• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.6
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• pp.821-832
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• 1998

This study investigates the prediction of daily water supply, which is a necessary for the efficient management of water distribution system. Fuzzy neuron, namely artificial intelligence, is a neural network into which fuzzy information is inputted and then processed. In this study, daily water supply was predicted through an adaptive learning method by which a membership function and fuzzy rules were adapted for daily water supply prediction. This study was investigated methods for predicting water supply based on data about the amount of water supplied to the city of Kwangju. For variables choice, four analyses of input data were conducted: correlation analysis, autocorrelation analysis, partial autocorrelation analysis, and cross-correlation analysis. Input variables were (a) the amount of water supplied (b) the mean temperature, and (c)the population of the area supplied with water. Variables were combined in an integrated model. Data of the amount of daily water supply only was modelled and its validity was verified in the case that the meteorological office of weather forecast is not always reliable. Proposed models include accidental cases such as a suspension of water supply. The maximum error rate between the estimation of the model and the actual measurement was 18.35% and the average error was lower than 2.36%. The model is expected to be a real-time estimation of the operational control of water works and water/drain pipes.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.12
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• pp.1015-1025
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• 2016

In general, manholes installed as urban drainage facilities are a variety forms such as straight path manholes, 90 degree bend manhole, three-way combining manhole, and four-way combining manhole. In particular, the surcharged flow at a four-way manholes installed in the downstream of urban sewer system is the main cause of the urban inundation caused by the energy loss. Therefore, it is necessary to analyze the flow characteristics and estimate the head loss coefficients at surcharged four-way combining manholes. The hydraulic experimental apparatus which can change the manhole shapes (square, circle) and flow ratios were installed to estimate the head loss coefficients. In the experiments, two inflows ($Q_m$, $Q_{lat}$) were varied from 0 to $4.8{\ell}/sec$ and 24 combinations were tested in total. The flow ratios $Q_{lat}/Q_{out}$ were varied from 0 to 1 for a total flow $Q_{out}$ ($Q_{out}=Q_m+2Q_{lat}$) of 2, 3, 4, and $4.8{\ell}/sec$, respectively. The variation of head losses were strongly influenced by the lateral inflow because the head loss coefficient increases as the flow ratios $Q_{lat}/Q_{out}$ increases. It was estimated head loss coefficients of the circular manhole is slightly lower than those of the square manhole. However, there was no significant difference of head loss as discharges change. The range of head loss coefficients at four-way combining manhole according to the change of the lateral inflow ratio was estimated to be 0.4 to 0.8. Also, the relation equations between the head loss coefficients (K) and the lateral inflow ratios ($Q_{lat}/Q_{out}$) were suggested in this paper.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.11
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• pp.961-971
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• 2020

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) reported that the amount of precipitation in South Korea would increase regardless of the reduction of Greenhouse Gas (GHG) emissions. Moreover, the temporal and spatial rainfall variation would also increase in the future. Due to the geographic allocation of Korea, more than 80% of the annual precipitation occurs in the wet season from early July to late September. It is expected that the average precipitation in this period will increase from the Representative Concentration Pathways (RCP) scenario projections. These predictions imply an increased variability of available water resources. Rainwater harvesting system is widely used as an alternative water resources today. This study introduces a RBSN (rain barrel sharing network) as an efficient way to utilize alternative water resources under the RCP scenarios. The concept of RBSN combines individual rainwater harvesting system to a sharing network, which make the whole system more reliable. This study evaluated a RBSN in South Korea composed of four users based on a storage-reliability-yield (SRY) relationship. The study area comprises all 17 provincal areas in South Korea. The result showed a huge benefit from a RBSN in Korea under the historical rainfall condition. Even in the climate change condition, the results showed that a RBSN is still beneficial but the changes in reliability are different depending on provinces in Korea. The results of this study shows that a RBSN is a very effective and alternative measure that can deal with the impacts of climate change in the near future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.535-535
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• 2012

하천 환경의 변화는 자연적으로 일어나기도 하지만, 우리나라 경우 대부분 하천 정비, 골재 채취, 수중보와 하구둑 등 하천시설물의 건설, 그리고 댐 및 교량건설 등 인위적인 요인에 의한 변화가 지배적이다 이렇게 환경이 변화하면 하천의 평형 상태는 파괴되며 하천의 평형 상태를 복원하는 과정에서 하천의 침식 또는 퇴적이 일어나며 이러한 과정의 총체적인 결과로서 하상변동이 일어나게 된다. 하상변동은 단기적인 면에서는 하천에서의 취수, 배수, 주운동 하천관리에 직접적인 영향을 주며, 장기적인 면에서는 하천시설물의 안정, 홍수위 및 지하수위 변화, 홍수터와 같은 하천부지의 변화 등 하천 및 유역 관리에 광범위한 영향을 주고 있다 하천의 유황 및 하상재료의 인위적인 변화에 의한 장기적인 하상변동 효과를 예측하고 분석하는 것은 하천계획 및 관리 면에서 매우 중요하다. 또한 하천 정비사업 등에 의한 영향을 제대로 평가하기 위해서는 비교적 단기간의 홍수 또는 호우 사상에 대한 단기적인 하상변동 효과를 정확하게 예측하는 것은 필수적이다. 외국에서는 하상변동 예측의 필요성을 일찍이 인식하여 다수의 하상변동 예측모형이 개발되어 하천 실무에 사용되고 있으며, 국내에서도 하천 흐름의 등수 역학적 해석을 위해 여러 가지 수치 기법들에 대한 연구가 진행되고 발전되어져 왔다. 현재 국내에서는 측량 자료이용과 모형적용의 용이성을 이유로 1차원 점변 부정류 해석프로그램인 HEC-RAS 모형을 많이 사용하고 있으며 대부분의 하천 정비 기본계획 수립에 있어서도 1차원 해석 모형을 적용하고 있는 실정이다. 국내에 서 수행된 하상변동 예측에 관한 연구들은 대부분 1차원 모형이므로 하천의 사행의 진행이나 유사의 횡방향 분포 등은 고려할 수 없다. 또한 하상변동 계산 시 이동상 부분의 전체가 균일하게 상승 또는 하향하는 것으로 가정하기 때문에 흐름이 급변하는 데 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 4대강살리기 사업이 진행중인 낙동강유역 구미보지점을 대상으로 2차원 흐름 및 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을 적용하여 50년, 100년, 200년 빈도별로 모의를 실시, 보설치 전 후의 하상변동을 비교 분석 하였다. 모의 결과 보설치 후의 경우 보 상류단은 전반적으로 퇴적의 양상을 보였으며, 보 하류단의 만곡부의 경우 홍수량이 증가함에 따라 유속 및 소류력이 비슷한 패턴으로 증가하여 침식이 관찰되었다. 특히 보 직하류의 경우 수문을 기준으로 다량의 침식이 있음을 보였으며, 침식이 계속 진행된다면 보유실과 같은 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 침식을 방지 할 수 있는 다양한 장치가 마련되어야 할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.10
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• pp.729-742
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• 2019

Natural disasters such as floods has been increased in many parts of the world, also Korea is no exception. The biggest part of natural damage in South Korea was caused by the flooding during the rainy season in every summer. The existing flood vulnerability analysis cannot explain the reality because of the repeated changes in topography. Therefore, it is necessary to calculate a new flood vulnerability index in accordance with the changed terrain and socio-economic environment. The priority of the investment for the flood prevention and mitigation has to be determined using the new flood vulnerability index. Total 25 urban districts in Seoul were selected as the study area. Flood vulnerability factors were developed using Pressure-State-Response (PSR) structures. The Pressure Index (PI) includes nine factors such as population density and number of vehicles, and so on. Four factors such as damage of public facilities, etc. for the Status Index (SI) were selected. Finally, seven factors for Response Index (RI) were selected such as the number of evacuation facilities and financial independence, etc. The weights of factors were calculated using AHP method and Fuzzy AHP to implement the uncertainties in the decision making process. As a result, PI and RI were changed, but the ranks in PI and RI were not be changed significantly. However, SI were changed significanlty in terms of the weight method. Flood vulnerability index using Fuzzy AHP shows less vulnerability index in Southern part of Han river. This would be the reason that cost of flood mitigation, number of government workers and Financial self-reliance are high.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.221-221
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• 2019

기후변화로 인한 가뭄대비가 상시체제가 된 요즈음, 농업용수의 안정적인 공급을 위하여 가뭄 등의 비상시 지표수는 물론이고 지하수의 공급 가능량에 대해서도 국가적 관리가 필요한 실정이다. 지하수관리를 위해 국가 최상위 계획인'지하수관리기본계획(2012~2021)'이 수립되었고, 지하수의 장기적인 수량, 수질 관리를 위해 국가지하수관측망, 지역지하수관측망(보조지하수관측망), 수질측정망, 해수침투관측망 등 광역과 지역단위로 크게 나누어 지하수관측이 이루어지고 있다. 국가지하수관측망은 지하수법에 의거하여 전국의 주요지점(2016년 말 기준 412개소)에 관측소를 설치하여 수위 및 수질의 변동실태를 광역적으로 분석함이 목적이며, 보조지하수관측망은 국가지하수관측망과 연계하고 보완하기 위한 기능으로서, 지역별 주요 관측지점의 수위, 수질자료를 획득하며, 2018년 9월 현재 3,429개소가 설치되어있다. 본 연구에서는 지역지하수 관측망 중 경남밀양지역에 설치된 관측정 31개소에 대해 수위와 수질을 장기 분석하였다. 밀양지역의 보조지하수관측망 설치는 지하수관리계획의 하부계획인'경상남도 지하수관리계획(2015~2025)'에 의거 2012년에 6개소의 관측공이 설치를 시작으로, 2013년 7개소, 2014년 10개소, 2015년 8개소를 설치하여 총 31개소의 설치를 완료하였고, 2016년부터 2019년 현재까지 전체 관측정 31개소에 대하여 관측 운영 중이다. 본 연구에서는 2013년 1월~2019년 1월까지 지역의 누적강수량과 지하수위 및 수질변화를 관측하였다. 전 관측정에 대해 수위(GL.m), 수질(온도, EC)은 1시간 주기로 관측하였으며, 연 2회 생활용수 기준(19항목)의 수질검사를 실시하고, 지하수성분의 지질학적 기원분석을 위한 양음이온 분석을 연 1회 실시하였다. 관측정의 양수능력 변화관측을 위해 대수성 시험을 연 1회 실시하였고, 관측정의 특성상 장기간 미사용 관정이므로 최적의 상태유지를 위해 연1회 공내세척을 실시하였다. 또한, 관측정의 지형별 차이를 분석하기 위해 관측정의 설치위치를 산악, 강변, 기타 지역으로 구분하고, 각각의 대표관정에 대해 지형에 의한 서로 다른 영향을 분석하였고, 관측정의 심도별 변화를 알기위해 동일지역에 충적, 안반 관측정을 따로 설치하고 관측하여 지표수와 지하수의 심도별 영향의 차이를 분석하였다. 동일지역의 관측결과 평균 5m이하의 수위변화를 보이나, 5m 이상의 수위변동을 보이는 관측망은 15년 14개소 17년 19개소로 증가추세를 보이며, 이는 주로 밀집된 시설하우스 단지의 수막재배를 위한 겨울철 지하수 사용량 증가가 원인인 것으로 판단된다. 밀양지역은 강변지역에 밀집된 시설하우스단지의 동절기 수막재배를 위한 지하수 과다사용으로 수위급감 및 수량부족현상이 반복되고 있어, 예방과 대책강구를 위해 지표수의 함양과 지하수사용량의 상관관계 분석과 자료축적 및 추가연구를 위한 장기관측이 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.375-375
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• 2015

최근 도시화에 따른 도로구역의 증가는 도심지의 불투수면적의 확대 및 도로의 수로화를 야기하여 집중호우 발생 시 노면 및 저지대의 침수를 가중시키고 있으며, 이로 인한 인명피해 및 재산 피해는 점차 증가하는 추세이다. 이에 기후변화에 따른 강우량의 변화 및 국지성 집중호우 등을 고려하고 도심지 침수 방지 및 방재성능 강화를 위하여 과거에 간선 10년, 지선 5년에서 간선 30년, 지선 10년으로 관거의 설계빈도가 상향조정 되었다. 도심지의 도로 및 유역 유출량의 배수에 상당한 영향을 미치는 빗물받이 및 빗물받이 유입구는 도심지의 방재성능강화 목적에 맞는 설계가 이루어져야 하나 현재 국내의 빗물받이 설치기준은 하수도시설기준(2009, 환경부)에서 '빗물받이 크기별, 도로 차선별 적정 빗물받이 설치간격' 으로 설계빈도 5년을 반영하여 제시된 설치기준이므로 이에 대한 수정 및 개정이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 관거시설의 설계빈도 상향을 고려한 도로 빗물받이의 유입량 산정을 위해 빗물받이 유입구 크기별 유입량을 도로의 차선, 종경사, 측구 횡경사 및 설계빈도의 변화를 고려하여 도로에서의 유출량을 산정하였으며, Froude 상사법칙을 이용하여 수리실험모형을 제작하여 실험을 실시하였다. 빗물받이 제원은 현재 대부분의 국도에 설치되는 크기인 $40{\times}50cm$, $40{\times}100cm$ 및 $40{\times}150cm$를 축소 제작하였다. 측구의 유량은 도로의 차선(2~4차선), 경사(도로 종경사 2~10%, 측구 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)을 고려하였다. 실험 결과 측구의 횡경사가 커질수록 빗물받이로 유입되는 유량은 증가하였으며, 빗물받이 유입부의 길이가 증가함에 따라 유입부 측면부를 통한 횡유입량을 증가시켜 빗물받이 유입부의 차집율을 증가시켰다. 또한, 도로의 조건 변화 및 유입량의 변화에 따라서 흐름폭이 감소할수록 차집율이 증가하였다. 수리실험결과를 토대로 도로의 조건변화(차선, 도로 종경사, 측구 횡경사) 및 설계빈도 변화를 고려한 빗물받이의 차집율을 제시하였고 이를 회귀분석 하여 빗물받이 유입구 크기별 유입량 산정식을 도출하였다. 이는 설계빈도 상향에 따른 국내 빗물받이 유입부의 설계 기준 제시에 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.257-257
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• 2017

본 연구는 기상이변의 영향으로 지속적으로 발생되고 있는 댐 저수지 붕괴에 대한 원인 분석과 기존의 관련 연구 및 지침 등을 비교 분석하여 현재 실무에서 적용되고 있는 댐 저수지 비상대처계획(EAP) 수립 대상 기준에서 제외되는 시설물의 붕괴 가능성 평가를 통해 EAP 수립 대상의 적정 범위를 제시하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 시설물의 붕괴 가능성에 대한 정량적 판단 기준을 각 요인별로 제시하고, EAP 수립 대상에서 제외되는 댐 저수지를 대상으로 붕괴 가능요인을 적용하여 3개 이하의 붕괴요인에 해당될 경우 저위험군, 4개 및 5개의 붕괴요인에 해당될 경우 중위험군과 고위험군으로 각각 분류하여 시설물 붕괴 위험성 정도에 따른 적절한 대응이 이루어질 수 있도록 제안하였다. 댐 저수지 붕괴 사례 분석을 통해 도출된 붕괴 가능성의 주요 요인으로는 저수용량, 제체 높이, 준공 경과연수, 우심피해 및 지진피해 잠재지역이 포함되며, 각 요인별 객관적인 판단기준은 댐 저수용량의 경우 EAP 법적 수립기준 및 과거 붕괴사례 등의 분석을 토대로 붕괴사례 61개소 중에서 약 88%를 차지하는 저수용량 10만톤을 선정하였으며, 댐 높이의 경우 댐의 파괴양상(이종태, 1987)에서 제시한 댐 붕괴부 특성과 미국주댐안전협회(ASDSO: American Society of Dam Safety Official) 학술지인 Dam Safety(2006) 등에서 제안한 기준을 기존의 댐?저수지 붕괴사례에 적용하여 댐 붕괴폭과 댐 높이의 상관관계 분석 결과를 바탕으로 댐 높이 8m 이상을 적정 범위로 고려하였다. 준공 경과연수의 경우에는 국민안전처 "재해위험저수지 댐 관리 지침" 타당성 평가기준인 '시설노후도' 기준과 한국시설안전공단 사회간접자본 노후화 기준에 해당하는 경과연수 기준을 토대로 30년 이상을 기준으로 선정하였으며, 우심피해 및 지진피해 잠재지역은 국민안전처 재해연보(2014)를 기준으로 과거 10년 동안의 우심피해 발생 지역과 기상청 국내 지진 규모 10위권 내에 포함되는 지역을 고려 대상으로 하였다. 본 연구에서 도출한 시설물 붕괴 가능성에 대한 판단기준을 국민안전처에서 고시한 EAP 수립 대상에서 제외되는 지자체 재해위험저수지 354개소에 적용해 본 결과, 저위험군 16개소, 중위험군 5개소, 고위험군 2개소로 각각 조사되었다. 저위험군은 전문 시설물 관리자에 의한 주기적인 시설물 점검 및 관찰이 필요할 것으로 사료되며, 중 고위험군에 속하는 시설물의 경우 본 연구의 결과를 바탕으로 시설물 하류지역의 실질적인 인명 및 경제적 피해 가능성에 대한 보다 면밀한 조사를 통해 EAP 수립 대상 포함여부를 결정하여야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.486-490
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• 2017

도심지에서의 침수피해는 이상홍수 및 국지성 호우 시 우수관거 시설기준 미달, 펌프장 등 배수시설이 설치되지 않아 하천의 계획홍수위보다 제내지의 지반고가 낮은 저지대 지역에서 많이 발생하고 있다. 특히, 내수침수의 경우는 외수에 따른 범람보다는 국민의 재산과 인명피해에 직접적인 영향을 미치므로 침수피해 위험도가 높은 지역의 주민에게 그 지역의 침수빈도와 범위를 인지시키고 사전대응 능력을 향상시킬 필요가 있다. 따라서 연구의 목적으로 매년 피해가 발생한 이력이 있는 위험지구에 대해 전국단위 시군구별 침수피해 지도를 작성하여 침수심 산정과 피해액 예측할 수 있는 기초자료로 활용하고, 주민들의 신속한 대처를 통해 그들의 생명과 재산을 보호하여 재난 안전 국가 이미지 제고에 기여하고자 한다. 본 연구에서는 도심지 유출모형인 XP-SWMM을 활용하여 내수재해 위험요인에 대한 전국을 해석하는 것에 한계가 있어 풍수해저감종합계획에 수록된 XP-SWMM모의 분석 결과 값을 활용하고자 하였다. 기 수립된 전국 풍수해저감종합계획의 과거 피해 자료를 바탕으로 이상 집중호우나 태풍의 내습 시 풍수해 피해 발생 가능성이 제일 높은 지역을 연구범위 대상지역으로 선정하였다. 그 중 풍수해의 주요 원인으로서 태풍, 집중호우 및 해일로 인한 피해발생 빈도가 높은 지역이면서 하천재해 및 내수침수 피해가 많은 경기도 동두천시를 연구대상 지역으로 선정하였으며, 대상지 유역 현황과 지형정보 및 빈도별 침수심을 조사하였다. 수록된 내용에 따르면 경기도 동두천시는 우수관망의 밀도가 높은 4개 위험지구를 내수재해 발생가능성 지역으로 선정하여 10년, 20년, 30년, 50년, 100년, 200년 6개 빈도에 대해 XP-SWMM 모의를 실시하였다. 이와 같이 수록된 각 빈도에 대한 모의 결과 값을 GIS기술을 이용하여 디지털화 하고 부가적인 분석을 위한 GIS데이터화 하는 내삽법을 선정하여 침수면적 및 침수심을 산출하였다. 그러나 면적비교를 통해 모의 결과 값을 디지털화 하는 과정에서 많은 오차가 발생되는 것을 확인하였고, 이를 보완하기 위해 좌표보정 자동화 프로그램을 개발하여 이러한 문제점을 제거하여 신뢰도를 향상시켰다. 이렇게 계산된 연구 대상지역의 침수심과 침수면적을 활용하여 지도제작 표준 지침서 및 가이드라인을 제시하여 한국형 호우피해 지도제작 기술개발에 기여하고, 비구조적 대책으로서 이상홍수에 대한 위험도를 파악하여 지역별 도심침수 방지를 위한 대비체계를 구축하는 등 위험지역에 대한 사전분석 및 활용에 기초자료로 도움이 되고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.3
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• pp.227-234
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• 2019

The vulnerability of urban disasters is increased with the rapid urbanization and industrialization, and the extreme rainfall event is increased due to the global climate change. Urban inundation is also increased due to the extreme rainfall event beyond the capacity limit of facility for the damage prevention. The underground detention vault and the underground drain tunnel are rapidly being utilized to prevent urban inundation. Therefore, the hydraulic review and design analysis of the inlet of the underground facility are important. In this study, the water level of the approach flow according to the inflow discharge is measured and the flow characteristic of the inlet (tangential and spiral) is analyzed. For the spiral inlet, the multi-stage is introduced at the bottom of the inlet to improve the inducing vortex flow at low discharge conditions. In case of the tangential inlet, the discharging efficiency is decreased rapidly with hydraulic jump in the high flow discharge. The rising ratio of the water level in the multi-stage spiral inlet is higher than the tangential inlet, but the stable discharging efficiency is maintained at low and high discharge conditions. And the empirical formula of water level-flow discharge is derived in order to utilize inlets used in this study.