• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.996-1000
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• 2009

물순환계를 종합적으로 관리하기 위해서는 물순환계의 모니터링과 해석모형의 구축이 필요하다. 실측자료만으로는 복잡 다양한 물순환계 구조 및 인과관계를 규명할 수 없기 때문에 시간적 공간적으로 변화하는 다양한 수문현상을 일관된 하나의 시스템으로 이해하기 위해 물순환 해석모델을 구축하여 검토할 필요가 있다. CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있게 하며, 토양층에 따라 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 모형으로, 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법을 이용하여 하도추적을 모의할 수 있다. 또한 GUI를 통해 사용자가 손쉽게 모형을 적용하고 관리 할 수 있도록 하고, 여러 시나리오를 적용함에 있어서 편리하도록 개발 중인 모형이다. 본 연구에서는 개발중인 CAT 모형을 평가 하기위해 시험 유역으로 운영 중인 설마천 유역에 적용하여 소유역 분할(노드수), 계산 시간 간격(일/시단위) 등에 따른 적용성을 평가하였다. 관측 자료를 통해 구축 가능한 물리적 매개변수를 통해 해당 유역을 단일 노드 및 다중 노드로 간단히 모형화할 수 있었으며, 모의 결과, 관측 유량과 적절히 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 1시간 단위에 대한 모의에서도 유출을 적절히 모의할 수 있었으며, 소규모 유역에 대한 정밀한 물순환 해석이 가능할 것으로 평가되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.3
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• pp.283-294
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• 2010

The objective of this study is to develop an accurate and stable dynamic water quality model which is capable of reflecting various flows and irregular cross sections and handling numerical oscillations under the low flow conditions. In order to solve the oscillation problem under the low flow conditions, diffusive wave method was applied to the low flow condition in developing a hydraulic model, DyHYD. DyQUAL is also developed as a water quality model to calculate up to 12 water quality variables including autochthonous BOD, water temperature, DO, TN and TP. The developed model is applied to both hypothetical river channels and actual Nakdong river watershed. Additionally, the applicability and reliability of the models are verified by comparing simulation results with observed values. Nash-Sutcliffe coefficients are estimated by comparison between simulation results and observed values. In the calibration and verification process, the coefficients varies from 0.391 to 0.591 and 0.704 to 0.902 for discharge, BOD, TN and TP, respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.4
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• pp.329-339
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• 2004

The main objective of this study is to develop a GIS-based two-dimensional model for the simulation of rainfall-runoff process and overland flow of a watershed. The tasks of this study are summarized: to develop a two-dimensional model for overland flow and to construct a rainfall-runoff simulation system linked with GIS. The mathematical formulation of the model incorporates four parts: spatially varied rainfall, spatially distributed infiltration, 1-directional, 4-directional and 8-directional overland flow routing scheme, and one-dimensional channel routing scheme. For the development of stochastic model, Monte Carlo simulation method has been directly integrated into the model. GIS using Arc/Info and ArcView has been applied to prepare the model input data(elevation, soil type, rainfall data, etc.) for a simulation and to demonstrate the simulation results.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.897-908
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• 2008

황강에는 1989년 합천다목적댐과 본댐 하류 6.5km 지점에 조정지댐이 건설되었는데 조정지댐의 건설 목적은 본댐에서 피크 발전에 의해 방류되는 유량을 하류로 조절방류하기 위한것이다. 황강은 두댐의 건설후 하천폭, 하상재료, 식생 및 하천구간내 사주의 형성 등 많은 하천 지형학적 변화가 있었다. 이러한 변화는 댐 건설후 흐름 및 유사이송의 변화에 기인한다. 2002년 합천댐 저수지 퇴사량 조사에 의하면 합천댐은 연간 약 600천$m^3$의 유사를 차단한 것으로 파악되었다. 조정지댐은 연최대피크 방류량을 654.7$m^3/s$에서 126.3$m^3/s$로 감소시켰는데 이는 댐건설전의 19.3%에 해당하는 양이다. 댐건설로 인한 하류 하천의 지형적인 변화를 파악하기 위하여 합천조정지댐 하류로부터 낙동강 합류점까지 45 km에 대하여 조사하였다. 1982, 1993 및 2004년의 항공사진을 분석한 결과 비식생하도폭(non-vegetated active channel width)은 평균 152m 감소되었는데 이는 1982년의 약 53%에 해당한다. 비식생하도의 면적 역시 평균 6.6$km^2$가 감소하였다. 평균 중앙하상재료(D50)의 크기는 1983년 1.07mm에서 2003년 5.72mm로 증가한 반면 평균 하상구배는 1983년 0.000943에서 2003년 0.000847로 감소하였다. 총 하상 세굴깊이는 조정지댐 하류 20km 구간에서 평균 약 2.6m였다. 1차원 유사모형인 GSTAR-1D를 이용하여 예측된 최심하상고는 2013-2015년 사이 (댐건설후 약 25년 후)에 안정된 상태에 도달하는 것으로 나타났다. 합천 조정지댐이 본 댐에서의 피크 방류량을 상당히 감소시키고 있지만 홍수기에 조정지댐 수문의 급격하고 주기적인 개폐로 인하여 하류에 흐름의 펄스를 발생시키고 있다. 이러한 펄스가 하류 하천 지형변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 유사모형과 해석적인 방법을 개발 적용하여 구한 값과 비교 검토 하였다. 결과에 따르면, 일 흐름의 펄스(daily pulse)와 홍수피크(flood peak)는 각각의 평균값이 흐를 때와 비교하여 하천지형변화에 훨씬 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 일 흐름 펄스와 홍수피크는 각각의 평균값의 21%와 15%의 토사 이송량 (tons/day) 증가를 보여주었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.5B
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• pp.429-439
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• 2009

When Catastrophic extreme flood occurs due to dam break, the response time for flood warning is much shorter than for natural floods. Numerical models can be powerful tools to predict behaviors in flood wave propagation and to provide the information about the flooded area, wave front arrival time and water depth and so on. But flood wave propagation due to dam break can be a process of difficult mathematical characterization since the flood wave includes discontinuous flow and dry bed propagation. Nevertheless, a lot of numerical models using finite volume method have been recently developed to simulate flood inundation due to dam break. As Finite volume methods are based on the integral form of the conservation equations, finite volume model can easily capture discontinuous flows and shock wave. In this study the numerical model using Riemann approximate solvers and finite volume method applied to the conservative form for two-dimensional shallow water equation was developed. The MUSCL scheme with surface gradient method for reconstruction of conservation variables in continuity and momentum equations is used in the predictor-corrector procedure and the scheme is second order accurate both in space and time. The developed finite volume model is applied to 2D partial dam break flows and dam break flows with triangular bump and validated by comparing numerical solution with laboratory measurements data and other researcher's data.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.18 no.4
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• pp.14-30
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• 2015

This paper attempted to analyze the hydraulic effects that the dredging can take as an alternative to reduce possible damages of flooding due to the overflow of river levee in meandering rivers, where riverbed aggradation, seepage and erosion may occur. In order to make a hydraulic analysis in a section of meandering rivers, a two-dimensional hydraulic analysis model, RMA-2, was selected. The GIS was applied to construct two-dimensional finite element grids to consider the hydraulic conditions before and after dredging. The water surface elevations, depths, velocities, and tractive forces were compared before and after the dredging. The difference of water surface elevation between the inside and outside of river was turned out to be the maximum value of 0.58m under the design flood condition. It could be evaluated that the tractive force at the bank decreased about 42 to 67% on average for all the sections. These results could give valuable information that the dredging of the stream channel at the meandering sections decreased the risk of overflow, seepage and erosion of the banks. The methodologies given in this study will contribute to mitigating the flood damages in the surrounding farmlands.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.112-112
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• 2017

하천은 크게 하도와 홍수터 그리고 제방으로 나눌 수 있으며, 최근 대하천 및 중 소규모 하천의 홍수터 공간을 활용하여 인공습지, 체육시설 및 공원 등과 같은 다양한 친수시설들을 조성하여 활용하고 있다. 이러한 홍수터는 여름철 태풍이나 집중호우로 인해 침수되다가, 강우 사상이 종료된 이후에는 유사가 퇴적되어 복구비용이 반복적으로 발생하고 있다. 홍수시 홍수터에서의 수리적 안정성을 평가하기 위해서는 홍수터를 포함한 복단면에서의 흐름해석이 선행되어야 하며, 계산된 수리적 인자들을 이용하여 홍수터에서의 수리적 안정성을 평가할 수 있다. 국외에서는 국내와 다르게 하천 홍수터 공간을 거의 활용하지 않기 때문에 홍수터에서의 수리적 안정성 평가에 대한 연구사례는 드문 실정이며, 도시침수로 인한 제내지 홍수위험도 평가에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 하지만 기존에 사용되고 있는 제내지 홍수위험도 지수를 국내 홍수터에 도입하여 수리적 안정성을 평가하기에는 침식 및 퇴적을 올바르게 고려할 수 없는 한계점이 있기 때문에 본 연구에서는 홍수시 홍수터 내에서 침식과 퇴적을 고려할 수 있는 홍수터 수리적 안정성 지수를 산정하고 과거 연구된 실내 수리실험 자료와 비교하여 적용성을 분석하고자 한다. 또한 자연하천에서의 실제 태풍 사상에 의한 침식 및 퇴적의 상대적 공간분포를 산정하여 홍수터에서의 수리적 안정성을 평가하고자 하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.1
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• pp.25-34
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• 2013

In this study, the development processes of multiple bars in the channels with erodible banks were investigated by double Fourier analysis. The initially straight channels in the experiment flume were widened with eroding the side banks, and the multiple bars were generated and grew due to stalling of the sediment on the bed. The bars migrated downstream and the size of the bars increased with time. The flow was separated around the bars, and the bed and banks near the bars were scoured due to the impinged secondary flow. The morphologic changes were accelerated by the bank erosion, which affected the fluctuations of sediment discharge downstream. The double Fourier analysis of the bed waves showed that 1-1 mode (alternate bar) was dominant at the initial stage of the channel development. As time increased, 2-3 mode (central or multiple bars) was dominant due to the increased width to depth ratio. Moreover, the number of bars in a cross section of the channel were increased due to the non linearity of alternate bars. The width to depth ratio was increased by the bank erosion, which affected the bar migration and the bar wavelength. However, the dimensionless tractive force was decreased by it.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.373-377
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• 2007

본 연구는 하천수를 직접 취수하는 기존 취수장의 취수장애 문제를 해결하기 위한 대안을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 지금까지 취수장 문제해결 방법으로 검토되지 않았던 유로(流路) 및 하천의 지형변동을 GIS 및 항공사진을 이용하여 정량적으로 파악하였으며, 유사영역 구분 및 하도특성 분석, 하천 특성 해석에 적합한 이동경계 좌표계를 이용한 수치모형을 적용하여 2차원 하상 및 지형변동 예측을 검토하였다. 저수로의 이동 및 하상저하로 인하여 취수문제가 발생하고 있는 경상북도 구미시에 위치한 해평취수장 주변에 대하여 항공사진 분석 및 GIS 기법을 이용하여, 시간 경과에 따른 하천 형태 변화 저수로의 이동 특성을 조사하고 분석하였다. 저수로는 좌안에서 우안으로 이동해 가고 있으며, 이는 하천의 경사가 급하고 하폭이 증가하면서 발생하는 현상으로 저수로의 불안정성이 크게 증가 하는 특성을 보여주었다. 시간의 증가에 따라 저수로 하폭의 증가율이 감소하고 있으며, 수로의 측방 이동을 보여주고 있으며, 시간이 증가함에 따라 측방향 이동율이 감소하였다. 만재유량을 이용하여 유사의 영역구분을 수행한 결과, 망상하천으로서, 모래하천으로 부유사가 지배적인 하천으로 판단되었다. 2차원 수치모형을 이용하여 하상변동을 모의한 결과, 유량이 $2,000\;m^3/s$일 경우에는, 해평 취수장 측의 하천 하상은 상승하였으며, 구미정수장 측에서는 하상이 저하되었다. 홍수유량 $8,000\;m^3/s$일 경우에는 해평 취수장 측에서는 약간 저하하였고, 구미정수장 측에서는 하상이 상승하나, 직하류에서는 하상이 세굴되고, 하천 가운데 자리하고 있는 하중도는 커지는 현상을 보여 주었다. 또한 하중도 직하류에서는 하중도를 중심으로 좌안인 해평 취수장과 우안인 구미정수장 쪽으로 분류된 흐름이 합류되면서 하상에서는 퇴적과 세굴이 반복되며, 복렬 사주가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 두 흐름에 의해 와(vortex)가 크게 형성되어 하상의 세굴에 영향을 미치기 때문으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.690-690
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• 2012

효율적인 수자원 관리를 위한 하천정비기본계획과 유역치수계획의 수립은 정확한 홍수량을 산정을 통해여 이루어지며, 이러한 첨두홍수량에 대한 계산이 좀 더 정밀해져야 할 필요성이 있다. 흐름해석에서 중요한 요소인 조도계수는 원래 하상재료의 조도(roughness)를 나타내는 척도로서 하상재료 및 하상표면의 특성에 의해 결정되어지는 값이지만, 실제 흐름계산에서는 식생, 하천 구조물, 사행도, 단면형태 단면 변화양상 등 하도의 상황뿐만 아니라 유량이나 수위에 의해서도 변화기 때문에(Frech, 1985) 이론적으로 조도계수를 정확하게 계산하는 것은 거의 불가능하다. 내륙부와는 매우 특이한 유출 형태를 보이고 있는 제주도의 하천은 평시는 대부분이 건천이지만 집중호우나 태풍 내습시에는 하천변의 침수와 범람 등의 재해가 발생하기도 한다. 지금까지 하천정비기본계획에서 제주도 하천의 조도계수는 자연형 하천에 적용되는 계수만을 전 구간에 일률적으로 사용하여 왔으나, 제주도의 하천은 대부분 15km내외의 짧은 구간에 산지와 농 목축업 및 도심하천이 혼재하고 있고 또한, 하상재료는 자갈 및 호박돌, 전석 등이 산재해 있어 구간별 조도분포도 매우 복잡하며 큰 변화를 보이고 있다. 하지만 하천현장에 대한 실측 조도계수의 조사나 측정은 전무한 실정이다. 한천의 하상재료의 입경을 이용한 방법으로 연구대상인 한천의 구간은 11.5km이며, 조도계수 산정구간을 10구간으로 세분화하고 각 구간마다 좌안, 중앙, 우안마다 100개씩 하상재료를 채취하였으며, 총 3000개의 채취한 하상재료를 이용하여 대표입경을 선정하고 입도분석 실시하였다. 지당 총 100개 이상의 자갈 입자를 선택하고 중경(intermediate axis)을 측정하도록 하고 있다. 그 결과를 기존의 조도계수 경험식에 대입하여 조도계수를 산정하였으며, 기존의 하천정비기본계획에 제시된 조도계수와 비교 분석하였다. 이러한 실측 조도계수을 이용한다면 보다 정확한 홍수량 산정과 하천실무에 적용 및 활용성이 기대된다.