• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.522-526
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• 2007

항공사진을 이용하여 하천의 경년변화를 조사하다 보면, 사주 변동에 따라 하천의 주 흐름이 다양하게 변화되고 있음을 알 수 있다. 이처럼 특정 하천의 지정된 구간에서의 흐름변동은 많은 시간에 걸쳐 이루어진다. 바꾸어 말하면, 짧은 시간 동안 자연하천에서의 주 흐름 변화를 관찰 하기는 일반적으로 매우 어렵다. 본 연구에서는 이틀이라는 짧은 시간 동안에, 하천에서의 주 흐름 변동에 따른 특성변화를 조사하였다. 이러한 조사는 "조정지 댐에서의 수문 조작"이라는 인위적인 방법을 동원함으로서 가능하였다. 모든 조정지 댐에서는 하천 유지를 위한 일정양의 물을 수문을 통하여 방류한다. 대청댐 하류에 있는 조정지 댐에는 폭이 약 10m에 이르는 10개의 수문이 있다. 평상시에는 우안으로부터 5번째에 있는 중앙의 수문을 개방하여 초당 약 18톤의 물을 방류한다. 그러므로 본 연구에서는 방류하고자 하는 지점의 수문높이를 조정하여 일정량을 유지한 채, 수문의 위치를 중앙에서 좌안 그리고 우안의 순으로 변경 하였다. 방류 수문 위치를 변경함에 따라 하천에서의 수리특성을 조사하기 위하여, 흐름이 안정 될 때까지 충분히 기다린 후, 각각의 경우에서의 하류지역을 대상으로 현지관측 및 수치실험을 실시하였다. 조사는, 첫째 지형측량, 유량측정 및 수위변동 등을 포함한 정밀현장조사, 둘째 일반적인 모델에 정밀조사 결과를 적용시킴으로서 얻을 수 있는 가시화 기법 개발 등의 순으로 진행하였다. 수치실험에 사용한 모델은 하천에서의 흐름거동을 2차원적으로 해석하는데 많이 사용되고 있는 상용프로그램인 SMS (Surface-Water Modeling System)의 RMA2 모형이다. 이모형은 RMA (Resource Management Associates, Inc.)에 의해 처음 개발된 2차원 유한요소 모델이며 지배방정식은 z방향을 수심 적분한 2차원 천수방정식으로, x와 y방향에 대한 Navier-Stokes 방정식과 연속 방정식으로 구성된다. 본 연구에서는 현장 조사 시 지배인자 파악의 중요성 및 수치계산을 위한 검증자료의 필요성을 강조하기 위하여, 일반적인 방법으로 수행한 계산 결과 및 다양한 현장 특성을 고려한 계산 결과를 비교 하였다. 그 결과 본 연구는 (1)최신 장비들의 도입 및 검증과 기존 장비의 활용 범위 확대, (2)기존의 상용 프로그램을 이용한 하천 흐름특성의 가시화 실현 등에 의의가 있다고 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.626-626
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• 2015

본 연구에서는 하천공간정보의 웹서비스를 위해 SOAP(Simple Object Access Protocol) API 및 REST(Representation State Transfer) API로 제공하는 HydroG-OneFlow 웹서비스를 개발하였다. HydroG-OneFlow는 GML 기반의 서비스를 제공하며 GetBasin, GetGeoVariable 및 GetData 등의 기본서비스로 구성된다. GML은 GIS S/W의 벡터 GML 포맷과 공간정보 오픈플랫폼 서비스인 브이월드 데이터 API에서 제공하는 GML 포맷을 참고하여 하천공간 벡터정보를 제공할 수 있도록 GML을 구성하였다. GDM 공간 데이터에 대한 벡터정보 ML 수용 수준을 향상시킬 수 있도록 벡터구조의 점, 선, 면 정보에 대하여 GML의 PointPropertyType, CurvePropertyType, SurfacePropertyType을 도입하였다. 또한 일반적인 공간자료에서는 Multi 객체에 대한 지원도 필요하다. 현 GDM 데이터베이스에서도 OGC 표준의 MultiPoint, MultiLineString, MultiPolygon을 지원하고 있다. 이를 위하여 GML의 상응 요소인MultiPointPropertyType, MultiCurvePropertyType, MultiSurfacePropertyType을 하천공간정보 벡터 스키마에 도입하여 활용하였다. 클라이언트 서버 통신은 메시지 교환프로토콜인 SOAP을 사용하여 서버의 객체를 직접 호출하여 이루어진다. 서버는 서버의 제공 서비스를 WSDL(Web Service Description Language)를 통하여 게시하고 클라이언트는 이 기준(Criteria)을 참고하여 접근한다. GetData의 경우 Type(GRID or VECTOR), GDM(Geospatial Data Model) 여부(true or false), LayerName, BasinID, GenTime을 인자로 받아 GeoData에서 검색된 정보를 반환한다. SOAP버전은 1.1과 1.2를 지원하여 접근하는 클라이언트에서 선택할 수 있도록 개발하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.387-387
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• 2015

최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우 및 돌발홍수 증가로 도심지역에 많은 침수 피해가 발생하고 있다. 본 연구는 이러한 내외수에 영향을 받는 도시 중소하천의 침수 저감을 위하여 침수 예측모형에 적용 가능한 수리학적 계산모형을 개발하는 것이다. 일반적으로 자연하천은 수지형 수계가 대부분이며, 도시 우수관로와 관계배수 시스템 등은 폐합형 수계에 포함되어 수지형 계산모형으로는 도시 중소하천의 유출 모의를 할 수 없다. 폐합형 수계의 계산모형은 수지형에 비해 복잡하지만, 적용대상 수계가 폐합형이 아닌 경우에도 합류점의 유입량을 처리하기가 편리하고, 역방향의 월류 흐름이 존재하는 감조하천에서의 월류 흐름 모의가 가능한 장점을 갖고 있어 도시 내배수 시스템은 물론 자연하천에도 적용 할 수 있다. 본 모형은 절점, 수로 및 계산점으로 구성되는데 동력학적 방법인 1차원 Saint-Venant의 연속 방정식과 운동량 방정식에 수치해법을 이용하여 구하고자 하는 시간과 지점의 수위와 유량을 계산할 수 있게 구성하였다. 수치해법으로는 가장 보편적으로 사용되는 유한차분법 중 안정성과 정확성이 우수한 것으로 평가된 Preissmann의 4점 음해법으로 차분방정식에 Newton-Raphson 방법을 사용하여 유량과 수위 보정치에 Double Sweep 알고리즘을 적용하였다. 유한차분법은 안정성 문제를 수반할 수 있기에 시간 증분이 작을수록 Courant 조건을 만족할 수 있다. 모형 비교 검증을 위하여 동력학적 방법을 적용한 대표적인 폐합형 수계모형인 EPA SWMM을 지원하는 CHI사의 PC-SWMM 프로그램을 이용하여 가상의 폐합 수계를 구축하였다. 일반적으로 상류지점의 경계조건은 하류로 추적될 입력 자료로써, 상류지점과 합류지점은 유입되는 유량값을 그리고 하류지점은 유출되는 수위값을 경계조건으로 입력하였다. 운동량방정식의 에너지 경사와 마찰경사 항에 포함된 조도계수는 변화량에 중요한 물리적 요소이지만, 고정 상수값인 0.03을 적용하여 검증에 용의하도록 하였다. 구축된 모형과 PC-SWWM을 통해 산출된 계산점별 수위와 유량에 RMS 오차를 비교한 결과 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 향후 내외수를 연계에 침수예측모형에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.588-593
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• 2006

자연하천은 일반적으로 만곡수로나 사행수로 형태를 보이고 있으며, 직선수로에서와 달리 원심력에 기인한 이차류 영향을 받게 된다. 이차류에 의해서 수면에서는 만곡부 바깥쪽으로, 하상에서는 만곡부 안쪽으로의 흐름특성을 보이게 된다. 만곡부 안쪽으로 가해지는 하상 전단응력에 기인하여 하상에서의 입자가 만곡부 안쪽으로 이송되며, 결과적으로 만곡부 안쪽에는 점사주가, 바깥쪽에는 소(pool)가 생성된다. 또한 지형경사의 생성으로 입자에 가해지는 중력효과도 변화된다. 따라서 이와 같은 자연하천의 흐름과 하상변동을 수치모의 하기 위해서는 만곡부 이차류 특성을 고려한 모형이 필요하다. 본 연구에서는 수심 적분된 흐름방정식과 하상토 보존방정식 (Exner equation)을 이용한 하상변동을 위한 비연계 수치모형을 위해서 하상토 보존방정식의 유한요소 알고리즘을 개발하였다. 하상토 보존방정식은 흐름 특성에 따른 평형 유사량의 공간변화율을 이용하여 일정 기간 동안의 하상 변화량을 계산한다. 이 때 이차류에 의한 하상 전단응력의 편각 및 지형경사 변화에 따른 실제 입자의 이송방향을 보정하여 평형 유사량이 계산된다. 이러한 보정식을 적용시키기 위해서는 유속성분의 공간변화량 및 지형경사의 공간성분이 필요하다. 유한요소법은 연속성 변수를 이산화시켜 근사해를 구하는 수치기법의 일종이기 때문에, 요소망이 불규칙적으로 구성되었을 경우 임의의 절점에서 연속성을 지닌 변수의 공간변화율을 계산하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 평형 유사량 계산 시에 절점이 아닌 요소 내부에서 평형 유사량을 계산하는, 하상토 보존방정식의 새로운 유한요소 알고리즘을 개발하고, 새로운 알고리즘을 적용시킨 수치모형의 검증을 행하였다. 경계조건 알고리즘의 검증으로 위해서 Soni 등 (1980)이 행한 상류 유입 유사량에 따른 하상변동을 수치 모의하고 실험치와 비교하였으며, Sutmuller와 Glerum (1980)이 수행한 만곡수로에서의 하상변동을 모의하고 실험과 비교하였다. 새로운 알고리즘을 적용시킨 하상토 보존방정식의 유한요소 수치모형의 결과는 매우 안정적이며, 실험과 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 본 수치모델은 현재 균일한 입자의 하상토만을 고려하므로, 입자분급이나 하상 장갑화 현상 등은 무시한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.40-40
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• 2019

시민인식은 하천관리를 포함한 공공정책 수립에 결정적 요소들 중 하나로 강조되고 있다. 따라서 하천관리체계의 변화에 따른 사회적 하천관리에 미치는 영향을 파악하고, 특히 우리나라 물관리 일원화 후 하천의 이용과 관리 및 정책에 대한 시민 인식을 조사하는 것은 향후 하천 정책 수립에 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 하천의 이용, 관리(주체), 정책, 기후변화 등에 대한 시민의 관심도와 만족도를 조사하는 것이다. 이번 설문 대상은 전국의 남녀 4,500명(10대~60대)이었으며 패널 참여 방식으로 조사되었다. 설문 문항의 구성은 크게 하천 이용, 하천 관리, 그리고 물관리 일원화와 기후변화 등을 포함한 하천정책 등으로 3대 주제로 세부 문항들이 개발되었다. 설문조사의 주요 결과는 조사대상 시민들의 약 22.9%는 매주 하천을 방문하는 것으로 분석되었으며, 1년간 1번은 하천을 방문(이용)하는 시민들은 85.5%로 나타났다. 자주 방문하는 하천의 규모 혹은 위치는 중(中)하천이 42.2%로 가장 높았고, 대(大)하천은 23.9%, 소(小)하천은 17.5%, 도랑이나 개울은 15.5%로 나타났다. 기타(0.9%)로는 하천 외에도 물을 접할 수 있는 저수지, 인공하천 및 호수공원 등을 이용하는 것으로 나타났다. 하천 방문자 중 최소 2시간을 체류하는 시민 중 약 96.4%는 걸어서 하천을 접근하고, 지하철을 이용하여 하천을 접근하는 방문자는 최소 1시간에서 2시간 이상을 체류하는 것으로 조사되었다. 조사대상 시민들은 하천관리 중에서 접근 편의성(28.4%), 친수시설(자전거 도로, 산책로 등) 관리(24.2%), 수질관리(9.9%)로 만족하는 것으로 나타났다. 반면에 수질(27.4%, WQ(water quality))과 냄새 및 쓰레기(25.5%, OW(odor and waste))가 가장 높게 하천관리의 불만족도를 가지고 있었다. 기후변화 영향에 대한 시민들의 관심도는 WQ (29.6 %), OW (17.7%), 그리고 물부족 (15.1%)의 순서로 조사되었다. 하천의 바람직한 미래상에 대한 관심도는 깨끗한 수질의 하천(36.1%, WQ), 휴식과 산책을 즐길 수 있는 하천(22.9%), 다양한 동 식물의 생태서식공간(14.6%)의 순으로 나타났다. 또한 시민들은 하천관리 기관의 가져야할 역량은 '전문성'이 가장 중요하게 인식하고 있는 것으로 조사되었다. 우리나라 물관리 정책 중 가장 큰 문제로 우선순위 1~3순위 누적 조사 결과, 수질악화(79.9%, WQ), 하천 수생물 훼손(49.6%), 정부부처 간 협력부족(37.6%)으로 인식하는 것으로 나타났다. 끝으로 2018년 추진된 물관리 일원화 후 정부의 물관리 및 하천 정책에 대한 시민들의 관심도는 WQ (46.0%), 물공급 관리 (17.6%), 그리고 생태계 복원 (8.4%)의 순서로 조사되었다. 본 연구의 결론들 중 하나는 현재와 미래 하천에 대한 가장 높은 시민들의 수요는 깨끗한 수질과 생태서식공간이었으며 이는 향후 하천 정책 수립에 있어서 중요한 기초가 될 것으로 전망된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.924-928
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• 2009

국내의 다목적댐 저수지는 물이 흐르는 하천에 용수공급, 홍수조절 및 수력발전을 위해 만든 구조물로 형성된 저류상태를 의미한다. 이러한 수체의 유동에 영향을 미치는 가장 중요한 요소로는 유입수와 저수지에서 하천으로 방류되는 방류수이므로 본 연구에서는 유입수와 방류수에 의한 수체의 유동만을 고려하였다. 대상지는 용담댐 유역중 취수탑이 있는 지점으로 길이는 약 1,250m이고 폭은 평균 375m 정도의 크기를 갖고 있는 지형이다. 대상 지역에서 저수지 수체의 흐름특성을 평가하기 위해 SMS-RMA2 모형을 적용하였으며 용담댐 저수지 구역에 대한 1m 간격의 등고선을 가지고 대상지역에 대하여 격자를 구성하였다. 격자 크기는 평균 길이 방향으로 43m, 폭 방향으로 15m 크기로 구성하였으며 유속이 상대적으로 빠른 취수탑 부근은 좀더 세밀하게 구성하였다. 4년간 수문자료를 분석하여 이 지역의 흐름을 년중 크게 3가지로 구분하였다. 수체거동이 급변하는 여름 강우기 후에 저수지에 물이 풍부한 경우의 흐름, 봄철 저수지 물이 풍부하지 않은 상태에서 주자천으로 부터의 유입은 최하인 상태의 경우 그리고 강우기에 짧은 기간 나타나는 주자천 위주 흐름의 경우로 구분하여 모의하였다. 각각의 경우 전체적인 흐름장은 확연히 다르게 나타났으며 이런 결과로 볼 때 수체의 흐름은 상하류의 유입량 변화에 따라 항상 흐름은 변화하는 것으로 평가되었으나, 저수지 수체의 흐름 속도는 모두 0.05$^{\sim}$1.5cm/sec 정도로 모의된 것은 수체적 대비 방류량이 적어서 나타나는 현상으로 평가되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.211-211
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• 2011

지형은 강우에 의한 유역 유출응답을 결정하는 중요한 인자이다. 따라서 유역의 지형형태학적 인자를 수문해석에 이용하기 위한 시도는 긴 역사를 갖는다(Rodriguez-Itube and Valdes, 1979). 지형을 구성하는 대표적인 요소로 하천망과 사면을 들 수 있다. 당연히 이들이 어떤 방식으로 결합되는지에 따라 유출특성의 차이가 발생하게 된다(Zevenbergen and Thorne, 1987; Brierley and Fryirs, 2005). 이에 본 연구에서는 하천유역에서 사면과 하천망의 방향적 특성을 정량화하고, 그 둘 사이의 관계를 살펴보고자 한다. 만일 사면의 방향성과 하천의 방향성이 일정한 관계를 가지고 정량화될 수 있다면, 이러한 특성은 보다 간단히 강우-유출 모형에 고려될 수 있을 것이다. 일례로 확률밀도함수 형태로 제시되는 사면과 하천 방향성을 GIUH 이론에 근거하여 재해석할 수 있다. 궁극적으로는 호우 방향성에 의한 유출응답의 차이를 파악할 수 있게 된다. 본 연구에서는 내성천 유역을 대상으로 하였으며, 대상유역의 수치지형도를 수집하여 DEM을 구축하였다. 하천망 추출을 위해 ArcGIS의 Hydro Tool을 이용하였다. 이들 하천망의 방향성은 von Mises 분포에 적용하여 정량화하였으며, 이를 통해 하천유역에서 하천망의 방향적 특성을 살펴보았다. 추가로 하천망과 사면의 방향적 구조를 확인함으로써 이들 특성이 강우-유출 모형에 유연하게 고려될 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 고려한 von Mises 분포는 하천망의 방향적 특성을 적절히 표현할 수 있음을 확인하였다. 방위 기준으로 정리한 하천망의 방향성은 하나의 mode 특성이 뚜렷하고, 하천 합류점 하천을 기준으로 정리할 경우에는 두 개의 mode 특성이 뚜렷해짐을 알 수 있었다. (2) 하천망의 방향성은 사면의 방향성과 뚜렷한 관계를 갖는 것을 알 수 있었다. 하천망과 사면의 방향적 결합 구조는 유역의 특성을 보다 현실적으로 묘사할 수 있고, 이들 관계를 가정하고 하천망의 방향성이 정량화된다면, 강우-유출 모형에 이들 특성이 쉽게 반영될 수 있을 것으로 기대된다. (3) 하천망의 방향성은 고차 하천일수록 뚜렷한 mode 특성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과는 고차 하천일수록 그 방향성이 한반도의 주구조선과 잘 일치하는 것으로 기존 연구성과와도 일치하는 것이다. (4) 하천망의 주방향은 하천연장에 대한 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 이는 대상 하천유역의 유역응답에서 하천유출이 사면유출보다 상대적으로 큰 영향력을 갖기 때문이다. 강우-유출 모형에 하천망 방향성을 고려하기 위해서도 하천연장을 고려하여 이들 방향성을 정량화하는 것이 호우 방향에 보다 뚜렷한 유출반응 특성을 나타낼 것으로 보인다. (5) 본 연구에서 고려한 하천망의 방향성 정량화 방안을 이용할 경우 이들 결과는 유출모형에 고려될 수 있을 뿐만 아니라 유출응답 특성을 정량적으로 파악하는데 이용될 수 있다. 방위 기준으로 정리한 하천망 방향성은 실제 유역에 대한 유출모형에 적용이 가능하며, 하천 합류점을 기준으로 정리한 결과는 호우의 방향성에 대한 유출응답의 반응을 정량적으로 살펴보는데 이용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.391-391
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• 2019

연평균 강수량의 60%이상이 3개월 동안의 우기에 집중되기 때문에 가뭄은 한국에서 관리가 필수적인 재해이다. 또한 가뭄은 지역별로 피해의 규모 및 대상이 달라 대응을 위한 방안 선정에 차이가 있다. 따라서 본 연구에서는 지역 환경 및 특성을 반영한 가뭄취약성 평가 요소를 선정하는 과정을 구조화하는 것을 목표로 하였다. 가뭄에 대한 취약 요인과 유발 요인을 선정하기 위하여 Delphi 방법을 이용하였다. 조사는 5단계로 구성되었으며, 가뭄에 대한 인식을 광범위하게 조사한 후, 이들 중에서 주요한 요인을 선정하는 과정을 반복적으로 수행하여 최종적인 평가 요인을 선정하였다. 취약요인으로는 농작물 피해, 하천 건천화, 제한 급수, 수질 악화 등이 주요한 요소로 도출되었으며, 유발 요인으로는 기후변화, 저수율 등이 선정되었다. 선정된 요인은 지역별로 차이가 있으며, 특히 도시지역과 농업지역의 선정결과는 많은 차이를 보였다. 본 연구에서 도출한 평가 요소는 가뭄 취약성 평가에 적용되며 가뭄 시나리오에 따른 평가를 수행할 예정이다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.3 no.4
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• pp.11-17
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• 2002

The purpose of this study is the prediction of pollutant loads into Seomjin river watershed using neural networks model. The pollutant loads into river watershed depend upon the water quantity of inflow from the upstream as well as the water quality of the inflow into the river. For the estimation of pollutants into river, a neural networks model which has the features of multi-layered structure and parallel multi-connections is used. The used water quality parameters are BOD, COD and SS into Seomjin river. The results of calibration are satisfactory, and proved the availability of a proposed neural networks model to estimate short-term water quality pollutants into river system.

• Water for future
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• v.26 no.3
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• pp.87-101
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• 1993

A finite element model RIV-FEM2 for the hydrodynamic study in a river is developed based on two-dimensional shallow water wave equation and dissipative Galerkin's method. RIV-FEM2 consists of pre-processing, analysis processing and post-processing. Pre- and analysis processing is programmed with Fortran-77 and post-processing with turbo-Pascal respectively. The model is tested with two dimensional problems, including flow through bends, bridges, and symmetric contraction. The two dimensional tests shows stable and efficient results for various situations. Applicability of the model is verified by applying to natural river. The model will provide a basic contribution to the hydrodynamic analysis in a river.