• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.8 no.4
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• pp.23-32
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• 1988

The rates of infiltration contributed to the flow fo water in an unconfined aquifer under the partially penetrated stream at an ungaged station and the corresponding base flow in channel are coupled by using the hydraulic and/or hydrologic characteristics obtained from the geomorphologic and soil maps. For the determination of groundwater flow, the linearized model which is originally Boussinesq's nonlinear equation is applied in this study. Also, a stream flow routing model for base flow in channel is based on a simplification of the Saint-venant. The distributed runoff model with piecewise spatial uniformity is presented for obtaining its solution based on a finite difference technique of the kinematic wave equations. The method developed in this study was tested to the Bocheong watershed(area : $475.5km^2$) of the natural stream basin which is one of tributaries in Geum River basin in Korea. As a result, it is suggested that the rationality of hydro-graph separation according to a wide variability in hydrogeologic properties be worked out as developing the physically based subsurface model. The results of the present model are shown to be possible to simulate a base flow due to an arbitrary rate of infiltration for ungaged basins.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.5
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• pp.515-528
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• 1998

A quasi-two-dimensional model for simulating the flood plain flow is developed. The model consists, in general, of a multiply-connected network which combines the main channel and two-dimensional flood plain cells. The main channel flow is described by the Saint Venant equations for one-dimensional unsteady flow, and the flood plain flow by the cell continuity and river-or weir-type stage-discharge relations between flood plain cells. The implicit algorithm for unsteady flow in looped channel network is extended to incorporate the flood plain flow. To verify the performance of the model, it is applied to three test problems, and sensitivities to various model parameters are analyzed. It turns out that the present model gives more accurate result than that by Cunge (1975) as the shape of cross section becomes more complex and irregular. Not only the inundation of water from the main channel but the return flow from the flood plain is successfully simulated.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.6
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• pp.787-796
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• 2002

Hydraulic flood routing was performed for unsteady flow in a natural river using Preissmann scheme. A Log-Pearson Type-Ⅲ hydrograph is chosen arbitrarily as the upstream boundary condition and lateral inflow hydrographs for sensitivity analysis. For the application with an actual river system, upstream and lateral inflow hydrographs were estimated by the linear reservoir model and the Manning's equation was used as the downstream boundary condition. The unsteady flow model using the linear reservoir model as the inflow hydrographs was applied to Bochung stream basin and gives good results, and is approved to be used for the runoff prediction. As results of the sensitivity analysis, the proposed model may help to estimate the roughness coefficients when using the unsteady flow model with lateral inflow combined with the linear reservoir model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.709-713
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• 2008

관로의 수리학적 홍수추적은 정확성을 기할 수 있다는 장점이 있으나 2차원 해석을 할 경우 광범위한 관망의 개별적인 계산이 요구되어 계산시간이나 수월성 측면에서 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 2차원 관망을 1차원으로 전환시키는 방법인 등가하천 개념을 도입하여 도시유역의 유출량 산정에 있어서 여러 지선들을 개별적으로 모의하지 않으면서도 실제 존재하는 지선들의 효과를 고려할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다. 등가하천 개념의 관망 적용을 통해 등가관로의 수리기하조건을 유도하였으며 이를 이용하여 관망 간략화 홍수추적을 수행하였다. 등가관로 홍수 추적을 위해 Saint-Venant 방정식에서 유도된 비선형 확산파 방정식이 사용되었으며 이의 수치모의를 위해 양해법을 이용하였다. 본 연구에서는 등가하천 개념 적용을 통해 결정된 군자배수구역의 등가관로 수리매개변수인 파속 및 확산계수를 이용하여 확산파 방정식에 의해 홍수추적을 실시하였고, 그 결과를 SWMM에 의한 2차원 관망 해석결과와 비교하였다. 검토결과 등가관로를 통한 홍수추적결과가 실제 관망분포를 그대로 고려했을 경우를 잘 재현하는 것으로 나타나 등가하천개념의 도시유역 적용성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1088-1092
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• 2005

하도에서의 홍수추적시 유역내의 지류 혹은 지표 및 지하수등은 추적대상이 되는 하도구간내에서 측방유입량의 되어 유출수문곡선의 첨두유량, 첨두시간, 수문곡선의 형태등에 영향을 주므로 정확한 산정이 필요하며, 직접유출수문곡선에서 측방유입량은 지표유출에 의해 발생하므로 강우발생시 유역에서 하도까지 걸리는 도달시간의 산정이나 측방유입속도의 결정이 필요하다. 기존의 강우-유출 수문모형은 지표수흐름의 복잡한 메카니즘 및 수리특성을 규명하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 관측유입수문곡선 및 유출수문곡선을 이용하여 측방유입량을 산정하고, 하도구간으로 유입되는 기지의 측방유입량으로부터 수리학적 홍수추적을 위한 지배방정식인 Saint-Venant방정식의 수치해법중 하나인 양해법에 diffusing scheme을 적용하였다. 또한 하도 전구간에 동일한 측방유입속도로 유입될 경우와 하도중심을 기점으로 상류부와 하류부로 구분하여 두 구간의 측방유입속도가 다른 두가지 경우에 대해 측방유입속도를 역추정하였으며, 계산 유출 수문곡선과 관측 유출수문곡선을 비교$\cdot$분석함으로써 구성한 홍수추적모형에 대한 정확성과 타당성, 적용 가능성등을 검증하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.97-97
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• 2023

최근 재해분야에서 인공신경망(ANN), 기계학습(ML), 딥러닝(DL) 등 AI 기술이 활용성이 점차 증가하고 있으며, 센싱정보와 연계한 시설물 안전관리, 원격탐사와 연계한 재해감시(녹조, 산사태, 산불 등), 수문시계열(수위, 유량 등) 예측, 레이더·위성강수 자료의 보정과 예측, 상하수도 관망누수예측 등 다양한 분야에서 AI 기술이 적용되고 그 활용성이 검증된 바 있다. 본 연구에서는 ML, DL, 물리기반신경망(Pysics-informed Neural Networks, PINNs)을 이용한 다양한 재해분석 사례를 소개하고, 그 활용성과 한계에 대해서 논의하고자 한다. 주요사례로는 (1) SAR영상과 기계학습을 이용한 재해피해지역(울진 산불) 감지, (2) 국가 디지털 정보를 이용한 산사태 위험지역 판별(인제 산사태) (3) 기계학습 및 딥러닝 기법을 이용한 위성강수 자료의 보정·예측 및 유출해석, (4) 수리해석을 위한 수치해석분야에서의 PINNs의 적용성(1차원 Saint-Venant 식 해석) 평가 연구결과를 공유한다. 특히, 자료의 입·출력 자료만으로 학습된 인공신경망 모형 대신 지배방정식(물리방정식)을 만족하도록 강제한 PINNs의 경우, 인공신경망 모형보다 우수한 모의능력을 보여주었으며, 향후 복잡한 수리모델링 등 수치해석분야에서 그 활용가능성이 매우 높을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.174-174
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• 2021

지표면에서 소규모의 요철로 이루어진 미세지형 (Micro Topography)은 자연 지형의 일반적인 특징이다. 지표면에서의 흐름해석 시 이러한 미세지형에 의한 효과를 정확히 고려하기 위해서는 고해상도의 지형격자를 사용하여야 하나, 대부분의 지표유출모델은 미세지형이 존재하지 않는 저해상도의 거친 표면으로 간주함으로써 바닥 마찰 효과를 증가시켜 미세지형에 의한 영향을 대략적으로만 반영한다. 본 연구에서는 보다 정확한 강우-유출 및 유사-유출 해석을 목적으로 고해상도의 지형격자를 사용하여 미세지형을 포함한 건조 및 반건조 지대에서의 흐름을 수치적으로 모의하였다. 미세지형의 형태는 마루와 골 사이가 직선으로 이루어진 파동의 형태로 이상화 하였으며, 파동의 진폭과 파장을 조절하여 다양한 형태의 미세지형을 고려하였다. 수치모형은 흐름의 움직임에 대한 Saint-Venant 방정식과 침식 및 유사이송에 대한 Hairsine-Rose 방정식을 함께 계산하는 통합모형인 tRIBS-FEaST를 사용하였다. 수치 모의 결과에서 나타난 미세지형의 핵심 영향은 최대 유량 및 유사량 도달시간의 지연, 유사 입자 크기별 유사-유출량 증감, 그리고 하천 유출(stream flow)의 생성이었다. 또한, 미세지형의 형태에 따라 미세지형과 강우-유출 및 유사-유출 사이에 비례 혹은 반비례 관계가 성립함을 보였다. 수치 모의 결과를 종합적으로 검토하여 미세지형이 강우-유출과 유사-유출에 미치는 영향에 대해 논의하였으며, 기존 Manning 거칠기 계수를 통한 해석 방법의 적부를 판단하였다.

• Water for future
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• v.27 no.4
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• pp.95-104
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• 1994

The sinuosity model has been developed to simulate to developed to simulate the floodwave in meandering channels by solving the extended Saint-Venant equation with the Preissmann scheme. The suggested model is compared with three conventional floodplain routing methods in terms of governing equations, mass conservation error and floodwave analysis. The sinuosity model produces the mass conservation error of 1.5-1.8%, however the separate channel model produces 9.1% and 27.4% for sinuosity of 1.5 and 2.0, respectively. The model has been used to simulate flow in an idealized meandering river with a floodplain. The attenuation ratio and the travel time ratio are found to increase as the floodplain roughness and width increase and as the sinuosity factor decreases. The model is expected to contribute the floodwave analysis in sinuous channel with compound corss sections.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.73-73
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• 2016

1차원 Saint-Venant 방정식을 이용한 동력학적 부정류 계산모형은 하도의 지형과 흐름에 대한 물리적 특성을 잘 반영하고 있지만 하폭이 좁고 경사가 큰 하천에서는 해의 안정성 문제를 갖고 있기 때문에 홍수 예 경보를 목적으로 하는 하도추적 방법으로 항상 적합하다 할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 동력학적 부정류 계산모형의 대안으로서 확산파 모형의 수치해법으로 볼 수 있는 Muskingmum-Cunge 모형을 남한강에 적용하여 분포형 매개변수를 추정하는 방법을 제시하였다. 먼저 남한강의 상류인 충주 조정지댐부터 여주 수위관측소까지 가용한 각각의 횡단면에 대해 최심하상고에서 제방고까지 다양한 수위를 가정하고 수면폭과, 통수단면적 그리고 동수반경을 계산한 후 Manning 식을 이용하여 유량을 산정한다. 이때 각 단면별로 유량에 대한 통수단면적과 수면폭에 대하여 회귀분석 방법을 이용해 단면별 매개변수를 추정한다. 추정된 매개변수를 Muskingum-Cunge 모형에 적용하여 상류로부터 하류까지 각 단면별로 하도추적을 수행한다. 계산된 결과는 HEC-HMS Musking-Cunge 모형과 첨두유량의 크기 및 무차원 RMS 등을 비교하였을 때 동력학적 모형의 계산결과에 잘 일치함을 알 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.2
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• pp.139-151
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• 2010

A quasi-two-dimensional unsteady flow model was developed for simulating the flow in a river system including artificial storage pockets with side weirs. It is a multiply-connected network which combines channels and storage pockets. The channel flow is described by the one-dimensional Saint Venant equations, and the weir overflow flow by the cell continuity and stage-discharge relations. The model was applied to the Imjin river system including six artificial storage pockets. Design flood peak reduction due to storage pockets is not sensitive to the side weir discharge coefficient. Storage pockets downstream are less effective than upstream ones in reducing peak stage as the backwater effect becomes more dominant. Simulated flood control effect is highly sensitive to the roughness coefficient. The uncertainty due to the roughness coefficient increases as the weir crest elevation gets higher. Because the best design alternative varies with the roughness coefficient, proper estimation of it is essential to the design of side weirs. Moreover, uncertainty of the estimation needs to be considered in the design process.