• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.211-211
• /
• 2017

장기유출해석 모델은 수자원의 안정적인 확보와 이용, 유역단위 기초자료 조사관리 등을 위하여 수자원 장기종합계획 및 전국유역조사사업 등에 활용되고 있다. 주로 국외에서 개발된 모형이 활용되고 있어, 국내의 여건에 맞추어 편의성이 개선된 모형을 찾는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 유출해석을 수행하기에 앞서 지속적으로 업데이트된 모델에 대한 객관적인 평가를 수행한 사례는 드물다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 주로 활용되고 있는 장기유출해석모델(TANK, SWAT, SSARR, PRMS 등)에 대한 비교검토를 토대로 각종 사업과의 연계성, 계산의 효율성, 정확도 등을 고려하여 USGS에서 개발한 PRMS v.4.0.2를 기반으로 국내유역에 활용이 가능하도록 개선한 $K-BASIN^{RR}$ 및 입력자료 전처리기를 개발하였다. PRMS 모형은 융설 및 지하수 흐름 등 다양한 기능을 포함하여 강우유출 분석에 활용성 높은 모형으로 평가받고 있으나, 국내 OS환경 및 활용 단위계에서 활용성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 소스코드 개선 및 GUI구축을 통하여 PC 환경에서 구동이 쉽도록 재구성하였고, 사용자 편의성 확보를 위한 입력자료 전처리기를 개발함으로써 수자원단위지도 3.0, 임상도 재분류 테이블, 토양도 재분류 테이블의 DB화 및 모형의 구동을 위한 HRU분할, 입력자료 생성이 가능하도록 하였다. 매개변수 최적화를 위하여 하천 유량뿐만 아니라 기저유출량을 대상으로 Monte-Carlo 시뮬레이션 기반의 매개변수를 최적화 기능을 탑재하였다. 개발된 모형의 적용성 평가를 위하여 용담댐 시험유역을 대상으로 11년 간(2005-2015)의 강우 및 온도자료를 입력자료로 활용하여 모의한 결과 샘플의 개수에 따라 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 0.9까지 추정이 가능함을 파악하였다. 또한, 유출량과 기저유출에 대하여 동시에 최적화를 수행하는 경우 NSE를 유출량에 대하여 0.8, 기저유출량에 대하여 0.6까지 추정이 가능하였다. 최적화된 모의 결과에 대한 검토를 위하여 계산증발산량을 측정증발산량과 비교한 결과, 유사한 패턴을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 $K-BASIN^{RR}$을 활용하는 경우 장기유출해석 업무에 효율성 및 정확도를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.

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

• Spatial Information Research
• /
• v.17 no.3
• /
• pp.389-395
• /
• 2009

In spite of many numerical analysis of debris flow, a little information has been found out. In this paper the watershed is divided to apply rainfall runoff and to estimate debris flow integrating flow and soil article. We use the contour data to extract spatially distributed topographical information like stream channels and networks of sub-basins. A Quasi Digital Elevation Model (Q-DEM) is developed, integrated, and adopted to estimate runoff based on marked one. As a results, it has been found out that the debris flow was close to observed flow hydrograph. Because debris flow is finished in 30 second, it is important that we have to prepare its prior countermeasure to minimize the damage of debris flow. The GIS-linked model will provide effective information to plan river works for debris flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.1109-1113
• /
• 2010

창원시는 경제성장에 따른 도시화 현상으로 경작지나 녹지와 같은 투수지표면이 대단위 주택단지나 도로, 상업지구, 공장시설과 같은 불투수지표면으로 변화되어 전형적인 도시 유역특성을 띠고 있어 SWMM 모형의 적용에 적합하다. 적용대상인 남천은 창원시를 관류하는 유로연장 14.7 km의 하천으로 지류인 창원천을 포함하고 있으며, 2007년부터 환경부 지원 시범사업으로 생태하천복원사업이 계획되어 실시설계 완료 후 공사가 진행 중이나, 복원 후 하천관리를 위한 유지유량 산정 등의 타당성과 관련한 문제가 지역사회에서의 화두로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 남천 유역의 특성을 적절히 고려한 유지유량 산정을 통해 향후 복원된 남천의 하천관리기준을 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 2008년 실측된 남천과 창원천의 유량자료와 SWMM 유출량 모의결과를 비교, 분석하였다. 남천의 유량자료는 2008년 5월 6일부터 8월 20일까지 실측하였으며, 남천의 지류인 창원천은 유량자료 취득구간이었던 창원천교 지점에서 생태하천복원사업이 진행됨에 따라 유량자료를 취득할 수 없었으므로 남천의 유량자료를 이용하여 비유량법으로 추정하였다. 유출량 산정을 위한 강우자료는 기상청 자료를 사용하는 것이 일반적이나 마산과 창원의 강우자료를 이용한 분석 결과 강우 패턴에 차이가 있음을 발견하고 마산기상대의 자료 대신, 창원시에서 제공한 5년간 (2005년~2009년)의 자료를 사용하였다. SWAT을 이용하여 남천 유역을 39개의 소유역으로 분할하고 Arc View를 이용하여 지형인자들을 추출하여 SWMM 입력자료로 사용하였다. 입력자료 중 유출량 추정에 큰 영향을 끼치는 매개변수들은 민감도 분석을 통하여 최적의 매개변수들을 결정하고 연유출량 추정을 위한 모의를 수행하였다. 이상의 과정을 통하여 남천의 연유출량을 추정함으로써 하천관리를 위한 유지유량 산정의 기초로 활용할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.285-288
• /
• 2008

This study aims to rout optimized design flood discharge through prediction of the frequency-based precipitation from the frequency analysis with density of rainfall gage networks in urban watershed. Frequency analysis was examined for the measured rainfall depth with low density of a point and high density of the sub-basin divided into 13 points in watershed. The used rainfall data in order to analyze consists of two groups based on measured rainfall depth for a day duration with 39years of a point and 6years of 13 points by an extending as annual exceedance series, respectively. Selected rainfall data in this analysis show that low-network has maximum rainfall depth with duration 1hr-79.1mm and 24hrs-329.1mm, and high-networks have ones with duration of 1hr-93.0 mm and 24 hrs-245.0 mm, respectively. As the result, probability of the best in this study determined the Gumbel method from the goodness of fit test and the method of prime 6 probability distributions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.285-285
• /
• 2022

기후변화가 현실화되면서 수자원평가 (Water Resources Assessment)에 대한 관심과 중요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 '주민공감 문제기획리빙랩' 대상지인 순천은 동천을 중심으로 홍수량을 정량적으로 분석하였다. 순천시의 가장 시급한 사안 중 하나인 범람 및 침수 문제로, 최근 3년(2018~2020)간의 집중호우로 인한 내수배제로 주택 및 도로침수, 산사태 등의 피해를 겪었다. 시기마다 고질적으로 반복되는 동천 인근 지역의 침수문제를 사전에 예방하고 피해의 빈도나 규모를 줄이기 위하여 분석을 수행하였다. 이에 본 연구에서는 환경부의 지원을 받아 한강홍수통제소와 한국건설기술연구원이 공동으로 개발한 동적수자원평가모형(DWAT, Dynamic Water Resources Assessment Tool)을 이용하여 정량적으로 홍수량 산정을 하고자 한다. 본 모형은 전 세계가 무료로 이용할 수 있는 수자원평가도구로 사용자의 편의를 위해 GIS전처리 기능을 포함하고 있어, 자동으로 유역 매개변수 및 면적 평균강우량을 Thiessen method를 사용하여 산정할 수 있다. 또한, 물의 순환과정을 투수 및 불투수지역으로 구분되며, 투수지역은 1개의 토양층과 1개의 불압대수층으로 구성되고, 유출기여역과 함양역으로 유역을 분할하여 적용할 수 있으며, 대수층을 통하여 지하수의 흐름을 산정할 수 있다. 기상청에서 제공하는 기상자료를 분석하여 과거 관측 강우사상 3개를 선정하여 검·보정을 수행하였으며, 그 결과 모형 효율계수(Nash-Sutcliffe efficiency) 및 결정계수(Coefficient of Determination)가 0.78~0.94, 0.82~0.94로 우수한 모의 결과를 산정할 수 있었다. 빈도별 확률강우량을 Huff 4분위법을 사용하여 확률홍수량을 산정하였다. 미래 홍수량 증감량 산정을 위하여 RCP(Representative Concentration Pathways) 기후변화 시나리오를 사용하였다. 관측값과 모의값의 누적확률분포 이용하여 모의값의 확률분포를 관측값의 확률분포에 사상시키는 방법인 분위사상법(Quantile Mapping)을 사용하여 시나리오자료를 보정하였다. 본 연구에서 산정한 홍수량을 바탕으로 침수피해를 막기 위한 구조적 및 비구조적 방안을 위한 기초자료로 사용될 것으로 판단된다.

• The Journal of the Korea Contents Association
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.140-151
• /
• 2007

In this study, we attempted to develop a watershed runoff index subject to main control points by dividing the Geum River basin into 14 sub-basins. The Yongdam multipurpose dam Daecheong multipurpose dam and Gongju gage station were selected to serve as the main control points of the Geum River basin, and the observed flow of each control point was calculated by the discharge rating curve, whereas the simulated flow was estimated using the Rainfall Runoff Forecasting System (RRFS), user-interfaced software developed by the Korea Water Corporation, based on the Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation (SSARR) model developed by the US Army Corps of Engineers. This study consisted of the daily unit observed flow and the simulated flow of the accumulated moving average flow by daily, 5-days, 10-days, monthly, quarterly and annually, and normal monthly/annually flow. We also performed flow duration analysis for each of the accumulated moving average and the normal monthly/annually flows by unit period, and abundant flow, ordinary flow, low flow and drought flow estimated by each flow duration analysis were utilized as watershed runoff index by main control points. Further, as we determined the current flow by unit period and the normal monthly/annually flow through the drought and flood flow analysis subject to each flow we were able to develop the watershed runoff index in a system that can be used to determine the abundance and scarcity of the flow at the corresponding point.

• Journal of Environmental Science International
• /
• v.15 no.4
• /
• pp.365-372
• /
• 2006

In this study investigated that topographical parametersestimate and calculated travel time, storage coefficient and lag time by watershed dividing 11, 8, 6 and 2. The results showed the more divide watershed, the more increase peak discharges. The results showed that Kraven-Clark-Kraven case is good simulated by compared observed data with calculated data. The sub-basin number are adequate $6{\sim}11$ for wichun and travel times compare observed data with calculated data at the younggok, to take about $18{\sim}20hr$ by simulated results but observed data shorter $8{\sim}10hr$. From this study results showed that it could be make narrow parameter estimate for observed hydrograph simulation, if more observed velocity and hydrograph. Also, as results of this study that is help to estimate parameters (arrival time, storage coefficient and lag time for Clark model.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.34-44
• /
• 2006

Simulation models allow researchers to model large hydrological catchment for comprehensive management of the water resources and explication of the diffuse pollution processes, such as land-use changes by development plan of the region. Recently, there have been reported many researches that examine water body quality using Geographic Information System (GIS) and dynamic watershed models such as AGNPS, HSPF, SWAT that necessitate handling large amounts of data. The aim of this study is to develop a watershed based water quality estimation system for the impact assessment on stream water quality. KBASIN-HSPF, proposed in this study, provides easy data compiling for HSPF by facilitating the setup and simulation process. It also assists the spatial interpretation of point and non-point pollutant information and thiessen rainfall creation and pre and post processing for large environmental data An integration methodology of GIS and water quality model for the preprocessing geo-morphologic data was designed by coupling the data model KBASIN-HSPF interface comprises four modules: registration and modification of basic environmental information, watershed delineation generator, watershed geo-morphologic index calculator and model input file processor. KBASIN-HSPF was applied to simulate the water quality impact by variation of subbasin pollution discharge structure.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.52 no.7
• /
• pp.505-514
• /
• 2019

Our country is making efforts to manage water resources efficiently. In the future, It is necessary to develop a plan after subdividing the basin considering regional problems and water use, topographical and climatic characteristics. This study constructed water supply and demand system based on the standard watershed unit for water shortage evaluation considering spatial resolution. In addition, water shortage were calculated and compared using the MODSIM model in the Han-river basin. As a result, the average water shortage occurring during the 49 years (1967-2015) was 129.98 million $m^3$ for the middle watershed unit and 222.24 million $m^3$ for the standard watershed unit, resulting in a difference of about 2.1 billion m3. However, the trends and distribution of water shortage occurrence were very similar. The reason for this is that, in the case of the Middle watershed unit analysis, water shortages are calculated for the demand for living, industrial, and agricultural water for the representative natural flow value, assuming that all the water can be used in basin. The standard basin unit analysis showed that the difference between the fractionated supply and demand resulted in a large water shortage due to the relatively small amount of available water, and that the main stream did not show water shortage due to the ripple effect of the return flow. If the actual water use system is considered in the model as well as the subdivision of the spatial unit, it will be possible to evaluate the water supply and demand reflecting the regional characteristics.