• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5B
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• pp.481-488
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• 2006

This paper suggests a novel approach of integrating the quasi-distributed watershed model SWAT with the fully-distributed groundwater model MODFLOW. Since the SWAT model has semi distributed features, its groundwater components hardly considers distributed parameters such as hydraulic conductivity and storage coefficient. Generating a detailed representation of groundwater recharge, head distribution and pumping rate is equally difficult. To solve these problems, the method of exchanging the characteristics of the hydrologic response units (HRUs) in SWAT with cells in MODFLOW by fully combined manner is proposed. The linkage is completed by considering the interaction between the stream network and the aquifer to reflect boundary flow. This approach is provisionally applied to Gyungancheon basin in Korea. The application demonstrates a combined model which enables an interaction between saturated zones and channel reaches. This interaction plays an essential role in the runoff generation in the Gyungancheon basin. The comprehensive results show a wide applicability of the model which represents the temporal-spatial groundwater head distribution and recharge.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.48-48
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• 2019

최근 국내 구미 불산 누출사고 등과 같은 화학사고들이 많이 발생하면서 화학사고 대응체계 미흡으로 인한 사건 사례들이 발생하였다. 이러한 화학사고에 대한 대응체계를 4차산업혁명에 부합한 기술들을 접목시킴으로써 피해를 최소화 할 필요성이 있다고 판단되었다. 현재 국내의 화학사고 대응을 위해 다양한 센서를 기반으로 하천에서의 계측이 이루어지고 있으나, 아직은 빅데이터가 구축되기 전단계인 단계적 하천관리가 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 화학사고 시 유해물질이나 대체지표를 감지하고 측정할 수 있는 센서기술의 개발이 필요하다. 화학사고의 신속한 대응에 있어 다양한 센서를 기반으로 화학물질을 감지하고, 실시간으로 계측된 데이터들이 IoT망과 연계되어 실시간으로 정보를 제공할 수 있는 기술 개발의 필요성이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 하천의 유해화학물질 유출사고 발생 시 유해화학물질의 유출지점 및 유출량을 규명하고 하류 취수장 등 하천 주요지점에서의 유해화학물질 도달 시간, 기준 농도 초과여부를 예측하여 유출 사고에 대한 신속한 대응을 통해 피해가 최소화가 될 수 있도록 각종 수질센서 모듈, IoT 기술을 접목하여 고성능 GPS 전자부자 기술을 개발하고자 하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.1B
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• pp.153-160
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• 2008

To estimate microbial contaminant loading discharged from diffuse sources, rainfall runoff of six rainfall events were monitored at three study watersheds of forestry and agricultural land use. Monitored indicator microorganism constituents were total coliform (TC), fecal coliform (FC), Escherichia coli (EC), and fecal streptococcus (FS). Soil loss during elevated flow rate caused higher suspended solid concentrations. Indicator microorganism concentrations were closely related with flow rate. TC event mean concentration (EMC) from unpolluted forestry was $5.3{\times}10^3CFU/100ml$, FC EMC was $1.4{\times}10^3CFU/100ml$, EC EMC was $1.1{\times}10^3CFU/100ml$, and FS EMC was $2.9{\times}10^2CFU/100ml$. From a watershed with agricultural-forestry land use, TC EMC was $1.7{\times}10^5CFU/100ml$, FC EMC was $8.5{\times}10^4CFU/100ml$, EC EMC was $8.9{\times}10^4CFU/100ml$, and FS EMC was $3.4{\times}10^4CFU/100ml$. Mixed land use of agricultural-forestry with bigger area, TC EMC was $1.9{\times}10^5CFU/100ml$, FC EMC was $9.6{\times}10^4CFU/100ml$, EC EMC was $7.0{\times}10^4CFU/100ml$, and FS EMC was $5.1{\times}10^4CFU/100ml$.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.4
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• pp.291-300
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• 2022

Artificial disturbance in mountainous areas increases the sensitivity to erosion by exposure of the subsoil with a low loam ratio to the surface. In this study, rainfall simulations were conducted to evaluate the erodibility of sand and loamy sand in the interrill erosion by the rainfall-induced sheet flow. The mean diameters of sand and loamy sand used in the experiment were 0.936 mm and 0.611 mm, respectively, and the organic matter content was 2.0% and 4.2%, respectively. In the experimental plot, the runoff coefficient of overland flow increased 1.16 times in loamy sand rather than sand. Mean sediment yields of loamy sand and sand by sheet erosion were 3.71kg/m²/hr and 1.13kg/m²/hr respectively. The erodibility, the rate of soil erosion for rainfall erosivity factor, was 3.65 times greater in loamy sand than in sand. As the gradient of the steep slope increased from 24° to 28°, the sediment concentration and the erodibility for two soils increased by about 20%. The erodibility factor K of sandy soils for small plots was overestimated compared to the measured erodibility. This means that RUSLE can overestimate the sediment yields by sheet erosion on sandy soils.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1244-1248
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• 2008

지표수-지하수 통합모형인 SWAT-MODLFOW는 토양수가 침루과정을 거쳐 지하수로 유입되는 일방향 구조를 갖고 있어 지하수위 상승 및 하강에 따른 토양수량, 침루량, 중간유출량 등 수문성분량의 변화를 고려할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 지하수위 변화에 따른 토양수의 분포양상 변화를 고려할 수 있도록 토양수-지하수간의 연결 구조를 양방향으로 개선하여 두 영역간의 연결성을 강화하였다. 지하수위가 상승할 경우 토양대와 지하수대간의 중첩 영역이 생기게 되는데, 이 중첩 영역을 지하수대로 간주하여 영역 내 흐름거동이 지하수 유동 메커니즘을 따르는 토양수-지하수 결합루틴을 새롭게 제시하였다. 이 결합루틴은 지하수 상승, 하강에 따라 토양수대의 두께가 변하는 가변 토양층 방식(variable soil layer method)으로 계산을 수행할 수 있도록 코드를 구성하였다. 개선된 SWAT-MODLFOW 모형을 무심천 유역에 적용하여 토양수와 지하수간의 상호작용을 해석하고 하천저지대와 같이 지하수위 상승지역에서의 수문성분량의 분포를 보다 현실적으로 구현할 수 있음을 입증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.184-184
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• 2019

농업용 저수지 가운데 약 90 %는 1970년 이전에 축조되어 기후변화에 따른 가뭄 및 홍수 등의 자연 재해에 효과적으로 대응하지 못하고 있다. 저수지의 용수공급능력은 수자원의 확보와 저수지 규모의 결정 등을 포함하는 수자원공급 계획 수립에 필수적인 요소이다. 현재 다목적댐의 용수공급능력을 평가하는데 적용된 평가 기준은 최악의 갈수기 동안에도 용수공급을 보장할 수 있는 최대 공급량을 의미하는 보장공급량과 일정비율로 물 부족을 허용하는 방법을 의미하는 신뢰도, 통계적 지표인 회복도, 취약도 등의 기준을 사용하고 있다. 농업용 저수지의 용수공급 안정성을 판단하는 지표 중 하나인 이수안전도는 한발빈도와 물수지 분석를 이용하여 평가할 수 있다. 본 연구에서는 한국농어촌공사에서 관리하는 주수원공 저수지를 대상으로 농업용 저수지의 설계한발빈도 및 최근 기상 및 유출량, 저수량의 변화를 고려한 물수지 분석과 시계열 빈도분석을 통해 재산정된 한발빈도를 이용하여 이수안전도를 평가하였다. 최근 기후변화에 따른 농업용 저수지의 이수안전도 변화로부터 설계 당시의 용수공급능력과 현재 용수공급능력을 비교하였으며, 본 연구의 결과는 기후변화로 인한 수문 사상 및 농업용수 수요 변화에 대응하여 농업용 저수지의 물공급안전도를 판단할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1121-1134
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• 2014

The distributed watershed model of rainfall-runoff-soil erosion-sedimen transport was constructed for the Naesung Stream Watershed with high potentiality and risk of sediments produced by soil erosion. The sensitivity analyses of roughness coefficient and hydraulic conductivity which affected the modeling results of runoff and sediment concentration were performed in this study. As a result, the change of the roughness coefficient for the forest area from 0.4 to 0.45 did not affect the change in runoff and stream discharge and the average value and range of sediment concentration were also insignificantly increased with few difference. As a result of the sensitivity analysis of the hydraulic conductivity, the total amount of runoff and maximum runoff were gradually increased as the hydraulic conductivity was reduced. In the case of sediment concentration modeling, the average and the range of sediment concentration for all stations were increased as the hydraulic conductivity was decreased. For the Hyangseok Station, in case of the hydraulic conductivity reduced by 50%, the simulation result of sediment concentration was most similar to the estimated value by the sediment rating curve.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.408-408
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• 2022

환경부 홍수통제소의 경우는 전국단위의 강수량(지상, 레이더), 하천수위, 유사량 관측과 국부적으로 증발산량과 토양수분 관측이 이루어지고 있는 상황이며, 기상청 및 다른 공공기관도 각 목적에 맞게 수문기상관측이 이루어지나 유역(또는 지역) 단위의 물순환 과정(강우량, 유출량, 증발산량, 지하수함양량, 토양수분량 등 포함)을 규명하는 조사·연구는 매우 미비한 실정이다. 개별적인 물순환 성분별 수문조사에서 벗어난 전체적인 관점을 고려한 유역단위의 물순환 과정을 규명하는 것은 매우 중요하다. 즉 물순환 성분별 명확한 수문량 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 따라서 물순환 성분별 명확한 분석을 위해서는 중·소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중·소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 차탄천 유역(보막교 수위관측소 기준, 유역면적 88.17km², 유로연장 18.69km, 유로경사 1.62%, 경기도 연천군 소재)의 2021년 수문관측자료를 이용하여 지표수 물순환 성분인 강우량, 하천유출량, 증발산량의 자료를 산정하였다. 기본 관측자료인 강우량은 각 지점강우량의 관측자료의 비교·검토 등 품질관리를 통해 자료를 확정하고 유역평균강우량을 산정하였다. 하천수위는 기준수위표와의 검토를 통해 자료를 확정하였으며, 하천유출량은 기존 유량측정성과와 단면검토를 통해 수위-유량관계곡선식을 개발하고, 확정된 수위자료를 적용하여 산정하였다. 그리고 증발산량은 유역내의 기상관측자료와 유역인근 3개 관측소(동두천, 파주, 철원)의 기상자료를 이용하여 잠재증발산량을 산정하여 추정한 값이다. 각 물순환 성분별로 생성된 2021년의 차탄천 유역(보막교 수위관측소 기준)의 총강우량은 1,149.8mm이며, 하천유출량은 701.2mm(총강우량 대비 61.0%), 실제증발산량(잠재증발산량 추정값)은 381.3mm(33.2%)이며, 그 외는 유역 손실량이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.6
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• pp.777-785
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• 1997

This study was conducted to clarify the hydrological characteristics of subsurface flow through a soil matrix and macropores. The research facility was set up in a 20m-1ong trench excavated down to bedrock at the base of a hillslope in the Panola catchment under USGS Georgia district. 13 macropores were found on the trench face and 6 major macropores were monitored. Matrix and macropore flow were measured during 95.5mm rainfall on March, 6 to 7. 1996. Macropore flow had great influence on formation of peak flow because the delivery time to Peak flow of macropore flow were faster about 10hrs than those of matrix flow. Matrix flow continued to recess for 3 days. On the other hand, macropore flow stopped within 12hrs after the event ceased. This means that matrix flow controls the recession part. The spatial variations of matrix and macropore flow between each trough and collector were very large by a wide range of 8,655.3 $\ell$ to 17.8 $\ell$ . The bed rock surface topography relates closer with the spatial variations of the flow than the surface one.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.9
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• pp.919-927
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• 2008

Flow exchanges between stream and groundwater are assessed on urban streams in Daegu, Korea. Two rivers and 25 streams with the total length of 240 km run through the study area. The interaction between surface water and groundwater was estimated using Darcy's method. The study was conducted by dividing the basin into 16 smaller watersheds, and for comparison purposes. Groundwater level, surface water level, hydraulic conductivity, thickness of aquifer, and the distance between the well and the nearest stream were used for quantifying the interaction. To investigations the groundwater interaction in the watersheds, the amount of effluent seepage from groundwater to the stream, the amount of influent seepage from the stream to groundwater, and the amount of annual interaction between surface water and groundwater were computed. The total amount of effluent seepage from the groundwater to stream in the basin was approximately $72{\times}10^6m^3/year$. The total amount of influent seepage from the stream to groundwater was approximately $35{\times}10^6m^3/year$. It appeared that the total amount of annual interaction between surface water and groundwater was approximately $108{\times}10^6m^3/year$ and the total groundwater flow balance was approximately $37{\times}10^6m^3/year$. The annual amount of interaction between the surface water and groundwater was the largest in the Goryung Bridge Basin($29{\times}10^6m^3/year$) and the least in the Dalchang Dam Basin($0.2{\times}10^6m^3/year$). The results show that flow exchanges between stream and groundwater are very active and that there are significant difference among the smaller watersheds. Finally, the results indicate that it is necessary to further investigate to more precisely understand the interaction characteristics between surface water and groundwater in urban areas.