• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.14 no.4
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• pp.17-27
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• 2021

Streamflow prediction is a very vital disaster mitigation approach for effective flood management and water resources planning. Lately, torrential rainfall caused by climate change has been reported to have increased globally, thereby causing enormous infrastructural loss, properties and lives. This study evaluates the contribution of rainfall to streamflow prediction in normal and peak rainfall scenarios, typical of the recent flood at Piney Resort in Vernon, Hickman County, Tennessee, United States. Daily streamflow, water level, and rainfall data for 20 years (2000-2019) from two USGS gage stations (03602500 upstream and 03599500 downstream) of the Piney River watershed were obtained, preprocesssed and fitted with Long short term memory (LSTM) model. Tensorflow and Keras machine learning frameworks were used with Python to predict streamflow values with a sequence size of 14 days, to determine whether the model could have predicted the flooding event in August 21, 2021. Model skill analysis showed that LSTM model with full data (water level, streamflow and rainfall) performed better than the Naive Model except some rainfall models, indicating that only rainfall is insufficient for streamflow prediction. The final LSTM model recorded optimal NSE and RMSE values of 0.68 and 13.84 m³/s and predicted peak flow with the lowest prediction error of 11.6%, indicating that the final model could have predicted the flood on August 24, 2021 given a peak rainfall scenario. Adequate knowledge of rainfall patterns will guide hydrologists and disaster prevention managers in designing efficient early warning systems and policies aimed at mitigating flood risks.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1658-1662
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• 2009

최근 들어 기후 변화로 인한 이상 강우 현상과 기록적인 집중 강우로 탁수 발생의 빈도와 강도가 증가하고, 탁수의 장기간 하류 방류로 인해 경제적인 피해가 발생할 뿐만 아니라 환경적으로도 중요한 문제로 대두되고 있다. 저수지로 유입된 탁수의 시공간적 분포 예측 결과의 신뢰도는 탁수 밀도류 해석의 정확도에 가장 큰 영향을 받으므로 유입 하천수의 밀도 거동에 대한 정확한 해석이 필요하다. 따라서 탁수의 거동해석은 수리 및 수질의 연동 모의(Coupled modeling)가 필수적이다. 본 연구의 목적은 수리 및 수질의 연동 해석이 가능한 2차원 횡 방향 평균 모형(CE-QUAL-W2)을 소양호에 구축하고, 기록적인 강우 사상을 보인 2006년 수문조건에서의 모형의 적용성과 한계점을 평가하는데 있다. 구축한 소양호 탁수 예측 모델을 2006년 탁수사상에 적용한 결과, 홍수 사상으로 이중 첨두 유량이 발생한 후 저수지 내에서 중층 밀도류와 바닥밀도류의 두 가지 밀도류 형태가 혼재하여 진행되는 현상이 적절히 모의되었다. 하지만, 저수지내에서 측정한 탁수 수괴(plume)의 시공간적 수직분포(profiles)는 모의결과와 다소 편차를 보였으며, 특히 저수지 바닥 인근에서 모델은 실측값을 과대평가 하였다. 오차의 원인은 모델 입력 자료의 불확실성과 수치모델의 불확실성으로 판단된다. 따라서 향후 탁수 거동 모델링과정의 불확실성을 최소화하고 모의결과의 신뢰도를 개선하기 위해서 극한탁수 사상에서 발생하는 수리학적 현상과 SS 입자 동력학에 대한 이론적 연구와 입력 자료의 정확한 산정을 위한 현장 실험이 필요하다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.29 no.1
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• pp.55-65
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• 2013

It is very difficult to apply stream flow data directly to the management of Total Maximum Daily Loads because there are some differences between the unit watershed and the stream flow monitoring network in their characteristics such as monitoring locations and its intervals. Flow duration curve can be developed by linking the daily flow data of stream monitoring network to 8 day interval flow data of the unit watershed. This study investigated the current operating conditions of the stream flow monitoring network and the flow relationships between the unit watershed and the stream flow monitoring network. Criteria such as missing and zero value data, and correlation coefficients were applied to select the stream flow reference sites. The reference sites were selected in 112 areas out of 142 unit watersheds in 4 river basins, where the stream flow observations were carried out in relatively normal operating conditions. These reference sites could be utilized in various ways such as flow variation analysis, flow duration curve development and so on for the management of Total Maximum Daily Loads.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.12 no.3
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• pp.51-57
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• 2019

In recent years, the occurrence of localized torrential rain has increased due to the increase in heavy rainfall and massive typhoons caused by abnormal weather. As a result, the flow rate of small and medium-sized rivers in Korea is rapidly increasing, affecting the safety of bridges and increasing the risk of scour. However, the domestic bridge construction technology does not reflect the watershed characteristics of domestic rivers because the bridge scour depth calculation formula developed overseas is used to calculate the bridge scour depth. Therefore, this study is a basic study for prevention of bridge damage according to scouring phenomenon, and a comparative analysis was performed between the experimental data measured through hydraulic model test and the scour depth formulas applied in Korea. In addition, the statistical analysis between experimental data and scour depth formula shows that Coleman's (1971) formula estimates the best scour depth. The results of this study are expected to be used to calculate more accurate bridge scour depth in river design and bridge design.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.375-375
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• 2011

유역에서 강우에 따라 유출이 발생하면 지표면을 따라 하천으로 유입되거나, 땅속으로 침투하여 깊은 대수층으로 유입되던지 기저유출 형태로 하천으로 유입된다. 이렇듯 하천을 구성하는 중요 두 가지 요소인 직접유출량과 기저유출량을 정확히 산정하는 것이 유역 수자원관리 및 비점오염원 관리에 매우 중요한 부분이라 할 수 있다. 그동안 하천에서 측정된 유출량에서 직접유출과 기저유출을 분리하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔으며, 최근에는 주관적인 면을 배제하고 장기실측 유량자료를 이용하여 기저유출을 분리할 수 있는 BFlow, HYSEP, PART, RORA, RECESS, 디지털 필터링 모형 등 많은 프로그램들이 개발되어 활용되어 오고 있다. 또한 최근에는 인터넷을 통해 활용할 수 있는 Web 기반 WHAT 프로그램이 개발되어 전 세계적으로 널리 활용되고 있다. 이에 본 연구에서는 XML 프로그래밍 기법을 이용하여 WHAT 프로그램을 확장한 Expaned XML-based WHAT (EX-WHAT) 시스템 (http://www.EnvSys.co.kr/~exwhat)을 개발 하였다. 기존의 시스템에서는 USGS 일유량자료를 URL을 통해 WHAT 서버에 저장한 후 이를 가공하여 수문 분석을 수행하였으나, 이번 연구를 통해서 개발된 시스템은 XML/Parser를 이용하여 USGS 서버에 저장되어 있는 일유량자료를 바로 읽어서 수문분석을 수행할 수 있게 되었다. 이 EXWHAT 시스템에는 BFlow, HYSEP, PART, Digital Filters 와 같은 엔진이 사용되고 있다. 본 연구에서 개발된 EX-WHAT 분석결과는 XML 형식으로 제공되고 있기 때문에, 다른 Web/Desktop 기반의 관련 프로그램에서 바로 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 특히 EX-WHAT 분석결과는 유역관리, 기저유출을 통한 비점오염원 관리 평가, 지속가능한 지하수 고나리 등 다양한 수문/비점오염 연구/실무에 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.19 no.4
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• pp.13-25
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• 2012

This study aims to experimentally investigate the characteristics of secondary flows in a natural channel. For this objective, various conditions of water discharge and depth are tested in a real-scale experimental channel which has 1.2 of meandering. From results of experiments, it is observed that the maximum flow velocity exists in the outer zone of ben. This result is different from the previous studies conducted with laboratory experiments. The bank of 1:2 slope replicating the condition of natural channel is considered to cause this result. The location of the maximum flow velocity moves to the center of channel as the channel changes to be straight. It is also known from this study that two vorteces coexist on the left and right banks of bend.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.323-323
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• 2011

산지가 많은 국내의 지형적인 여건은 토지의 이용에 다양한 영향을 준다. 산지주변에서는 능선을 따르거나 가로지르는 도로가 건설되고 산지계곡 하류에 발달한 선상지에는 가옥이 들어서거나 경작지로 활용되고 있다. 이러한 환경에서 우리나라는 지난 10년간 사면재해로 인한 사망자가 전체 자연재해에 27%에 달하고 이는 집중호우가 발생하는 시기에 집중되고 있어 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 호우 발생 시 산지하천에서 발생하는 토석류의 흐름특성을 연구하기 위해 국내 외 토석류 실험장치에 대한 조사와 토석류 실험장치를 개발하여 토석류발생 및 도달거리 예측을 위한 실험을 수행하였다. 토석류 실험장치는 수조길이 5.5m에 10-40cm의 가동폭 그리고 상 중 하류의 3단계 경사조절이 가능하며 토석류 퇴적장치를 결합하여 도달거리 및 퇴적분포를 계측할 수 있다. 토석류를 발생시키기 위해 토사공급장치 이용방법, 하상퇴적토사를 이용한 방법 등 다양한 시도를 하였다. 토석류 실험장치를 이용하여 발생시킨 토석류의 특성과 퇴적장치 에서의 도달거리를 측정하여 유량공급과의 상관관계를 분석하였다. 이러한 연구결과는 토석류 재해지도의 작성이나 토석류 해석모형의 개발에 필요한 기초자료로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.234-234
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• 2018

댐 건설을 하게 되면 저수지 형성으로 인한 통수단면 증가가 발생하고 이에 따른 하천의 유속 및 난류 영향이 감소하게 된다. 이러한 영향으로 댐 상류 구간에서 발생한 유사량은 저수지에 퇴적하게 되고 유효저수량은 감소하게 된다. 저수지의 유효저수량 감소는 댐의 주요 기능인 용수공급, 수력발전 등의 기능 저하에 지대한 영향을 주게 된다. 특히 해외 수력발전 사업의 경우 하천 경사가 크고, 퇴사가 많이 발생하는 지역에 댐이 위치하고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위한 중 장기적 퇴사거동 및 예측에 대한 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 파키스탄 Gulpur 지역에 설치 예정인 수력발전용 댐에 대한 장기간 퇴사모의를 위해 1차원 유사해석 모형인 HEC-RAS sediment module을 이용하였다. 퇴사모의에 적용한 모형의 입력 자료로는 총 52개년(1960-2011년)간 유사량 관측값과 20년간 유량측정 결과를 이용하였다. 유사해석 모의 시나리오는 유사 재질 비율변화에 따른 장기간 Deposited 모의와 댐의 Gate를 통한 유사 배제를 운영하는 Flushing 모의를 수행하였다. 유사해석 모의 결과 Deposited 시나리오의 경우는 저수지에서 퇴적된 유사는 대부분 Sand가 차지하게 된다. Sand의 포착률은 저수지가 가득 차기 이전에는 거의 100 % 포착이 되며, 저수지가 가득 차는 시기인 운영 20년 후에는 Sand를 포함한 전체 유사의 59%가 포착하게 되어 저수지가 한계에 도달한 것을 확인하였다. 또한, Flushing 시나리오의 경우는 Flushing 운영 기간의 변화에 따른 퇴사 포착 영향이 큰 것으로 분석되었으며, Gulpur 댐의 경우는 운영기간을 5일로 설정하는 것이 안정한 하상상태를 유지하는 것으로 검토되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.295-295
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• 2018

본 연구는 보 상류 하상경사 변화에 따른 보 하류부의 세굴 문제점 개선을 위해 하상경사에 대한 세굴영향을 분석하기 위한 실험연구이다. 세굴실험은 상류 하상경사 변화에 대해 보 하류부의 세굴변화를 중심으로 세굴영향을 검토하였다. 본 실험은 상류 하상경사 변화에 대한 세굴영향을 분석하기 위한 것으로 총 6개 하상경사에 대해 국부세굴 및 퇴적경향을 비교분석하였다. 보의 높이 및 물받이 길이는 0.3 m로 설치하였고, 실험 단위폭당 유량은 $0.117m^3/s/m$로 모든 케이스에 동일하게 적용하여 수행하였다. 보를 통과하는 고속사류로 인한 국부세굴의 영향분석을 위해 광대역 레이저 스캐너(RIEGL LMS-Z390)를 이용하여 세 퇴적량을 측정 및 분석하였다. 연구결과, 상류 하상경사 변화에 따른 보 하류부 세굴 특성 분석 결과 상류부의 하상경사가 급해질수록 세굴길이 및 세굴심도의 값은 크게 변화하는 것을 확인하였다. 이는 하상경사 변화에 따라 수류의 총에너지 경사가 급하게 변화하게 되고 따라서 보 하류부의 소류력 증가에 기인한 것으로 판단된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.48 no.5
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• pp.409-420
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• 2015

The Sangdae-ri riverside around Musimcheon stream, flowing through Gadeok-myon of Cheongju City, is one of the representative strawberry fields employing water curtain cultivation (WCC) in Korea. In this area, annual groundwater use for WCC has been calculated by a few methods. On the assumption that all the water flowing through the final ditch may be mostly composed of groundwater, the discharge rate in it can be used as a good proxy for assessing the groundwater use. However, in the study area, the final ditch was set up in an unpaved state near and parallel to Musimcheon stream. Under such circumstances, the drainwater is likely to be influenced by infiltration and/or inflow of nearby stream. Hence, we examined whether or not stream water has influenced water flowing out through the final ditch in respect of ion concentrations or field parameters such as T, pH and electrical conductivity (EC) values. The period of measuring field parameters and sample collection was from February 2012 through February 2015. The drainwater in the final ditch did not show the average quality of groundwater, but similar quality of stream water in respect of pH, EC, ion contents and water type. From this, it is suggested that measuring the flow rate of the final ditch should not be directly used for assessing groundwater use in the study area. In addition, because of its sensitivity to ambient temperature, water temperature proved not to be appropriate for estimating the interaction between ditch and stream. For accuracy, additional methods will be needed to calculate mixing ratios between stream and ground water within drainage system.