• 제목/요약/키워드: Hydrological Component Analysis

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하천제방 붕괴의 불확실성을 고려한 확률론적 홍수위험지도 개발 (Development of Probabilistic Flood Risk Map Considering Uncertainty of Levee Break)

  • 남명준;이재영;이창희
    • 융합정보논문지
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    • 제9권11호
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    • pp.125-133
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    • 2019
  • 본 연구에서는 홍수시나리오에 의해 발생한 제방붕괴에서 불확실성을 포함한 확률홍수위험지도를 산정하였다. 불확실성을 포함한 극치수문시나리오와 그에 따른 홍수위가 산정된 선행연구자료를 활용하였고 이에 따라 제방붕괴 예측지점을 산정하였다. 단순한 조건에 따른 일률적인 파제폭을 제시하는 경험식과 지반공학적 복합요소들에 대한 불확실성을 고려한 물리적 기반의 수치모의 방식을 결합하여 파제폭을 산정하였다. 이에 따라 확률론적 파제유입량을 결정하였고, 신뢰도를 기반으로 100회 모의수행을 통한 2차원 제내지 침수해석을 실시하여 확률침수심도를 작성하였다. 이를 통해 홍수위험지도 작성기법을 기반으로 확률침수심도와 결합하여 확률홍수위험지도를 작성하였다. 본 연구결과는 제내지의 비상대처계획(EAP)의 정량적 근거자료로 보다 경제적, 안정적인 설계지표 제시하는데 효과적일 것으로 기대된다.

HSPF 모델을 적용한 GIS기반의 영산강 유역 수질모의 시스템 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of GIS Based Water Quality Simulation System using HSPF in Basin of Yeong-san River)

  • 이성주;김계현;이철용;이건휘
    • 한국습지학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.645-656
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    • 2012
  • 지난 반세기 동안 무분별한 산업 활동으로 인하여 유역환경은 심각하게 훼손되었다. 이를 관리하기 위한 요구는 증대되고 있으나 정량적으로 유역환경을 예측하여 판단하기 위한 시스템은 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 유역 환경을 모의하기에 가장 적합한 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran) 모델을 GIS기반 시스템에 적용하여 영산강 유역에 활용가능한 수질모의 시스템 개발에 관한 연구를 수행하였다. 이를 지원하기 위하여 HSPF 모델 모의에 필요한 입력 및 결과자료와 공간분석을 위한 GIS 공간자료를 수집하였다. 또한 GIS와 수질모델의 연계방안을 비교 분석 후, Loose coupling 연계방안을 적용하여 수질모의 시스템의 주요기능을 모듈단위별로 설계하였다. 최종적으로 설계단계에서 정의된 모듈단위 기능들을 Microsoft사의 VB.NET을 개발언어로 선정하고 ESRI사의 ArcObjects 컴포넌트를 이용하여 시스템을 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 GIS기반 영산강 유역 수질모의 시스템은 영산강 유역환경을 정량적으로 예측할 수 있으며, 문서형식의 모의 결과를 GIS 환경에 표출함으로써 사용자의 공간적 이해도를 높였다. 향후에는 HSPF 모의 결과를 통한 시나리오 수립이 진행되어야하며, 이는 의사결정지원시스템과 연계하여 의사결정자들로 하여금 미래 영산강유역 환경에 대한 진단 및 정책 수립에 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

Budyko 가설 기반 기후 탄력성을 고려한 기후변동이 우리나라 중권역 유출량 변화에 미치는 영향 평가 (Assessment of the impact of climate variability on runoff change of middle-sized watersheds in Korea using Budyko hypothesis-based equation)

  • 오미주;홍다희;임경진;권현한;김태웅
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제57권4호
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    • pp.237-248
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    • 2024
  • 수문 순환의 중요한 구성 요소인 유역 유출량은 기후변동과 인간 활동의 영향으로 전 세계 많은 유역에서 크게 변화되고 있다. 기후변동과 인간 활동으로 변화되고 있는 유역 유출량에 대한 분석은 수자원 관리에 있어서 중요하다. 본 연구에서는 우리나라 5개 권역의 109개 중권역의 유출량 자료를 대상으로 기후변동과 인간 활동이 유역 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 유역 유출량 자료에 대하여 Pettitt 검정을 수행하여 분석 기간을 나누었으며, Budyko 기반 기후 탄력성 방법을 이용하여 기후변동과 인간 활동이 유역 유출량의 변화에 미치는 영향을 구분하였다. 본 연구 결과, 중권역마다 유역 유출량 변화에 기후변동과 인간 활동이 미치는 상대적인 기여도가 다양하게 나타났으며, 중권역별로 유역 유출량의 변화에 지배적인 영향을 주는 요인이 무엇인지 파악하였다. 본 연구의 결과는 기후변동과 유역 개발 계획에 따른 유역 유출량 변화를 예측할 수 있도록 하며, 이는 가뭄이나 홍수 등 수문 재해의 위험을 줄이기 위한 수자원 관리 계획을 수립하는데 중요한 정보가 될 것이다.

Calibration of APEX-Paddy Model using Experimental Field Data

  • Mohammad, Kamruzzaman;Hwang, Syewoon;Cho, Jaepil;Choi, Soon-Kun;Park, Chanwoo
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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    • pp.155-155
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    • 2019
  • The Agricultural Policy/Environmental eXtender (APEX) models have been developed for assessing agricultural management efforts and their effects on soil and water at the field scale as well as more complex multi-subarea landscapes, whole farms, and watersheds. National Academy of Agricultural Sciences, Wanju, Korea, has modified a key component of APEX application, named APEX-Paddy for simulating water quality with considering appropriate paddy management practices, such as puddling and flood irrigation management. Calibration and validation are an anticipated step before any model application. Simple techniques are essential to assess whether or not a parameter should be adjusted for calibration. However, very few study has been done to evaluate the ability of APEX-Paddy to simulate the impact of multiple management scenarios on nutrients loss. In this study, the observation data from experimental fields at Iksan in South Kora was used in calibration and evaluation process during 2013-2015. The APEX auto- calibration tool (APEX-CUTE) was used for model calibration and sensitivity analysis. Four quantitative statistics, the coefficient of determination ($R^2$),Nash-Sutcliffe(NSE),percentbias(PBIAS)androotmeansquareerror(RMSE)were used in model evaluation. In this study, the hydrological process of the modified model, APEX-Paddy, is being calibrated and tested in predicting runoff discharge rate and nutrient yield. Field-scale calibration and validation processes are described with an emphasis on essential calibration parameters and direction regarding logical sequences of calibration steps. This study helps to understand the calibration and validation way is further provided for applications of APEX-Paddy at the field scales.

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지표수문해석모형을 활용한 국내 가뭄해석 적용성 평가 (Drought Analysis and Assessment by Using Land Surface Model on South Korea)

  • 손경환;배덕효;정준석
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제44권8호
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    • pp.667-681
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    • 2011
  • 본 연구의 목적은 전지구 수문해석도구인 지표수문해석모형을 활용하여 국내 가뭄해석에 적용성을 평가하는데 있다. 이에 댐 상류 유역의 관측유입량 자료를 대상으로 모형의 모의능력을평가하고 남한 전역에 대한 수문성분(유출, 토양수분)을 생산하였다. 격자별 일 단위 유출 및 토양수분자료를 해당기간별 누가 시계열(3, 6, 12개월)로 변환하여 가뭄지수를 생산하였고, 빈도해석에 따른 누가확률값 산정 및 표준화를 통해 SRI 및 SSI를 산정하였다. 산정된 지수의 평가를 위해 국내 과거 가뭄기록사례를 조사하고 기존 가뭄지수인 SPI 및 PDSI를 활용하였다. 본 연구 결과의 평가는 시계열별, 지역별 분석 및 유역별 물수지 분석을 통해 수행되었으며, 주로 가뭄기간동안의 가뭄심도와 가뭄 발생 및 해갈의 재현여부를 평가하였다. 분석결과 SRI 및 SSI 모두 시 공간적으로 과거 기록된 피해기간 및 지역 상황을 잘 반영한 것으로 나타났으며, 가뭄기간 동안의 정량적인 수문정보 생산이 가능하다는 점에서 유역단위 가뭄관리에 유용하게 활용될 것이라는 결론을 얻었다.

다변량 분석을 이용한 권역별 대표확률강우강도식의 유도 (A Derivation of Regional Representative Intensity-Duration-Frequency Relationship Using Multivariate Analysis)

  • 이정식;조성근;장진욱
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제7권2호통권25호
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    • pp.13-24
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    • 2007
  • 본 연구에서는 우리나라 강우에 다변량 분석기법을 적용하여 대표확률분포형을 결정하고, 결정된 대표확률분포형으로부터 확률강우강도식을 유도하였다. 강우자료는 30년 이상의 연최대강우자료로서 12개의 지속기간(10분, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 18, 24시간)과 50개의 강우특성인자를 적용하였다. 확률분포형은 빈도해석에 널리 사용되는 14개 분포형을 사용하였으며, 전 지역의 강우 동질성을 검정하는 방법으로 주성분분석과 군집분석을 실시하였다. 본 연구의 수행으로 얻어진 결과를 하면 다음과 같다. 첫째, 우리나라 전역을 대표할 수 있는 적정분포형을 선정할 수는 없었으나, 수문학적 동질성이 인정되는 5개의 권역으로 구분하였다. 둘째, I, III, IV, V 권역은 GEV 분포, I I권역은 Gumbel 분포가 대표적정분포형으로 선정되었다. 셋째, 대표적정분포형에 의한 확률강우량은 기존 연구들과 차이가 발생하는 것을 알 수 있었다. 넷째, 대표적정분포형으로부터 얻어진 확률강우량을 이용하여 대표확률강우강도식을 유도하였다.

기후변화 적응을 위한 우리나라 수문학적 가뭄 위험도 평가 (Hydrological drought risk assessment for climate change adaptation in South Korea)

  • 서정호;지혜원;김혜진;김연주
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제55권6호
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    • pp.421-435
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    • 2022
  • 기후변화로 인해 자연재해의 빈도가 증가하고 있어 미래 기후변화 시나리오를 바탕으로 가뭄 영향을 평가 및 전망하고 가뭄 위험도 감소를 위한 기후변화 적응 대책이 필요하다. 가뭄 위험도(risk)를 평가하기 위해서는 기후 요소뿐만 아니라 가뭄 발생 지역의 사회·경제적인 요소들 또한 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 IPCC의 재난 위험도 분석 프레임워크에 따라 가뭄 위험도 평가 요소를 위해성(Hazard), 노출도(Exposure), 취약성(Vulnerability)으로 나누고 이에 맞는 각 지표를 선정하여 우리나라 중권역 단위의 가뭄 위험도를 정량화하였다. 미래 가뭄 위험도 평가를 위해 근 미래(2030-2050년)와 먼 미래(2080년-2099년)에 대해 기후변화 시나리오(RCP 2.6, RCP 8.5)와 사회경제 시나리오(SSP1, SSP2, SSP3)를 조합하여 가뭄 위험도를 살펴보고 이를 과거(1986-2005년)와 비교·분석하였다. 미래 시나리오에 따른 가뭄 위험도는 시간에 따라 전 유역에 걸쳐 먼 미래에 크게 상승하였다. 그리고 가뭄 위험도의 각 요소별 기여도와 순위 분석을 통해 미래 가뭄 위험도 상승에 대해 가뭄 위해성의 기여도가 전반적으로 크고, 유역별로 상승 요인이 다르다는 것을 확인했다. 이에 미래 기후변화 시나리오에 따른 유역별 해결 방안을 제시하여 향후 가뭄대책 수립을 위한 정책에 기반이 될 수 있도록 하였다.

고해상도 위성자료를 이용한 용담댐 유역 저수위/저수량 모니터링 및 예측 기술 개발 (Development of a Storage Level and Capacity Monitoring and Forecasting Techniques in Yongdam Dam Basin Using High Resolution Satellite Image)

  • 윤선권;이성규;박경원;장상민;이진영
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제34권6_1호
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    • pp.1041-1053
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    • 2018
  • 본 연구에서는 용담댐 유역을 대상으로 저수위/저수량 모니터링 및 예측을 위하여 고해상도 위성관측 자료를 이용하는 방법과 위성으로부터 추출한 강수량 자료로부터 가뭄지수를 이용한 저수위를 모니터링하고 SSA를 이용한 PCA방법으로 예측모델을 구축하여 가뭄을 예측하는 방법을 개발하였다. 용담댐 저수위와 SPI(3)와의 상관계수가 0.78로 매우 높은 상관성을 보였으며, 위성자료를 통하여 산정한 가뭄지수를 활용하여 댐 저수위/저수량 모니터링 및 예측 가능성을 진단하였다. SSA에 의한 주성분 분석결과 SPI(3)과 각 RC자료의 상관관계를 분석한 결과 CC=0.87~0.99의 높은 상관성을 보였으며, 표준화된 댐 저수위(N-W.S.L.)와 RC자료의 상관관계를 분석한 결과 CC=0.83~0.97의 비교적 높은 상관성을 보임을 확인하였다. 또한, Sentinel-2 위성의 MSI (Multi-Spectral Instrument) 센서로 댐수위의 변화를 모니터링하기 위해 지수 기법을 적용하여 수체 탐지 알고리즘을 개발하였으며, 용담댐유역에 대해 2016년부터 2018년까지의 수계 면적 변화를 분석하였다. 이를 기반으로 Sentinel-2 위성영상으로 추출한 수계 면적 변화를 이용하여 가뭄 감시 분야에 대한 활용 가능성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 다양한 위성관측자료로부터 미계측 지역의 저수량 모니터링과 수문학적 가뭄 모니터링/예측에 활용이 가능할 것이다.

우리나라 저수지에서 지형, 수문, 수질 및 호안 토양 환경요인의 분석 (Analysis of Environmental Factors of Geomorphology, Hydrology, Water Quality and Shoreline Soil in Reservoirs of Korea)

  • 조현석;조강현
    • 생태와환경
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    • 제46권3호
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    • pp.343-359
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    • 2013
  • 우리나라 저수지에서 호안 환경의 특성을 파악하기 위하여, 수위변동폭과 이용 목적에 따라서 35개 저수지를 선정하여 지형, 수문, 수질 및 토양 환경요인을 조사하여 이들 사이의 관계를 분석하고 환경 특성에 따라 저수지의 유형을 구분하였다. 저수지의 지형적, 수문적 특성은 그 조성된 곳의 환경과 크기에 따라서 다양하였다. 저수지의 연수위변동폭은 1~27 m로서 변이가 컸다. 저수지의 수질은 대부분 중영양 혹은 부영양 상태이었다. 호안의 토양 환경은 모래 함량이 많았다. 저수지의 수위변동폭, 빈도 및 기간은 저수지의 이용 목적에 따라서 독특한 특성을 보였다. 홍수조절용 저수지는 수위변동 폭이 크고 빈도는 낮았으며 수력발전용 저수지는 수위변동 폭이 크고 빈도가 높았다. 회귀분류 나무(CART) 분석 결과에 의하면 저수지의 수질은 수심, 수위변동폭 및 고도에 의하여 구분되었다. 주요인분석(PCA)의 결과에 의하면 환경요인에 의하면 저수지의 유형은 저수지의 크기, 수위변동폭, 수질 및 토양의 토성과 유기물 함량에 의하여 구분되었다. 이상의 결과를 종합하면, 우리나라 저수지의 호안에서 저수지의 크기, 수위변동폭, 수질 및 호안 토양의 특성이 중요한 환경요인인 것으로 판단되었다.

한강하류지형면의 분류와 지형발달에 대한 연구 (양수리에서 능곡까지)

  • 박노식
    • 동굴
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    • 제68호
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    • pp.23-73
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    • 2005
  • Purpose of study; The purpose of this study is specifically classified as two parts. The one is to attempt the chronological annals of Quaternary topographic surface through the study over the formation process of alluvial surfaces in our country, setting forth the alluvial surfaces lower-parts of Han River area, as the basic deposit, and comparing it to the marginal landform surfaces. The other is to attempt the classification of micro morphology based on the and condition premising the land use as a link for the regional development in the lower-parts of Han river area. Reasons why selected the Lower-parts of Han river area as study objects: 1. The change of river course in this area is very serve both in vertical and horizontal sides. With a situation it is very easy to know about the old geography related to the formation process of topography. 2. The component materials of gravel, sand, silt and clay are deposited in this area. Making it the available data, it is possible to consider about not oかy the formation process of topography but alsoon the development history to some extent. 3. The earthen vessel, a fossil shell fish, bone, cnarcoal and sea-weed are included in the alluvial deposition in this area. These can be also valuable data related to the chronological annals. 4. The bottom set conglometate beds is also included in the alluvial deposits. This can be also valuable data related to the research of geomorphological development. 5. Around of this area the medium landform surface, lower landform surface, pediment and basin, are existed, and these enable the comparison between the erosion surfaces and the alluvial surfaces. Approach : 1. Referring to the change of river beds, I have calculated the vertical and horizontal differences comparing the topographic map published in 1916 with that published in 1966 and through the field work 2. In classifying the landform, I have applied the method of micro morphological classification in accordance with the synthetic index based upon the land conditions, and furthermore used the classification method comparing the topographic map published in 1916 and in that of 1966. 3. I have accorded this classification with the classification by mapping through appliying the method of classification in the development history for the field work making the component materials as the available data. 4. I have used the component materials, which were picked up form the outcrop of 10 places and bored at 5 places, as the available data. 5. I have referred to Hydrological survey data of the ministry of Construction (since 1916) on the overflow of Han-river, and used geologic map of Seoul metropolitan area. Survey Data, and general map published in 1916 by the Japanese Army Survbey Dept., and map published in 1966 by the Construction Research Laboratory and ROK Army Survey Dept., respectively. Conclusion: 1. Classification of Morphology: I have added the historical consideration for development, making the component materials and fossil as the data, to the typical consideration in accordance with the map of summit level, reliefe and slope distribution. In connection with the erosion surface, I have divided into three classification such as high, medium and low-,level landform surfaces which were classified as high and low level landform surfaces in past. furthermore I have divided the low level landform surface two parts, namely upper-parts(200-300m) and bellow-parts(${\pm}100m$). Accordingly, we can recognize the three-parts of erosion surface including the medium level landform surface (500-600m) in this area. (see table 22). In condition with the alluvial surfaces I have classified as two landform surfaces (old and new) which was regarded as one face in past. Meamwhile, under the premise of land use, the synthetic, micro morphological classification based upon the land condition is as per the draw No. 19-1. This is the quite new method of classification which was at first attempted in this country. 2. I have learned that the change of river was most severe at seeing the river meandering rate from Dangjung-ni to Nanjido. As you seee the table and the vertical and horizontal change of river beds is justly proportionable to the river meandering rate. 3. It can be learned at seeing the analysis of component materials of alluvial deposits that the component from each other by areas, however, in the deposits relationship upper stream, and between upper parts and below parts I couldn't always find out the regular ones. 4. Having earthern vessel, shell bone, fossil charcoal and and seaweeds includen in the component materials such as gravel, clay, sand and silt in Dukso and Songpa deposits area. I have become to attempt the compilation of chronicle as yon see in the table 22. 5. In according to hearing of basemen excavation, the bottom set conglomerate beds of Dukso beds of Dukso-beds is 7m and Songpa-beds is 10m. In according to information of dredger it is approx. 20m in the down stream. 6. Making these two beds as the standard beds, I have compared it to other beds. 7 The coarse sand beds which is covering the clay-beds of Dukso-beds and Nanjidobeds is shown the existence of so-called erosion period which formed the gap among the alluvial deposits of stratum. The former has been proved by the sorting, bedding and roundness which was supplied by the main stream and later by the branch stream, respectively. 8. If the clay-beds of Dukeo-bed and Songpa-bed is called as being transgressive overlap, by the Eustatic movement after glacial age, the bottom set conglomerate beds shall be called as being regressive overlap at the holocene. This has the closest relationship with the basin formation movement of Seoul besides the Eustatic movement. 9. The silt-beds which is the main component of deposits of flood plain, is regarded as being deposited at the Holocene in the comb ceramic and plain pottery ages. This has the closest relationship with the change of river course and river beds.