• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.11
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• pp.875-887
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• 2011

The objective of this study is to develop and evaluate a Korean threshold runoff computation method. The selected study area is the Han-River basin and the stream channels in the study area are divided into 3 parts; natural channel and artificial manmade channel for small mountainous catchments, and main channel for master stream. The threshold runoff criteria for small streams is decided to 0.5 m water level increase from the channel bottom, which is the level that mountain climbers and campers successfully escape from natural flood damage. Threshold runoff values in natural channel of small mountainous area are computed by the results from the regional regression analysis between parameters of basin and stream channel, while those in artificial channel of small mountainous area are obtained from the data of basin and channel characteristics parameter. On the other hand, the threshold runoff values for master channel are used the warning flood level that is useful information for escaping guideline for riverside users. For verification of the threshold runoff computation method proposed in this study, three flash flood cases are selected and compared with observed values, which is obtained from SCS effective rainfall computation. The 1, 3, 6-hour effective rainfall values are greater than the corresponding threshold runoff values represents that the proposed computation results are reasonable.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.5
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• pp.553-561
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• 2002

The objectives of this study are to introduce flash flood forecasting system in Korea and to develop a system for computing threshold runoff on very fine catchment scale. The developed GUI system composed of 9 steps starting from input data preparation to Input file creation for flash flood forecasting compute basin subdivision, hydrologic subbasin characteristics, bankfull flows, unit peak flows and threshold runoffs on about 5 $\textrm{km}^2$ scale. When the developed system was applied on Pyungchang IHP basin, the computed 1-hour threshold runoffs ranged 18.72~81.96mm with average value of 46.39mm. Judging from the comparison of the computed threshold runoffs between this study area and three other basins in United States, the computed results in this study were reasonable. It can be concluded that the developed system on ArcView/Avenue are useful for computing threshold runoff on small catchment and can be used as a component of flash flood forecasting system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.153-157
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• 2004

본 인구는 돌발홍수 예경보시스템의 수문학적 주요 구성요소인 한계유출량을 한강유역에 내해 산정하는 것이 주목적이다. 이를 위해 Landsat TM 영상자료로 추출된 DEM 자료로부터 미소 소유역($0.01\~56.7km^2$) 및 하천도를 추출하고, 자연하도 및 소유역 매개변수의 지역적 회귀분석을 통해 Manning의 제방월류 유량($Q_{bf}$) 및 GIUH의 단위도 첨두유량($q_{pR}$)을 계산하였다. 이러한 결과를 활용하여 한강유역 headwater 유역에 대한 1시간 단위의 한계유출량을 계산한 결과, 그 값이 $0.01\~1.29inch(0.25\~32.77mm)$의 범위를 보였으며, 상류쪽 유역이고 유역면적이 작은 소유역일수록 한계유출량이 작게 산정되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.319-319
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• 2012

최근 GIS의 발달로 지리정보를 정확하게 분석한 후 각종 수리 해석에 활발히 적용되고 있다. 수문지형학(Hydrogeomorphology)은 Rodriguez-Iturbe(1971)가 유역의 지형학적 인자를 기초로 하여 순간단위도를 유도하는 방법을 제시하는 것을 시작으로 Rodriguez-Iturbe와 Gonzalez-Sanabria(1982)가 지형학적 순간단위유량도(GIUH, Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph) 매개변수와 유효우량만으로 함수를 표시하는 지형기후학적 순간단위유량도(GcIUH, Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph)를 유도하여 오늘날까지 발전해 오고 있다. GIS를 활용한 돌발홍수 및 지형학적 지형 기후학적 순간단위도 유도 및 한계유출량에 관한 연구에서 Sweeney(1992)는 돌발홍수능의 표준적인 산정 알고리즘을 제시하였고, Carpenter 등(1999)은 GIS와 연계하여 돌발홍수능을 산정하는데 중요한 한계유출량 산정방법에 관해 연구하였으며, 국내에서는 김운태 등(2002)은 GIS를 이용한 미소유역 규모의 한계유출량 산정 시스템을 개발한 바 있으며, 황보종구(2007)는 국내 유역에 적합한 GcIUH 산정방안에 관한 연구를 수행한 바 있다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원에서 1995년부터 운영해 온 설마천 유역에 대하여 GIS 기법을 활용하여 강우-유출 해석시 GcIUH의 매개변수를 산정하여 유역에 적합한 돌발홍수 기준우량을 산정하는 것을 목적으로 하였다. GIS 기법의 적용결과를 통해 산정된 설마천 유역의 지형학적 특성은 <표 1>과 다음과 같다. 한편, 돌발홍수의 개념에서 한계유출량( )은 소하천의 제방을 월류하기 시작하여 홍수를 일으키기 시작할 때의 유효우량으로 정의되며, 유역전반에 걸쳐 균등하게 내리는 단위유효우량으로 인해 발생하는 직접유출 수문곡선이므로 제방이 가득 찬 상태의 유량 즉, 제방이 월류하기 시작할 때의 유량은 등류상태의 흐름을 해석하는 Manning의 공식으로부터 산정할 수 있으며(Chow et al., 1988), 설마천 유역의 경우 50년 빈도 홍수량에 해당하는 수위와 한계유량을 산정하였다. 향후 2011년 홍수 분석을 통해 한계유량 및 기준우량의 적합성을 평가하고 이를 바탕으로 설마천 유역의 돌발홍수예측을 위한 기준우량의 산정 등을 통해 산지 특성을 고려한 돌발홍수예측시스템 프로토타입을 개발하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.403-403
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• 2012

최근 단시간 동안에 특정지역에 집중되는 국지적 호우에 의한 돌발홍수가 빈번히 발생하고 있으며, 이에 따른 위험과 손실이 증가하고 있는 추세이다. 현재 국내에서는 이러한 피해를 최소화하고자 돌발홍수 예측모형을 개발하고 예 경보 시스템을 구축하여 다양한 비구조적 대책을 마련하고 있다. 그러나 활용되는 예측모형의 경우 개념적 유출량인 한계유출량으로부터 돌발홍수능(Flash Flood Guidance, FFG)을 결정하여 예측 강우와 상대적인 대소 비교를 통해 돌발홍수의 발생가능성 유무를 판단하게 되는데, 문제는 산정되는 한계유출량은 개념적이기 때문에 검증이 어렵고 산정방법도 다양하여 불확실성이 높다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 돌발홍수 예측 방법이 아닌, 수문모형 Nesting 기법을 이용한 돌발 홍수 예측 방법을 개발하였다. 저해상도의 대유역 기반의 유출량이 큰 영역의 경계값이 되고, 대유역을 이루고 있는 소유역을 고해상도의 작은 영역이라 할 때, 경계값인 대유역의 기반의 유출량을 참고 유출량으로 하여 소유역의 유출을 물리적 혹은 개념적으로 보다 타당하게 모의하는 방법이 수문모형 Nesting 기법이다. 이러한 기법에 필요한 강우-유출 모형으로는 대유역의 경우, SURR 모형(Sejong University Rainfall-Runoff model)을 선택하였으며, 대유역을 이루는 소유역의 유출모의는 물리적 기반의 분포형 모형인 CASC2D 모형을 이용하였다. 또한 실시간 활용을 위해서는 CASC2D 모형의 매개변수를 자동으로 추정하는 기술이 요구되며, 본 연구에서는 매개변수 전역 최적화 방법인 SCE-UA(The Shuffled Complex Evolution, University of Arizona) 기법을 활용하였다. 본 연구에서 사용한 수문모형의 적용성을 평가한 결과 대상유역에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났으며, 연계된 두 모형의 유출거동이 유사하게 나타난 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 Nesting 기법을 이용하여 0.5m 하천 수위의 상승 여부에 따라 돌발홍수의 발생 가능성을 예측하는 기법을 제안하였으며, 돌발홍수 사례와 일반호우사상으로부터 이 방법의 적용성을 평가하였다. 실제 돌발홍수가 발생한 유역을 선정하고 연계된 두 모형을 대상 유역에 적용한 결과 Nesting 기반의 돌발홍수 예측방법은 기존의 한계유출량 산정 방법에서 반영하지 못한 사상을 적절히 반영한 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 Nesting 기법을 이용한 돌발홍수 예측모형은 일반적인 강우량 비교의 돌발홍수 예측방법에서 벗어나 새로운 돌발홍수 예측방법을 제안한 측면에서 큰 의미가 있다고 사료되며, 이러한 연구 결과는 실시간 돌발홍수 예측 시스템의 기본 모형으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.14 no.4
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• pp.571-580
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• 2012

This study is on the purpose of leading Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph(GcIUH) by using GIS Techniques, and estimating trigger rainfall for predicting flash flood in Seolmacheon catchment, mountain river watershed. This study leads GcIUH by using GIS techniques, calculates NRCS-CN values for effective rainfall rate, and analyzes 2011 main rainfall events using estimated GcIUH. According to the results, the case of Memorial bridge does not exceed the amount of threshold runoff, however, the case of Sabang bridge shows that simulated peak flow, approximately $149.4m^3/s$, exceeds the threshold runoff. To estimate trigger rainfall, this study determines the depth of 50 year-frequency designed flood amount as a threshold water depth, and estimates trigger rainfall of flash flood in consideration of duration. Hereafter, this study will analyze various flood events, estimate the appropriateness of trigger rainfall as well as threshold runoff through this analysis, and develop prototype of Flash Flood Prediction System which is considered the characteristics of mountain river watershed on the basis of this estimation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.2 s.163
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• pp.151-160
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• 2006

In this study, threshold runoff which is a hydrologic component of flash flood guidance(FFG) is estimated by using Manning's bankfull flow and Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph(GcIUH) methods on Han River watershed. Geographic Information System(GIS) and 3' Digital Elevation Model database have been used to prepare the basin parameters of a very fine drainage area($1.02\~56.41km^2$), stream length and stream slope for threshold runoff computation. Also, cross-sectional data of basin and stream channel are collected for a statistical analysis of regional regression relationships and then those are used to estimate the stream parameters. The estimated threshold runoff values are ranged from 2 mm/h to 14 mm/6hr on Han River headwater basin with the 1-hour duration values are$97\%$ up to 8mm and the 6-hour values are $98\%$ up to 14mm. The sensitivity analysis shows that threshold runoff is more variative to the stream channel cross-sectional factors such as a stream slope, top width and friction slope than the drainage area. In comparisons between the computed threshold runoffs on this study area and the three other regions in the United States, the computed results on Han River watershed are reasonable.

• Spatial Information Research
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• v.14 no.1 s.36
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• pp.15-27
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• 2006

This paper is about the threshold discharge computation using GIUH(Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph) on ungauged small basin. GIUH is one of the possible approaches to predicting the hydrograph characteristics. This study is calculated the various ways which are hydrologic characteristics, bankfull flows, unit peak flows(the Clark, the Nakayasu and the S.C.S) as well as threshold runoffs on about $5km^2$ scale at Kyungbuk gampo in subbasin. We are estimated propriety that peak discharge calculated the GIUH from acquiring data by GIS(Geographic Information System) compared to observed peak discharge. And, the threshold discharge was calculated by NRCS(Natural Resources Conservation Service) for a flash flood standard rainfall.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.324-324
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• 2020

기후변화에 따른 기상 요소별 추세 변화는 유역유출량의 변동성을 증가시켜 안정적인 수자원 확보 및 홍수 대비에 어려움을 줄 수 있다. 따라서 기후변화에 따른 유역 유출량 변화를 평가하기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존에는 기후변화 자료의 공간적 해상도의 한계로 인해 중대유역을 중심으로 연구가 다수 이루어져 왔으나, 최근 들어, 기후변화 자료의 공간적 상세화 기법이 발달함에 따라 소유역별 유역 유출량 평가에 관한 연구가 증가하고 있다. 특히, 소유역의 경우 유역 특성에 따라 기후변화에 따른 유출량 변화 민감도가 높을 수 있으며, 유출 성분별 변화가 상이할 수 있다. 하지만 기존의 연구에서는 소유역을 대상으로 기후변화에 따른 유출 성분별, 예를 들어 직접유출량과 기저유출량을 구분하여 변화를 평가하는 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 소유역의 유출 성분별 특성을 분석하기 위하여, RCP 4.5, 8.5 시나리오별 기후모델 10개에 대하여 모의한 유출량을 직접유출량과 기저유출량으로 구분하고 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 대상지역은 유역면적이 112.9 ㎢이며, 토지이용이 단순하고, 농경지의 비율(약 50%)이 높은 농업 소유역을 대상으로 하였다. 유출량을 모의하기 위한 모형으로는 농업 소유역 유출량 모의 연구에 다수 사용된 바 있는 SWAT 모형을 이용하였으며, 직접유출량과 기저유출량의 분리는 Recursive Digital Filter 방법을 이용하였다. 기후변화 자료는 기후모델의 연산능력의 한계나 복잡한 자연조건의 불완전한 반영 등의 이유로 지역 기후변화 예측 과정에서 발생하는 불확실성을 지니고 있으므로 RCP 4.5, 8.5 시나리오별 각각 10개 기후모델의 결과를 이용하여 유출 특성 분석에 활용하였다. 본 연구의 결과는 향후 소유역의 미래 유량특성을 파악하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.114-118
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• 2005

본 연구에서는 특정 유역의 토양수분 상태, 한계유출량(threshold runoff) 및 단기 기상예보 자료 등으로부터 돌발홍수능(Flash Flood Guidance, FFG)을 계산할 수 있는 실시간 돌발홍수 예경보시스템을 개발하기 위해 한강유역을 대상으로 DEM 자료를 이용하여 미세 소유역을 구분하고 하도단면 특성을 고려한 제방 월류 유량 개념을 기초로 고해상도 소유역 단위의 한계유출량을 산정하고, 중규모 TOPMODEL의 토양수분 모델을 통해 임의 상태의 토양수분을 추정할 수 있도록 개발하였다 또한, FFG 시스템의 기상학적 구성요소 개발을 위해 레이더 강우 추정을 편차보정 기법을 통해 계산하였다. 상술된 계산결과를 바탕으로 2003년 7월의 호우사상에 대한 유역 및 격자기반의 FFG를 산정하였고, 이들 결과는 기상청의 RDAFS(Regional Data Assimilation and Prediction System) 단기 수치예보 자료의 지속시간별 예측강수량을 활용하여 돌발홍수 발생에 대한 사례연구를 수행하였다.