• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.38 no.5
• /
• pp.671-683
• /
• 2018

The flood damage caused by heavy rains in urban watershed is increasing, and, as evidenced by many previous studies, urban flooding usually exceeds the water capacity of drainage networks. The flood on the area which considerably urbanized and densely populated cause serious social and economic damage. To solve this problem, deterministic and probabilistic studies have been conducted for the prediction flooding in urban areas. However, it is insufficient to obtain lead times and to derive the prediction results for the flood volume in a short period of time. In this study, IDNN, TDNN and NARX were compared for real-time flood prediction based on urban runoff analysis to present the optimal real-time urban flood prediction technique. As a result of the flood prediction with rainfall event of 2010 and 2011 in Gangnam area, the Nash efficiency coefficient of the input delay artificial neural network, the time delay neural network and nonlinear autoregressive network with exogenous inputs are 0.86, 0.92, 0.99 and 0.53, 0.41, 0.98 respectively. Comparing with the result of the error analysis on the predicted result, it is revealed that the use of nonlinear autoregressive network with exogenous inputs must be appropriate for the establishment of urban flood response system in the future.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.33 no.2
• /
• pp.521-528
• /
• 2013

Urban drainage systems are generally designed as open channel flow. The system, however, shows a partially surcharged flow in its body, especially at junctions or manholes. Thus, a special case of this condition needs to be explained as pressurized flow condition for designing the sewer system. This study considered the surcharged manhole flows during an unexpected rainfall event or an excess of design frequency. Overflows from surcharged manholes and urban flooding can occur from the effect of surcharged flows. Thus, sewer systems should be designed with the concept of open channel flow and pressurized flow. Also, energy losses in a manhole need to be considered. The aim of this study is to develop the numerical model which can evaluate the effect of the energy losses at the manhole. The numerical model was verified and compared with hydraulic model and SWMM. The results showed that the water depth of numerical model was in good agreement with hydraulic model at the each manhole. However, the SWMM underestimated the water depth because that model ignored the energy losses at manholes. Thus, the developed numerical model in this study could be a useful tool for the assessment of a conveyance of urban drainage system.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.39 no.5 s.166
• /
• pp.383-394
• /
• 2006

This study is for the inundation damage analysis caused by levee break, and for the applicability of GIS tool to make inundation map in the Jungrang stream basin which is one of the representative urbanized area in Korea. The FLDWAV was applied to the actual flood in 1998 to calibrate the parameters, and was used under the flood conditions of 100, 200 years and PMF for the analysis of inundation caused by the levee breach. As the conditions of the levee break, the duration of break(10, 30, 60 min), the width of break(10, 20, 30m) and the location of the break are considered. We found out that the range and the volume of the inundation are strongly influenced by the location of the levee break, the break width in order. And, we compared the two processes of making the inundation map using WMS and ArcView model. The Process 1 which use only WMS has the benefit by its simplicity but there could be considerable errors in making the inundation map, while Process 2 where the ArcView model is introduced to WMS has the capability of making detailed topography map but needs more process time. This study could contribute to levee breach flood analysis and making flood map to establish the EAP(Emergency Action Plan) in the urban basin.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.48 no.2
• /
• pp.127-136
• /
• 2015

In general, XP-SWMM regards manholes as nodes, so it can not consider local head loss in surcharged manhole depending on shape and size of the manhole. That might be a reason why XP-SWMM underestimates inundated-area compared with reality. Therefore, it is necessary to study how we put the local head loss in surcharged manhole in order to simulate storm drain system with XP-SWMM. In this study, average head loss coefficients at circular and square manhole were estimated as 0.61 and 0.68 respectively through hydraulic experiments with various discharges. The estimated average head loss coefficients were put into XP-SWMM as inflow and outflow energy loss of nodes to simulate inundation area of Gunja basin. Simulated results show that not only overflow discharge amount but inundated-area increased considering the head loss coefficients. Also, inundation area with considering head loss coefficients was matched as much as 58% on real inundation area. That was more than simulated results without considering head loss coefficients as much as 18 %. Considering energy loss in surcharged manholes increases an accuracy of simulation. Therefore, the averaged head loss coefficients of this study could be used to simulate storm drain system. It was expected that the study results will be utilized as basic data for establishing the identification of the inundation risk area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.368-368
• /
• 2012

부사호는 당초 유역면적이 $288km^2$로 이 중에서 상류 유역에 건설된 보령댐 유역면적 $163.6km^2$(57%)가 제외됨에 따라 부사호로 유입량이 급격히 줄어들어 약간의 가뭄에도 수질악화가 반복되고 있다. 부사호의 합리적인 용수 수급 관리를 위해 정확한 부사호 유입량의 추정은 절실하다. 부사호 유입량은 보령호 방류량과 부사호 지류 유역 유입량으로 구성되며, 보령호 방류량은 소수력 발전용수, 관개용수, 하천유지용수, 홍수조절 방류량, 월류량으로 구성된다. 부사호 지류 유역으로부터 자연유량에서 하천에서 취수한 공업용수를 공급하고, 웅천읍의 생활용수 $1,164m^3$/일로부터 회귀수가 유입되고, 보령댐 수혜답 1039.5 ha에 관개용수를 공급하고 회귀수가 유입되고, 부사호에서 양수하여 공급한 부사 유역 수혜답 1,141 ha의 회귀수가 유입되고, 6개 저수지 수혜답 396.5 ha의 회귀수가 유입되는 등 지류 유입량의 구성은 매우 복잡하다. 하천에서 취수하여 공급하는 공업용수는 서해화력 5천 $m^3$/일, 보령화력 15천 $m^3$/일로 구성된다. ONE (One parameter New Exponential) 모형을 근간으로 유입량 모형을 구성하였고, 보령댐 자료로 매개변수를 결정하여, 1966~2011년의 부사호 일 유입량을 모의한 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 유역면적 $124.4km^2$인 부사호의 지류 유입량과 보령댐 방류량을 고려한 부사호 유입량 자료로부터 유황을 분석한 결과는 연평균하여 풍수량은 2.1 mm/d, $3.083m^3/s$, 평수량은 0.89mm/d, $1.280m^3/s$, 저수량은 0.48 mm/d, $0.695m^3/s$, 갈수량은 0.30 mm/d, $0.428m^3/s$였으며, 연 유입량은 127.23백만 $m^3$에 이르렀다. 둘째, 유역면적 $288km^2$인 보령호 유역의 포함한 부사호의 자연 유입량 자료로부터 즉 보령댐이 없는 경우 유황을 분석한 결과는 연평균하여 풍수량은 1.4 mm/d, $4.599m^3/s$, 평수량은 0.51 mm/d, $1.689m^3/s$, 저수량은 0.20 mm/d, $0.664m^3/s$, 갈수량은 0.06 mm/d, $0.204m^3/s$, 연 유입량은 197.00백만 $m^3$에 이르렀다. 셋째, 보령호가 있는 경우와 없는 경우 유황을 비교하면 있는 경우에서 부사호의 유입량은 고수위의 유량은 감소하고, 저수위의 유량은 증가하는 전형적 상류에 위치한 댐의 저류효과 영향을 여실히 나타내고 있었다. 넷째, 한국하천 유황곡선식에 의한 유역면적 $288km^2$인 부사호 유입량의 풍수량은 1.29 mm/d, $4.292m^3/s$, 평수량은 0.59 mm/d, $1.964m^3/s$, 저수량은 0.33 mm/d, $1.093m^3/s$, 갈수량은 0.13mm/d, $0.424m^3$이르렀다. 결론하면, 보령댐이 있는 경우 연 유입량은 70백만 $m^3$ 감소하였으나, 평갈수기 유입량은 증가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.50 no.3
• /
• pp.181-190
• /
• 2017

Population congestion and increasing porosity caused by urbanization and increasing rainfall intensity are the main reasons for urban inundation damage. In order to reduce the damage to urban flooding, it is necessary to take a inundation analysis model that can be considered the topographic impact (i.e., building and road) and simulate the detailed inundation areas. In this study, Grid based Inundation Analysis Model (GIAM) is developed using a two-dimensional shallow water equations. The study area is Gangnam basin, with a surface area of $7.4km^2$, which includes 5 drainage areas such as Nonhyun, Yeoksam, Seocho 1, 2, and 3. EPA SWMM5 is used for simulating the overflows at each manhole. GIAM model is constructed to allow for simulating a inundation area with 6 m grid size. The inundation analysis is conducted in two heavy rainfall events (Sep. 21, 2010 and July 27, 2011) for the model evaluation. The accuracy of the simulated inundation area is calculated 0.61 and 0.57 at POD index using the historical flooded area report. The developed model will be used as a tool for analyzing the flood prone areas based on rainfall scenario, and a tool for predicting the detailed inundation area in the real-time.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.51 no.7
• /
• pp.555-564
• /
• 2018

The detention reservoir is a hydraulic structure that constructs a levee on the inland of river and sets up side weir in a section of the levee, and this facility stores a part of the flood volume in case of a flood event over a certain scale. In order to optimize the operation of detention reservoir, it is necessary to review the linkage with existing facilities in the river. In this study, the effect of water level reduction and the flow distribution was analyzed according to the location of the side weir in the detention reservoir considering the run-of-the-river gate. Two radial gates were installed in the experimental channel, and the water level in channel and the overflow of weir were measured by moving the location of the side weir upstream from the gate. As a results of experiment, it was confirmed that the water level reduction is more remarkable as the location of the side weir was closer to the gate, and the effect of flow distribution is not greatly changed. When two or more side weirs were operated, it is confirmed that the sufficient storage space was secured and the water level reduction effect with the location of the side weir is not large. In addition, the water level reduction rate according to the location of the side weir was estimated by empirical formula and it is provided as basic data that can be used in the planning of the detention reservoir.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
• /
• v.9 no.1
• /
• pp.1-7
• /
• 2009

Most developed models are designed to determine pipe diameter, slope and overall layout in order to minimize the cost for the design rainfall for the optimal sewer layout. However, these models are not capable of considering the superposition effect of runoff hydrographs in the sewer pipes. The flow characteristics in the sewer pipes, such as the sewer layout, pipe diameter and slope, vary according to the design of the sewer system. In particular, when the sewer network is modified, the shapes of the runoff hydrographs in the sewer pipes also change because of the superposition effect. In this study, the sewer layout is designed to control and distribute the flows in the sewer pipes, while considering the runoff superposition effect, in order to reduce the inundation risk at each junction. This is accomplished by separating the inflows that enter into each junction by changing the way in which pipes are connected between junctions. And this model combines SWMM (Storm Water Management Model) to perform the hydraulic analysis for the flows in the sewer network. The current sewer layout was modified to minimize the peak outflow at outlet in Garak basin, Seoul, South Korea. As the results, the peak outflows at the outlet were decreased by approximately 20% for the design rainfall during 30 minutes and the total overflows were also decreased for the excessive rainfalls.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.640-640
• /
• 2015

2010년과 2011년 서울에서 발생한 집중호우와 2014년 부산에서 발생한 집중호우의 발생으로 막대한 재산상의 피해와 사상자를 냈다. 2010년 9월 21일에 발생한 집중호우는 1908년 관측시작이래 가장 많은 비가 내린 것으로 기록되었으며 주거지 4,727호, 상가 1,164호, 공장 126동 등이 침수되고 13시를 기준으로 강서지점의 경우 시간당 98.5mm의 기록적인 강우를 기록하였으나, 관악지점은 5.5mm에 그쳐 두 지점간의 시간당 강우량의 편차가 약 200배 가까이 차이가 나는 것으로 나타났다. 이와 같이 최근 도시지역에서 국지성 집중호우가 증가하고 있으며 지역별 강우 편차가 크고 이에 따라 침수피해발생 여부도 지역에 따라 달라진다. 강수의 공간적 분포와 그로 인한 침수해석은 도시돌발홍수 예경보 시스템에 있어 무엇보다도 중요하다. 본 연구의 목적은 도시지역 돌발홍수 예경보 시스템 구축을 위한 정량적 강수추정 QPE(Quantitative Precipitation Estimation)기법에 따른 수리 수문학적 영향을 평가하는 것이다. 정량적 강수추정을 위해 AWS, SKP, 레이더 자료를 활용하여 250m의 해상도를 가지도록 크리깅을 적용하였다: QPE 1은 34개의 AWS의 지점우량을 지구통계학적 기법 중의 하나인 크리깅을 이용하여 산정한 기법, QPE 2는 AWS와 156개의 SKP의 강우데이터를 크리깅을 이용하여 산정한 기법, QPE 3는 광덕산 레이더를 이용한 기법, QPE 4는 AWS, SKP, 광덕산 레이더 자료를 조건부 합성한 기법이다. 월류량을 산정하기 위해 도시유출해석모형인 SWMM을 강남역 일대를 대상으로 구축하고 우수관로 시스템으로 유입되지 못한 노면류(Surface flow)를 함께 고려하였다. 침수해석을 위해서는 DHM모델을 적용하였으며 2013년 7월 기간에 발생한 호우에 대하여 분석을 수행하였다. 비교수행을 위해서 인접한 서초 AWS와 강남 AWS의 지점강우량도 함께 고려하였으며 모의결과를 국가 재난관리 정보 시스템(NMDS)에 침수피해가 확인된 가옥 및 빌딩 정보와 일치여부를 적합도로 산정하였다. 산정된 적합도를 통하여 정량적 강수추정기법에 따른 수리?수문학적 영향을 평가하였다. 실제 침수흔적정보와 비교 결과, QPE 2와 QPE4가 가장 적합도가 높았으며 이에 따라 고밀도의 관측망의 구성이 도시지역 침수해석결과에도 적합할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.32-32
• /
• 2018

최근 여러 가지 요인으로 가뭄이 빈발하고 있으며, 가뭄을 대비한 과학적 저수지 운영이 절실하다. 유입량, 관개용수량, 저수량, 하천유지유량 등 저수지 물수지를 반영하여 실제 가뭄 상황에 적용할 수 있는 시스템으로 개발하였다. 여기서, 하류 하천의 수량을 양수하여 저수량을 확보하는 양수저류를 고려하였고, 시기별 관개용수량을 간단관개, 절수관개 등의 실제 상황을 반영하도록 하였다. 또한 저수량의 장기간 변화를 관찰하여 저수지 운영의 가이드라인을 설정할 수 있도록 하였고, 하류 하천의 유량 변화도 평가할 수 있도록 하였다. 최근 수차례 가뭄을 겪은 충남 홍성에 위치한 대사저수지에 개발된 시스템을 적용하였다. 대사 저수지는 유역면적 $2.9km^2$, 유효저수량 137만$m^3$, 수혜면적 163ha에 이르며, 유역면적 $72.2km^2$인 하류하천의 와룡천으로부터 $0.057m^3/s$씩 양수하여 저수량을 확보하고 있다. 일별 저수율 자료가 있는 1991년부터 2016년까지 분석한 결과는 다음과 같다. 양수는 1월 15일부터 5월 31일까지 실시하는 것으로 하고 결과를 정리하였다. 첫째, 일 저수위를 모의하여 검증한 결과 일평균하여 관측 저수위는 EL.84.58m, 모의 저수위는 EL.85.87m이었다. 이 때 강우량은 연평균 1,275.2mm, 유입량은 718.0mm, 유출률 56.3%, 수면증발량 11.5만$m^3$, 관개용수 공급량 117.5만$m^3$, 월류량 148.9만$m^3$이었다. 둘째, 양수로 인한 유입량의 변화는 양수 전에는 연평균 209만$m^3$(유출률 56.3%)에서 양수 후 276만$m^3$(74.7%)로 증가하였고, 양수량은 67.5만$m^3$(연유입량의 32.3%)이었다. 셋째, 하류 와룡천의 유량은 양수 전에는 연평균 연유출량 5,200만$m^3$(유출률 56.5%)에서 양수 후 5,120만$m^3$(55.6%)으로 나타났다. 넷째, 양수 전에는 일평균 저수량이 47만$m^3$에서 양수 후 76만㎥으로 증가하였고, 양수저류로 인해 이수안전도는 15.4%에서 92.3%로 개선되었다. 또한 양수로 인해 저수지 유입량은 연평균 32.3% 증가하였고, 하류하천의 유량은 1.55% 감소하였다. 이상의 분석 결과로 양수저류는 가뭄대응에 상당한 효과가 있다고 평가할 수 있다. 또한 다양한 여건을 고려한 저수지 운영 가이드라인의 합리적 설정으로 보다 적극적인 가뭄대응이 필요하다고 본다. 물관리 현황은 지구별, 저수지별로 다양하다. 향후 현장 상황에 적합한 물관리 방법을 적극 모색해야 하며, 자연과 인간의 평등한 물 이용 환경조성에, 여기 개발한 도구가 일정 부분 유용할 것이라 판단한다.