• Journal of Wetlands Research
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• v.10 no.1
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• pp.11-20
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• 2008

In this study the estimation method for stream hydraulic characteristics which is served as the input data set for running QualKo water quality model is investigated. The conventional approach for estimating such hydraulic parameters is to use the data set from the last cross section in each reach. However, it is shown that in order to represent correctly flow velocity profiles or the travel time in streams, hydraulic parameters of QualKo model should be estimated with all cross section data set within the corresponding reach. In addition, the unsuitable estimation of hydraulic parameters at some reaches has influence on the water quality predictions at the corresponding reaches, and the errors of water quality predictions are propagated toward the downstream without any error attenuation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1348-1352
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• 2005

본 논문에서는 두 가지 대표적인 하천수질모형을 금강유역에 대하여 구축하고 이들을 비교분석하였다. 정상상태 모형은 범용으로 사용되는 QUAL2E, 비정상상태 모형으로는 CE-QUAL-RIV1을 선택하여 동일한 반응계수 및 경계조건 하에서 두 모형의 계산결과를 비교하였다. 두가지 수질모형을 이용하여 대청댐 이하 금강본류의 수질모의를 실시하고 각 모형에 대한 수질변동을 파악하기 위하여 적용된 방정식을 서로 비교하였다. 두 모형을 동일한 정상상태로 구성하였을 때 그 결과값과 변동양상은 매우 비슷하였으며 특히 BOD와 DO, 및 $NH_3-N$의 경우 일치도가 상당히 높았다. 그러나 특정수질인자 즉, 용존인과 같은 항목은 상당한 차이를 보였다. 이러한 모의결과를 바탕으로 각 모형의 민감도 분석을 바탕으로 각 수질항목에 지배적으로 작용하는 매개변수를 정리하고 도표화 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.475-479
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• 2008

West Java 지역에 위치한 인도네시아 Citarum 강 유역은 자국의 효율적인 수자원관리를 위하여 매우 중요한 요충지에 해당하며 최근 통합수자원관리 프로젝트(ICWRMP)를 통하여 활발한 투자와 개발이 행해지고 있는 곳이다. West Tarum Canal은 Jatiluhur 댐 하류단에 위치하여 자카르타시의 생공용수를 공급을 담당하고 있으며 저수지 방류수와 더불어 Cibeet 강, 그리고 Cikarang 및 Bekasi 강이 차례로 유입되면서 부족한 용수를 충당하게 된다. 건설초기에는 풍부한 수량과 양호한 수질을 확보하여 효율적인 용수공급이 이루어졌으나 주변지역 산업개발에 따른 인구 및 오염원 증가, 주민들의 무분별한 취수로 말미암아 이 지역의 수질악화가 날로 심각해지는 상황이다. 특히 Bekasi강은 도심부를 포함하고 있어 이 지역으로부터 배출되는 오염물질의 영향이 WTC의 수질에 가장 큰 영향을 미치게 된다. 수질모의는 Qual2E-Plus 모형을 이용하여 수행하였으며 이를 기반으로 시나리오를 구성, 오염정도가 심각한 Cikarang 강과 Bekasi강에 사이폰 시설을 도입 현재 운영중인 Weir 시설을 대체함으로써 얻을 수 있는 수질개선효과를 검토한 결과 Bekasi 강의 경우 10%, Cikarang 및 Bekasi강에 동시에 도입하였을 경우 12%의 수질 개선 효과가 있는 것으로 분석되었다. 한편 오염부하량이 가장 높은 Bekasi강 유역에 환경기초 시설을 도입함으로써 기대할 수 있는 수질개선효과는 처리시설의 효율에 따라 16% 에서 최고 48%에 달하는 것으로 분석되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.6 s.155
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• pp.505-515
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• 2005

Two representative river water quality models have been compared in this paper. The steady water quality model, QUAL2E, and the unsteady model, CE-QUAL-RIV1, have been chosen for comparative simulations. Under same reaction coefficients and boundary conditions, the water quality of the Geum river below the Daechung dam has been simulated using two different models, and the water quality equations are compared each other. Since basic model algorithm is very close, the input data required for model run is very similar. Upon the simulation under steady condition, the results of two models show very good agreement especially for BOD, DO, and $NH_3-N$, while the results of specific constituent such as dissolved P is quite different. As a result, dominant water quality parameters to compute each corresponding water quality variables are summarized and tablized through the sensitivity analysis.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.31-39
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• 2007

In this study we developed a turbidity management system to support the operation for effective turbid water management. The decision-making system includes various models for prediction of turbid water inflow, effective reservoir operation using the selective withdrawal facility, analysis of turbid water discharge in the downstream. The system is supported by the intensive monitoring devices installed in the upstream rivers, reservoirs, and downstream rivers. SWAT and HSPF models were constructed to predict turbid water flows in the Imha and Andong catchments. CE-QUAL-W2 models were constructed for turbid water behavior prediction, and various analyses were conducted to examine the effects of the selective withdrawal operation for efficient high turbid water discharge, turbid water distribution under differing amount and locations of turbid water discharge. A 1-dimensional dynamic water quality model was built using Ko-Riv1 for simulation of turbidity propagation in the downstream of the reservoirs, and 2-dimensional models were developed to investigate the mixing phenomena of two waters discharged from the Andong and Imha reservoirs with different temperature and turbidity conditions during joint dam operation for reducing the impacts of turbid water.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.23 no.2
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• pp.228-235
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• 2007

For efficient turbid water withdrawal in the Imha reservoir, a selective withdrawal facility was recently installed and operated during summer season of year 2006. In this research, CE-QUAL-W2 model was utilized to assess the efficiency of the selective withdrawal facility, in comparison with the original surface withdrawal, on turbid water management. Model calibration was carried out using data observed at four automatic monitoring stations in the reservoir. It was found that the model appropriately simulated, with the RMSE less than 5.2 NTU, the observed vertical and horizontal distributions of water temperature and turbidity as well as the location of maximum turbid water at each monitoring station. The analysis results showed that selective withdrawal is more effective in removing high turbid water than surface withdrawal as selective withdrawal contributed to reducing $35Mm^3$ of high turbidity water (> 100 NTU) in the reservoir by increasing outflows of high turbid water. Therefore, effective management of turbid water in the reservoir can be achieved by changing locations of intake depending on turbid water distribution conditions. The results of this study will provide some basic information for establishing better operation strategies to cope with turbid water problems.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.8 s.157
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• pp.655-664
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• 2005

A real-time monitoring and modeling system (RTMMS) for rainfall-induced turbidity flow, which is one of the major obstacles for sustainable use of reservoir water resources, is under development. As a prediction model for the RTMMS, a laterally integrated two-dimensional hydrodynamic and water quality model, CE-QUAL-W2 was tested by simulating the temperature stratification, density flow regimes, and temporal and spatial distributions of turbidity in a reservoir. The inflow water temperature and turbidity measured every hour during the flood season of 2004 were used as the boundary conditions. The monitoring data showed that inflow water temperature drop by 5 to $10^{\circ}C$ during rainfall events in summer, and consequently resulted in the development of density flow regimes such as plunge flow and interflow in the reservoir. The model showed relatively satisfactory performance in replicating the water temperature profiles and turbidity distributions, although considerable discrepancies were partially detected between observed and simulated results. The model was either very efficient in computation as the CPU run time to simulate the whole flood season took only 4 minutes with a Pentium 4(CPU 2.0GHz) desktop computer, which is essentially requited for real-time modeling of turbidity plume.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.563-567
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• 2004

During drought season, the self-purification capacities of the four major rivers in Korea are significantly controlled by environmental maintenance flows supplied from the mid- or upstream large dams. Therefore, it is obviously important to operate the dams considering not only water quantity aspects but also conservation of downstream water quality and aquatic ecosystems. Mathematical water quality models can be efficiently used to serve as a decision support tool for evaluating the effects of operational alternatives of upstream dams on the downstream aquatic environment. In this study, an unsteady one-dimensional water quality model, KORIV1-WIN was developed based on the theoretical and numerical algorithms for hydrodynamics and water quality simulations of CE-QUAL-RIV1. It consists of hydrodynamic(KORIV1H) and water quality(KORIV1Q) modules, and pre- and post-processors for input data preparations and output displays. The model can be used to predict one-dimensional hydraulic and water quality variations in rivers with highly unsteady flows such as dam outflow change, rainfall-runoff, and chemical spill events.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1698-1702
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• 2009

효과적인 저수지 수질관리를 위해서는 신뢰도 높은 수리 및 수질모델이 필요하며, 이러한 모델의 성능은 다양한 수문사상에 대하여 적용함으로써 검증할 수 있다. CE-QUAL-W2 모델(이후 W2)은 횡방향 평균 2차원 수리 수질 해석 모델로써 수체의 길이에 비해 폭이 상대적으로 좁고 수심이 깊은 우리나라 대부분의 저수지 지형에 적합한 모델이다. 본 연구의 목적은 기존 연구에서 가뭄년인 2001년과 평수년인 2004년 수문사상에 대하여 보정한 대청호 W2 부영양화모델을 최근 평수년인 2006년과 가뭄년인 2008년을 대상으로 검증하는데 있다. 모델의 검증은 물수지, 수온성층 구조 변화, 부영양화 해석에 중점을 두었으며, 실측자료와 모의결과의 적합성 비교 평가는 결정계수값$(R^2)$, AME(absolute mean error)와 RMSE(root mean square error)를 이용하였다. 저수지 물수지의 적합성을 검증하기 위하여 모의수위와 실측수위를 비교한 결과, $R^2$값이 2006년과 2008년에 각각 0.9945, 0.9972로 나타나 신뢰도가 높은 것으로 확인되었다. 계절별 성층구조 변화 모의 성능을 검증하기 위해 회남수역과 댐 앞 지점에서 수심별 수온의 모의값과 실측값을 비교하였다. 2006년의 경우 모델은 홍수기 동안 안정적으로 수온 성층현상을 모의하였으나, 댐 앞 지점에서 수온 약층이 형성된 구간에서 실측값과 다소 편차를 보였으며, 오차크기는 AME가 $0.561\sim2.088^{\circ}C$, RMSE는 $0.797\sim2.762^{\circ}C$범위였다. 반면, 가뭄년인 2008년에는 전 기간에 걸쳐 모두 안정적으로 저수지 수온 성층현상을 모의하였으며, 오차크기는 AME $0.413\sim1.162^{\circ}C$, RMSE $0.546\sim1.415^{\circ}C$ 범위였다. 조류의 생산성이 높은 표층에서 T-N, T-P 및 Chl-a 농도 모의결과를 장계교, 대정리, 회남대교, 댐 앞, 추동취수탑 및 문의취수탑에서 시계열로 실측값과 비교 검증한 결과, T-N과 T-P는 2006년과 2008년 모두 모든 비교 지점에서 모의값과 실측값의 시계열 변동이 매우 잘 일치하였으며, 홍수기 이외 기간에는 큰 변동 폭을 보이지 않았다. 그러나 기존 연구에서 확인된 바와 같이 7월 이후부터 T-P 모의값이 실측값을 과대 산정하는 경향을 보였는데, 그 원인은 산소 결핍상태에서 저니층에서 용출되는 철(Fe) 또는 망간(Mn)과 같은 이온 성분이 인과 흡착하여 침전되는 기작이 모의과정에 적절히 반영되지 않은 것이 원인으로 판단된다. 조류(Chl-a)농도의 경우, 2006년과 2008년에 모든 지점에서 모델은 조류의 발생과 시계열 변화를 적절히 모의하였으나, 2008년 1월부터 8월까지 댐 앞과 추동 및 문의취수탑에서는 모의값이 실측값을 과대 산정하는 경향을 보였다. 이는 해마다 그리고 계절별로 우점하는 조류 종이 상이한 반면, 모델에서는 이에 대한 매개변수를 적절히 고려하지 못한 것이 원인으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.419-424
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• 2006

대청호로 유입하는 탁수의 감시와 저수지내의 시공간분포를 예측할 수 있는 실시간 탁수감시 및 예측시스템(RTMMS)을 개발하였다. RTMMS는 탁도와 수온 등 실시간 계측자료를 데이터베이스에 저장.조회하는 실시간 감시(Realtime Monitoring), 2차원 탁수예측 수치모델의 입력자료 생성(Input Data), 탁수예측 수치모델의 수행 (W2 Run), 모의결과의 조회 및 저수지 운영 시나리오별 탁수조절 효과분석을 위한 후처리 (Post-Process) 기능을 제공한다. 시스템의 GUI 화면은 개별 기능을 탭 형식으로 제공하여 사용자가 순차적으로 자료조회와 모델수행 그리고 결과분석을 쉽게 수행할 수 있도록 설계하였다. RTMMS는 강우사상 동안 유입하천의 수온예측을 위해 대기기온, 이슬점온도, 하천유량자료를 독립변수로 이용하는 다중회귀모델(DMR)을 사용하며, 탁도 예측은 유량과 SS 부하량의 상관관계를 이용하는 탁도예측모델(QLM)을 사용한다. 저수지로 유입한 탁수의 밀도류 거동과 시공간적인 탁도분포 예측은 2차원 횡방향 평균 수리 수질해석 모형인 CE-QUAL-W2를 채택하였다. 개발된 시스템은 2004년 홍수기를 대상으로 시범적용 하였으며, 그 결과를 실측자료와 비교하여 제시하였다. RTMMS는 저수지 탁수발생 현황조회, 취수원 도달시간 및 지속기간, 밀도류와 전도현상을 고려한 시공간 분포 예측, 발전 및 수문방류, 선택취수 등 다양한 저수지운영 시나리오에 따른 상.하류 영향 분석, 용수 이용자에게 탁도 예측정보의 제공 등 탁수를 고려한 저수지운영 의사결정지원 도구로써 매우 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.