• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.12 no.4_1
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• pp.107-119
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• 1992

A heavy storm hit the central part of the Korean Peninsula especially on the Chungju Dam Basin from the 9th to 12th of September 1990. The Chungju multipurpose dam is the largest water project in Korea completed in 1986. The storm recorded a peak inflow of about $21,000m^3/sec$ at the dam site which is equivalent to 500 to 1000 years recurring frequency according to the designed concept. Extensive hydrological analyses including field investigation were performed to identify the storm. The result of the field investigation showed that 6 gages among the 22 telemetering rain-gages located in the basin were proved to be out-of-normal operation during the storm. The corrected basin average rainfall was estimated to be 458.6 mm ranging from 206 to 665 mm. The correction of the rainfall depth included the adjustment of the rainfall depths of the 6 gages using the Kriging interpolation technique, and adjustment according to the heights of the gage mouths. For the maintenance and operation of the Chungju Dam, new design floods were suggested from the trend analysis which showed that the design flood have to be increased because of the increasing tendency of the annual flood peaks.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.221-221
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• 2017

본 연구에서는 국내는 물론 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 SWAT 모형을 대상으로 하천 단면 관련 입력변수가 유량 및 수질 모의에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 남한강 상류 충주댐 유역을 연구대상지역으로 연구를 진행하였으며, 충주댐 유역 내 소유역 중에서 국립환경과학원에서 국내 하천을 대상으로 구축한 한국형 Reach File(KRF) 내 실측 하천단면 정보가 존재하는 소유역에 대하여 실측 하천단면 정보를 적용하였다. 또한 본 연구를 위해 사용자가 구축한 소유역별 하천단면 정보 입력 자료를 통해 수문 및 수질 모의가 가능하도록 기존 SWAT 모형의 엔진 소스코드를 개선하였다. 유역 최종 유출구와 KRF의 실측 하천단면 정보를 적용한 소유역의 유량과 수질(유사량)에 대해서 실측 하천단면 정보 적용 전과 후의 모의 결과를 비교한 결과 유역 최종 유출구에서는 유량 및 유사량 모두 큰 변화는 나타나지 않았다. 이는 전체 유역 중 실제 하천단면 정보를 적용한 소유역의 비중이 작기 때문으로 판단되었다. 하지만 하천단면 정보를 적용한 소유역에서는 유량 및 유사량 모두 적용 전/후 차이가 나타났다. 특히 저유량 부분에서의 유사량이 큰 변화를 나타냈다. 하지만 본 연구에서 실측 하천단면 정보를 적용한 소유역은 유량 및 수질관측소가 위치하지 않는 미계측 유역으로써 실제 유량 및 수질 모의 정확도 향상 여부에 대한 평가가 불가능하였다. 따라서 향후 유량 또는 수질 관측이 이뤄지고 있는 계측 유역을 대상으로 실제 모형 모의 정확도 향상 여부에 대한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.383-383
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• 2023

오늘날 수문학 분야에서는 유역에 대한 강우-유출 시뮬레이션을 머신 러닝(ML: Machine Learning)을 활용하여 다양한 연구를 실행하고 있다. 본 연구에서는 시간별 강우-유출 예측 모델인 GR4H(Génie Rural à 4 paramètres Horaires)를 사용하여 충주댐 유역을 대상으로 연구를 수행하였다. 유역의 속성에 따라서 모델의 성능이 어떻게 달라지는지 비교하여 특성에 맞는 모델을 알아내고. 또한 이 과정에서 기상 및 유출 데이터의 보정 길이를 가지고 어느 정도의 데이터 기간이 모델에서 좋은 성능을 보이는지 파악하였다. 뿐만 아니라 모델에 필요한 선행기간의 데이터가 있는 경우와 없는 경우를 비교하여 어떠한 차이를 보이는지, 그리고 선행기간은 얼마나 필요한지 연구를 통하여 알아냈다. 본 연구를 통하여 충주댐 유역에 대한 모델의 적용성 및 성능을 파악하고 수문 모형 구축에 제한이 있는 유역에 대해서도 사용이 가능한지 판단한다. 실험 유역의 관측 값을 모델에 입력한 후 각 모델에 해당하는 매개변수의 최적값을 찾아내는 과정을 거쳐 시뮬레이션을실 행했다. 본 연구에서 사용한 강우-유출 모델인 GR4H는 프랑스의 INRAE-Antony(Institut National de la recherche agronomique-Antony)에서 만들어진 airGR의 일종으로, 시간별 강우-유출 예측을 위해 개발된 공정 기반(process-based)의 집중적, 개념적 수문학 모델이다. 4개의 매개변수(parameter)가 있으며 이는 유역의 특정 속성을 나타낸다. GR4H를 시뮬레이션 하는 과정에서 매개변수의 최적화를 위해 적절한 보정 길이를 파악하여야 한다. 이러한 과정은 4년, 5년, 6년 등 1년씩 데이터의 양을 늘려가며 매개변수를 최적화한다. 이 과정에서 기상 및 유출 데이터의 적절한 보정 길이를 찾아낸다. 시뮬레이션을 통해 얻은 데이터를 관측 값과 비교하여 모델의 성능을 평가하고 다른 관측 값을 통해 시뮬레이션을 실행하여 검증을 거친다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.318-318
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• 2018

충주댐 하류 남한강 본류에서는 매년 봄철 지속되는 가뭄으로 인한 유량감소와 과다한 영양염류 유입으로 인해 부영양화 현상이 빈번히 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 남한강 본류로 유입되는 주요 하천(섬강, 청미천, 양화천, 복하천)을 대상으로 중점관리가 필요한 우심하천 및 주요 오염원을 선별하고자 갈수기 오염부하 특성 및 남한강 본류에 대한 기여율을 분석하였다. 분석 결과, 갈수기 조건에서의 오염부하 및 기여율은 섬강에서 BOD5 852.0 kg/day(41.3%), T-P 59.0 kg/day(56.8%)로 가장 높게 나타났으며, 유량 및 수질 모니터링 기간 내 발생한 점 기저비점 오염부하가 남한강 본류에 미치는 기여율 BOD5 52.8%, COD 52.1%, TOC 53.0%, SS 41.3%, T-N 47.7%, T-P 30.0%, Chl-a 47.8%로 섬강에서 가장 높게 나타났다. 그리고 전국오염원조사 자료를 바탕으로 산정된 수질항목에 대한 오염원별 전체 배출부하 또한 섬강에서 가장 높게 나타났으며, 토지계, 생활계, 축산계 오염원 순으로 높은 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 충주댐 하류 남한강 본류 갈수기 수질을 효율적으로 개선하기 위해서는 섬강을 중점적으로 점오염원 관리뿐만 아니라, 기저비점을 통합적으로 관리하기 위한 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다. 향후 본 연구의 결과는 극한 가뭄이 지속되는 상황을 고려한다면, 충주댐 하류 남한강 본류 갈수기 수질오염 개선에 활용될 실효성 있는 대책 및 유역관리 정책 수립에 대한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.87-87
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• 2017

최근 이상기후로 인해 국내 가뭄피해가 증가하고 있는 추세이며, 미래 가뭄의 심도 및 지속시간은 증가할 것으로 예측되고 있다. 특히 우리나라는 용수공급의 56.5%를 댐에 의존하여 댐 유역의 가뭄은 생 공 농업용수 공급제한 등의 광범위한 피해를 발생시킬 수 있다. 다만 가뭄은 홍수와 달리 진행속도가 비교적 느리기 때문에 사전에 정확한 댐 유입량 예측이 가능하다면, 용수공급량 조정을 통해 피해를 최소화할 수 있다. 국내에서는 댐 유입량 예측에 ESP (Ensemble Streamflow Prediction) 기법을 활용하고 있으며, ESP 기법은 과거 기상자료를 기반으로 미래를 예측하기 때문에 기상자료, 초기수문조건, 매개변수 등에 불확실성을 가지고 있다. 본 연구에서는 베이지안 이론을 이용하여 댐 예측유입량의 정확도 향상기법을 개발하고 예측성을 평가하고자 하며, 강우유출모델은 ABCD를 활용하였다. 대상유역은 국내의 대표 다목적댐인 충주댐 유역을 선정하였으며, 기상자료는 기상청, 국토교통부 및 한국수자원공사의 지점자료를 수집하였다. 예측성 평가기법으로는 도시적 분석방법인 시계열 분석, 통계적 분석방법인 Skill Score (SS)를 활용하였다. 시계열 분석 결과 ESP 댐 예측유입량(ESP)은 매년 월별 전망값의 큰 차이가 없었으며, 다우년 및 과우년의 예측성이 떨어지는 것으로 나타났다. 베이지안 기반의 댐 예측유입량(BAYES-ESP)는 ESP의 과소모의하는 경향을 보정하였으며, 다우년에 예측성이 향상되었다. 월별 평균 댐 관측유입량과 ESP, BAYES-ESP의 SS 비교분석 결과 ESP는 유입량 값이 적은 1, 2, 3월에 SS가 양의 값을 가졌으며, 이외의 월에는 음의 값으로 나타났다. BAYES-ESP는 ESP와 관측값이 비교적 선형관계를 나타내는 1, 2, 3월에 ESP의 예측성을 개선시키는 것으로 나타났다. ESP 기법은 강수량의 월별, 계절별 변동성이 큰 우리나라에 적용하기에는 예측성의 한계가 있었으며, 이를 개선한 BAYES-ESP 기법은 댐 유입량 예측 연구에 가치가 있는 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.5
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• pp.449-463
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• 2013

This study proposes the method for determining the Muskingum channel routing model parameters based on the assumption of linear system. The proposed method was applied to the Chungju dam basin for the evaluation. Additionally, the rainfall-runoff was repeated for the Yeongchun-Chungju dam reach using seven rainfall events observed. Summarizing the results is as follows. First, the concentration time and storage coefficient of a channel reach formed by the subdivision can be expressed as the difference between the concentration times and storage coefficients of upstream and downstream basins. The storage coefficients of the channel reach estimated is equal to the storage coefficient of the Muskingum channel routing model and the weight factor can be simply estimated using the ratio between the concentration time and storage coefficient. Second, the weight factor of the Muskingum model is in inverse proportion to the Russel coefficient, which is in between 0.4166 and 0.625 when considering the Russel coefficients generally applied. Finally the application to the Yeongchun-Chungju dam reach showed that the proposed method is still valid regardless of the limitations such as the uncertainty of the observed data.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.5
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• pp.407-416
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• 2011

This study expressed the reservoir's storage-discharge relation as a non-linear reservoir model and theoretically quantified the reservoir storage effect. Among those non-linear functions like exponential function, logarithmic function and power function considered, the exponential function of the storage-discharge relation was found to be the most valid. The non-linear reservoir model proposed was applied to the Chungju Dam and the Soyang River Dam, whose storage effects during flood were estimated to be about 23 hours and 43 hours, respectively. This result indicates that the Choongju Dam, even though its size and total storage volume are similar to those of the Soyang River Dam, does not achieve enough storage effect as its basin size and the inflow amount are much larger.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.12
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• pp.1231-1244
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• 2008

The objective of this study is to present a methodology for estimating runoff curve number(CN) using SWAT model which is capable of reflecting watershed heterogeneity such as climate condition, land use, soil type. The proposed CN estimation method is based on the asymptotic CN method and particularly, it uses surface flow data simulated by SWAT. This method has advantages to estimate spatial CN values according to subbasin division and to reflect watershed characteristics because the calibration process has been made by matching the measured and simulated streamflows. Furthermore, the method is not sensitive to rainfall-runoff data since CN estimation is on a daily basis. The SWAT based CN estimation method is applied to Chungju dam watershed. The regression equation of the estimated CN that exponentially decays with the increase of rainfall is presented.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1092-1096
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• 2008

최근 국내에서 저해상도 위성영상을 이용한 적설 분포의 추출연구가 융설과 관련된 수문학적 연구에 이용되기 시작하였다. 한반도와 같이 넓은 지역을 대상으로 추출하는 과정에서 대기에 의한 방해가 너무 큰 영상은 구름 아래 지표면의 정보를 얻을 방법이 없어 해당 날짜의 영상을 제외 할 수밖에 없는 문제가 생긴다. 본 연구에서는 센서의 특성과 영상의 촬영 시간, 그리고 촬영 각도가 달라 서로 다른 대기의 영향을 받는 Terra MODIS 위성영상과 NOAA AVHRR 위성영상을 이용하여 각각의 적설 분포를 추출하는 방법을 비교 연구함으로써 영상을 분석하는데 있어 구름의 영향을 최소화 하고자 하였다. 2004년부터 2006년까지 겨울철의 적설이 발생한 기간을 대상으로 총 3개년의 영상을 분석한 결과를 바탕으로 두 영상으로부터 추출된 적설분포의 차이를 우리나라의 충주댐 유역을 중심으로 비교하였다. 밴드별 파장대의 반사 특성을 이용한 MODIS snow cover와 임계값을 선정하여 구하는 NOAA AVHRR는 서로 다른 적설분포를 보였다고 판단되며, 이는 해상도와 영상 합성, snow cover 추출 알고리즘의 차이 및 대기 현상의 영향 등으로 인하여 추출면적 값이 차이를 보이는 것이라 생각된다. 두 영상에 의한 추출면적의 비교분석 결과, 적설분포의 추출에 있어서 두 영상을 서로 절충하여 사용할 수 있다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.780-784
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• 2006

본 연구의 목적은 준분포형 장기유출 모형인 SWAT 모형을 활용하여 충주댐 상류유역에 대한 갈수빈도해석을 실시하고, 비유량을 산정하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 중분류 토지피복도, 정밀토양도, 수치표고모델 등의 GIS 데이터를 구축하였으며, $1986{\sim}2004$년에 해당하는 강수량, 상대습도, 일사량, 기온, 풍속 등의 기상자료를 수집하였다. 모의결과 전기간에 대해 ME는 0.71, $R^2$는 0.72로 나타났다. 또한 이 결과로부터 19개 소유역에 대한 지속기간별 갈수량 자료를 구축하여 2.33년, 10년에 대한 빈도해석을 수행하였으며 비유량을 산정하였다. 이러한 결과는 향후 하천유지유량 산정 등 수자원관리 분야에 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.