• 물과 미래
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• 제29권4호
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• pp.209-221
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• 1996

우리나라 대부분의 소하천 유역은 수위나 유량의 관측이 행해지지 않은 미계측 유역으로 방치되어 있어 홍수시 정확한 유출량의 추정이나 홍수피해 경감을 위한 적절한 대책수립이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 부산지방 수영강 수계 중 3개 소하천 유역을 연구대상유역으로 선정하여 측정된 수문자료를 근거로 각종 유출 매개변수를 추정하였다. 또한 기존의 유출해석 모형중 저류함수법과 선형 이산화 입력-출력 모형 및 선형저수지 모형을 채택하여 유출해석을 실시하였다. 각 모형에 의한 계산 수문곡선은 실측 수문곡선과 잘 일치하였으며, 이들 모형은 소유역의 홍수사상을 성공적으로 나타낼 수 있다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 채택한 모형 중 저류함수법은 크기가 작은 홍수에는 적용하기 어렵다는 문제점에도 불구하고 가장 양호한 결과를 제공하였으며, 선형저수지 모형은 적은 수의 매개변수로도 비교적 양호한 결과를 준다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 저류함수법 매개변수를 이용한 방법, $\Phi$-index법 및 일정비손실법 등 세 가지 방법의 유효강우 산정법에 따른 모형의 재현성을 평가하였다. 온천천 유역의 경우에는 저류함수법 매개변수를 이용한 방법이 가장 용호한 결과를 나타내었으나, 다른 두 연구대상유역의 경우에는 $\Phi$-index법이 더 나은 결과를 제공하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.471-471
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• 2012

도시유역에서 주로 침수피해가 발생하는 방류토구 인근의 저지대의 경우 유수지 및 빗물펌프장을 통하여 피해 발생을 방지할 수 있는 반면, 도심지 한복판에 이러한 상습 침수지역이 존재한다면 이에 대한 침수 방지 시설물의 설치에는 한계가 있다. 이러한 도심지 한복판의 침수위험지역의 경우 부지 확보의 어려움으로 인하여 유수지의 설치는 매우 제한적이며, 따라서 근래 대두되고 있는 것이 지하 저류공간의 건설 등이다. 그러나 본 연구에서는 이러한 지하 저류공간의 건설과 더불어 우수관망의 설계 자체를 침수피해 저감 측면에서 그 효과를 최대화하고자 하였다. 본 연구에서는 동일한 설계빈도하에 설계된 우수관망이라 하더라도 관망의 노선 선정에 따라서 초과강우사상에 따른 침수 발생량이 달라질 수 있다는 점에 주목하였다. 즉, 우수관망의 전체적인 구성에 있어서 설계빈도를 초과하는 강우사상에 대하여 그 부하량을 적정히 분배함으로써 관망의 전체적인 침수 발생 위험을 전반적으로 줄이는 것이다. 이를 통하여 확보되는 안전성은 지하 저류공간 등 각종 침수피해 저감 시설과 더불어 우수관망시스템의 침수피해 발생 위험을 전반적으로 줄일 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 목적하에 도시유역에서의 침수위험도 분석을 실시하였으며, 선행 연구를 통하여 제안된 우수관망의 신뢰도 산정 식을 토대로 목적함수를 아래의 식과 같이 구성하였다. $$Max.\;liability\;of\;Sewer\;Networks=1-\;{(1-N)^2+(1-V_i)^2\atop2}\;\cdots\cdots\cdots\;\;\;(1)$$ 여기서, $V_i$는 적용된 강우량당 유역의 전체 유출량 대비 월류발생량을 나타내며, $N_i$는 적용된 강우량당 해당 관망의 전체 지점 수 대비 월류 발생지점 수를 나타낸다. 이를 통하여 우수관망의 신뢰도를 최대화할 수 있는 최적설계 알고리즘을 개발하였으며, 실제 도시유역에 대한 적용을 통하여 최적 설계에 따른 신뢰도 향상 정도를 정량화하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1990년도 수공학논총 제32권
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• pp.49-52
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• 1990

강우강도가 큰 집중호우가 지표면에 도달하게 되면 강우량중 상당 부분이 수문학적 손실성분인 침수, 증발산, 차단 및 저류등으로 시간에 따라 분포된다. 이 가운데 지표면에 분포된 식생계 및 낙엽등에 의한 차단(canopy interception effect)과, 지표가 포화시의 증발산(wetted environmental evapotranspiration) 및 각종 저류, 즉 지표면 저류(depression storage), 지표토양층에의 저류(retention storage) 성분 등을 들 수 있으며 이들 각 손실성분은 직접유출로 나타나는 초과우량의 발생시간을 지체시켜 주는 역할을 하나 차단성분 및 저류성분은 시간이 경과함에 따라 결국은 증발산 또는 침투성분으로 흡수된다. 따라서 침투성분은 초과우량 추정에 매우 큰 영향을 줄 뿐 아니라 지표면 아래의 흙의 변형을 야기시키며, 중간유출 및 지하수유출에 기여 한다. 대부분의 호우사상은 강우초기에 강우강도가 지표 흙의 침수계수(hydraulic conductivity)보다 작기 때문에 모두 각 손실성분에 의해 손실되며, 강우강도가 점차 커져 침수능을 초과하면 지표면에 순간적으로 물이 고이게 되는데 이것을 지표심수(surface ponding)라하고, 강우시작부터 이 때까지가 침수시간(ponding time)이 된다. 이 지표침수가 나타나는 순간이 곧 직접유출 시작 시간으로 볼 수 있을 뿐 아니라, 침수시간은 지표면의 물수지면에서 볼 때 초기손실량 및 침수율 결정에 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 각 손실 성분별로 유역의 제반 특성을 고려하여 구한 매개변수로부터 시간에 대한 손실율을 결정하여 산지 하천유역에 발생하는 부정강우사상(unsteady rainfall)의 초과우량을 추정하는 모델을 유도하였다. 대상유역으로는 현재 건설부에서 수행하고 있는 국제수문개발계획(IHP) 대표시험유역 가운데 평창강 수계내의 장평유역으로서, 본 유역은 자기 우량계 및 자기 수위계가 운용되고 있고, 인접 대관령 측후소로부터 기상자료를 획득, 이용할 수 있는 비교적 분석에 양호한 조건을 지닌 유역이다. 모델의 유도 과정은 대상유역 식생계로 피복된 산지유역임으로, 식생차단 저류효과를 고려해서 지표면의 흙에 도달되는 순강우주상도를 얻고 이로부터 침수시간 및 침투율을 결정해서 초과우량을 산정하는 모델을 유도하였다. 강우 지속시간내 즉, 유역이 완전 포화시의 증발산율의 결정은 Morton 모델로부터, 침수시간 및 침투율 결정은 Green-Ampt 방정식을 부정강우사상에 적용할 수 있도록 수정된 모델을 사용하였으며, 분석에 이용된 호우는 1986 ~ 1987년도 발생된 호우사상 가운데 강우강도 및 총 강우량이 비교적 큰 7개 강우사상을 선정하였다. 각 호우사상별로 손실율울 지표면에서 물수지개념을 이용하여 계산하고 산술지상에 구성시킨 결과는 다음 그림과 같다. 이 그림에서 굵은 실선으로 나타낸 곡선(B. L. R)은 각 손실을 곡선을 시간축에 따라 산술평균한 대표손실율곡선이다. 이 대표손실율곡선은 역지수함수형으로서 곡선식의 유도는 회기분석을 이용하였다. 초과우량 주상도를 얻기 위하여 이 대표손실을 곡선을 관측 강우주상도에 적용시켜 본 결과 식생계에 의한 차단 저류율은 약 6mm/hr 정도인 것으로 나타났으며, 이로 인한 침수시간 지체효과는 1~3시간 정도로서 비교적 그 영향이 큼을 알았다. 또한 각 호우사상별 침수시간 계산 결과 그 변동이 큰 것으로 나타났는데 이는 초기 강우강도에 민감하기 때문인 것으로 판단되낟. 한편 유역 포화시의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.640-640
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• 2012

낙동강 홍수예경보 시스템은 낙동강 유역의 홍수피해 방지를 위해 1986년에 구축되어 낙동강홍수통제소에서 운영되어 온 이래로 여러 차례에 거친 시스템의 개선 및 보완을 통해 현재의 시스템을 갖추게 되었다. 그러나 4대강 사업을 통해 시행된 하도 준설 및 보 설치로 인한 하도 조건의 변경과 기존의 저류함수모형 및 수위-유량 관계식을 이용한 수위예측의 한계로 인해 낙동강 하도에 대한 수리해석모형 구축의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 낙동강 홍수통제소에서는 기존의 저류함수모형을 이용한 강우-유출 해석모형과 낙동강 본류 및 주요 지류에 대한 수리해석 모형을 구축하여 연계하는 과업을 수행 중에 있다. 본 연구에서는 하천기본계획의 설계홍수량의 산정시 적용되는 HEC-HMS 모형을 통해 강우-유출해석모형을 구축하고, 낙동강 본류 및 8개 지류에 대해 FLDWAV 모형을 이용해 수리해석 모형을 구축하여 연계하였다. 수자원단위지도의 표준유역과 수위관측소 지점을 기반으로 하여 낙동강 유역을 287개의 소유역으로 분할하였고, 271개의 분할하도 및 10개의 다목적 댐 방류량을 반영하여 강우-유출 모형을 구축하였다. 수치지형도 및 토양도, 토지이용현황도를 통해 유역유출 및 하도유출에 대한 매개변수 산정하였고, 낙동강 본류 및 지류내의 주요 수위관측소를 유량의 검보정 지점으로 설정하였다. 수리학적 모형 구축을 위해 낙동강 본류의 383개의 단면 및 8개 지류의 497개 단면을 반영하였고, 그 이외의 6개 주요 지류는 측방유입으로 처리하였으며 낙동강 본류에 신설된 8개의 다기능보의 운영을 반영하였다. 각각 구축된 강우-유출 모형과 수리학적 모형은 모듈화하여 연계하였으며, 현재 낙동강홍수통제소에서 운영되고 있는 낙동, 왜관, 현풍, 진동, 삼랑진, 구포, 동촌수위관측소를 홍수예보지점으로 선정하여 모형의 검보정을 실시하였다. 구축된 모형은 낙동강홍수통제소의 홍수예보모형의 계산결과와 비교하여 적용성 및 효율성을 입증할 수 있을 것으로 판단되며, 낙동강에서의 실시간 홍수예 경보를 위한 홍수예보모형으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 물과 미래
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• 제24권4호
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• pp.49-58
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• 1991

영산강 유역의 89년 7월 호우에 대하여 두가지 유한차분법을 이요한 부정류해석을 실시하였다. 유한 차분법으로는 양해법의 경우 Leap Frog 기법을, 음해법은 Preissmann 기법을 사용하였고 지배방정식은 쌍곡선형 편미분방정식의 일종인 Saint Venant 식을 이용하였다. 외부경계조건으로는 상류단의 유량과 하류단의 조위를 이요하였으며 하구언을 내부경계조건으로 포함시켰다. 지천에서의 유입량과 상류단에서의 유량은 저류함수법에 의한 결과로써 시간별 입력자료로 사용되었다. 비교적 상류에 해당되는 나주지점에서 실측자료, 저류함수법 그리고 두 수치모형에 의한 계산값을 비교해본 결과 해의 정확도는 만족스러웠고 실측자료가 없는 중하류지점에서도 두 모형에 의한 계산값을 비교함으로써 상대적으로 신뢰할 수 있음을 알았다. 본 연구를 통하여 기존의 수문학적 홍수추적방법과 더불어 수치해석에 의한 부정류모형이 홍수예경보업무에 충분히 이용될 수 있음을 알 수 있었으며, 앞으로 본모형을 이용한 홍수시 배수갑문의 최적운영방안등의 연구도 기대된다 하겠다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.597-611
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• 2013

본 연구에서는 Clark 모형의 시간-면적곡선의 구성 방법과 적용성을 검토하고 모멘트 원리에 의한 도달시간, 저류상수를 합리적으로 산정하기 위한 방법론을 고찰해 보았다. 격자 기반으로 폭 함수를 구성하고 운동과정을 순수 이류현상으로 가정하여 시간-면적곡선으로 사용하였다. 또한 도달시간과 저류상수는 모멘트 법의 원리에 따라 Clark 모형 구조에 적용하여 해석적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 적용성 검토를 위해 (1) HEC-1에서 기본적으로 제공하는 좌우 대칭형상인 무차원 시간-면적곡선을 적용하고 매개변수 산정은 관측유출수문곡선과 계산된 유출수문곡선의 오차를 최소화하는 HEC-1의 최적화 기법 사용, (2) HEC-1에 폭 함수 기반의 시간-면적곡선을 적용하고 매개변수 산정은 HEC-1의 최적화 기법 사용, (3) 폭 함수 기반의 시간-면적곡선을 이용하여 모멘트 원리에 따라 매개변수를 직접 산정하는 방법을 적용하였다. 방법별로 산정된 Clark 모형의 매개변수들을 HEC-1을 이용하여 직접유출량을 산정하고 관측 직접유출량과 비교하여 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 정량적으로 비교하기 위해 산정한 첨두유량과 첨두발생 시간의 상대오차 및 효율계수 E(Efficiency Coefficient)를 비교한 결과, 시간-면적곡선을 폭 함수로 대체하여 HEC-1으로부터 추정된 매개변수가 관측값을 잘 반영하였다. (2) Clark 모형의 올바른 적용을 위해서는 HEC-1에서 기본적으로 제공하는 좌우 대칭형상인 무차원 시간-면적곡선보다는 적용 대상유역의 배수구조가 적절하게 반영된 시간-면적곡선의 사용이 합리적일 것으로 판단된다. (3) 본 연구 방법은 첨두유량과 첨두시간의 상대오차 범위와 재현정도를 나타내는 효율계수를 비교하여 볼 때 대체로 양호하게 모의되었고, 대상유역별 유량측정성과인 하천평균유속과 비교했을 때 본 연구 방법이 다소 실제 유속에 접근하고 있음을 확인하였다. (4) 본 연구에서 모멘트 원리를 기반으로 제안한 매개변수 추정을 위한 방법은 유역의 이류현상과 저류현상을 정량적으로 계량할 수 있는 효율적인 관계식으로 사용할 수 있음을 확인하였다. (5) 본 방법에 의해 계산된 수문곡선이 대부분 관측수문곡선의 우측으로 왜곡되고 첨두유량은 과소평가 되는 것을 보이고 있다. 이것은 평균과 분산만을 고려하여 유역을 하나의 평균이송속도로 모의한 본 연구의 한계점으로 판단된다. 만약 모멘트의 왜곡도를 고려하고 유역을 지표면과 하천으로 나누어 평균이송속도를 모의한다면 물리적인 특성을 충분히 반영하여 매개변수를 추정 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.512-515
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• 2004

횡월류 위어는 수로에서 일정한 월류량을 얻기 위해서 또는 홍수시 하천에서 하류의 유량을 감소시킬 목적으로 설치되는 off-line 저류지에서의 구조물이다. 이러한 횡월류 위어의 단면 설계 시 계획 월류량 산정을 위하여 일반적으로 De marchi공식이 사용되며 De marchi공식은 유량계수($C_M$)와 월류수심의 함수이며, 유량 계수는 여러 연구자들이 실험을 통하여 여러 가지 유량계수 공식으로 제시되었다. 하지만 기존의 제시된 유량계수식($C_M$)들은 동일한 Froude수에 대한 유량계수($C_M$)값이 큰 편차를 보인다. 이는 개개의 유량계수식들이 서로 다른 실험조건에 의한 자료들의 회귀분석으로 산정된 식들이기 때문이다. 본 인구에서는 수리모형실험을 통하여 횡월류 위어의 월류량에 영향을 미치는 유량계수를 산정하고, 기존의 유량계수 공식들과 비교 분석하여 적합한 유량계수식을 제안하였다. 실험은 폭 0.3m의 직선개수로에서 위어의 폭과 유량을 변화시키며 실험을 반복 수행하였으며, 실험결과 유량계수는 Froude수에 반비례하는 경향을 나타냈다. 산정된 유량계수를 Borghei, Subramanya, Hager, Ranga Raju 공식들과 비교한 결과 Borghei 공식에 의한 계산치와 실험치가 $7.5\%$의 오차를 보이던 가장 근사한 값을 보였다.

• 한국조경학회지
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• 제41권6호
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• pp.107-116
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• 2013

본 연구는 저토심 옥상녹화모듈의 빗물유출 및 도시열섬 저감효과를 정량적으로 평가하기 위해, 저토심 경사 평지붕 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성을 규명한 것이다. 이를 위해 기린초를 식재한 라이시미터(깊이 100mm)를 4방향(동, 서, 남, 북)의 50% 경사 지붕과 평지붕 위에 구축하였다. 그리고 저토심 경사지붕 및 평지붕 녹화모듈을 대상으로 연간 수분보유량 및 저류량과 증발산량 그리고 옥상과 평지붕 녹화모듈의 표면온도를 2012년 9월 1일부터 2013년 8월 31일까지 1년간 연속적으로 측정하였다. 측정된 자료를 근거로 분석한 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성은 다음과 같다. 경사지붕 녹화모듈의 수분보유량은 눈이 오는 겨울철을 제외하면 강우 직후 8.7~28.4mm까지 상승하였으며, 무강우 지속 시 3.3mm까지 저하하는 것으로 나타났다. 경사지붕 녹화모듈은 최대 22.2mm까지 강우를 저류했던 것으로 나타났다. 녹화모듈의 강우량 대비 강우 저류율 예측식은 경사지붕의 경우 [강우 저류율(%)=-18.37 ln(강우량(mm))+107.75, $R^2$=0.79], 평지붕의 경우 [강우 저류율(%)=-22.64 ln강우량(mm))+130.8, $R^2$=0.81]였다. 경사지붕 녹화모듈의 증발산량은 강우 후 경과일수에 따라 급격히 감소하였으며, 봄철과 가을철에는 로그함수형으로, 여름철에는 거듭제곱함수형으로 감소하였다. 그리고 경사지붕 녹화모듈의 강우 후 일증발산량은 여름 > 봄 > 가을 > 겨울 순으로 높게 나타났다. 이는 일사량 및 기온의 차이에 의한 것으로 사료된다. 녹화모듈의 증발산량은 강우 후 3~5일간 2~7mm/day에서부터 1mm/day 미만으로 급격히 감소하였으며, 이후 완만하게 감소하였다. 이는 녹화모듈에 식재된 기린초는 수분이 충분할 경우에는 수분을 급격히 소비하고, 수분이 부족할 때는 수분을 보존한다는 것을 시사한다. 여름철 알베도는 옥상면이 0.151, 옥상녹화면이 0.137 그리고 겨울철 알베도는 옥상면이 0.165, 옥상녹화면이 0.165로 나타나, 옥상면과 옥상녹화면의 알베도에는 큰 차이가 없었다. 여름철 녹화에 의한 표면온도의 저감효과는 일평균표면온도가 $1.6{\sim}13.8^{\circ}C$(평균 $9.7^{\circ}C$), 일최고표면온도가 $6.2{\sim}17.6^{\circ}C$(평균 $11.2^{\circ}C$)로 나타났다. 겨울철 녹화에 의한 온도 차이는 일평균 표면온도가 $-2.4{\sim}1.3^{\circ}C$(평균 $-0.4^{\circ}C$), 일최고표면온도가 $-4.2{\sim}2.6^{\circ}C$(평균 $0.0^{\circ}C$)로 크게 나타나지 않았다. 증발산량이 증가함에 따라 녹화에 의한 저감온도가 선형함수형으로 커지는 것으로 나타났으며, 증발산량에 따른 저감온도의 예측식은 [저감온도($^{\circ}C$)=$1.4361{\times}$증발산량(mm)+8.83, $R^2$=0.59]였다. 무강우 지속 시 녹화에 의한 표면온도 저감은 세덤 수관에 의한 차양효과에 의한 것으로 판단되었다. 본 연구 결과, 녹화모듈에 의한 저토심 옥상녹화는 저류와 증발산 작용에 의해 빗물 유출 및 도시열섬 관리에 긍정적인 효과를 준다는 것을 규명하였다. 또한 기린초는 무관수 저토심 옥상녹화용 수종으로 이상적 식물재료이며, 장기적인 도시열섬 완화라는 측면에서는 기린초의 증발산효과뿐 아니라 차양효과를 고려해야 한다는 것을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.95-95
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• 2000

지반내 중금속의 저류와 이동에 대한 가장 중요한 인자는 토양 간극수의 pH이다. 점토의 완충능을 kaolinite, hectorite, attapulgite, Na-bentonite와 같은 4가지 점토에 대하여 연구하였다. 완충능의 크기는 hectoriteattapulgite>kaolinite의 순으로 나타났다. 완충능의 크기는 지반내 탄산염 함량과 양이온 교환능력이 완충능의 크기에 가장 영향을 미치며 유기물 함량과 비표면적의 영향은 적었다. 토양의 완충능을 모델링하기 위하여 수소 이온과 토양표면의 화학반응 기간의 화학반응을 정전흡착 모델을 이용하여 모델링하였다. 또한 탄산염 함량과 양이온 교환능력을 함수로 하는 회귀식을 제안하였다. 모델 검증을 위하혀 모델 예측치와 실험치를 비교하였는데 정전 흡착모델을 이용한 예측치가 실험치와 근사한값을 나타냈다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.97-103
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• 2000

지반내 중금속의 저류와 이동에 대한 가장 중요한 인자는 토양 간극수의 pH이다. 점토의 완충능을 kaolinite, hectorite, attapulgite, Na-bentonite와 같은 4가지 점토에 대하여 연구하였다. 완충능의 크기는 hectoriteattapulgite>kaolinite의 순으로 나타났다. 완충능의 크기는 지반내 탄산염 함량과 양이온 교환능력이 완충능의 크기에 가장 영향을 미치며 유기물 함량과 비표면적의 영향은 적었다. 토양의 완충능을 모델링하기 위하여 수소 이온과 토양표면의 화학반응 기간의 화학반응을 정전흡착 모델을 이용하여 모델링하였다. 또한 탄산염 함량과 양이온 교환능력을 함수로 하는 회귀식을 제안하였다. 모델 검증을 위하혀 모델 예측치와 실험치를 비교하였는데 정전 흡착모델을 이용한 예측치가 실험치와 근사한값을 나타냈다.