• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.428-428
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• 2015

최근 제주도는 극한사상의 기상발생빈도가 점차 증가하여 집중호우, 태풍 등에 의한 홍수피해가 점자 증가하고 있는 실정이다. 따라서 지역특성에 적합한 단위유랴도 산정은 실제 하천설계 및 치수방재를 위해 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 외도천유역의 유역특성을 반영한 최적 단위유량도를 산정하기 위해 강우-유출모형은 HEC-HMS모형을 이용하였으며 적용한 단위도는 Clark, Sndyer, SCS 합성단위유량도법으로 각 사상마다 실측 유량자료와 비교 분석하였다. 일원분산분석 결과는 각 단위도의 첨두유량과 첨두시간에 대한 p-value가 유의수준 0.05보다 크기 때문에 귀무가설이 성립이 되며 각 단위유량도의 방법별 첨두유량 및 첨두 시간의 유의적 차이는 없다고 분석되었다. 오차율로 비교하면 Clark 합성단위도가 대상유역인 외도천의 유역특성을 가장 잘 반영하는 것으로 판단되며 Clark 단위유량도의 오차율은 0.02 ~ 1.93%로 타나났으며 첨두시간에 대한 오차율은 0 ~ 2.74%으로 나타났다. 향후 홍수유출량 산정하기 위해 장기간 지속적으로 유량관측자료 확보 및 구축이 필요하며, 이러한 제주형 유도식 개발 및 최적의 매개변수와 단위도를 적용한다면 신뢰도 높은 유출 특성 결과를 도출 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권3호
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• pp.1-12
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• 2007

본 연구는 수문 및 수리학적 모형을 이용하여 유역내 하천의 월류에 의한 침수구역을 분석하고, SAR 위성영상을 이용하여 내수배제 불량에 의한 제내지 침수구역을 추출한 후 이를 현지조사를 바탕으로 제작된 침수실적도와 비교하여 SAR 위성영상 자료의 활용성을 검토하는 것을 목적으로 하였다. 연구지역은 삽교천 국가하천 구간이며 홍수사상은 1999년 8월 2일~5일 기간에 발생한 홍수를 대상으로 하였다. 연구방법은 HEC-RAS의 홍수사상을 적용하여 홍수위를 분석하였으며 분석된 홍수위 자료를 WMS에서 TIN자료와 분석하여 제내지 침수구역을 추출하고 기존 WAMIS의 침수실적도와 비교하였다. SAR 영상에 의한 침수구역 추출은 침수시기인 1999년 8월 4일의 영상과 침수 후 영상인 2002년 9월 8일의 영상을 칼라합성하여 추출하였으며 이와 같이 추출된 침수구역을 WAMIS의 침수실적도와 비교하였다. 연구결과 수리학적 모형에 의한 침수구역 추출은 외수범람에 의한 침수구역을 추출하는 데는 이용이 가능하나 내수배제 불량에 대한 침수구역 추출에는 한계가 있었다. SAR 위성영상에 의한 침수구역 추출 방법은 수리학적 모형에서 나타난 내수배제 불량에 의한 침수구역 산정에 대한 한계를 보완할 수 있으나 첨두유출 발생시점의 영상 확보 여부가 침수구역 산정의 정확성을 결정짓는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.640-644
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• 2008

하상경사가 커서 동수역학적 부정류 계산모형을 안정적으로 적용하기 어렵고, 홍수파의 감쇄효과가 적은 중소하천에 적합한 준정상류 계산모형을 개발하였다. 수립된 모형은 매 시각 유량에 대하여 1차원 하천 부등류 지배방정식인 단면 평균된 1차원 에너지 방정식을 풀도록 구성되어 있으며, 수치해법으로는 Newton-Raphson 방법을 적용한 표준축차법을 사용하였다. Newton-Raphson 방법을 적용하기 위해서는 통수면적, 하폭, 윤변, 동수반경 및 수위에 대한 윤변의 변화율 등의 변수들이 필요하다. 이와 같은 변수들은 각 계산점에서 수위를 계산하기에 앞서 단면자료를 사용하여 0.1 m 간격으로 모든 수위에 대하여 그 값들을 미리 구한 후, 반복 계산 단계에서 사용되는 수위에 대하여 필요한 변수들을 앞서 계산된 변수들과 선형 보간하여 사용하도록 하였다. 하천 구간내에 보가 존재하는 경우에는 보가 위치한 상 하류 간의 지배방정식으로 에너지 방정식 대신에 월류 유량 관계식을 사용하였으며, 이때의 수치해법 역시 Newton-Raphson 방법을 사용하였다. 수립된 모형을 한탄강 하류 구간에 적용하여 HEC-RAS 모형과 모의 결과를 비교한 결과, 두 모형의 계산결과가 잘 일치하는 것으로 나타났다. 에너지 경사항의 근사 방법에 따른 민감도 분석을 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.73-73
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• 2012

강변저류지는 제방의 일부분을 낮추어 홍수량을 저류하는 방식으로 홍수기에는 홍수조절효과를 얻을 수 있고, 비홍수기에는 습지, 농경지, 생태공원 및 스포츠 시설 등으로 활용할 수 있는 친환경적 치수 구조물이다. 강변저류지의 홍수조절효과는 강변저류지 설치 전 후의 첨두 홍수량 또는 첨두 홍수위 차이로 정의할 수 있고, 이것의 정확한 산정을 위해서는 횡월류부 흐름형태에 따른 횡월류량 계산이 필요하다. 횡월류부의 흐름은 하도와 저류지의 수위에 따라 완전 횡월류 흐름과 불완전 횡월류 흐름으로 분류할 수 있다. 완전 횡월류의 경우 위어의 형상과 하도의 흐름에 따라 하나의 유량계수가 결정되는 반면, 저류지의 수위가 월류턱 보다 높아 흐름에 저항을 주는 불완전 횡월류 흐름의 유량계수는 하도와 저류지의 수위변화에 따라 변화한다. 이에 본 연구에서는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 이용하여 완전 횡월류만 발생하는 경우와 불완전 횡월류도 발생하는 경우에 대한 강변저류지 홍수조절효과를 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.407-424
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• 2004

본 연구는 지형 기후학적 단위유량도(Geomorphoclimatic Unit Hydrograph, GCUH)가 산악지역의 유출량과 돌발홍수 기준우량을 산정하는데 적절한지를 검토한 것으로, 우선 산악지역의 유출량을 산정하는데 적절한 방범인지를 덕천강 유역에 대해 확률강우량으로 지형기후학적 단위유량도의 첨두유량과 기존 보고서의 착률 홍수량 자료를 비교하는 방법과 실측 호우사상을 HEC-HMS(Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System) 모형과 지형기후학적 단위유량도에서 산정된 첨두 유량을 태수지점의 실측자료와 비교함으로써 지형기후학적 단위유량도의 타당성을 검증하려했고 지형기후학적 단위유량도와 NRCS(Natural Resources Conservation Service) 방법을 이용하여 돌발홍수 기준우량을 산정함으로써 산악지역의 돌발홍수 기준우량 산정 방법을 제시했다. 덕천강 유역에 대해 확률강우량으로 첨두 유량을 비교한 경우 표 11과 같이 대체로 30년 빈도를 제외하곤 비율이 1.1을 초과하지 않았고, 실측 호우사상으로 첨두유량을 비교한 경우 표 12와 같이 지형기후학적 단위유량도 결과가 HEC-HMS 모형보다 모두 크게 나타났고 태수 수위표의 실측치와 대체로 유사하게 나타났다. 따라서, 본 연구에서 지형기후학적 단위유량도를 이용한 산악지역의 유출량 산정이 타당함을 확인했고 이를 이용해 덕천강 유역의 돌발홍수 기준우량을 산정한 결과 한계유출량이 95.59 $m^3$/sec일때, 최초 10분 동안에 12.96 mm가 발생하면 위험한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2002년도 학술발표회 논문집(II)
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• pp.1316-1321
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• 2002

일반적으로 강우-유출모형은 lumped model과 distributed model로 크게 구분될 수 있으며, 우리나라에서는 이중 비교적 부족한 자료를 이용하여도 개략적 모의가 가능한 전자를 널리 사용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 모형들의 매개변수를 보정하는 방법에 관해 연구하였다. 일반적으로 모형의 보정 방법에는 크게 시행오차에 의한 수동보정(manual calibration) 방법과 최적화 기법에 의한 자동보정(automatic calibration) 방법으로 나눌 수 있다. 수동보정 방법은 모형 수행결과를 수문곡선의 시각적 비교에 의해 관측치와 비교하여 모형 운영자의 주관적인 판단하에 조정하는 기법이며, 자동보정 방법은 최적화 기법을 이용8하여 특정한 산정기준(estimation criteria)을 최대 또는 최소화시켜 모형의 매개변수를 결정하는 방법이다. 이러한 최적화기법은 일반적으로 직접탐색법과 경사법으로 구분할 수 있다. 경사법은 수렴속도가 빠르지만 편미분에 의해 방향을 찾아가는 방법으로 편도함수가 필요하므로 수문모형에는 적용하기가 힘들므로 적합하지 않다. 그러나, 보다 많은 컴퓨터 수행시간을 필요로 하는 직접탐색법의 경우 수렴속도는 느리지만, 편도함수를 필요치 않으므로 수문모형의 최적화 기법으로 적합하다고 할 수 있다. 직접탐색법에는 simplex-search 법, 패턴인식(pattern-search)법, rotating-direction 법, brent 법 등이 있으며, 본 연구에서는 직접탐색법의 일종인 패턴인식(pattern -search)법을 이용하여 매개변수 최적화 과정을 모의하였다. 이러한 매개변수 보정모형을 구성한 후 이를 가장 보편적으로 사용되고 있는 유출모형인 각종 단위도법들을 결합하는 모형을 구성하였다. 또한 구성된 모형을 시범유역에 적용하여 나온 결과를 HEC-1에서 적용되고 있는 단일변량 증감법과 같은 최적화 기법을 이용한 결과와 비교·분석을 실시하였다. 본 모형을 활용하여 강우-유출 모형의 매개변수를 지속적으로 산정하고 일반화할 경우 임의의 유역의 수문기상학적 특성에 부합한 매개변수를 정량화 시킬 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.467-478
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• 2006

확률론적 신뢰도를 이용하여 댐의 물 공급 안전도를 정의하였다. 그리고 장기 보장 공급량의 안전도 분석에 의한 댐의 물 공급 안전도 평가 절차를 제시하였고, 소양강댐과 충주댐의 물 공급 안전도를 평가하였다. 물 공급 안전도의 평가에 펼요한 41 개의 월 유출 시계열은 SAMS-2000으로 모의 발생시켰다. 보장 공급량 결정을 위한 저수지 모의운영에는 HEC-5모형이 사용되었다. 50년 계획 기간에 대하여 설계 유출자료에 의한 소양강댐 보장 공급량의 물 공급 안전도는 80.5 %로 평가되었고, 준공 후 기록 유입량에 의한 보장 공급량의 물 공급 안전도는 53.7 %였다. 그리고 설계 유입량 자료의 보장 공급량은 14.91억 $m^3$/yr이었고, 기록 유입량 자료의 보장 공급량은 15.85억 $m^3$/yr으로 분석되었다. 기록 유입량 자료의 보장 공급량을 목표 공급량으로 하면 연간 0.94억 $m^3$의 용수를 추가 공급할 수 있다. 동일한 절차로부터, 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량은 33.77억 $m^3$/yr이었고, 기록 유입량에 의한 보장 공급량은 29.60억 $m^3$/yr으로 평가되었다. 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량을 목표 공급량으로 하였을 때, 모든 모의 발생 시계열에 대하여 물 공급 부족이 발생하였다. 충주댐의 설계 당시 봄철 유입량의 과대평가가 그 원인일 수 있다. 제안된 절차를 적용하면 보다 객관적으로 댐의 물 공급 안전도를 평가할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.450-450
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• 2015

우리나라는 최근 기후변화로 인한 이상기후의 영향으로 태풍 및 국지성 집중호우의 발생빈도가 잦아지고 있으며, 이에 따른 풍수해 피해 양상 또한 과거와 비교되지 않을 만큼 대형화 되고 있다. 본 연구대상지역인 가곡천 유역은 강원도 산지로부터 발원하여 동해안으로 유입되는 산지하천 중 하나로 유로연장이 짧고 경사가 급하여 홍수기시 홍수도달시간이 매우 짧은 특징을 가지고 있어 하류부에서의 피해가 증가하고 있는 실정이다. 실제로 대상하천의 경우 2002년 태풍루사와 2003년 태풍매미 등에 의해 피해가 컸던 것으로 조사되었으며, 이러한 피해를 저감하기 위해서 정확한 유역의 유출해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 가곡천 유역의 치수대책 수립을 위한 설계홍수량을 산정하기 위해 GIS 수문프로그램인 WMS(Watershed Modeling System)를 이용하여 수문해석에 필요한 수문인자들을 추출하고, WMS에 내장되어 있는 HEC-1 모형을 이용하여 유출해석을 수행하였다. 가곡천 유역에 대한 모형의 적합성 여부를 판별하기 위해 실제측정에 의해서 만들어진 수위-유량관계곡선과의 비교를 통해 모형의 적합성 여부를 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1425-1432
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• 2013

본 연구에서는 폭함수(width function)에 기초한 단위도법(WFIUH)을 이용하는 수문곡선 산정방법에 대하여 소개하고 실제 유역(청미천)에 적용하여 그 적용성을 검토하였다. 기존 집중형 모형과 비교하여 WFIUH는 매개변수를 물리적으로 결정할 수 있는 특징이 있으며 준분포형 모형으로 유역특성 및 강우의 시공간적 변동성을 수문곡선 산정에 반영할 수 있는 장점이 있다. 공간적으로 균등한 강우를 가정하여 청미천 유역에 적용한 결과 관측치와 잘 일치하는 것을 알 수 있었으며 범용 모형인 HEC-1와 비교하여 유사한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 이동강우에 대한 간단한 검토사례를 통해 WFIUH를 이용하여 강우이동이 수문곡선의 모양과 첨두유량에 미치는 영향을 평가할 수 있는 것을 보였다.