• Computers and Concrete
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• 제33권5호
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• pp.559-572
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• 2024

Problems of under-sized dams (small dams with large basin area) could get worse under the global warming condition. This study evaluates the possible change of these problems with the Namgang Dam, an under-sized dam in Korea. For this purpose, first, this study simulates the dam inflow data using a rainfall-runoff model, which are then used as input for the reservoir operation. As a result, daily dam storage, dam release, and dam water supply are derived and compared for both past observed period (1973~2022) and future simulated period (2006~2099) based on the global warming scenarios. Summarizing the results are as follows. First, the inflow rate in the future is expected to be increased significantly. The maximum inflow could be twice of that observed in the past. As a result, it is also expected that the frequency of the water level reaching the high level is increasing. Also, the amount and frequency of dam release are to be increased in the future period. More seriously, this increase is expected to be concentrated on rather extreme cases with large dam release volume. Simply, the condition for flood protection in the downstream of the Namgang Dam is becoming worse and worse. Ironically, the severity of water shortage problem is also expected to become much worse. As the most extreme case, the frequency of no water supply was zero in the observed period, but in the future period, it becomes once every five years. Both the maximum consecutive shortage days and the total shortage volume are expected to become more than twice in the future period. To prevent or mitigate this coming problem of an under-sized dam, the only countermeasure at this moment seems to be its redevelopment. Simply a bigger dam with larger dam reservoir can handle this adverse effect more easily.

• 한국농공학회논문집
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• 제58권4호
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• pp.21-35
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• 2016

This study is to evaluate the applicability of SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model for multi-purpose dams and multi-function weirs operation in Namhan river basin ($12,577km^2$) of South Korea. The SWAT was calibrated (2005 ~ 2009) and validated (2010 ~ 2014) considering of 4 multi-purpose dams and 3 multi-function weirs using daily observed dam inflow and storage, evapotranspiration, soil moisture, and groundwater level data. Firstly, the dam inflow was calibrated by the five steps; (step 1) the physical rate between total runoff and evapotranspiration was controlled by ESCO, (step 2) the peak runoff was calibrated by CN, OV_N, and CH_N, (step 3) the baseflow was calibrated by GW_DELAY, (step 4) the recession curve of baseflow was calibrated by ALPHA_BF, (step 5) the flux between lateral flow and return flow was controlled by SOL_AWC and SOL_K, and (step 6) the flux between reevaporation and return flow was controlled by REVAPMN and GW_REVAP. Secondly, for the storage water level calibration, the SWAT emergency and principle spillway were applied for water level from design flood level to restricted water level for dam and from maximum to management water level for weir respectively. Finally, the parameters for evapotranspiration (ESCO), soil water (SOL_AWC) and groundwater level fluctuation (GWQMN, ALPHA_BF) were repeatedly adjusted by trial error method. For the dam inflow, the determination coefficient $R^2$ was above 0.80. The average Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) was from 0.59 to 0.88 and the RMSE was from 3.3 mm/day to 8.6 mm/day respectively. For the water balance performance, the PBIAS was between 9.4 and 21.4 %. For the dam storage volume, the $R^2$ was above 0.63 and the PBIAS was between 6.3 and 13.5 % respectively. The average $R^2$ for evapotranspiration and soil moisture at CM (Cheongmicheon) site was 0.72 and 0.78, and the average $R^2$ for groundwater level was 0.59 and 0.60 at 2 YP (Yangpyeong) sites.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권3호
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• pp.205-215
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• 2022

대기온실가스 증가로 인해 전지구 평균기온은 이미 1.0℃ 이상 상승했고 폭염, 가뭄, 홍수 등 극한 기상현상의 빈도는 점점 더 높아질 것으로 전망되고 있다. 본 연구에서는 전북·충청지역의 이·치수안전도 확보에 큰 역할을 하고 있는 용담댐의 기존 운영방식이 기후변화에 얼마나 취약한 지 의사결정 지표를 중심으로 평가하였다. 현실적인 기후 스트레스 테스트를 위해 GR6J 강우-유출 모형, Random Forests 댐운영 모형을 관측자료에 적합시켰고 추계학적 기법으로 생성된 294개의 기후스트레스 시계열을 모형에 입력해 연최대일방류량, 저수량신뢰도, 공급신뢰도의 변화를 분석하였다. 그 결과 2021~2040년 기간 용담댐 저수량신뢰도는 과도한 수준으로 증가할 것으로 전망되었고 이에 반해 공급신뢰도의 증가는 저수량 신뢰도에 미치지 못할 것으로 나타났다. 평균강수량과 강수변동성의 증가로 20년 빈도 연최대방류량은 50%의 확률로 43% 증가할 것으로 나타났다. 용담댐의 기존운영방식은 저수량 확보에 과도하게 치중되어 있는 것으로 판단되며 이 운영이 지속될 경우 용담댐 하류지역의 홍수위험은 더 가중될 것으로 예상된다.

• 한국환경생태학회:학술대회논문집
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• 한국환경생태학회 2004년도 학술대회지
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• pp.85-88
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• 2004

• 한국농공학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.103-111
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• 2012

Works for dam heightening plan have dual purposes: flood disaster prevention by securing additional storage volume and river ecosystem conservation by supplying stream maintenance flow. Now, the dam heightening project is in progress and there are 93 dam heightened reservoir. After the dam heightening project, 2.2 hundred million ton of flood control volume in reservoirs will be secured. Thus it is necessary to evaluate the effects of the dam heightening project on watershed hydrology and stream hydraulics, and resulting flood damages. This study was aimed to assess the impact of outflow from the dam heightened reservoir group on the Whangryong river design flood. The HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System) model was used for estimating flood discharge, while HEC-5 (Hydrologic Engineering Center-5) was used for reservoir routing. This study analysed flood reduction effect on 100yr and 200yr return periods about the before and after heightening of agricultural dams. Based on the results of this study, the reduction of flood peak discharge at downstream of the reservoir group was estimated to be about 41% and 53% for 100yr and 200yr frequencies, respectively.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권12호
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• pp.1195-1205
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• 2018

본 연구에서는 보령댐 유역($163.6km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델, GCM (General Circulation Model) 기후변화 시나리오와 다중회귀분석으로 산정한 미래 방류량을 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 물부족을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며, SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2007~2010)과 검증(2010~2016)을 실시하였다. 기후변화를 반영하기 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP (Representative Concentration Pathway)4.5와 RCP 8.5 시나리오를 SPI와 극한 가뭄지수로 분석하여 RCP 8.5 BCC-CSM1-1-M을 극한 가뭄 시나리오로 선정하였다. 2005년부터 2016년까지의 일별 관측자료로 다중회귀분석하여 월별 방류량 추정식을 만들었고, 1월부터 12월까지 각 식들의 결정계수 $R^2$는 0.57 이상으로 나타났다. 선정된 극한 가뭄 시나리오 기상자료를 방류량 추정식에 대입하여 미래기간 일별 방류량을 구축하였다. SWAT 수문평가 결과, S3 (2037~2046) 기간 봄철 저수량이 34.0% 감소하는 것으로 분석되었다. Runs 이론을 바탕으로 물부족의 심도를 구한 다음 재현기간에 따른 빈도해석을 하였다. 5~10년 빈도의 심도로 발생하는 물부족이 미래기간에 발생하는 빈도로 보령댐의 물부족을 평가하였다. 물부족 평가 결과, S3 (2037~2046) 기간에서 5~10년 빈도의 심도를 가지는 물부족이 기준기간(2007~2016) 보다 2회 더 발생하였으며 S3 (2037~2046)에 물부족 계획 수립이 필요하다고 판단하였다.

• 환경정책연구
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• 제9권2호
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• pp.41-55
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• 2010

댐은 사회전반에 걸쳐 많은 편익을 제공하고 있다. 이를 위해서는 일정수준 이상의 저수용량 확보가 필수적이다. 그러나 상류의 토사 유입으로 인하여 댐의 저수용량은 줄어들고 있는 실정이다. 전 세계적으로 5조 톤의 토사가 매년 댐 뒤에 쌓이는 실정이다. 강이 여러 지역에 걸쳐 흐르는 경우 상류의 농업에서 발생하는 토사는 장시간에 걸쳐서 지속적으로 발생하기 때문에 상류 농업종사자들은 관리를 소홀히 하는 경향이 있다. 특히 토사는 댐의 저수용량을 지속적으로 줄여 궁극적으로는 댐의 경제적 가치를 소멸시키는 효과가 있다. 따라서 상류 지역의 토사저감 노력과 함께 댐의 저수용량 확보가 급선무이다. 실증분석으로 나일강 상류의 수단 농업지역과 하류의 이집트 Aswan High Dam을 분석하였다. 실증분석 결과 상류 농업부문의 토사저감 노력과 댐의 토사제거 방안이 사회전체의 경제적 편익을 극대화하는 것으로 나타났다. 동태적 최적제어이론을 이용한 유역토사관리 모형에서 댐의 경제적 편익을 포함한 사회전체의 편익은 크게는 약 1,510억 달러로 추산되었다.

• 지질공학
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• 제30권3호
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• pp.279-288
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• 2020

샌드댐이란 하천의 횡단에 보 등을 설치하고 확보된 공간에 모래와 같은 투수성 재료와 물을 함께 채운 후, 공극내의 물을 저장하여 사용하기 위한 구조물이다. 주로 아프리카 케냐를 중심으로 많은 사례가 보고되고 있는 샌드댐에 관해 본 연구에서는 샌드댐의 구조적 안전과 취수량 증대를 위한 설계 방안을 제시하였다. 첫째, 샌드댐의 콘크리트 벽체의 안정성을 확보하기 위해 철근을 가시철근으로 연결, 시공의 편리함을 제시했다. 둘째, 지오텍스타일을 이용하여 증발을 45%에서 8%로 감소시킬 수 있었고 수평방향 투수배출량도 크게 줄일 수 있어 취수량은 기존대비 약 2.4배 증가되는 것을 알 수 있었다. 이 밖에도 수질개선을 위한 침사지 설계로 여과효율을 높였고, 토양수분장력계를 통한 모니터링 방법도 제시하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권2호
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• pp.45-53
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• 2018

Demand for essential resources including water, energy and food is rapidly increasing due to climate change, population growth and urbanization. To solve this problem, the concept of water-energy-food nexus has been introduced, and many countries have been trying to acquire the Nexus technology that can maximize the efficiency by analyzing the interconnection between resources. In this regard, this study attempted to estimate the probable maximum water thermal energy in the dam based on the water-energy nexus concept. The estimation of the probable maximum water thermal energy was implemented to monthly water storage of the largest dams in the four major river systems. As a result of analyzing the estimated monthly water thermal energy from 2000 to 2016, Soyang River dam has the largest probable maximum water thermal energy, and Sumjin River dam has the smallest. However, the probable maximum water thermal energy was small in common between March and April, between September and October due to the small temperature difference between the ambient air and the dam water. Also, according to the characteristics of the dam, Daecheong dam and Soyang River dam were beneficial for supplying water thermal energy for heating, and Sumjin River dam and Andong dam were advantageous for supplying water thermal energy for cooling. Our findings can be useful to realize the water-energy-food nexus by increasing the utilization and value of water resources as well as expanding the roles and functions of dams as a starting point to use dam water thermal energy.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.921-934
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• 2014

본 연구의 목적은 댐 관리자가 쉽게 이해할 수 있고, 실제 댐 운영 업무에 적용하기 쉬운 저수지 운영률을 도출하는 것이다. 수위구간별 저수지 운영률은 현재의 저수지 수위가 위치하는 영역의 운영기준에 따라 저수지를 운영하는 간단한 방법이지만, 구체적인 수위 구간의 설정이 필요한 방법이다. 이에 연구에서는 수위 구간별 운영률을 포함한 저수지 운영모형을 개발하였고, 수위 구간별 운영률의 적절한 수위 구간을 결정하기 위해 집합체 혼합진화 알고리즘을 이용하였다. 개발된 저수지 운영모형을 물수급 불균형으로 인해 물공급에 어려움을 겪고 있는 필리핀의 Angat 댐에 대하여 적용하여 수위 구간별 운영률을 도출하고, 그에 따라 기록 유입량 자료를 이용하여 Angat 댐을 모의 운영하였다. 그 결과, 모의운영을 통해 결정된 계획공급량 대비 용수공급 부족량과 발전량은 실제 운영기록에 비해 각각 34.5%와 21.2% 개선되었다. 본 연구의 결과는 댐의 장기 운영률 유도에 활용되어질 수 있을 것이다.