• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.47 no.8
• /
• pp.671-684
• /
• 2014

Change point analysis is a efficient tool to understand the fundamental information in hydro-meteorological data such as rainfall, discharge, temperature etc. Especially, this fundamental information to change points to future rainfall data identified by reasonable detection skills can affect the prediction of flood and drought occurrence because well detected change points provide a key to resolve the non-stationary or inhomogeneous problem by climate change. Therefore, in this study, the comparative study to assess the performance of the 3 change point detection skills, cumulative sum (CUSUM) method, Bayesian change point (BCP) method, and segmentation by dynamic programming (DP) was performed. After assessment of the performance of the proposed detection skills using the 3 types of the synthetic series, the 2 reasonable detection skills were applied to the observed and future rainfall data at the 5 rainfall gauges in South Korea. Finally, it was suggested that BCP (with 0.9 posterior probability) could be best detection skill and DP could be reasonably recommended through the comparative study. Also it was suggested that BCP (with 0.9 posterior probability) and DP detection skills to find some change points could be reasonable at the North-eastern part in South Korea. In future, the results in this study can be efficiently used to resolve the non-stationary problems in hydrological modeling considering inhomogeneity or nonstationarity.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.454-458
• /
• 2005

여름철 집중강우시 유입되는 고탁수층은 저수지의 밀도성층으로 인하여 표수층 하부에 위치하며, 이를 적기에 배제하지 않을 경우에는 수평방향의 확산현상과 연직방향의 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어, 탁수현상의 장기화를 유발한다. 일본 사메우라댐의 경우에는 1977년 9월 태풍 17호에 의한 집중호우로 대량의 고탁수가 유입되어 하류하천으로의 댐 방류수의 고탁도현상이 장기간 지속된 바 있다. 이와 같은 탁수장기화에 대한 저수지내 대책의 하나로서 홍수유입후 탁도가 높은 물을 단기간동안 방류하고, 갈수기에는 탁도가 낮은 물을 방류하는 선택취수 개념이 제안된 바 있다. 국내의 임하댐의 경우에도 2002년 태풍 '루사'와 2003년 태풍 '매미'로 인해 발생한 탁수가 전도현상을 거치며 저수지내 전수층에 확산됨으로써 댐방류수의 고탁도현상이 장기화된바 있다. 이로 인하여 댐하류에 위치한 안동시 용상정수장의 동절기 정수처리 장애로 2003년 11월이후 약 160여일동안 댐방류가 중단된 바 있다. 임하댐의 경우에도 탁수장기화에 대한 대책으로서 홍수기 고탁수층을 우선배제한 후, 저수지내에 유입되는 청수을 담수함으로써 이를 방지할 수 있다. 이러한 선택취수 기법은 동일한 수리동역학적 개념을 적용하여 하류하천의 냉해문제를 대비하기 위한 방법으로 표층의 온수를 선택방류하는 데에도 이용될 수 있다. 이와 같은 선택취수를 효율적으로 수행하기 위해서는 취수시설에 접근하는 밀도흐름을 정확하게 이해하고 있어야 한다. 또한 취수탑 인근에서의 온도 및 탁도 등의 연직분포를 실시간으로 파악할 수 있는 자동수질측정시스템이 구축되어 있어야 한다. 현재 임하댐의 경우, 하류하천의 수질을 고려한 효율적인 탁수배제를 위하여 상류 유입부 2개소, 발전취수탑 전면 1개소, 조정지댐 1개소 등 총 4개의 자동수질측정시스템이 설치되어 탁도와 온도가 실시간으로 모니터링되고 있으며, 향후 강우시 저수지에서의 밀도흐름을 보다 정밀하게 모니터링하기 위하여 저수지내 4개의 주요지점에 추가적으로 설치될 예정이다. 이와 같은 자동측정시스템과 더불어 주기적인 세부 수질조사를 실시하면 저수지내의 온도성층 변화와 탁수층 분포를 매우 정확하게 파악할 수 있으며, 호소의 수질모형과 연계하여 강우시 탁수 도달시간과 탁수량을 사전에 예측할 수도 있다. 또한 이와 같은 기초적인 정보를 바탕으로 하류하천의 탁수 피해를 최소화할 수 있는 선택취수탑의 운영방안을 수립할 수 있다 본 연구에서는 이를 위해 선택취수탑 주위의 성층흐름을 기존의 실험자료와 수치해석을 통하여 분석하였고, 온도성층구조나 취수구의 위치변화에 따른 방류수 수질특성을 조사하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.31 no.3B
• /
• pp.205-209
• /
• 2011

The low carrying capacity caused by the deposition in a sewer line is one of the main reason of the urban flood. Therefore, an efficient maintenance and management of the storm water drainage system is very important to prevent urban flood. In this research, the sediment transport characteristics through a pressure pipeline were examined with laboratory experiments. Bed-forms in a pipeline, sediment rates, roughness due to sediments were examined. Experimental system consists of flow circulation system with a pump and a sediment feeder at the upstream of the pipeline. Sediments were supplied into a 60 mm-diameter and 8 m-long pipe. Maximum flow rate is $30m^3/hr$, and the sediment feeding rate range is 5 g/s~19 g/s. Governing parameters and estimation equation for sediment transport rate were developed. The mean velocity (U), coefficient of viscosity (${\mu}$), unit width bed load ($q_b$), mean diameter of particle ($d_{50}$), unit weight of sediment in water (${\gamma}^{\prime}_s$) were adopted as the most influencing factors of sediment transport patterns. The prediction equation for sediment transport rate were developed with two dimensionless terms. These two dimensionless terms showed a linear relationship with high correlation coefficient.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.640-640
• /
• 2015

2010년과 2011년 서울에서 발생한 집중호우와 2014년 부산에서 발생한 집중호우의 발생으로 막대한 재산상의 피해와 사상자를 냈다. 2010년 9월 21일에 발생한 집중호우는 1908년 관측시작이래 가장 많은 비가 내린 것으로 기록되었으며 주거지 4,727호, 상가 1,164호, 공장 126동 등이 침수되고 13시를 기준으로 강서지점의 경우 시간당 98.5mm의 기록적인 강우를 기록하였으나, 관악지점은 5.5mm에 그쳐 두 지점간의 시간당 강우량의 편차가 약 200배 가까이 차이가 나는 것으로 나타났다. 이와 같이 최근 도시지역에서 국지성 집중호우가 증가하고 있으며 지역별 강우 편차가 크고 이에 따라 침수피해발생 여부도 지역에 따라 달라진다. 강수의 공간적 분포와 그로 인한 침수해석은 도시돌발홍수 예경보 시스템에 있어 무엇보다도 중요하다. 본 연구의 목적은 도시지역 돌발홍수 예경보 시스템 구축을 위한 정량적 강수추정 QPE(Quantitative Precipitation Estimation)기법에 따른 수리 수문학적 영향을 평가하는 것이다. 정량적 강수추정을 위해 AWS, SKP, 레이더 자료를 활용하여 250m의 해상도를 가지도록 크리깅을 적용하였다: QPE 1은 34개의 AWS의 지점우량을 지구통계학적 기법 중의 하나인 크리깅을 이용하여 산정한 기법, QPE 2는 AWS와 156개의 SKP의 강우데이터를 크리깅을 이용하여 산정한 기법, QPE 3는 광덕산 레이더를 이용한 기법, QPE 4는 AWS, SKP, 광덕산 레이더 자료를 조건부 합성한 기법이다. 월류량을 산정하기 위해 도시유출해석모형인 SWMM을 강남역 일대를 대상으로 구축하고 우수관로 시스템으로 유입되지 못한 노면류(Surface flow)를 함께 고려하였다. 침수해석을 위해서는 DHM모델을 적용하였으며 2013년 7월 기간에 발생한 호우에 대하여 분석을 수행하였다. 비교수행을 위해서 인접한 서초 AWS와 강남 AWS의 지점강우량도 함께 고려하였으며 모의결과를 국가 재난관리 정보 시스템(NMDS)에 침수피해가 확인된 가옥 및 빌딩 정보와 일치여부를 적합도로 산정하였다. 산정된 적합도를 통하여 정량적 강수추정기법에 따른 수리?수문학적 영향을 평가하였다. 실제 침수흔적정보와 비교 결과, QPE 2와 QPE4가 가장 적합도가 높았으며 이에 따라 고밀도의 관측망의 구성이 도시지역 침수해석결과에도 적합할 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.45-52
• /
• 2018

This study identifies the cause of the accident and presents a new concept for safe urban stream management by numerical simulating the flood event of Cheonggyecheon on August 17, 2017, using rain data measured through a dense weather observation network. In order to simulate water retention in the CSO channel listed as one of the causes of the accident, a reliable urban runoff model(XP-SWMM) was used which can simulate various channel conditions. Rainfall data measured through SK Techx using SK Telecom's cell phone station was used as rain data to simulate the event. The results of numerical simulations show that rainfall measured through AWSs of Korea Meteorological Administration did not cause an accident, but a similar accident occurred under conditions of rainfall measured in SK Techx, which could be estimated more similar to actual phenomena due to high spatial density. This means that the low spatial density rainfall data of AWSs cannot predict the actual phenomenon occurring in Cheonggyecheon and safe river management needs high spatial density weather stations. Also, the results of numerical simulation show that the residual water in the CSO channel directly contributed to the accident.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.34 no.6
• /
• pp.659-672
• /
• 2001

Generally, design flood for a hydraulic structure is estimated using statistical analysis of runoff data. However, due to the lack of runoff data, it is difficult that the statistical method is applied for estimation of design flood. In this case, the synthetic unit hydrograph method is used generally and the models such as NYMO method, Snyder method, SCS method, and HYMO method have been widely used in Korea. In this study, these methods and KICT method, which is developed in year 2000, are compared and analyzed in 10 study areas. Firstly, peak flow and peak time of representative unit hydrograph and synthetic unit hydrograph in study area are compared, and secondly, the shape of unit hydrograph is compared using a root mean square error(RMSE). In Nakayasu method developed in Japan, synthetic unit hydrograph is very different from peak flow, peak time, and the shape of representative unit hydrograph, and KICT method(2000) is superior to others. Also, KICT method(2000) is superior to others in the aspects of using hydrologic and topographical data. Therefore, Nakayasu method is not a proper in hydrological practice. Moreover, it is considered that KICT model is a better method for the estimation of design flood. However, if other model, i.e. SCS method, Nakayasu method, and HYMO method, is used, parameters or regression equations must be adjusted by analysis of real data in Korea.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.39 no.10 s.171
• /
• pp.881-890
• /
• 2006

Hydrological characteristics and urbanization effects in the Gap river catchment were investigated employing the SWAT model. The hydrological characteristics analysis showed that total runoff in the whole catchment from 2001 to 2004 consists of 44% of groundwater flow, 6% of lateral flow and 50% of surface flow under year 2000 landuse conditions. The analysis of urbanization effect using different landuse maps for year 1975 and 2000 indicated that although 5% increase in urbanized areas did not significantly impact on the total runoff in the whole catchment, a sub-basin where urbanized area increased by 32% over the past 30 years showed $68{\sim}73%$ decrease in groundwater flow and $22{\sim}66%$ increase in surface flow. It was found that urbanization decreased overall soil moisture and percolation rate except for some increase in soil moisture during dry season. Urbanization effect was found more sensitive during a dry year which has less rainfall and higher evapotranspiration than during a wet year. Therefore, from the results of this study we could infer increased flood damage during wet season and dried stream during dry season due to urbanization. To conclude, the results of this study can provide fundamental information to the eco-friendly restoration project for the three major rivers (Gap-cheon, Yudeung-cheon and Daejeon-cheon) in Daejeon Metropolitan City.

• Journal of Wetlands Research
• /
• v.19 no.3
• /
• pp.345-352
• /
• 2017

The average global temperature on Earth has increased by about $0.85^{\circ}C$ since 1880 due to the global warming. The temperature increase affects hydrologic phenomenon and so the world has been suffered from natural disasters such as floods and droughts. Therefore, especially, in the aspect of water deficit, we may require the accurate prediction of water demand considering the uncertainty of climate in order to establish water resources planning and to ensure safe water supply for the future. To do this, the study evaluated future water balance and water deficit under the climate change for Anseong river basin in Korea. The future rainfall was simulated using RCP 8.5 climate change scenario and the runoff was estimated through the SLURP model which is a semi-distributed rainfall-runoff model for the basin. Scenario and network for the water balance analysis in sub-basins of Anseong river basin were established through K-WEAP model. And the water demand for the future was estimated by the linear regression equation using amounts of water uses(domestic water use, industrial water use, and agricultural water use) calculated by historical data (1965 to 2011). As the result of water balance analysis, we confirmed that the domestic and industrial water uses will be increased in the future because of population growth, rapid urbanization, and climate change due to global warming. However, the agricultural water use will be gradually decreased. Totally, we had shown that the water deficit problem will be critical in the future in Anseong river basin. Therefore, as the case study, we suggested two alternatives of pumping station construction and restriction of water use for solving the water deficit problem in the basin.

• Korean Journal of Remote Sensing
• /
• v.22 no.6
• /
• pp.565-574
• /
• 2006

Satellite images have been used to obtain land cover information that is one of important factors for hydrological analysis over a large area. In urban area, more detailed land cover data are often required for hydrological analysis because of the relatively complex land cover types. The number of land cover classes that can be classified with traditional multispectral data is usually less than the ones required by most hydrological uses. In this study, we present the capabilities of hyperspectral data (Hyperion) for the classification of hydrological land cover types in urban area. To obtain 17 classes of urban land cover defined by the USDA SCS, spectral mixture analysis was applied using eight endmembers representing both impervious and pervious surfaces. Fractional values from the spectral mixture analysis were then reclassified into 17 cover types according to the ratio of impervious and pervious materials. The classification accuracy was then assessed by aerial photo interpretation over 10 sample plots.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.251-251
• /
• 2020

원주시를 비롯한 남한강 지류인 섬강의 중·하류 지역에서의 물 부족 및 수해를 방지를 위하여 남한강 지류인 섬강 유역에 횡성댐이 건설되었다. 그러나 상수원으로 이용되는 타 댐에 비해 횡성댐의 최근 5년간 TOC와 BOD₅의 평균 농도가 높은 것으로 나타났다. 횡성댐 유역의 수질 오염은 원주시와 횡성군의 식수원인 횡성호의 수질에도 악영향을 미치게 되어 이에 대한 개선책이 필요하다. 이에 본 연구에서는 횡성댐 유역의 주요 유입하천을 대상으로 오염원 현황을 파악하고 홍수기 유량·수질 모니터링을 통한 오염원 특성 및 기여도를 분석하였다. 이를 바탕으로 SWAT 모형을 구축한 후 횡성댐 유역 내 주요 우심하천인 구사천과 횡성댐 말단 지역에 대해 적용 가능한 총 5가지의 수질개선 대책 시나리오를 구성하여 유역 모델링을 통한 전체유황, 홍·풍·평수기, 저·갈수기 수질 오염 저감 효과를 분석하였으며, 추가적인 수질개선 대책으로 지역적 특성을 반영하여 오염원별 다양한 관리대책을 제시하였다. 우심하천인 구사천의 경우 마을하수도 설치에 대한 오염부하 저감 효과와 벌목에 대한 오염부하 영향에 대한 시나리오를 모델 내 적용하여 분석하였다. 또한 횡성댐 유역 말단에 대해 비가림시설 및 유출방지턱 설치에 따른 오염부하 저감 효과, 표준시비량 적용 및 농업BMPs(물꼬관리, 완효성비료, 볏짚피복, 초생대)에 따른 오염부하 저감 효과를 분석하였다. 시나리오별 수질개선 효과를 분석한 결과, BOD₅는 최소 0.1 ~ 11.6%의 수질개선 효과가 있었으며, T-N은 0.1 ~ 22.3%, T-P는 0.1 ~ 31.8%, TOC는 0.1 ~ 3.8%의 수질개선 효과가 있는 것으로 나타났다. 각 수질항목별 시나리오를 분석한 결과, 비가림시설 및 유출방지턱과 축산분뇨 위탁처리 시나리오, 경작지 표준 시비량 시비 및 농업 최적관리 적용 시나리오의 오염원 저감 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 향후 본 연구에서 제시한 오염저감 시나리오와 수질개선 대책 등을 통해 도출된 결과는 횡성댐 유역의 수질 개선을 위한 대책 수립에 기여할 수 있을 것이라고 판단되나, 횡성호 상류유역의 수질개선만 고려했기 때문에 호소 내 수질관리에 대한 후속 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.