• 한국농공학회지
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• 제38권3호
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• pp.112-126
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• 1996

This study was conducted to develop an optimal runoff bydrograph model by comparison of the peak discharge and time to peak between observed and simulated flows derived by four different models, that is, linear time-invariant, linear time-variant, nonlinear time-invariant and nonlinear time-variant models under the conditions of heavy rainfalls with regionally uniform rainfall intensity in short durations at nine small watersheds. The results obtained through this study can be summarized as follows. 1. Parameters for four models including linear time-invariant, linear time-variant, nonlinear time-invariant and nonlinear time-variant models were calibrated using a trial and error method with rainfall and runoff data for the applied watersheds. Regression analysis among parameters, rainfall and watershed characteristics were established for both linear time-invariant and nonlinear time-invariant models. 2. Correlation coefficients of the simulated peak discharge of calibrated runoff hydrographs by using four models were shown to be a high significant to the peak of observed runoff graphs. Especially, it can be concluded that the simulated peak discharge of a linear time-variant model is approaching more closely to the observed runoff hydrograph in comparison with those of three models in the applied watersheds. 3. Correlation coefficients of the simulated time to peak of calibrated runoff hydrographs by using a linear time-variant model were shown to be a high significant to the time to peak of observed runoff hydrographs than those of the other models. 4. The peak discharge and time to peak of simulated runoff hydrogaphs by using linear time-variant model are verified to be approached more closely to those of observed runoff hydrographs than those of three models in the applied watersheds. 5. It can be generally concluded that the shape of simulated hydrograph based on a linear time-variant model is getting closer to the observed runoff hydrograph than those of three models in the applied watersheds. 6. Simulated hydrographs using the nonlinear time-variant model which is based on more closely to the theoritical background of the natural runoff process are not closer to the observed runoff hydrographs in comparison with those of three models in the applied watersheds. Consequently, it is to be desired that futher study for the nonlinear time-variant model should be continued with verification using rainfall-runoff data of the other watersheds in addition to the review of analyical techniques.

• 한국산림과학회지
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• 제100권1호
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• pp.25-33
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• 2011

본 연구는 임도 설계자가 보다 간편하고 정확하게 임도 배수시설을 설계하는 데에 기여할 수 있는 임도 배수시설 규격 산정 프로그램을 개발하는 데에 목적이 있다. 본 프로그램의 특징은 임도설계자가 현장 측량을 하기에 앞서 실내에서 임도의 예측을 실시할 때 현장 측량을 통해 취득해야 하는 데이터가 없이도 간편하게 강우강도를 이용하여 유역 내 유출량을 산출할 수 있도록 하였다. 그리고 이를 통해 배수구조물의 최소 규격을 산출해 줌으로써 과도한 설계를 억제할 수 있게 하였다. 또한 임도가 시설되는 지역의 각 유역별 유출량을 산출함으로써 배수구조물의 적절한 배치에 기여코자 하였다. 특히 배수관의 설치에 따른 전과정을 보고서로 작성하여 파일 및 출력물 형태로 제공함으로써 합리적인 설계과정을 보여줄 뿐만 아니라 오류 발생시 즉각적인 수정이 가능케 함으로써 임도 설계기술의 상향평준화에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.585-593
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• 2013

본 연구는 강우 시 지표수의 관거 내 재유입을 고려할 수 있는 이중배수체계 모형을 활용하여 청주시의 설계 강우량에 따른 도시 유역의 침수를 모의하고 설계 강우량의 재현기간 변화에 따라 달라지는 침수특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 청주시의 LiDAR 데이터로부터 $1m{\times}1m$ 해상도의 지표고도모델을 구축하여 입력 자료로 활용하였으며, 재현기간별 설계 강우량을 수문 입력 자료로 활용하였다. 분석 결과, 재현기간이 증가함에 따라 홍수량은 선형적인 증가를 보이지만, 침수면적은 재현기간 30년 이후 증가율이 완화되는 것으로 나타났으며, 평균 침수심의 경우 재현기간 30년 설계 강우량과 재현기간 200년 빈도 설계 강우량을 사용한 경우에 큰 폭의 증가가 발생했다. 한편 대상지역 내 주요 지점에 대한 통수부족량 산출 결과, 재현기간 10년의 설계 강우량을 활용한 경우에는 모두 통수 부족이 발생하지 않았으나 그 이상의 설계 강우량부터 통수부족이 발생하였다. 대상 지역 전체에 대한 통수 부족량 산출 결과, 재현기간 10년 이상의 설계 강우량부터 통수 부족량이 큰 폭으로 증가하나 설계 강우량의 재현기간이 50년을 넘어가면 통수 부족량의 증가율이 둔화되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.967-976
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• 2010

우수관의 성능이 한계상태(performance limit state)에 도달할 확률을 정량적으로 산정할 수 있는 FORM(First-Order Reliability Model)의 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 신뢰성 모형을 개발하였다. 우수관망에서 각각의 관으로 유입하는 유량이 그 관의 허용 가능 배출량을 초과하여 성능한계상태에 도달할 때 이를 파괴상태(failure state)라 정의하여 신뢰함수를 수립하였다. 우수관거로의 유입량은 합리식, 유출량은 Manning의 공식을 적용하였다. 또한 신뢰성 해석을 위한 관련 확률변수들에 대한 통계적 특성과 분포함수에 대한 해석이 수행되었다. 강우자료의 불확실성 해석에서 우리나라 여러 중소도시에 대한 연 최대강우강도의 확률분포가 Gumbel 극치분포함수와 일치함을 확인하였다. 개발된 신뢰성 모형을 Y자형 우수관망에 적용하여 성능한계상태가 발생할 확률, 즉 파괴확률(probability of failure)을 정량적으로 산정하였다. Manning의 공식을 이용하여 우수관의 직경 변화에 따른 파괴확률의 거동특성을 분석하였다. 특히 문경과 대전의 50년 재현기간을 갖는 설계 강우강도에 대한 우수관의 파괴확률을 산정한 결과에 의하면, 관의 직경이 특정수치 이하일 경우 파괴확률이 급격히 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실제 우수관의 유효직경이 설계직경에 가깝도록 항상 관내 불순물을 제거하는 것이 파괴확률을 줄이는 최선의 방법임을 의미하는 것이다. 또한 우수관 시스템의 경우 여러 개의 관이 모여 하나의 관으로 흘러 들어가는 경우가 많으며 이 경우 다중파괴유형(multiple failure mode)을 적용하여 시스템이 파괴상태에 도달할 확률을 정량적으로 산정하였다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 모형은 우수관의 운용, 관리, 감독은 물론 설계에 활용이 가능 할 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.789-795
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• 2010

Suspended Solid (SS) is one of the main pollutants and discharges with attached other pollutants such as heavy metal and toxic substance. It is very important to estimate and forecast the release characteristics of SS for water quality improvement. The current studies assumed that SS release rate is proportional to the rain intensity and suggested exponential washoff models. These models related to the shear force of flow. In this study, a new washoff model is suggested based on relation with SS release rate and mean flow rate of the basin surface which is closely related to the shear force. The proposed model is applied to the Goonja drainage district in Seoul, Korea. The new washoff model simulates the SS discharge more accurately in the various rainfall types. The model can be widely applied to the real problems such as the management of non-point source pollutant and the design of treatment facilities.

• 대한공간정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.97-104
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• 2010

홍수 시뮬레이션에서 중요한 요소는 강우량, 강우강도 등의 수리 수문자료와 3차원 지형모델, 수리학적 홍수 계산 모형으로 이 중 어느 한 정보의 정확도 및 신뢰성이 낮게 되면 홍수범람 예측 정보의 정확도 및 신뢰성의 확보가 어렵게 된다. 이에 본 연구는 기존 수치지도 및 현황도로 제작한 지형모델과 항공 LiDAR 데이터로 제작된 3차원 지형모델에 대하여 기존의 설계빈도별 홍수위에 따른 침수취약지역을 비교하여 3차원 지형모델의 정확도 차이로 인한 문제점을 분석하여 홍수 시뮬레이션에 대한 LiDAR데이터의 활용성을 제시하고자 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.127-140
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• 1988

도시의 급속한 팽창에 따라 하수 및 우수관리에 대한 문제가 점점 대두되고 있다. 도시내의 가정과 공장 등에서 나오는 오수 및 폐수들은 지하의 하수관거를 통하여 처리장이나 일반하천으로 방출되는데, 합류식 관거의 경우에는 강우로 인한 유출수까지도 이동시키는 역할을 담당하게 된다. 그런데 강우로 인한 유출수는 폐수나 오수처럼 인위적인 비율로 취급될 성질의 것이 아니므로 강우강도의 차이나 강우량에 따라서 가용적을 초과하여 관거내 압력류(surcharge)나 맨홀상부 범람 현상(overflow)을 발생시키게 된다. 따라서 어느 정도의 하수나 우수량은 감당할 수 있지만 장마철과 같이 강도가 높은 강우가 발생할 때에는 관경이 작거나 경사가 완만한 곳으로부터 지표면상으로 하수 및 우수가 동시에 범람되어 지대가 낮은 지역의 침수현상을 흔히 볼 수가 있다. 이번 연구는 하수관거의 이러한 흐름특성(flow characteristic)을 수치해석방법을 이용하여 해석함으로써, 설계된 관거에 있어서 관경 및 관경사등의 보정에 참고자료로서의 가능성을 찾는데 있었다. 본 연구는 유한차분법(finite difference method) 중 4점 음해법(four point implicit method)을 이용하며 Preissmann Slot Concept를 컴퓨터 용량에 제약이 없는 중첩분할법(Overlapping Segment Method)에 도입함으로써 압력류(surcharge) 및 맨홀의 범람 현상을 용이하게 파악할 수 있도록 시도하였다. 가상관망에 대한 모델의 실행결과 각 관거내의 수위 및 유량곡선의 시간적 분포를 통해 Slot의 적용의 실효성을 확인할 수 있었으며, 관거의 입구 및 출구에서의 유량보존이 성립함으로써 모델의 합리성이 제시되었다.

• 한국농공학회지
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• 제37권3_4호
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• pp.34-47
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• 1995

It is experienced fact as a regular annual event that the structure to he designed on unreasonable flood for the agricultural structures including reservoirs have been brought not only loss of lives, but also enormous property damage. For the solution of this problem at issue, this study was conducted to develop an optimal runoff hydrograph model by comparison of the peak flows and time to peak between observed and simulated flows derived by linear time-invariant and linear time-variant models under the condition of having a short duration of heavy rainfall with uniform rainfall intensity at nine small watersheds which are within the range of 55.9 to 140.7 square kilometers in area in Han, Geum, Nagdong and Yeongsan Rivers. The results obtained through this study can be summarized as follows. 1. Storage constants and Gamma function arguments were calculated within the range of 1.2 to 6.42 and of 1.28 to 8.05 respectively by the moment method as the parameters for the analysis of runoff hydrograph based on linear time-invariant model. 2. Parameters for both linear time-invariant and linear time-variant models were calibrated with nine gaged watershed data, using a trial and error method. The resulting parameters including Gamma function argument, N and storage constant, K for linear time-invariant model were related statistically to watershed characteristic variables such as area, slope, length of main stream and the centroid length of the basin. 3. Average relative errors of the simulated peak discharge of calibrated runoff hydrographs by using linear time-variant and linear time-invariant models were shown to be 0.75 and 5.42 percent respectively to the peak of observed runoff hydrographs. Correlation coefficients for the statistical analysis in the same condition were shown to be 0.999 and 0.978 with a high significance respectively. Therefore, it can be concluded that the accuracy of a linear time-variant model is approaching more closely to the observed runoff hydrograph than that of a linear time-invariant model in the applied watersheds. 4. Average relative errors of the time to peak of calibrated runoff hydrographs by using linear time-variant and linear time-invariant models were shown to be 16.44 and 19.89 percent respectively to the time to peak of observed runoff hydrographs. Correlation coefficients in the same condition were also shown to be 0.999 and 0.886 with a high significance respectively. 5. It can be seen that the shape of simulated hydrograph based on a linear time- variant model is getting closer to the observed runoff hydrograph than that of a linear time-invariant model in the applied watersheds. 6. Two different models were verified with different rainfall-runoff events from data for the calibration by relative error and correlation analysis. Consequently, it can be generally concluded that verification results for the peak discharge and time to peak of simulated runoff hydrographs were in good agreement with those of calibrated runoff hydrographs.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.419-431
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• 2021

최근 서울시의 강수특성이 변하고 있으며, 폭우의 발생빈도와 강도가 점차 증가 추세임이 확인되고 있다. 또한, 대부분의 지역이 도시화가 이루어져 불투수 비율이 높고 인구와 재산이 밀집되어 있어 폭우 발생 시 직접유출에 의한 홍수피해가 가중되고 있는 실정이다. 서울시는 이러한 홍수피해에 적극적으로 대응하기 위하여 침수취약지역 해소사업을 추친 중이며, 구조물적·비구조물적 다양한 대응책을 제시하고 있다. 본 연구에서는 서울시의 미래 기후변화영향을 고려한 수공구조물의 방재성능 목표 설정을 위하여 29개의 GCM의 강수량자료를 활용하여 자료 기간을 단기(2006-2040, P1), 중기(2041-2070, P2), 및 장기(2071-2100, P3)로 구분하여 RCP4.5와 RCP8.5 시나리오에 대한 시공간적 상세화를 실시하였다. 공간상세화는 기상청에서 관리하는 서울관측소의 강우량을 기준으로 GCM의 일자료를 Quantile Mapping을 통하여 처리하였으며, 시간 상세화는 K-Nearest Neighbor Resampling 방법과 유전자알고리즘 방법을 이용한 비매개변수 시간상세화 기법을 통하여 일자료를 시간자료로 상세화하였다. 시간상세화를 통해 각 GCM 시나리오별로 100개의 상세화 시나리오가 산출되어 총 2,900개의 상세화 시나리오를 바탕으로 IDF 곡선을 산출하고 이를 평균하여 미래 극치 강우량의 변화를 산출하였다. 산정결과, 재현기간 100년 지속시간 1시간의 확률강우량은 RCP4.5 시나리오에서 8~16%의 증가 특성을 보이고 있음을 확인하였으며 RCP8.5 시나리오의 경우 7~26%의 증가가 이루어짐을 확인하였다. 본 연구결과는 서울시의 미래 기후변화를 대비한 설계강우량 산정 및 수준목표별 수방정책을 수립하는데 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제19권5호
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• pp.475-481
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• 2010

Lots of pollutants typically originating from urban transportation are accumulating on the paved surfaces during dry periods and are washed-off directly to the river during a storm. Also, paved surfaces are contributing to increase in peak flows and volume of stormwater flows. These are the main reasons why the water quality of rivers and lakes remain polluted and still below standards. Currently, several management practices are being applied in developed countries but the design standards are still lacking. This research was conducted to develop a treatment technology that can be useful to address the problems concerning runoff quality and quantity. A lab scale infiltration device consisting of a pretreatment tank and media zone was designed and tested for various flow regimes characterizing the low, average and high intensity rainfall. Based on the experiments, the high intensity flow resulted to increase in outflow event mean concentration (EMC) of pollutants, about twice as much as the average outflow EMC. However, 78 to 88% of the total suspended solids were captured and retained in the pretreatment tank because of sedimentation. The removal of heavy metals such as zinc and lead was greatly affected by the vertical placement of woodchip layer prior to the media zone. It was observed that the high carbon content (almost 50%) in the woodchip provided opportunity for enhancing its uptake of metal by adsorption. The findings implied that the reduction of pollutants can be greatly achieved by means of proper pretreatment to allow for settling of particles with a combination of using high carbon source media like woodchip and a geotextile mat to reduce the flow before filtering into the media zone and finally discharging to the drainage system.