• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2011

Climate change is impacting and will increasingly impact both the quantity and quality of the world's water resources in a variety of ways. In some areas warming climate results in increased rainfall, surface runoff, and groundwater recharge while in others there may be declines in all of these. Water quality is described by a number of variables. Some are directly impacted by climate change. Temperature is an obvious example. Notably, increased atmospheric concentrations of $CO_2$ triggering climate change increase the $CO_2$ dissolving into water. This has manifold consequences including decreased pH and increased alkalinity, with resultant increases in dissolved concentrations of the minerals in geologic materials contacted by such water. Climate change is also expected to increase the number and intensity of extreme climate events, with related hydrologic changes. A simple framework has been developed in New Zealand for assessing and predicting climate change impacts on water resources. Assessment is largely based on trend analysis of historic data using the non-parametric Mann-Kendall method. Trend analysis requires long-term, regular monitoring data for both climate and hydrologic variables. Data quality is of primary importance and data gaps must be avoided. Quantitative prediction of climate change impacts on the quantity of water resources can be accomplished by computer modelling. This requires the serial coupling of various models. For example, regional downscaling of results from a world-wide general circulation model (GCM) can be used to forecast temperatures and precipitation for various emissions scenarios in specific catchments. Mechanistic or artificial intelligence modelling can then be used with these inputs to simulate climate change impacts over time, such as changes in streamflow, groundwater-surface water interactions, and changes in groundwater levels. The Waimea Plains catchment in New Zealand was selected for a test application of these assessment and prediction methods. This catchment is predicted to undergo relatively minor impacts due to climate change. All available climate and hydrologic databases were obtained and analyzed. These included climate (temperature, precipitation, solar radiation and sunshine hours, evapotranspiration, humidity, and cloud cover) and hydrologic (streamflow and quality and groundwater levels and quality) records. Results varied but there were indications of atmospheric temperature increasing, rainfall decreasing, streamflow decreasing, and groundwater level decreasing trends. Artificial intelligence modelling was applied to predict water usage, rainfall recharge of groundwater, and upstream flow for two regionally downscaled climate change scenarios (A1B and A2). The AI methods used were multi-layer perceptron (MLP) with extended Kalman filtering (EKF), genetic programming (GP), and a dynamic neuro-fuzzy local modelling system (DNFLMS), respectively. These were then used as inputs to a mechanistic groundwater flow-surface water interaction model (MODFLOW). A DNFLMS was also used to simulate downstream flow and groundwater levels for comparison with MODFLOW outputs. MODFLOW and DNFLMS outputs were consistent. They indicated declines in streamflow on the order of 21 to 23% for MODFLOW and DNFLMS (A1B scenario), respectively, and 27% in both cases for the A2 scenario under severe drought conditions by 2058-2059, with little if any change in groundwater levels.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2002년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.293-296
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• 2002

The purpose of this study is to evaluate the hydrological impact due to temporal land cover change urbanization of Anseong-cheon watershed $(585.09km^2)$. WMS (Watershed Modeling System) HEC-1 was adopted, and burned DEM with $200{\times}200m$ resolution and soil map reclassified by hydrologic soil groups were prepared. Land cover for 1985, 1990, 1995 and 2000 were classified by maximum likelihood method, using Landsat MSS and TM imageries. Calibration and verification of HEC-1 were conducted using 4 storm events. Peak flow at Pyeong taek station increased $25.9m^3/sec$ during the past 15 years due to paddy and forest decrease. Streamflow impact by just paddy area decrease and forest area decrease were also analysed keeping watershed CN values unchanged of the given year, respectively.

• 한국환경과학회지
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• 제24권11호
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• pp.1473-1483
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• 2015

In this study, a digital terrain analysis had been performed for a mountainous watershed having wetlands. In order to consider the impact for wetland in the flow determination algorithm, the Laplace equation is implemented into the upslope accounting algorithm of wetness computation scheme. The computational algorithm of wetland to spatial contribution of downslope area and wetness was also developed to evaluate spatially distributed runoff due to the presence of wetland. Developed schemes were applied to Wangpichun watershed located Chuncuk mountain at Ulzingun, South Korea. Both spatial distribution of wetness and its histogram indicate that the developed scheme provides feasible consideration of wetland impact in spatial hydrologic analysis. The impact of wetland to downslope propagation pattern is also useful to evaluate spatially distributed runoff distribution.

• 한국물환경학회지
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• 제31권1호
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• pp.12-18
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• 2015

도시화는 자연적 물순환을 왜곡하고 다양한 오염물질을 배출하여 환경 및 생태계에 영향을 끼친다. 특히 도시화로 인한 수문특성의 변화는 지하수위 저하, 첨두유량 증가로 인한 도시홍수 유발, 비점오염물질 배출 부하량 증가 등의 영향을 끼치기에 한국을 비롯한 선진국에서는 강우유출수 관리방안으로 LID 적용을 국가적 목표로 하고 있다. 그러나 LID를 적용하였을 때의 수문학적 물순환 개선 및 환경적 효과에 대한 실험적 검증결과가 부족하여 LID의 적용과 확산이 낮은 수준이다. 따라서 본 연구에서는 LID 기술 중에서 침투도랑과 나무여과상자를 적용한 이후 수문학적 효과를 실험적으로 분석하였다. 본 연구에 적용된 침투도랑과 나무여과상자는 배수면적의 약 1%에 해당하는 면적을 가진 규모이며, 수문학적 효과 평가는 2010년 7월부터 2014년 7월까지 수행된 총 22회의 강우사상 모니터링 결과를 이용하였다. LID 적용 이후 침투와 저류로 인하여 첨두유량은 크게 감소하였으며, 첨두유량 발생시간도 크게 지체되는 것으로 나타났다. 또한 LID 시설의 침투와 저류기능은 강우유출수의 발생빈도, 유출발생시간 및 유출량을 크게 낮춘 것으로 나타나 LID 적용이 수문기능 회복에 크게 기여하는 것으로 분석되었다. 최대 첨두유량의 저감의 경우, 강우량이 30~40mm 정도일 때 침투도랑에서 약 61%였으며, 나무여과상자에서 33%였다. 이러한 연구결과로 볼 때 LID는 수문기능 개선에 크게 기여하는 것으로 평가되었으며, LID 설계시 저류능력과 배수면적이 중요한 설계인자가 될 수 있다는 결론을 도출하였다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.411-421
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• 2014

지금까지 우리나라는 빗물을 빨리 그리고 많이 집수하여 배수하는 중앙 집중식 빗물관리 방식을 취하면서 도시 환경에 많은 악영향을 미쳐왔다. 이제는 개발 이전의 자연 상태에 최대한 근접하는 빗물 침투와 증발산이 이루어지도록 발생원에서 분산형으로 빗물을 관리하도록 개발할 필요가 있다. 이는 개발로 인한 영향을 최소화하는 저영향개발(LID; Low Impact Development)기법이기도 하다. 이러한 자연 순응형 빗물관리에 따라 개발로 인한 유출량 저감, 열섬 현상 저감 등 기후변화에 대응하는 새로운 도시 조성을 기대해 볼 수 있다. 이에 따라 신도시 개발 지구 등에서 LID 시설의 적용 계획에 따른 물순환 영향 연구 사례가 보고되고 있다. 다만, 단지나 신도시와 같이 대규모 개발 부지에서 LID 시설과 기법을 개발 초기부터 계획, 설계하여 적용한 사례가 거의 없다. 또한, 대규모 개발 사업의 LID 적용 계획에 따른 물순환 복원 효과 예측과 실제 적용 후 물순환 복원 효과를 연구한 사례도 많지 않다. 본 연구에서는 대규모 개발 부지에 계획한 아산 탕정 LID 물순환 시범도시의 물순환 개선 효과를 분석하였다. 이를 통하여 향후 개발에 따른 도시 물순환 회복을 위한 도시 물관리 계획 패러다임의 변화 여부를 검토하고자 한다. 도시 물순환 개선효과 모의는 최근 EPA(United States Environmental Protection Agency, 미국환경보호국)에서 LID 시설을 모의할 수 있도록 개선 개발한 SWMM5 모형을 이용하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.299-311
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• 2007

최근 들어 세계의 연중 기후 변화에 주된 요인으로써 엘니뇨와 같은 현상이 매우 잦아졌다. 많은 기상수문학자들이 강수와 유량에 대한 엘니뇨 남방진동의 영향에 대해 연구하고 있지만, 수문변량들은 큰 지역적 변동을 갖고 있기 때문에 결정적인 인과관계를 찾아내는데 있어서 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 엘니뇨-남방진동과 한국에서의 수문변량들 간의 계절석 관계를 고찰하였다. 엘니뇨-난방진동을 정량적으로 표현해 주는 지수로써 남방진동지수를 사용하였고, 월강수량 자료, 월평균기온 자료 그리고 댐의 월유입량 자료를 표준정규분포를 가지는 표준정규지수로 변환하여 사용하였다. 계절적 관계를 파악하기 위해 난방진동지수와 수문변량의 월 자료는 봄 (3월-5월), 여름(6윌-8월), 가을(9월-11월) 그리고 겨울 (12윌-2월)로 분류되었다. ENSO episode에 대한 수문변량들의 조건부 초과확률과 분포형태를 바탕으로 분석을 수행한 결과 전반적으로 Warm ENSO episode의 경우 강수량 증가와 기온 상승과 관련이 있고, Cold ENSO episode의 경우 강수량 감소와 기온 하강과 관계가 있다. 그러나 일부 지역에서는 이러한 전반적인 결과와 상이한 결과가 나타나기도 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.347-356
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• 2001

장래 $C0_2$의 증가에 따른 지구 기온의 상승은 그 정도의 차이는 있으나 불가피한 것으로 예측되고 있으며, 강수량의 경우는 대기대순환모형(General Circulation Model, GeM)의 종류에 따라 감소에서 증가까지 다양한 결과를 보이고 있다. 특히, 강수량의 변화는 평균적인 개념의 연평균, 계절평균이나 월 평균도 중요하지만 국가적인 재해와 관련된 홍수나 가뭄의 발생도 중요한 관심사항이 된다. 홍수나 가뭄의 발생변화를 적절히 예측하기 위해서는 기술적인 측면에서 대 기대순환모형의 결괴를 중규모 또는 소규모 대기모형에 연계히여 한반도를 중섬으로 해석하는 것이 필요하며, 궁극적으로는 수문 모형과의 연계를 통한 지변과 대기의 상호작용에 대한 고려가 이루어져야 한다. 그러나, 국내의 경우 아직까지 대기-수문 모형의 적용이 미미한 설정이다. 본 연구에서는 Kavvas 등 (1995)이 지표면 과정과 중규모 대기모형을 접합하여 개발한 국지규모 수분대기모형인 IRSHAM96 모형(Integrated Regional Scale Hydrologic/Atmospheric M Model)을 이용하여 지구온난화에 따른 한반도 기온의 변화를 분석하였다. 이를 통해 $C0_2$ 배증에 따라 한반도의 기온은 연평균 $2.5^{\circ}C$ 정도의 상숭승이 예측되었으며, 2월과 11월의 기온은 각각 $4.5^{\circ}C$와 $5.5^{\circ}C$의 높은 상승이 예상되어 겨울이라는 계절이 짧아질 수 있을 것으로 분석되었다. 이와 같은 계절적인 변화로 인해 한반도 생태계에 커다란 변화가 초래될 가능성이 높아질 수 있으며, 다른 계절의 기온도 상대적으로 높아질 것을 감안한다면 생태계에 커다란 재양일 수 있을 것이다. 또한 겨울철의 상대적으로 높은 기온 상승은 수자원의 특성에도 커다란 변화가 생길 수 있음을 시사하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.149-153
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• 2006

강우는 물과 에너지 순환에서 가장 중요한 역할을 한다. 이 연구에서는 원격탐사를 이용하여 추출한 강우자료의 불확실성 (uncertainty)이 수치수문모형에서 수문인자 (토양함수, 토양온도, 유출, 증발산, 열전도 등)를 모의할 때 공간 스케일의 영향을 검토해 보았다. 지상강우관측을 이용하여 보정된 WSR-88D (NEXRAD)에 의해 추출한 강우자료와 현장에서 측정된 기상자료를 입력 자료로 사용하여, 오프라인 CLM(Community Land Model) 수문모형을 세 가지의 다른 공간 스케일 $0.25^{\circ},\;0.5^{\circ}\;and\;1.0^{\circ}$에 대하여 수행하였다. 이어서 현장에서 측정된 기상자료는 고정시키고 동시공간에 해당하는 IR (Infrared) 밴드를 기반으로 하는 인공위성 강우자료로 대치시켜 같은 모형을 수행하여 비교 검토하였다. 이 연구에서는 물리적 이론을 기반으로 하는 CLM수문모형의 매개변수는 지표면-대기의 수문반응 (land-atmosphere interaction)을 적절하게 묘사하도록 정의되었다고 가정한다. 모형의 실험결과는 강우입력의 불확실성이 수문반응의 공간분포 결과에 어떻게 영향을 미치는지를 보여준다. 이 연구는 수문모형을 수행할 때 수문반응의 불확실성에 대한 정보를 제공해 주며, 결국은 기후 변화에 따른 수자원의 재분배를 이해하는데 이바지 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.49-62
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• 2014

최근에 불투수층의 증가로 인하여 표면의 저류량이 감소하고 첨두유출과 전체 유출량은 증가한다. 첨두유출과 첨두유출 도달시간이 빨라지게 되면 홍수 발생률이 증가하여 도시유역의 피해를 증가시키며, 토양으로 침투되는 우수량이 감소하여 지하수위가 하강하게 되고 도시하천이 마르는 건천화가 진행되어 유역의 물 순환이 악화된다. 또한 하천 수질 오염의 원인은 점오염원과 비점오염원 등이 있는데, 비점오염원에 의한 오염이 점점 커져가는 양상이다. 이러한 이유는 도시유역이 지속적인 개발로 인해 불투수율이 증가하게 되어 초기강우에 오염물질이 하천으로 유입되고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 도시유역의 물순환 회복을 위한 투수성 포장 효과를 분석하며, 투수성 포장의 비점저감 효과 및 첨두유량 감소 효과를 분석하고자 한다. 도시유역 유출 모델인 SWMM을 이용하여 단기 유출 모의를 통하여 투수성 포장의 효과 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.231-231
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• 2015

Rapid development in the upper reaches of the Mekong River, in the form of construction of large hydropower dams and reservoirs, large irrigation schemes, and rapid urban development, is putting water resources under stress. Many scientific reports have pointed out that cascade dams along the Mekong River lead to serious problems: not only hydrologically but also a decline of agricultural productivity due to a decrease of sediment supply in the Mekong Delta and a change of fish amount due to drastic change of the water environment. Cambodia and Vietnam, located in the lowest Mekong basin, are gravely affected by radical changes of hydrologic regime due to Mekong River developments. In particular, the Tonle Sap Lake in Cambodia is very sensitive to the flood cycle and flow variation of the Mekong River as well as inflow water quality from the Mekong River. More than 50% of Cambodian GDP depends on the primary industries such as agriculture, fishing, and forestry, and the Tonle Sap Lake plays an important role to support the national economy in Cambodia. In addition, Cambodian people usually take nourishment from the fish of Tonle Sap Lake. This research aims to assess the impacts of the Mekong river flow alternation on the hydrologic regime of the Mekong River - Tonle Sap Lake. We carried out rainfall-runoff-inundation simulation using CAESER-LISFLOOD for integrated water resource management in the Tonle Sap Basin and then analyze flood inundation variation of the Tonle Sap Lake due to the scenarios. Furthermore, the simulated inundation maps were compared to MODIS satellite images for model verification and hydrologic prediction.