• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2015.11a
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• pp.280-281
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• 2015

본 연구에서는 연속적인 호우 사상으로 인한 심각한 홍수를 거대홍수라고 정의하고, 일정 시간 간격으로 극한 호우 사상이 연속적으로 발생 될 수 있음을 가정하여 가상의 거대홍수 시나리오를 구성하였다. 최소 무강우 시간 결정(Inter Event Time Definition, IETD)방법을 사용하여 연속적인 강우의 시간 간격을 결정하였으며, IETD에 의해 산정된 시간 간격 안에서 호우 사상을 연속적으로 발생시켜 평창강 유역을 대상으로 거대홍수를 모의하였다. 즉, (1) 기록된 극한 호우 사상의 연속적인 발생 (2) 기왕 자료를 기반으로 빈도해석에 의해 산정된 설계 호우 사상의 연속적인 발생을 가정하여 거대홍수를 모의하였다. 연속 호우 사상으로 인한 거대홍수는 단일 호우 사상으로 인한 일반 홍수에 비해 6~17%의 홍수량이 증가하는 것으로 나타났다. 앞의 호우 사상으로 인한 홍수량에 비해 뒤에 오는 호우로 인한 홍수량의 증가는 많지 않지만, 연속적인 호우는 두 번의 홍수피해를 가져오므로 가상의 거대홍수로 인한 홍수 피해는 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 본 연구와 같이 가상의 강우 시나리오를 통해 예상하지 못한 연속적인 홍수 재해와 같은 비상 상황에 대비할 수 있는 방안을 마련할 필요가 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2002.05b
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• pp.1316-1321
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• 2002

일반적으로 강우-유출모형은 lumped model과 distributed model로 크게 구분될 수 있으며, 우리나라에서는 이중 비교적 부족한 자료를 이용하여도 개략적 모의가 가능한 전자를 널리 사용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 모형들의 매개변수를 보정하는 방법에 관해 연구하였다. 일반적으로 모형의 보정 방법에는 크게 시행오차에 의한 수동보정(manual calibration) 방법과 최적화 기법에 의한 자동보정(automatic calibration) 방법으로 나눌 수 있다. 수동보정 방법은 모형 수행결과를 수문곡선의 시각적 비교에 의해 관측치와 비교하여 모형 운영자의 주관적인 판단하에 조정하는 기법이며, 자동보정 방법은 최적화 기법을 이용8하여 특정한 산정기준(estimation criteria)을 최대 또는 최소화시켜 모형의 매개변수를 결정하는 방법이다. 이러한 최적화기법은 일반적으로 직접탐색법과 경사법으로 구분할 수 있다. 경사법은 수렴속도가 빠르지만 편미분에 의해 방향을 찾아가는 방법으로 편도함수가 필요하므로 수문모형에는 적용하기가 힘들므로 적합하지 않다. 그러나, 보다 많은 컴퓨터 수행시간을 필요로 하는 직접탐색법의 경우 수렴속도는 느리지만, 편도함수를 필요치 않으므로 수문모형의 최적화 기법으로 적합하다고 할 수 있다. 직접탐색법에는 simplex-search 법, 패턴인식(pattern-search)법, rotating-direction 법, brent 법 등이 있으며, 본 연구에서는 직접탐색법의 일종인 패턴인식(pattern -search)법을 이용하여 매개변수 최적화 과정을 모의하였다. 이러한 매개변수 보정모형을 구성한 후 이를 가장 보편적으로 사용되고 있는 유출모형인 각종 단위도법들을 결합하는 모형을 구성하였다. 또한 구성된 모형을 시범유역에 적용하여 나온 결과를 HEC-1에서 적용되고 있는 단일변량 증감법과 같은 최적화 기법을 이용한 결과와 비교·분석을 실시하였다. 본 모형을 활용하여 강우-유출 모형의 매개변수를 지속적으로 산정하고 일반화할 경우 임의의 유역의 수문기상학적 특성에 부합한 매개변수를 정량화 시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.350-350
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• 2017

저수지의 설계홍수량 산정 시 인근의 기상관측 자료를 활용하고 있으나 인근에 기상관측 자료가 없거나 저수지 배후 유역이 큰 경우에는 단일 기상관측 자료를 이용하기에는 한계가 있다. 따라서 실무적으로 지점별 기상관측소의 자료를 이용하여 설계홍수량을 산정할 때에는 각 관측소 자료를 이용하여 확률강우량을 산정하고 Thiessen 가중평균을 한 후 면적우량환산계수 (ARF)를 곱하여 사용하고 있는데, Thiessen 방법의 경우 방법이 간단하지만 지형 고도 효과는 무시되고 우량계의 지배면적에 의한 우량계의 분포 상태만을 고려하게 된다. 그러므로 설계홍수량 산정시 사용되는 Thiessen 방법은 공간적 불확실성을 내포하고 있고, 특히 소규모 저수지의 설계홍수량을 산정하는 경우에는 저수지 유역의 국소적인 특징을 나타내기 어렵다. 본 연구에서는 설계홍수량 산정 시 저수지 위치에 해당하는 확률강우량의 공간적 불확실성을 평가하기 위하여 SIS(Sequential Indicator Simulation) 방법을 이용하였다. SIS 방법은 Kriging 기법과 마찬가지로 베리오그램으로부터 얻어지는 공간적 상관관계를 기반으로 하고 있는 방법으로 Kriging 기법과 달리 공간분포의 국소적인 특성을 평가할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.10-10
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• 2018

기후변화로 인한 집중호우의 빈도 및 강도가 증가하여 치수 구조물의 설계 홍수 빈도를 초과하는 피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 이러한 침수 피해를 저감하기 위해 수치예보자료를 활용한 홍수 예 경보시스템의 적용성을 비교 평가하였다. 수치예보자료는 국내 기상청에서 제공하는 국지예보모델(LDAPS)과 일본 기상청의 중규모모델(Meso-scale Model ; MSM)을 이용하였으며, 남강댐 유역 내의 산청 유역에 대해 태풍 및 정체 전선 등 3 개의 강우사상을 선정하였다. 강우유출 해석에는 분포형 수문 모형인 KWMSS(Kinematic Wave Method for Subsurface and Surface)를 이용하였다. 그 결과, LDAPS와 MSM 모두 강우발생 유무를 잘 재현하였다. 특히, 광역적 강우인 태풍사상에 대해 강우 예측에서 비교적 높은 정확도를 나타내었다. 강우 예측의 정확도 향상을 위해 강우장의 공간 변위를 고려하여 앙상블 강우 분포를 적용한 결과, 강우 예측의 정확도가 향상되는 것으로 나타났다. 홍수 예측의 경우 두 수치예보자료 모두 유출 패턴을 잘 재현하였다. 앙상블 홍수 예측 결과, 단일 강우 자료를 통한 홍수 예측에서의 예측 불확실성을 개선하는 것으로 나타났다. 3개의 강우 사상에 대해 MSM의 예측 결과가 LDAPS의 예측 결과보다 비교적 높은 상관관계를 나타내었다. 본 연구를 통해 강우 및 홍수 예측에 수치예보자료의 적용 가능성이 있다고 판단되며, 홍수 예 경보의 기초자료로 활용성이 있다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.238-238
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• 2023

최근 이상기후현상으로 홍수와 가뭄의 발생 빈도 증가 및 하천유지유량 부족 등 하천에서 유량 변동이 크게 나타나고 하천 환경 변화에 따른 수질오염, 갈수기 수질악화 등 하천에서 다양한 문제들이 발생하고 있다. 수질은 매개변수별 기준 농도와 측정 농도를 비교하여 평가하지만 직독식 측정 항목과 실험실 분석 항목 및 미측정 항목을 포함하기 때문에 수질 상태를 정확하게 나타내기 어렵다. 물리적, 화학적 및 생물학적 특성의 매개변수를 분석하여 수질을 평가하지만, 복잡한 수질 데이터를 단순하고 논리적으로 수질을 요약하기 위해 단일 값으로 매개변수를 통합한 수질지수가 개발되었다. 다양한 국가 및 기관에서 개발된 수질지수는 방법론, 최종산출 방법의 차이로 동일한 지점 및 기간에서 측정되는 자료를 각각의 수질지수 방법론을 적용하였을 때 상이한 점수 및 등급이 발생하여 유역 특성에 적절한 수질지수를 활용하는 것이 필요하며, 유량 변동이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 수질지수 산정 매개변수를 유역 특성 및 관리기준을 고려하여 매개변수를 수정하고 매개변수별 중요도에 따른 가중치를 재산정하고 유량 인자를 추가하여 복합적인 하천 수질을 종합적으로 평가하고자 한다. 또한, 물리모형과 데이터 모형을 활용하여 기후변화에 따른 수질 변동 평가를 통해 수문학적 변화가 하천 수질에 미치는 영향을 평가하고자 한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.9 no.1
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• pp.1-14
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• 2022

The total maximum daily load (TMDL) implemented in Korea mainly manages the mainstream considering a single common pollutant and river discharge, and the river system is divided into unit watersheds. Changes in the water quality of managed rivers owing to the water quality management in tributaries and unit watersheds are not considered when implementing the TMDL. In addition, it is difficult to consider the difference in the load of pollutants generated in the tributary depending on the conditions of the water quality change in each unit watershed, even if the target water quality was maintained in the managed water system. Therefore, it is necessary to introduce the total maximum load management at tributaries to manage the pollution load of tributaries with a high degree of pollution. In this study, the HSPF model, a watershed runoff model, was applied to the target areas consisting of 53 sub-watersheds to analyze the effect of water quality changes the in tributaries on the mainstream. Sub-watersheds were selected from the three major areas of the Paldang water system, including the drainage basins of the downstream of the South Han-River, Gyeongan stream, and North Han-River. As a result, BOD ranged from 0.17 mg/L to 4.30 mg/L, and was generally high in tributaries and decreased in the downstream watershed. TP ranged from 0.02 mg/L - 0.22 mg/L, and the watersheds that had a large impact on urbanization and livestock industry were high, and the North Han-River basin was generally low. In addition, a pollution source reduction scenario was selected to analyze the change in water quality by the amount of pollution load discharged at each unit watershed. The reduction rate of BOD and TP according to the scenario changes was simulated higher in the watershed of the downstream of the North Han-River and downstream and midstream of the Gyeongan stream. It was found that the benefits of water quality reduction from each sub-watershed efforts to improve water quality are greatest in the middle and downstream of each main stream, and it is judged that it can be served as basic data for the management of total tributaries.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.spc
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• pp.90-97
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• 2019

In recent years, flood due to the consecutive storm events have been occurred and property damage and casualties are in increasing trend. This study calls the consecutively occurred storm events as a mega rainfall scenario and the discharge by the scenario is defined as a mega flood discharge. A mega rainfall scenario was created on the assumption that 100-year frequency rainfall events were consecutively occurred in the Gyeongancheon stream basin. The SSARR (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) model was used to estimate the mega flood discharge using the scenario in the basin. In addition, in order to perform more reasonable runoff analysis, the parameters were estimated using the SCE_UA algorithm. Also, the calibration and verification were performed using the objective functions of the weighted sum of squared of residual(WSSR), which is advantageous for the peak discharge simulation and sum of squared of residual(SSR). As a result, the mega flood discharge due to the continuous occurrence of 100-year frequency rainfall events in the Gyeongan Stream Basin was estimated to be 4,802㎥/s, and the flood discharge due to the 100-year frequency single rainfall event estimated by "the Master Plan for the Gyeongancheon Stream Improvement" (2011) was 3,810㎥/s. Therefore, the mega flood discharge was found to increase about 992㎥/s more than the single flood event. The results of this study can be used as a basic data for Comprehensive Flood Control Plan of the Gyeongan Stream basin.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.8
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• pp.747-755
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• 2010

Distributed Models have relative weak points due to the amount of computer memory and calculation time required for calculating water flow using a numerical analysis based on kinematic wave theory when compared to the conceptual models used so far. Typically, the distributed models have been mainly applied to small basins. It was necessary to decrease the resolution of the grid to make it applicable for large scale watersheds, and because it would take up too much time to calculate using a higher resolution. That has been one of the more difficult factors in applying the model for actual work. In this paper, MPI (Message Passing Interface) technique was applied to solve the problem of calculation time as it is one of the demerits of the distributed model for performing physical and complicated numerical calculations for large scale watersheds. The comparison studies were performed a single domain and a divided small domain in Yongdam Dam watershed in case of typoon 'Ewiniar' at 2006. They were compared to analyze the application effects of parallelization technique. As a result, a maximum of 10 times the amount of calculation time was saved but keeping the level of quality for discharge by using parallelization code rather than a single processor.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.6
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• pp.1269-1276
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• 2015

The methodology of utilizing Intensity-Duration-flood Quantity (IDQ) curve for flood alert and warning was introduced and its performance was evaluated. For this purpose the lumped parameter model was calibrated and validated for gauged basin data set and the index precipitation equivalent to alert and warning flood was estimated. The index precipitation and IDQ curves associated by three different Antecedant Moisture Conditions (AMCs) are made provision for various possible flood scenarios. The test basin is Wonju-cheon basin ($94.4km^2$) located in Gangwon province, Korea. The IDQ curves corresponding to alert (50% of design flood level) and warning (70% of design flood level) level was estimated using the Clark unit hydrograph based lumped parameter model. The performance evaluation showed 0.704 of POD (Probability of Detection), 0.136 of FAR (False Alarm Ratio), and 0.633 of CSI (Critical Success Index), which is improved from the result of IDQ with single fixed AMC.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.159-163
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• 2009

CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 기존 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전 후의 장 단기적인 물순환 변화 특성을 정량적으로 평가하고 물순환개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. CAT은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 형식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용 관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한 모든 입력 출력 자료를 Excel이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. CAT의 수문해석모듈로 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈을 개발하였다. 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, 하도추적을 위해 Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법 등의 해석법을 제공하였다. CAT의 수문모듈을 이용하여 설마천 유역을 단일노드 및 멀티노드로 개념화하여 모의하였으며, 모의결과를 관측유량과 비교한 결과, 두 경우 적절한 범위내의 결과임을 확인할 수 있었다. CAT의 안정적인 수문해석 기능을 바탕으로 향후 물순환개선시설 모듈과의 결합을 통해 장기 물순환 해석에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.