• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Geotechnical Engineering
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• v.9 no.3
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• pp.67-76
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• 1993

Korea being composed of a number of mountains has been damaged and destroyed in lives and properties by the occurrence of many landslides during the wet seasons. Therefore, it is necessary to study the forecast system and risk analysis for the occurrence of landslides : the rise of groundwater levels due to rainfall is the main cause of landslides. In this paper, the autoregressive models are used to predict the grondwater levls using cases of both time invariant and time -varing autoregressive coefficients. In the former case, AR(1), AR(2), and AR(3) models are selected and their single-valued parameters are estimated to fit them to the observed groundwater level series. In the latter case, modified AR(1) and typical AR(2) models are used as process model and a discrete Kalman Filtering technique is utilized to estimate the parameters which are themselves a function of time. The results show that the real time forecast system using the time-varying autoregressive coefficinets as well as time -invariant AR model is good to predict the groundwater level in hillside slopes and we might get better result if we use the time-hourly rainfall intensity as well as the observed groundwater level.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.11 no.3
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• pp.153-162
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• 1997

시간평균된 해안의 지하수위는 내륙쪽에 강우가 없는 경우에도 평균해수면 (Mean Sea Level)보다 1내지 2미터 정도 높은 것으로 관측되었다. 이러한 해안의 지하수위상승현상은 주로 파랑과 조석의 작용에 의해 나타난다. 본 연구에서는 지하수위상승에 미치는 조석 및 파랑의 효과를 현장관측결과를 통해 정량적으로 보여주었으며, 또한 이들 각각의 작용에 기인한 지하수위상승에 대한 해석해 및 최근 이론들을 제시하였다. 특히, 최근 지하수의 수리학적 모델링에 관한 연구에서 파랑의 침투 (wave runup infiltration)효과의 중요성이 강조되었는 바, 본 연구를 통해 종래에 보고된 바 없는 swash zone (shoreline과 runup limit사이)에서의 파랑의 침투속도(분포)를 지하수위관측자료를 이용해 간접적으로 산정함으로써 해안의 지하수위예측모델링을 보다 정확히 수행할 수 있으리라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.13-13
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• 2020

'20년 3월 현재 전국 3,502개 읍면동 중 73개 읍면동이 지하수를 상수원으로 급수 중이며, 48개 산업단지에서 지하수를 주 수원으로 사용 중이다. 또한 급수 소외지역의 물 공급을 위해 주로 사용되는 소규모수도시설 14,811개 중 12,073개(81.5%)는 지하수를 이용하고 있으며, 그 위치는 전국에 산재해 있다. 이처럼 지하수는 댐, 저수지 및 하천과 더불어 생·공용수의 중요한 수원이라 할 수 있다. 본 연구에서는 급수 소외지역의 주요 수원인 지하수위 현황을 이용한 가뭄 모니터링 및 전망 기법을 개발하고자 하였다. 국가 지하수관측망 중 10년 이상 장기 관측 자료를 보유한 253개 관측소의 일단위 관측자료를 기반으로, 과거 관측수위 분포를 핵밀도함수로 추정하고 Quantile Function을 이용해 현재 수위의 높고 낮은 정도를 Percentile 값으로 산정하였다. 관측소별 지하수위 Percentile은 티센망을 이용해 167개 시군별로 공간평균하고 Percentile의 범위에 따른 가뭄등급을 설정하여 지하수 가뭄 정도를 모니터링 할 수 있는 기법을 제시하였다. 또한 지하수 가뭄을 전망하기 위해 강수와 지하수위의 거시적인 응답특성을 이용하였다. 관측소별로 추정된 핵밀도함수의 누적확률을 표준정규분포의 Quantile로 변환하여 표준지하수지수I(Standardized Groundwater level Index, SGI)를 산정하고, 시군별로 공간을 일치시킨 1~12개월 지속기간별 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와의 상관관계를 이용해 NARX(nonlinear autoregressive exogenous) 인공신경망 예측모형을 구축하였다. 이를 통해 기상청 정량전망 강수량을 이용해 전국의 1~3개월 후 지하수 가뭄을 빠르게 전망할 수 있는 체계를 구축하고, 생·공용수 분야 국가 가뭄 예·경보의 미급수지역 가뭄현황 및 전망에 활용중이다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.13 no.10
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• pp.15-23
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• 2012

A numerical model and field monitoring data are used to estimate a change in groundwater level at a borrow site, which will be constructed at the mountainous area with a large ground excavation in the study area, Hwaseong city. Lithologic data and hydraulic coefficients are collected at 9 boreholes and also groundwater levels are measured at these boreholes and existing wells in the study area. Additionally, groundwater recharge rate for the type of land cover is estimated using water budget analysis; 133.34mm/year for a mountainous area, 157.68mm/year for a farming area, 71.08mm/year for an urbanized area, and 26.06mm/year for a bedrock exposure area. The change in groundwater level in and around a borrow site is simulated with Modflow using these data. The result of a transient model indicates that a removal of high ground (over 40El.m) by an excavation will produce a decrease in groundwater levels, up to 1 m, around a borrow site in 10 years. It also explains that this ground excavation will bring about the decreases of 9.4% and 7.0% for groundwater recharge and surface runoff, respectively, which are the factors causing groundwater level's change. This study shows that it is required to construct the groundwater monitoring wells to observe the change of groundwater near a borrow site.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.1
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• pp.51-59
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• 2000

A dynamic model, which combined time series model with distributed-lag model, is applied to understand the relationship between rainfall and groundwater level. In the model, rainfall with distribution lags and past groundwater level as a dependent variables were used to estimate present groundwater level. The distribution of the lagged rainfall effects for groundwater levels was modeled by Almon polynomials. The model was applied to Banglim and Tanbu groundwater stations in Pyungchang river and Bocheong stream watershed which are representative basins for International Hydrological Program (IHP). The dynamic model represents observed groundwater levels very well and can be used to predict the levels. The model parameters reflect hydraulic characteristics of aquifer. In addition, from the parameters it appears that the increase in groundwater level due to rainfall takes place significantly within first two days of the rainfall event. The rainfall of the order of 18mm/day and 30mm/day at Banglim and Tanbu, respectively, had no significant effect on the groundwater levels.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.18 no.1
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• pp.95-107
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• 2016

Ground water is one of important parameters in the designs of underpass structures because urban areas are characterized by soil ground which is relatively permeable than rock ground and a high level of ground water due to low elevation. Therefore, it is important properly to predict variations of the ground water when they can affect underpass structures. In this study, a series of numerical analyses are performed to predict the variations of ground water levels considering the degree of surface imperviousness and LID(Low Impact Development) application. In turn the stability of underground structure is assessed using predicted ground water level. The results show that an increase in the impervious surface area decreases the ground water level. The application of permeable pavement as a LID facility increases the ground water level, improving the infiltration capacity of rainfall into the ground. Seasonal variations of the ground water level are also verified in numerical simulation. The results of this study suggest that reasonable designs of underpass structures can be obtained with the suitable prediction and application of the ground water level considering the surface characteristics.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.460-460
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• 2023

최근 범 지구적인 기후변화로 인해 집중호우가 빈번히 발생하고 침수피해가 증가하고 있다. 이에 따른 침수 피해 위험이 큰 지하상가, 지하 주차장, 반지하 주택 등의 침수 발생이 잦아지며 인명 및 재산 피해 발생이 커지고 있다. 이러한 지역은 인근 하수관로의 수위에 따라 침수 영향을 크게 받게 된다. 이에 따른 강우·유출 관계는 침수피해에 대해 대처하기 위해 시공간적 강우 특성이 반영된 하수관로 수위 예측이 중요하다고 판단된다. 이에 본 연구에서 수위 자료는 서울시 하수관로 수위 현황 자료를 활용하였으며, 강수량 자료는 서울 내 서초구 일대의 강수량 자료를 활용하여 연구를 진행하였다. 대상 지역은 저지대에 위치해 침수가 잦은 서초구 서초동으로 선정하였으며, 분석에 사용된 기간은 2012년부터 2021년까지의 수위 자료를 화용하여 이를 바탕으로 순환 신경망인 RNN의 일종이며, 다른 모델의 구조와 비교하여 더욱 간단하고 효율적인 ESN(Echo State Network) 알고리즘을 사용하여 수위 예측을 진행하였다. 분석을 위해 대상 지역의 강수 사상이 발생하여 하수관로의 수위의 변동이 큰 기간을 선정하여 분석을 실시하였다. 2012년부터 2018년까지의 자료를 학습(training) 자료로 활용하였으며, 모형의 검증 위해 통계분석을 실시하여 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.376-376
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• 2020

최근의 기후변화는 이미 한반도에 평균온도의 상승과 강수량의 변화 등으로 인해 많은 수문기상학적 변화를 일으키고 있다. 낮은 빈도의 가뭄은 2~3년에 한번 꼴로 발생할 정도로 빈번하게 발생하고 있으며, 국지적인 폭우와 한반도에 영향을 미치는 태풍의 증가 등 이수와 치수측면에서의 강수의 변화는 예측하기에 어려운 정도로 그 변화의 속도가 빨라지고 있는 현실이다. 이에 수자원활용 측면에서도 기후변화를 고려하여 새롭게 평가하여야 한다. 특히나 낮은 빈도의 잦은 가뭄은 농업분야에서 용수를 공급하는 데 있어 여러 가지 문제점들을 발생시키고 농업용수 확보를 위한 대책이 필요하다. 대부분의 농업용수는 하천취수, 저수지, 지하수를 이용하고 있으며, 뚜렷한 용수원이 없는 농경지의 대부분은 지하수를 이용하는 것이 보통이다. 이러한 지하수는 물 순환 체계에서 강수에 의해 지하로 침투된 물이 토양간이나 지하대수층 등에 저류되어 지하수가 형성된다. 일반적으로 가뭄이 발생하면 우선적으로 선택되는 대책이 지하관정을 개발하여 활용하는 방안이 활용되고 있는 데 강수의 부족으로 인한 가뭄 발생시 지하수위는 어떻게 변화하는지에 대한 연구과 관측이 필요하다. 본 연구에서는 강수자료와 지하수위 그리고 강수를 활용하는 가뭄지표인 표준강수지수(SPI) 등의 자료를 활용하여 가뭄발생과 지하수위의 변동성의 상관관계를 검토하였다.

• Geotechnical Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.47-62
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• 1994

It has been well known that the rainfall-triggered rise of groundwater levels is one of the most important factors resulting the instability of the hillside slopes. Thus, the prediction of porewater pressure is an essential step in the evaluation of landslide hazard. This study involves the development and verification of numerical groundwater flow model for the prediction of groundwater flow fluctuations accounting for both of unsatu나toed flow and saturated flow on steep hillside slopes. The first part of this study is to develop a nomerical groundwater flow model. The numerical technique chosen for this study is the finitro element method in combination with the finite difference method. The finite element method is used to transform the space derivatives and the finite difference method is used to discretize the time domain. The second part of this study is to estimate the unknown model parameters used in the proposed numerical model. There were three parameters to be estimated from input -output record $K_e$, $\psi_e$, b. The Maximum -A-Posteriori(MAP) optimization method is utilized for this purpose, . The developed model is applied to a site in Korea where two debris avalanches of large scale and many landslides of small scale were occurred. The results of example analysis show that the numerical groundwater flow model has a capacity of predicting the fluctuation of groundwater levels due to rainfall reasonably well.