• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.5
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• pp.449-457
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• 1997

This study attempts to develop a stochastic-dynamic real-time flow forecasting model for an event-orient watershed storage function model (SFM), which has been used as an official flood computation model in Korea, and to evaluate its performance for real-time flow forecast. The study area is the 747.5$\textrm{km}^2$ Hwecheon basin with outlet at Gaejin and the 8 single flow events during 1983-1986 are selected for comparison and verification of model parameter and model performance. The used model parameters in this study are the same values on field work. It is shown that results from the existing model highly depend on the events, but those from the developed model are stable and well predict the flows for the selected flood events. The coefficient of model efficiency between observed and predicted flows for the events was above 0.90. It is concluded that the developed model that can consider model and observation uncertainties during a flood event is feasible and produces reliable real-time flow forecasts on the area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.367-367
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• 2016

우리나라는 하상계수가 큰 하천의 특성 때문에 콘크리트 구조의 고정보를 설치하여 하천수위를 유지하고, 취수용으로 사용하여 왔다. 그러나 고정보는 유수방해, 토사퇴적으로 인한 홍수위 상승 등의 다양한 문제를 야기시키고 있다. 이에 따라 4대강에는 다양한 형상과 운영방식이 적용된 가동보가 설치되었으며, 소하천과 중규모 하천 역시 하천기능의 복원을 위한 정비사업이 진행되고 있다. 하천관리의 목표는 하천의 이수, 치수 및 생태환경 기능의 종합적이며, 유기적인 관계를 조화롭게 유지하면서 각 기능을 극대화시키는 것이다. 우선, 토사의 퇴적을 사전에 예방하고, 퇴적된 토사는 유수에 따라 배출될 수 있도록 하단방류 형식으로 개선되어야 한다. 또한 홍수기에는 통수가 원활하도록 보의 기능을 해제할 수 있어야 하는 한편, 하류구간이 범람하지 않도록 상류구간에서의 완충기능을 가져야 한다. 이러한 요구조건을 충족하기 위해서 다단형태의 하단방류형 가동보 수문 시스템을 고려할 수 있다. 다단형태의 하단방류형 가동보 수문시스템은 경사 하천에 가동보에 의해 물을 저수하고, 저수된 물을 보 상류에서 유입되는 유입수량 만큼만을 수문 하단 개도부를 통하여 방류하도록 하여, 일정량이 항상 저류되면서 퇴적토사가 배출되도록 하여 수질을 개선하는 방식이다. 본 연구에서는 금강의 지류인 치성천 9Km 구간을 대상으로 HEC-RAS 4.1 모형을 적용하여 하단방류형 가동보를 하류부터 상류구간까지 다단형태로 설치하였을 경우, 하천의 저류와 분배기능 회복에 따른 홍수위 저감 효과를 고정보 설치의 경우와 비교 분석하였다. 홍수소통 능력을 검토하기 위해서 연구대상 구간을 200년 빈도의 확률홍수량 별로 10개 구간으로 나누어 검토한 결과, 고정보 설치의 경우에는 여유고 기준을 초과하는 부분이 나타났으나, 다단식 하단방류형 가동보를 설치하고, 수문개도를 조작하여 운영할 경우에는 여유고 기준을 초과하는 부분이 없어, 홍수위 저감 효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났을 뿐만 아니라, 홍수기이후에도 하천유지용수 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 설치 및 유지관리의 비용측면과 용수확보 및 홍수피해 절감의 편익측면에서도 50년 운영주기의 비용편익성은 양호한 것으로 나타났으며, 생태환경보전과 친수공간 확보측면의 편익성을 추가로 고려할 경우, 경제성은 충분히 확보될 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.208-208
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• 2023

북한강 유역은 대한민국을 대표하는 한강의 제1지류로 상류에 북한산이 위치하여 풍부한 자연환경과 생태계를 보유하고 있다. 해당 유역은 수력 및 다목적댐이 위치하여 수력발전과 수도권 물공급에 있어 중요한 역할을 하고 있다. 더욱이, 상수원보호구역으로 지정되어 있어 수질오염 예방을 위한 수질 관리가 필요하다. 기존 연구의 경우 북한강 유역 내 1개 다목적댐(소양강댐) 지점에 대한 수량 및 수질 매개변수 검·보정을 수행한 사례가 있으나 다목적댐 및 수력댐을 모두 고려한 사례는 없어 관련 연구가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 활용한 북한강 유역 내 수량·수질을 분석 및 평가하고자 한다. 대상유역은 북한강 유역이며 저류를 하지 않는 평화의 댐을 제외한 5개 댐(화천댐, 춘천댐, 소양강댐, 의암댐, 청평댐)에 대해 모형에서 고려하였다. 자료평가기간은 1983년부터 2021년이며 기상 및 지형자료, 저수지 자료, 점오염원 자료를 입력자료로 활용하였다. Penman/Monteith 방법, SCS 방법, Muskingum 방법, 저수지 운영 방법(일 단위 관측 방류량 입력 및 목표 저수량 유지)을 활용하여 모형 모의를 수행하였다. 매개변수 검·보정은 수량(댐 유입량 및 방류량, 저류량) 및 수질(유사량, 총질소, 총인) 자료를 활용하여 수량 9개 지점과 수질 6개 지점, 댐 저수지 5개 지점을 중심으로 수행하였다. 수량 및 수질에 대한 도시적 및 통계적 평가를 통해 관측 및 모의 간의 정확도를 평가하였다. 평가결과, 수량은 임남댐의 영향을 받는 일부 댐을 제외한 대부분의 댐 유역에서 관측 및 모의 유량 간의 적합도가 우수하게 나타났다. 수질은 수량의 영향을 직접적으로 받아 일부 지점을 제외한 대부분 지점에서 관측 및 모의값 간의 적합도가 높게 나타났다. 검·보정 적절성 판단을 위한 정량적 평가결과, 수량의 경우 결정계수(R²) 0.64~0.94, 용적오차(PBIAS) 0.09%~15.77%로 적정한 것으로 나타났다. 수질의 경우 용적오차 0.00%~29.14% 사이로 적정범위 안에 포함된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 기후변화와 연계하여 미래 기간의 수량 및 수질 분석 연구에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.333-333
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• 2021

최근 전 지구적인 기후변화 및 온난화의 영향으로 태풍 및 집중호우가 빈번하게 일어나고 있으며, 이로 인한 한천범람 등 홍수재해로 인명 및 재산 피해가 크게 증가하고 있다. 우리나라에서도 태풍 및 집중호우로 인한 호수피해는 매년 발생하고 있으며, 피해 빈도와 강도가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 현실을 고려하였을 때에 하천 인근 주민의 생명과 재산을 보호하기 위하여 실시간으로 홍수위 예측을 수행하는 것은 매우 중요하다 할 수 있다. 국내에서 수위예측을 위하여 대표적으로 저류함수모형(Storage Function Model, SFM)을 채택하고 있지만, 유역면적이 작아 홍수 도달시간이 짧은 중소하천에서는 충분한 선행시간과 정확도를 확보하기 어려운 문제점이 있다. 이는 유역면적이 작은 중소하천에서는 유역 및 기상 특성과 관련된 여러 인자 사이의 비선형성이 대하천 유역에 비해 커지는 문제점이 있기 때문이다. 본 연구에서는 위와같은 문제를 해결할 수 있도록, 수문자료와 딥러닝 기법을 적용하여 실시간으로 홍수위를 예측할 수 있는 방법론을 제시하였다. 지난 태풍 및 집중호우로 인하여 급격한 수위상승이 있던 낙동강 지류하천에 대하여 LSTM(Long-Short Term Memory) 모형 기반 실시간 수위예측 모형을 개발하였으며, 선행시간 30~180분 별로 홍수위를 예측하고 관측 수위와 비교함으로써 모형의 적용성을 검증하였다. 선행시간 180분 기준으로 영강 유역 수위예측 결과와 실제 관측치의 평균제곱근 오차는 0.29m, 상관계수는 0.92로 나타났으며, 밀양강 유역의 경우 각각 0.30m, 0.94로 나타났다. 본 연구에서 제시된 딥러닝 기반모형에 10분 단위 실시간 수문자료가 입력된다면, 다음 관측자료가 입력되기 전 홍수예측 결과가 산출되므로 실질적인 홍수예경보체계에 유용하게 사용될 수 있을 것이라 보인다. 모형에 적용할 수 있는 더욱 다양한 수문자료와 매개변수 조정을 통하여 예측결과에 대한 신뢰성을 더욱 높일 수 있다면, 기존의 저류함수모형과 연계하여 홍수대응 능력을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.6
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• pp.597-611
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• 2013

This paper presents the methodology for construction of time-area curve via the width function and thereby rational estimation of time of concentration and storage coefficient of Clark model within the framework of method of moments. To this end time-area curve is built by rescaling the grid-based width function under the assumption of pure translation and then the analytical expressions for two parameters of Clark model are proposed in terms of method of moments. The methodology in this study based on the analytical expressions mentioned before is compared with both (1) the traditional optimization method of Clark model provided by HEC-1 in which the symmetric time-area curve is used and the difference between observed and simulated hydrographs is minimized (2) and the same optimization method but replacing time-area curve with rescaled width function in respect of peak discharge and time to peak of simulated direct runoff hydrographs and their efficiency coefficient relative to the observed ones. The following points are worth of emphasizing: (1) The optimization method by HEC-1 with rescaled width function among others results in the parameters well reflecting the observed runoff hydrograph with respect to peak discharge coordinates and coefficient of efficiency; (2) For the better application of Clark model it is recommended to use the time-area curve capable of accounting for irregular drainage structure of a river basin such as rescaled width function instead of symmetric time-area curve by HEC-1; (3) Moment-based methodology with rescaled width function developed in this study also gives rise to satisfactory simulation results in terms of peak discharge coordinates and coefficient of efficiency. Especially the mean velocities estimated from this method, characterizing the translation effect of time-area curve, are well consistent with the field surveying results for the points of interest in this study; (4) It is confirmed that the moment-based methodology could be an effective tool for quantitative assessment of translation and storage effects of natural river basin; (5) The runoff hydrographs simulated by the moment-based methodology tend to be more right skewed relative to the observed ones and have lower peaks. It is inferred that this is due to consideration of only one mean velocity in the parameter estimation. Further research is required to combine the hydrodynamic heterogeneity between hillslope and channel network into the construction of time-area curve.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.227-227
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• 2018

티롤리안 위어(Tyrolean Weir)는 유송잡물 및 유사의 영향이 비교적 높은 산악지역에 설치되는 취수구조물로 대부분 저류면적이 제한된 자류식(Run-Off River) 수력발전 및 소규모 농업용수 취수시설에 적합한 구조물이다. 티롤리안 위어는 일반적인 취수시설과 비교하여 구조물의 규모를 최소화할 수 있어 친환경적 취수구조물로 분류할 수 있다. 아직까지 국내에서는 설치사례가 없고 연구성과 또한 부족하여 적용성에 한계가 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 3차원 유동해석 프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 티롤리안 위어의 월류흐름특성을 분석하고 스크린 경사와 월류수위 변화에 따른 유량계수를 산정하였다. 티롤리안 위어 스크린경사에 따른 수치모형실험을 위해 3차원 AUTO CAD 프로그램을 이용하여 위어폭 11.0m, 길이 10m 및 수로경사 2:3의 솔리드 모형을 구성하였으며, 티롤리안 위어 스크린 경사를 $0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$, $20^{\circ}$, $25^{\circ}$, $30^{\circ}$로 변화시키며 월류수심 변화에 따른 수치모형실험을 수행하였다. 금회 수치해석 분석결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 티롤리안 위어 스크린 경사가 증가할수록 유량계수가 증가하였다. 2) 월류수심 1.4m일때 월류량의 표준편차는 0.767이며 월류수심 4.4m일때 표준편차는 9.580으로 월류수심이 증가할수록 스크린 경사에 따른 표준편차는 증가하는 것으로 확인되었다. 3) 티롤리안 위어 스크린 경사가 클수록 월류수심은 감소하고 접근수로부 유속이 증가하였으며 스크린 경사가 작을수록 월류수심은 증가하고 유속이 감소하는 경향을 확인하였다. 4) 티롤리안 위어 스크린 경사가 작고 월류수심이 클수록 광정위어와 유사한 흐름특성을 보였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.2
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• pp.99-107
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• 2018

This study was to evaluate the stream depletion due to groundwater pumping from 17 wells near the Anseongcheon upper stream using the Baalousha's analytical solution (2012) which directly considers stream width and streambed hydraulic conductivity. The input hydraulic values of aquifer and streambed were obtained from the pumping tests and seepage experiments. The estimated streamflow depletion rates divided by pumping rate (dimensionless stream depletion) showed a range from 0.23 to 0.89 for 5 year pumping. In particular, the results revealed that the groundwater pumping has insignificant effects on streamflow when the stream depletion factor (SDF) is higher than 1,000 with values of dimensionless stream depletion lower than 0.4. A more simple Hunt's solution (1999) also applied to the same wells, and the results showed that the difference between the dimensionless stream depletions calculated by using both solutions could be negligible. From the comparison of the Baalousha's solution (2012) with the Hunt's solution (1999) with total 3,000 cases of simulations with combinations of various aquifer and stream properties, the stream-well distance should be more longer than stream width for reducing the discrepancy between both solutions.

• Journal of Wetlands Research
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• v.11 no.3
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• pp.161-169
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• 2009

Rainfall-runoff procedures of urban area are more complicated than agricultural procedures. Extension and development of town leads to shift of the basin characteristics and it makes more difficult to use runoff models. In this study, the changes of hydrologic circumstances and the shape of hydrograph due to the urbanization in Cho-kyung river basin has been assessed which is the representative urban stream in Jeonju city. The urbanization can be classified as four typical year. The natural basin period(1924) that is before the urban development, the period of construction of Chonbuk National University campus (1963), the period of construction of residential area(1986), and urbanization process has been finally completed in 1995. The rainfall-runoff analysis has been carried out by Storm Water Management Model(SWMM) under condition of the basin characteristics and impervious area of each period. It was found that hydrologic characteristics such as river length, roughness coefficient, and coefficient of surface storage has been decreased. According to the land use change, the pervious area was decreased from 97.7% to 42%, while the impervious area was increased from 0.6% to 34%. The time of concentration was shorten from 90 minutes to 37 minutes. Along with decreasing the time of concentration, the peak discharge was increased from $4.37m^3/s$ to $111.13m^3/s$, and the runoff rate was also increased from 0.8% to 68%.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.22 no.2
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• pp.195-205
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• 2012

We evaluated the results of pumping tests, the amount of groundwater used by Protected Cultivation with Water Curtain (PCWC), and monthly depth to water table (DTW) at the Wangjeon-ri area, Nonsan City, to elucidate the cause of a decrease in pumping rate during the winter PCWC season. The transmissivity and storage coefficient at eight sites where the major aquifer is alluvium, vary from 119.9 to $388.1m^2/d$ and $1.5{\times}10^{-4}$ to $5.5{\times}10^{-4}$, respectively. The pumping rate for PCWC during three months (Dec. to Feb.) averaged about $8,100m^3/d$ and the maximum water level in the area varied by about 10 m. Groundwater levels had fully recovered by August-five months after pumping for PCWC had ceased. These observations indicate that the pumping rate during the winter PCWC season was excessive compared with groundwater productivity in the area. Groundwater level in the central PCWC area varied from -3.0 to 4.38 m, exceeding the water level of the Nosung Stream for only three months (Aug. to Oct.). This result indicates that Nosung Stream recharges the area during the period from November to July. To solve the problem of reduced pumping rate during the winter PCWC season, it would be necessary to reduce the amount of groundwater used for PCWC or to develop an artificial recharge system using recycled groundwater.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.38 no.5
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• pp.80-92
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• 2010

The purpose of this study was to analyze drainage facilities in mountainous urban neigbborhood parks--Baebongsan Park and Ogeum Park--in Seoul. Based on an analysis of existing drainage facilities, the volume of storm water runoff (VSW), the runoff rate of open channels(ROC), and the detention capacity of open charmels(DCOC) by each drainage watershed, the coefficient of runoff rate(CROC) as evaluated to be relevant between VSW and ROC and the coefficient of the detention capacity of open channe1s(CDCOC) as evaluated with DCOC compared to VSW were estimated and analyzed by parks and by watersheds. The results are as follows: 1. The total drainage area of Baebongsan Park was 34.13ha including surface runoff area(15.05ha; 44.09%), open channel area(l4.60ha; 42.78%), and natural waterway area(4.48ha; 13.13%). The total drainage area of Ogeum Park was 20.39ha including open channel area (10.14ha; 49.73%), ridge-side gutter area(7.17ha; 35.16%), surface runoff area (2.52ha; 12.36%), and natural waterway area (0.56ha; 2.75%). In Baebongsan Park, the portion of surface runoff was comparatively higher while the portion of artificial drainage area was higber in Ogeum Park. 2. In Baebongsan Park drainage districts were largely divided: VSW was $7.28m^3/s$ in total(average $0.23m^3/s$). Comparatively, tbe VSW in Ogeum Park, including smaller drainage districts, was $4.37m^3/s$ in total(average $0.12m^3/s$). 3. The ROC of Baebmgsan Park was $11.58m^3/s$ in total(average $0.77m^3/s$) and the CROC was 5.26, while in Ogeum Park, the ROC was $15.40m^3/s$(average $0.34m^3/s$) and tbe CROC was 8.87 higher than that of Baebongsan Because the size and slope of the open channel in Baebongsan Park was higher, the average ROC was larger, while tbe CROC of Ogeum Park was higher than that of Baebongsan Park, for the VSW in Ogeum Park was comparatively lower. 4. The DCOC in Baebongsan Park was $554.54m^3$ and the average of CDCOC was 179.83. That of Ogeum Park was $717.74m^3$ and the average of the CDCOC was 339.69, meaning that the DCOC of Ogeum Park was so much higber that drainage facilities in Ogeum Park were built intensively. This study was focused m the capacity of the drainage facilities in mountainous urban neighborhood parks by using the CROC to evaluate relevance between VSW and ROC and the CDCOC to evaluate the DCOC as compared with VSW. The devised methodology and coefficient for evaluating drainage facilities in mountainous urban neighborhood parks may he universally applicable through additional study. Further study m sustainable urban drainage systems for retaining rainwater in a reservoir and for enhancing ecological value is required in the near future.