다. WaterRing은 모델연계에 있어 필수적인 표준성, 사용편의성 및 모델공유를 제공하며, 모델코드 자체보다 모델의 개발에 많은 노력을 기울일 수 있도록 설계되었다. 따라서 수자원분야 및 다양한 분야의 모델을 연계할 수 있다. 모델의 연계를 위하여 기본모델단위를 설정하고 각각의 기본모델단위의 결합을 통하여 보다 큰 시스템으로 구성할 수 있도록 하였다. 기본모델단위는 입력/상태/출력의 세 가지 기본요소와 내부수행 루틴으로 구성되어 있다. 기본모델단위 사이의 결합을 정의하기 위하여 BPM(Business Process Management)(Arkin, 2002)와 STELLA의 모델 결합방식을 활용하였다. 기본모델단위는 독립적인 수행단위로 표준적인 입력과 출력을 수행한다. 따라서 입력과 출력의 속성이 같은 기본모델단위는 결합할 수 있다. 본 연구에서 시범적으로 개발된 수자원통합모델링환경 WaterRing은 통합수자원관리의 실현에 있어 평가, 계획에 이용될 수 있다. 그러므로 향후 시스템의 개발이 완료되면 우리나라의 통합수자원관리의 실현을 위한 기반도구로서 많은 역할이 기대된다. 홍수기에 측정된 성과를 바탕으로 고수위대의 수위-유량관계 곡선식을 개발하여야 할 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 일부 확인된 바와 같이, 일반적인 자연하천이 아닌 감조하천의 경우는, 각각의 수위대별 유량 값의 변화가 발생하는 바 기간별 혹은 간조와 만조부를 포함하여 유량측정을 하여야 할 것으로 판단된다. 청폐화담탕(淸肺化痰湯)은 LPS로 유도된 macrophage에서 NO와 염증Cytokine 생성량을 억제하였고 murine macrophage에서 NF-${\kappa}$B 활성을 억제함으로써 iNOS와 염증Cytokine 유전자 발현을 하향조절 하였다. 이러한 청폐화담탕(淸肺化痰湯)의 항염작용으로 천식, 기관지염, 폐렴, 결핵, 산후감모 등의 호흡기 질환에 응용할 수 있으리라 사료된다.im}$5개월), 9.44${\pm}$1.05 6${\sim}$ll개월)으로 개월에 관계없이 전반적으로 유사한 비율을 나타내었다. 분획물(첨가농도 15.6 ${\mu}$g/ml)은 60%의 저해효과를 나타내면서 농도 의존적으로 그 저해효과가 컸으며 250 ${\mu}$g/ml 농도에서는 80%의 저해효과를 관찰 할 수가 있었다. 에틸아세테이트분회물의 경우 디글로로메탄 분회물에 비해 다소 낮은 저해효과를 나타내었지만 250 ${\mu}$g/ml 농도에서 약 60%의 세포독성 효과를 나타내었다. 디클로로메탄 분획물과 에틸아세테이트 분획물에 의한 면역 활성 증진 효과를 검토한 결과, 디글로로메탄 분획물은 첨가농도 1 ${\mu}$g/ml에서 94%로 Yac-1표적세포를 사멸시켰으며 에틸아세테이트 분획물도 동일 농도에서 96%의 억제효과를 나타내었다. CTLL세포를 이용

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.425-425
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• 2015

본 연구는 밭에서 발생하는 비점오염원의 저감 효과를 분석하기 위하여 최적관리기법(BMPs) 중 경운방법과 침투짚단을 하여 효과를 분석하고자 하였다. 시험포 1개의 면적은 $150m^2$ (폭 5 m, 경사장 30 m)이며, 모두 사질토의 특성을 가진 토양이다. 시험포는 총 8개(경사도 3% 4개, 8% 4개)로 각각 무경운 시험포 2개와 경운 시험포 1개 그리고 침투 짚단을 설치한 경운 시험포 1개로 경사도와 영농방법을 다르게 조성하였다. 실험의 오차를 줄이기 위하여 강우지속시간과 강우량 그리고 강우강도가 일정한 인공강우 실험을 수행하였으며, 실험시 바람에 의한 강우량의 오차를 줄이기 위해 날씨가 맑은 날에 실시하였다. 또한, 선행무강우일수 7일로 유지하여 토양의 함수비를 동일한 조건이 되도록 하였다. 총 3회의 인공강우실험에서 강우강도는 30 mm/hr 이였으며, 강우로 인해 발생한 유출수는 수위를 측정한 뒤, 수위-유량곡선식을 이용하여 유량으로 환산하였으며, 이때 수질시료를 채취하였다. 채취된 수질시료는 $BOD_5$, $COD_{Cr}$, $COD_{Mn}$, TN, TP, DOC 등의 6개 항목을 분석하였다. 연구결과 경사도 3%의 침투짚단 시험포에서 오염부하는 경운 시험포 대비 $BOD_5$는 25.4%, $COD_{Cr}$은 20.5%, $COD_{Mn}$은 2.1%, DOC는 40.8%, 영양염류인 TN과 TP는 각각 23%와 8.7%가 저감되는 것으로 나타났다. 또한 경사도 3%의 무경운 시험포에서 오염부하는 경운 시험포 대비 $BOD_5$는 57.5%, $COD_{Cr}$은 59.8%, $COD_{Mn}$은 65%, TN과 TP는 65.4%와 75%로 저감되었다. 그리고 경사도 8%에서 경운 시험포대비 침투짚단 시험포의 오염부하는 $BOD_5$ 19.6%, $COD_{Cr}$과 $COD_{Mn}$은 각각 7.8%와 10% 그리고 영양염류인 TN은 15.5%, TP는 11.2%가 저감되는 것으로 나타났다. 경사도 8%에서 무경운 시험포에서는 경운 시험포 대비 $BOD_5$ 70.9%, $COD_{Cr}$과 $COD_{Mn}$은 각각 74.9%와 81.3% 그리고 영양염류인 TN은 70.2%, TP는 70.1%가 저감된 것으로 나타났다. 본 연구결과와 같이 경운을 하는 관행방법에 비해 토양의 침투능이 유지할 수 있는 무경운 방법이나 침투짚단을 활용하는 방법이 밭에서 발생하는 비점오염원을 저감할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나, 본 연구의 결과는 3번의 인공강우 실험을 통해 분석된 결과로써 추가적인 연구를 통해 다양한 경사도와 영농방법에 따른 비점오염물질의 저감효과를 분석해야 할 것으로 보여진다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.4
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• pp.89-93
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• 2010

It is well known that the drastic change of hydrological characteristics of an urbanized basin causes severe runoff, sediment yield, and peak flow. High vulnerability of urban flood disasters is caused by land-use change and development of a basin. A typical site suffering urbanization was selected and the experimental site has being operated last three years. Hydrological and hydraulic characteristics of the urbanizing basin were examined by observation of runoff, sediment loads and precipitation with T/M. The effects of land-use change were analyzed by examination of the hydrological characteristics, such as run-off ratio (runoff volume/rainfall volume), sediment yields. Runoff coefficient of rational equation was increased as basin was urbanized. Suspended sediment yields due to a urban development activities were raised almost 10 times compare to undisturbed condition for small runoff less than 1 cms. Meanwhile, no big change could be detected for bed loads.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.356-356
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• 2022

최근 기후변화로 인해 여름이면 매번 홍수와 가뭄이 공존하는 특성이 지속되고 있다. 이로 인해 여름이면 태풍, 홍수로 인한 수해재가 증가되고 또한, 가뭄의 지속기간이 길어져 가뭄의 심도가 심화되어 인적, 재산의 피해가 증가되고 있다. 이와 같은 기후변화로 인한 수재해를 예방하기 위해서는 무엇보다도 대상유역의 유역별 강우로 인한 유역 응답 특성을 정량화가 필요하다. 본 연구에서는 유역별 강우로 인한 유역 응답 특성을 정량화하기 위해 홍천강 유역을 연구 대상 유역으로 선정하였다. 홍천강 유역은 한강의 제1지류로서 한강 유역 중앙부에 위치하고 있으며, 하천연장과 유로연장은 106.99 km, 유역면적은 1,566.39 km²로 한강유역 면적의 5.95 %를 차지한다. 본 연구의 목적을 효율적으로 달성하기 위해 홍천강 본류 상·하류 관계에 있는 홍천군(굴운교), 홍천군(홍천교), 홍천강(반곡교) 지점을 연구 대상지점으로 선정하였다. 대상 지점의 유출량은 2021년에 개발된 수위-유량관계곡선식으로 환산하였으며, 유출특성 분석의 적정성은 강우대비 유출률과 상·하류 간 유출 수문곡선으로 평가하였다. 지점별 유역평균강수량을 티센가중법으로 산정하여 상·하류 간 유출 특성을 분석한 결과, 홍천군(굴운교) 35.93%, 홍천군(홍천교) 36.06,% 홍천군(반곡교) 37.25%의 특성을 보였다. 이는 2021년 홍천강 유역의 강수량이 연평균강수량에도 미치지 못한 점을 감안하여 볼 때, 이의 특성은 적정성을 가진 것으로 판단된다. 또한 상·하류 간 첨두 유출량도 상류에서 하류로 갈수록 증가하는 일반적인 양상을 나타내었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.216-217
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• 2022

Gulpur 수력발전 프로젝트는 전력난을 겪고 있는 파키스탄에 102 MW 규모의 수력발전소를 건설하여 30년 동안 운영 관리한 후 파키스탄 정부로 양도하는 IPP(Independent Power Producing) 형식의 투자사업이다. 남동발전과 DL E&C, 롯데건설이 Sponsor로서 출자한 자본금과, ADB, IFC, K-EXIM 등의 대주단로부터의 차입금을 재원으로 하여 소요 사업비를 조달하고 사업을 개발하였다. DL E&C와 롯데건설이 EPC(Engineering, Procurement, Construction)를 수행하였고, 이산이 Design consultant의 역할을 수행하였다. Gulpur 수력발전 프로젝트의 발전형식은 수로식(run-of-river)으로 201 m³/s의 발전유량과 102 MW의 발전 시설용량을 이용하여 연평균예상발전량은 398 GWh이다. 주요 구조물로는 설계 재현빈도 1년의 유수전환시설(가물막이댐 & 가배수터널)과 콘크리트 중력식댐(H 67 m, L 205 m), 도수터널(D 6.7 m, L 215 m, 2기), 옥외형 발전소 (H 51 m, W 60 m, L 38 m, Kaplan 2기)가 있으며, 2015년 10월 착공하여 2020년 3월 상업발전을 시작하였다. 본 프로젝트는 DL E&C의 첫 번째 EPC 해외수력발전 프로젝트이다. 따라서 프로젝트의 성공적 수행을 위한 경제적 설계, 시공의 효율성 및 안정성 확보 등을 위하여 많은 연구를 수행하는 과정에서 다양한 기술 개선을 이룰 수 있었다. 본고에서는 Gulpur 프로젝트를 통하여 도출된 성공 사례들을 소개 및 공유하고자 한다. 첫 번째로 콘크리트 중력식댐 시공을 위한 유수전환시설의 최적 설계빈도를 산정하였다. 일반적으로 유수전환시설의 규모는 설계기준에 제시된 설계 재현빈도를 이용하는데, 해외 설계기준에서는 10년, 국내 설계기준에서는 1~2년으로 다르게 제시되어 있는 문제점이 있다. 유수전환시설의 규모는 프로젝트의 경제성에 큰 영향을 미치기 때문에 최적 설계빈도의 결정이 필요하며, 위험도분석기법(Risk Analysis)과 기대화폐가치법(Expected Monetary Value)을 이용하여 유수전환시설의 최적 설계 재현빈도와 이에 영향을 미치는 인자를 분석하였다. 위험도는 몬테카를로 시뮬레이션으로 산정된 가물막이댐 파괴확률과 재현빈도를 이용하여 산정된 가물막이댐 월류확률을 고려하였으며, 비용 및 피해액으로는 유수전환시설의 공사비, 가물막이댐 파괴시의 재건설비용과 지체보상금, 가물막이댐 월류시의 복구비용을 고려하였다. 이에 대한 연구결과로, 유수전환시설의 사용기간과 월류시의 복구비용이 유수전환시설의 설계 재현기간 결정에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 특히 월류시의 복구비용이 작을수록 낮은 설계 재현빈도를 선택하는 것이 타당한 것으로 나타났다. 예를 들어, 유수전환시설의 사용기간이 3 ~ 5년, 복구비용이 0.5 ~ 1.0 mil USD 이하인 조건에서 가물막이시설의 최적 설계빈도는 1년 ~ 2년인 것으로 나타났다. 또한, 유수전환시설의 사용기간은 본댐의 규모와 시공기간 등을 고려하여 결정되는 사항으로 설계자가 임의 조정할 수 없지만, 복구비용은 시공 관리자에 따라 결정되는 부분으로, 적극적 홍수 피해 저감 및 복구방안을 마련하는 것이 프로젝트의 경제성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 두 번째로 프로젝트의 경제성 향상, 홍수기 댐 시공시의 안전성 확보를 위하여 홍수 조기경보시스템(Early Warning System)을 개발 및 활용하였다. 수로식(Run-of-river) 수력발전댐은 대부분 산악지역에 위치하기 때문에 국지성 강우 및 급한 지형 경사로 인하여 돌발홍수(flash flood)의 발생 가능성이 높다. 따라서 시공 중 홍수(월류) 발생을 미리 감지하고 현장에 전파할 수 있는, 수로식(Run-of-river) 수력발전댐 현장을 위한 홍수 조기경보시스템이 필요하며, 이를 리스크 인식, 모니터링 및 경보, 전파 및 연락, 반응 능력 향상의 4가지 부분으로 나누어 구축하였다. 리스크 인식 부분에서는 가물막이댐 월류 발생 상황에 대한 위험도, 취약성, 리스크를 제시하였으며, 모니터링 및 경보 부분에서는 상류 측정수위에서 유도된 현장 예상수위와 실제 현장 측정 수위를 대상으로 경보홍수위와 위험홍수위로 나누어 관리하였다. 전파 및 연락 부분에서는 현장 시공 조직을 활용하여 홍수시를 대비한 비상연락체계도(Emergency communication flow chart)를 운영하였으며, 반응 능력 향상을 위해 비상연락체계도의 팀별 Action plan을 상세화 하였다. 세 번째로 현장의 지질특성과 50여 차례 발파시험으로 현장 고유의 발파진동감쇄곡선을 도출하였으며, 이를 통해 현장의 시공성과 콘크리트 품질 확보를 동시에 달성할 수 있는 방안을 제시하였다. 콘크리트댐 공사에서는 제한된 공기 내에 공사를 완료하기 위해 사면부 굴착과 콘크리트 타설이 동시에 수행될 수밖에 없는 문제점을 가지고 있다. 그러나 신규 콘크리트 타설면 근처에서 발파를 수행하는 경우 발파로 발생되는 탄성파가 일정 수준을 초과하게 되면, 콘크리트 양생에 영향을 주게 된다. 따라서 다수의 현장 발파시험을 통해 발파거리와 최대진동속도의 상관관계 즉, 발파진동감쇄곡선을 도출함으로써 현장의 발파진동특성을 도출할 수 있었다. 또한, 기존 연구 논문들을 통해 콘크리트 재령기간 별 안전진동속도를 선정하고, 해당 안전진동속도를 초과하지 않는 범위에서 콘크리트 타설면과 발파위치의 거리에 따라 1회 발파 가능한 장약량을 산정하여 적용하였다. 이와 같은 체계적인 접근을 통해 콘크리트 타설과 발파 작업 동시 수행에 대한 논란을 해소할 수 있었다.