• 한국물환경학회지
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• 제25권1호
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• pp.48-57
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• 2009

A two-dimensional (2D), laterally-averaged hydrodynamic and water quality model, CE-QUAL-W2 was applied to evaluate the performance on simulating the effect of flushing from Daecheong Reservoir on the downstream water quality variations during the flushing events held on November, 2003 and March, 2008. The hydraulic and water quality simulation results were compared with field measurement data, as well as a one-dimensional (1D), unsteady model (KORIV1) that revealed limited capability in the previous study due to missing the resuspension process of river bottom sediments. The results showed that although the 2D model made satisfactory performance in reproducing the temporal variations of dissolved matters including phosphate, ammonia and nitrate, it revealed poor performance in simulating the increase of biological oxygen demand and suspended sediment (SS) concentrations during the passage of the flushing flow. The reason of the error was that the resuspension process of the 2D model is only the function of shear stress induced by wind. In reality, however, as shown by significant correlation between bottom shear stress ($\tau$) and observed SS concentration, the resuspension process can be significantly influenced by current velocity in the riverine system, especially during flushing event. The results indicate that the resuspension of river bottom materials should be incorporated into the water quality modeling processes if $\tau$ is greater than a critical shear stress (${\tau}_c$) for better simulation of flushing effect.

• 자원환경지질
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• 제49권3호
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• pp.225-242
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• 2016

암석 물리(rock physics)는 암석의 물성과 탄성파 자료의 정량적인 연결 고리로서 저류암 특성화와 모니터링 등에 적용되는 중요한 도구이다. 암석 물리를 기반으로 시추공 검층 자료로부터 공극 유체와 구성 성분이 다양한 암석의 성질을 대표하는 유효 탄성 계수(effective elastic constants)를 모델링하여 탄성파 자료에 적용함으로서 탄성파 자료전체에 대한 저류암 분포와 공극 유체를 유추할 수 있다. 본 보고에서는 먼저 Voigt, Reuss, Hashin-Shtrikman의 유효 탄성 계수 한계값과 Gassmann 방정식을 이용한 유체 치환에 대해서 설명한 후에 공극률이 비교적 높은 저류 사암에 널리 적용되는 접촉(contact) 암석 물리 모델들을 소개했다. 그리고 접촉 암석 물리 모델 중에서 분포 깊이가 어느 정도 일정하고 공극률이 비교적 높은 사암에 적합한 것으로 알려진 일정 교결량(constant-cement) 모델을 북해 유전의 검층 자료에 적용하여 암석 물리 견본(rock physics template)을 완성했다. 마지막으로 이 암석 물리 견본과 현장 2D 탄성파 자료의 중합전 역산 결과로부터 이 유전의 저류암과 덮개암, 공극 유체 분포를 예측해 보았다.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.367-381
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• 2019

We investigate pore pressure conditions and reservoir compaction associated with oil and gas production using 3 different permeability models, which are all based on one-dimensional radial flow diffusion model, but differ in considering permeability evolution during production. Model 1 assumes the most simplistic constant and invariable permeability regardless of production; Model 2 considers permeability reduction associated with reservoir compaction only due to pore pressure drawdown during production; Model 3 also considers permeability reduction but due to the effects of both pore pressure drawdown and coupled pore pressure-stress process. We first derive a unified stress-permeability relation that can be used for various sandstones. We then apply this equation to calculate pore pressure and permeability changes in the reservoir due to fluid extraction using the three permeability models. All the three models yield pore pressure profiles in the form of pressure funnel with different amounts of drawdown. Model 1, assuming constant permeability, obviously predicts the least amount of drawdown with pore pressure condition highest among the three models investigated. Model 2 estimates the largest amount of drawdown and lowest pore pressure condition. Model 3 shows slightly higher pore pressure condition than Model 2 because stress-pore pressure coupling process reduces the effective stress increase due to pore pressure depletion. We compare field data of production rate with the results of the three models. While models 1 and 2 respectively overestimates and underestimates the production rate, Model 3 estimates the field data fairly well. Our result affirms that coupling process between stress and pore pressure occurs during production, and that it is important to incorporate the coupling process in the permeability modeling, especially for tight reservoir having low permeability.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.1-12
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• 2018

The objectives of this study were to develop a system linking hydrologic and water quality models considering the mechanisms of agricultural reservoir and paddy cultivation and to evaluate whether the developed system simulates hydrologic and water quality processes better than a hydrologic model that do not consider the mechanisms. The system consisted of Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) as a watershed model, Module-based hydrologic Analysis System for Agricultural watersheds (MASA) as reservoir water balance model, and Chemical, Runoff and Erosion from Agricultural Management System-Paddy (CREAMS-PADDY) as a hydrologic and water quality model for paddy fields. This study carried out on the Seolseong-Cheon watershed in Icheon, and the water level and water quality had been monitored for two years at the outlet of the watershed. According to the results of this study, the performance of the simulation using HSPF-MASA-CREAMS-PADDY system was better than others, but they did not show a statistically significant difference. This seemed to be due to the uncertainty of the farming data and the water quality data of the reservoir. Therefore, if accurate input data for the system is obtained, HSPF-MASA-CREAMS-PADDY system could be used to model an agricultural watershed to obtain more realistic results. The results of this study could be utilized to the modeling of agricultural watersheds in Korea where paddy rice cultivation is dominant.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.77-86
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• 2012

This study was aim to predict future land-cover changes and to analyze regional land-cover changes in irrigation areas and agricultural reservoir watersheds under climate change scenario. To simulate the future land-cover under climate change scenario - A1B of the SRES (Special Report on Emissions Scenarios), Dyna-CLUE (Conversion of Land Use Change and its Effects) was applied for modeling of competition among land-use types in relation to socioeconomic and biophysical driving factors. For the study areas, 8 agricultural reservoirs were selected from 8 different provinces covering all around nation. The simulation results from 2010 to 2100 suggested future land-cover changes under the scenario conditions. For Madun reservoir in Gyeonggi-do, total decrease amount of paddy area was a similar amount of 'Base demand scenario' of Water Vision 2020 published by MLTMA (Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs), while the decrease amounts of paddy areas in other sites were less than the amount of 'High demand scenario' of Water Vision 2020. Under A1B scenario, all the land-cover results showed only slight changes in irrigation areas of agricultural reservoirs and most of agricultural reservoir watersheds will be increased continuously for forest areas. This approach could be useful for evaluating and simulating agricultural water demand in relation to land-use changes.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권1호
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• pp.57-70
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• 2020

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 섬진강유역과 영산강유역을 대상으로 유역간 물이동 모델링을 수행하였다. 먼저, 영산강과 섬진강유역에 대해 SWAT 모형을 구축하였고 저수지 운영 매개변수 WURESN(Water Use Reservoir Withdrawn)과 Inlet 기능을 이용하여 섬진강유역의 주암댐에서 영산강유역의 광주천으로의 물이동 모델링을 수행하였다. 섬진강유역의 주암댐과 영산강유역의 마륵 수위관측소의 2005년~2017년까지의 댐 방류량, 저수량 그리고 도수유량 자료를 이용하여 SWAT모형의 검보정을 하였다. 주암댐 검보정결과의 평균 RMSE, NSE, R²는 각각 2.22 mm/day, 0.62, 0.86로 나타났고 마륵 관측소는 각각 1.38 mm/day, 0.69, 0.84로 나타났다. 유역간 물이동에 의한 하류의 영향을 평가하기 위해, 영산강유역내 다기능보 2개(승촌보, 죽산보)와 섬진강유역의 곡성과 구례 수위관측소를 선택하여 검보정을 진행하였다. 승촌보, 죽산보, 곡성 및 구례 관측소의 검보정 결과에 대한 평균 RMSE, NSE, R²는 각각 1.49~2.49 mm/day, 0.45~0.76, 0.81~0.90로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2B호
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• pp.113-121
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• 2012

유역에서 집중호우가 발생하였을 경우 저수지 내로 고탁수층이 유입된다. 본 연구에서는 성층저수지로 유입된 고탁수층에 대한 선택취수 탁수배제 능력을 검토하기 위하여 3차원적인 접근흐름에 대한 현장실험 및 수치해석 연구를 수행하였다. 다항목수질모니터링시스템(YSI6600EDS)과 초음파유속계(YSI6600ADV)을 이용하여 선택취수시의 온도, 탁도 및 유속분포를 측정하였다. 3차원 모형인 FLOW-3D를 이용하여 저수지 내 취수탑 주변에서 유동형태를 예측하였으며, 현장실험에서의 유속 측정값과 비교분석한 결과 연직유속분포를 잘 모의함을 확인할 수 있었다. 또한 관측 자료들을 분석한 결과에 의하면 표면 취수에 비해 저층 선택취수를 수행하는 것이 고탁수층에 대한 저수지내 탁도 배제능력이 46% 증가하는 것으로 나타났다. 3차원 수치모의 해석결과, 표면취수에 비하여 중층취수를 하는 경우에는 저수지내 탁도 배제능력이 10% 증가하였고, 저층취수를 하는 경우에는 30% 증가하였다. 따라서 저수지 내 고탁수를 배제하기 위해서는 중층 또는 저층의 선택취수를 수행하는 것이 탁수배제 능력 면에서 우수한 것으로 분석되었다. 또한 수치효율이 매우 높은 1차원 SELECT 모형에서도 유사한 결과를 보여 주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.521-531
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• 2003

용담호의 주요 유입 지류를 대상으로 1998년 12월부터 1999년 10월까지 매월 1회 측정된 수질농도 자료와 1999년 6원 강우시 3차에 걸쳐 4시간 간격의 집중 수질 측정 자료를 이용하여 강우의 영향을 고려한 월별 가중 평균 농도를 산정하였다. 연중 오염물질 유입부하를 산정하기 위하여 10 mm 이상의 강우가 발생하였을 경우 유역의 표면유출 및 오염물질 농도가 심각하게 증가한다고 가정하고, 강우시 측정된 수질농도 측정치를 적용하였으며, 10 mm 이하의 강우가 발생한 경우에는 건기시에 측정된 수질 농도를 적용하였다. 산정된 월평균 수질농도는 수질모의를 위한 경계농도로 입력되어 용담호의 수질 모의를 실시하였으며 건기시 측정된 수질 농도를 수질 모의에 적용한 결과와 비교하였다. 강우의 영향을 고려할 경우 호내 평균 BOD, TN, TP 농도는 각각 70%, 5% 그리고 27% 가량 증가하는 결과를 나타냈다. 우리나라는 기후 특성상 연중 강우의 약 70% 가량이 하절기에 집중되므로 이 기간 동안에 상당량의 오염물질이 수계내로 유입되며 오염부하량 산정시 이에 대한 고려가 반드시 필요하나 일반적인 수질측정은 주로 건기시에 이루어지므로 수질 모의를 위한 입력자료로 사용될 때 정확한 모의 결과를 얻을 수 없다. 따라서 건기시와 우기시 수질 측정을 통한 실제 유입 농도의 산정은 수질모델의 적용에 있어서 신뢰도의 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.655-664
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• 2005

저수지를 통한 수자윈의 지속적 확보와 이용에 걸림돌이 되고 있는 탁수의 장기발생문제를 기술적으로 해결하고자 실시간 탁수 감시와 예측시스템(RTMMS)을 구축 중이며, 2004년 홍수기 동안 대청호를 대상으로 유입하는 탁수의 수리 및 수질특성을 조사하고 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질모형인 CE-QUAL-W2(W2)를 적용하여 탁수의 밀도류 거동과 시${\cdot}$공간적 분포를 예측하고 실측값과 비교하여 모형의 적용가능성을 평가하였다. 강우사상 동안 하천 수온은 $5{\sim}10^{\circ}C$ 정도 하강하였으며 탁수가 저수지내에서 밀도류를 형성하는 원인으로 작용했다. 적용된 W2모형은 수온의 성층구조 변화와 탁수의 침강점, 도달시간, 중층밀도류 두께 등 탁수의 거동특성을 비교적 잘 모의하였다. 그러나 국부적으로 탁수가 위치한 중층과 탁수 유입 전에 형성되었던 전이층에서 수온과 탁도의 모의값과 실측값이 유의할 만한 오차를 보였다. 펜티엄급 PC(CPU 2.0GHz)로 홍수기 전체기간 모의에 소요된 시간은 약 4분으로써 모형은 계산의 효율성 측면에서 실시간 모의에 적합한 것으로 평가된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.11-22
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• 2009

장기유출 해석은 저수지와 댐의 용량 결정, 가뭄대책 수립, 하천유지유량 결정 등의 이수계획과 용수공급을 위한 댐 및 저수지의 물 관리, 수리권의 허가 및 조정, 용수 분쟁 조정 등의 하천 물 관리 실무와 하천, 호소의 수질예측 등에도 필수적이다. 이를 위해 수문학자들은 수자원관리를 목적으로 강우-유출 모형을 가장 널리 이용하고 있으나 실제 유역 내에 위치하고 있는 댐과 저수지 등과 같은 인위적 저류시설물에 대한 고려가 미흡한 실정이다. 각 저류시설물의 수용 및 방류 능력은 국부적으로는 저수지 하류에, 광역적으로는 유역 전체에 상당한 영향을 미칠 수 있으며 이러한 관점에서 볼 때 강우-유출 모형을 이용하여 유출해석 시 유역 내 포함된 저수지나 댐과 같은 시설물을 고려하여 모형을 구성하는 것이 타당하다. 본 연구에서는 과거 집중호우 등으로 홍수피해를 경험한 바가 있으며 농업용 저수지가 다수 위치한 안성천 유역을 대상으로 농업용 저수지가 유출해석에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 본 연구에서는 현재 홍수조절 능력에 대한 논란이 일고 있는 안성천 유역의 농업용 저수지를 고려하여 준 분포형 강우-유출 모형인 SLURP 모형을 구성하고 농업용 저수지의 저류 효과에 따른 하류 지역에 대한 영향성을 검토하였으며, 유출해석 시 모형 내 저수지 반영 여부에 따른 차이에 대하여 비교 분석하였다. 모형 내 저수지를 고려하여 모의한 결과, 강우가 집중되지 않는 봄과 가을철에는 저류효과가 있는 것으로 나타났으나 강우가 매우 집중되는 시기에는 하류로의 유출이 더 크게 모의되어 저수지를 고려하지 않은 경우와 차이를 보였으며, 유황분석을 통해 저수지 유무에 따른 유량변동이 풍수량(95일)과 갈수량(355일)에서 특히 크게 분석되는 결과를 확인 할 수 있었다. 단, 본 연구에서 분석하고자 하는 기흥, 이동, 고삼과 금광 저수지의 자료는 안성천홍수예보시스템 개선(건설교통부, 2007b)에서 조사된 내용에 의거하여 각 저수지별 최대방류량을 입력 자료로 활용하였으므로 실제 저수지 운영에 따른 유출과 유황변동과는 차이가 있을 수 있음을 미리 밝히는 바이다.