• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.9
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• pp.959-967
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• 2008

Disaggregation techniques are widely used to transform observed daily rainfall values into hourly ones, which serve as important inputs for flood forecasting purposes. However, an important limitation with most of the existing disaggregation techniques is that they treat the rainfall process as a realization of a stochastic process, thus raising questions on the lack of connection between the structure of the models on one hand and the underlying physics of the rainfall process on the other. The present study introduces a nonlinear deterministic (and specifically chaotic) framework to study the dynamic characteristics of rainfall distributions across different temporal scales (i.e. weights between scales), and thus the possibility of rainfall disaggregation. Rainfall data from the Seoul station (recorded by the Korea Meteorological Administration) are considered for the present investigation, and weights between only successively doubled resolutions (i.e., 24-hr to 12-hr, 12-hr to 6-hr, 6-hr to 3-hr) are analyzed. The correlation dimension method is employed to investigate the presence of chaotic behavior in the time series of weights, and a local approximation technique is employed for rainfall disaggregation. The results indicate the presence of chaotic behavior in the dynamics of weights between the successively doubled scales studied. The modeled (disaggregated) rainfall values are found to be in good agreement with the observed ones in their overall matching (e.g. correlation coefficient and low mean square error). While the general trend (rainfall amount and time of occurrence) is clearly captured, an underestimation of the maximum values are found.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.1
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• pp.19-28
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• 2016

The objective of this study is the generation of the gridded flash flood index using the gridded hydrologic components of TOPLATS land surface model and statistic flash flood index model. The accuracy of this method is also examined in this study. The study area is the national capital region of Korea, and 38 flash flood damages had occurred from 2009 to 2012. The spatio-temporal resolutions of land surface model are 1 h and 1 km, respectively. The gridded meteorological data are generated using the inverse distance weight method with automatic weather stations (AWSs) of Korea Meteorological Administration (KMA). The hydrological components (e.g., surface runoff, soil water contents, and water table depth) of cells corresponding to the positions of 38 flood damages reasonably respond to the cell based hourly rainfalls. Under the total rainfall condition, the gridded flash flood index shows 71% to 87% from 4 h to 6 h in the lead time based on the rescue request time and 42% to 52% of accuracy at 0 h which means that the time period of the lead time is in a limited rescue request time. From these results, it is known that the gridded flash flood index using the cell based hydrological components from land surface model and the statistic flash flood index model have a capability to predict flash flood in the mountainous area.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.5
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• pp.345-355
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• 2015

Climate change impact on urban drainage system are analyzed in Seoul by using high-resolution climate change scenario comparing 2000s (1971~2000) with 2020s (2011~2040), 2050s (2041~2070) and 2080s (2071~2100). The historical hourly observed rainfall data were collected from KMA and the climate change scenario-based hourly rainfall data were produced by RegCM3 and Sub-BATS scheme in this study. The spatial resolution obtained from dynamic downscaling was $5{\times}5km$. The comparison of probability rainfalls between 2000s and 2080s showed that the change rates are ranged on 28~54%. In particular, the increase rates of probability rainfall were significant on 3, 6 and 24-hour rain durations. XP-SWMM model was used for analyzing the climate change impacts on urban drainage system. As the result, due to the increase of rainfall intensities, the inundated areas as a function of number of flooded manhole and overflow amounts were increasing rapidly for the 3 future periods in the selected Gongneung 1, Seocho 2, Sinrim 4 drainage systems. It can be concluded that the current drainage systems on the selected study area are vulnerable to climate change and require some reasonable climate change adaptation strategies.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.1
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• pp.51-64
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• 2011

The objective of this study is to develop a continuous rainfall-runoff model for flood prediction on a large-scale basin. For this study, the hourly surface runoff estimation method based on the variable retention parameter and runoff curve number is developed. This model is composed that the soil moisture to continuous rainfall can be simulated with applying the hydrologic components to the continuous equation for soil moisture. The runoff can be simulated by linking the hydrologic components with the storage function model continuously. The runoff simulation to large basins can be performed by using channel storage function model. Nakdong river basin is selected as the study area. The model accuracy is evaluated at the 8 measurement sites during flood season in 2006 (calibration period) and 2007~2008 (verification period). The calibrated model simulations are well fitted to the observations. Nash and Sutcliffe model efficiencies in the calibration and verification periods exist in the range of 0.81 to 0.95 and 0.70 to 0.94, respectively. The behavior of soil moisture depending on the rainfall and the annual loadings of simulated hydrologic components are rational. From this results, continuous rainfall-runoff model developed in this study can be used to predict the discharge on large basins.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.15 no.2
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• pp.85-94
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• 2008

This study is to construe spatio-temporal characteristics of temperature in cities and changes of climatical regions in analyzing a change of Korea Peninsular climate. We used daily mean air temperature data which was collected in South and North Korea for the past 34 years from 1974 to 2007. We created temperature map of 500m resolution using Inverse Distance Weight in application with adiabatic lapse rate per month in linear relation with height and temperature. In the urbanization area, the data analyzed population in comparison with temperature changes by the year. An annual rising rate of temperature was calculated $0.0056^{\circ}C$, and the temperature was increased $2.14^{\circ}C$ from 1974 to 2107. The south climate region in Korea by the Warmth index was expanded to the middle climate region by the latitude after 1990s. A rise of urban area in mean temperature was $0.5-1.2^{\circ}C$, Seoul, metropolitan and cities which were high density of urbanization and industrialization with the population increase between 1980s and 1990s. In case of North Korea, Cities were Pyeongyang, Anju, Gaecheon, Hesan. A rise in cities areas in mean temperature has influence on vegetation, especially secondary growth such as winter buds of pine trees appears built-up area and outskirts in late Autumn. Finally, nowaday we confront diverse natural events over climatical changes, We need a long-term research to survey and analyze an index on the climatical changes to present a systematic approach and solution in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.281-281
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• 2016

기후변화로 인한 기상학적 자연재해로부터 대비하고 안정적인 용수공급을 위해 유역의 다양한 수문 요소들에 대한 분석 필요성이 증가하고 있다. 계절적 강수량의 편차가 큰 우리나라는 유역 통합 물관리가 중요하며, 효율적 수자원 관리와 물안보 확보를 위해 유역내 물순환을 이해하는 것이 중요하다. 유역의 유출을 결정하는 요소들에는 강우, 증발산량, 토양 수분 및 지하수 등이 있으며, 시간적으로는 홍수와 같이 단기에 발생하는 유출과 장기적으로 발생하는 유출이 있다. 장기 유출은 단기 유출에 비해 토양내 수분량이 무시할 수 없을 정도로 영향을 미치게 되므로, 1년 이상의 장기 유출 해석을 위해서는 강우가 발생하지 않는 기간 동안의 토양 수분량 변화와 증발산 영향을 고려할 필요가 있다. K-water에서 자체 개발된 분포형 장단기유출 모델인 K-DRUM은 유역을 격자(grid)단위로 구분하고 각 셀들에 대한 매개변수는 흐름방향도, 표고분포도, 토지이용도, 토지피복도 등을 GIS처리하여 일괄 입력할 수 있도록 함으로써 매개변수 산정과정에서 문제가 되는 경험적인 요인을 제거하였다. 흐름의 구분은 얕은면 흐름, 지표하 흐름, 지하수 흐름으로 구분하여 운동파법과 선형저류법을 적용하였다. 또한 초기 토양함수 자동보정기법으로 실제의 기저유출량을 재현하여 전체적인 유출모의 정확도를 높였으며, FAO-56 Penman-Monteith법을 적용한 증발산량 산정모듈과 Sugawara et al.(1984)이 제안한 개념적 융설 및 적설모듈을 추가하였다. K-DRUM모형을 이용한 유출분석은 용담댐 시험유역을 대상으로 2013년도 1년간의 유출모의를 수행하였다. 입력자료는 용담댐 유역의 지형, 토양 및 토지특성 정보와 시단위 강우 및 기상정보(온도, 바람, 일사 등)를 활용하였다. 분석 결과, 총 관측유출량은 7,151 ㎥/s이고 총 계산유출량 $8,257m^3/s$이며, 관측유출량 대비 계산유출량은 약 115% 정도로 나타났다. 연간 총 강우량은 1303.5 mm로 유역면적 약 $930km^2$을 적용하여 유역 총 강우량을 산정하면 $14,030m^3/s$로서 관측유출량은 유역 총 강우량 대비 51%이고 계산유출량은 59% 정도로 나타났다. 즉 유역 유출율은 약 51% 수준으로 보통의 유역과 유사한 수준이다. 관측된 토양수분량과 K-DRUM 모형의 계산된 토양수분량을 비교하기 위하여 관측 토양수분량의 비율을 이용하여 비교하였다. 모의결과 토양수분은 강우에 의해 변화하며, 관측결과와 유사한 형태로 나타남을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.308-308
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• 2021

다목적댐의 홍수조절운영에 있어서 댐유입량은 직접 관측의 어려움과 오차로 인해 정확한 유량을 산정하는데 한계가 있다. 남강댐 유역의 경우 유역면적대비 과소한 저수용량으로 말미암아 급격한 홍수유입이 발생할 경우 유출률이 비정상적 수치를 보이는 경우가 종종 발생하고 있다. 본 연구에서는 물리기반의 격자형 유출모형을 댐 직상류 잔유역에 적용하여 유출률을 산정 후 남강댐 계측유입량의 타당성을 간접적으로 검증할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 댐유역에서 잔유역은 직상류 수위표지점 하류의 유역을 일컬으며, 이들 수위표지점에서 홍수시의 배수영향은 최소화될 만큼 이격되어 있고, 댐체 혹은 취수탑에 부착된 수위표와는 달리 기계적 진동의 영향이 최소화되어 있다고 가정한다면, 수위계측지점의 유량을 경계조건으로 활용하여 작은 면적에 대한 정밀한 수문학적 유출모델링을 통하여 비교적 신뢰성있는 유출값을 추정할 수 있다는 장점이 있다. 남강댐 잔유역은 유역 내 산청, 신안, 창촌 수위관측소를 기준으로 상류의 유역을 제외한 부분으로 설정하였다. 본 연구에서는 210m 격자에 대하여 모든 입력자료를 가공하였으며, 입력자료 중 지형자료는 WAMIS에서 제공한 DEM, 토지피복도, 토양도를 활용하였다. 강우자료는 유역 내 위치한 25개 강우관측소의 시단위 강우자료를 활용하였고, 강우사상은 진주 기상관측소의 일우량 100mm 이상을 기준으로 총 8개의 강우사상을 선정하였다. 남강댐 유역의 유출률을 산정하기 위해 산청, 창촌, 신안 등 3개의 수위관측소의 관측유량을 경계조건으로 사용하였고, 모의된 수문곡선의 총유량과 첨두유량을 관측값과 비교하였다. 유출률을 산정하기 위한 기준시간은 강우시작부터 강우종료 후 48시간으로 설정하였다. 유출률은 강우사상별로 편차가 심한 특성을 보이고 있었으며, 전체적으로는 계측유량기준 106~39.1%의 유출률이 보정된 유량을 통해서는 85~33%의 유출률로서 계측유량이 전반적으로 과대추정 되는 경향이 있었음을 확인할 수 있었다. 이들 중 2010년 7월 강우사상은 관측 유입량 기준 95.6%의 유출률을 보여, 추정유량 58.5%대비 상당한 과대추정 경향을 보인 사례로 판단할 수 있었다. 수문학적 유입량 추정방법은 현장계측을 대체할 수 있는 기법으로는 무리가 있으나 현장계측의 신뢰도를 평가하기 위한 목적으로는 유용한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.438-438
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• 2021

우리나라의 수질오염총량관리제도는 수계 내 모든 유역을 관리대상으로 동일 기준유량 조건에 동일한 대상물질로 관리하고 있지만, 본류는 지류의 영향을 받고 있으며 지류는 사람이 거주하는 지역 인근에 있어 본류 수질에 직접적인 영향을 미치고 있다. 이는 지류의 시급한 개선이 필요한 오염물질의 실질적인 관리가 어려워 이를 개선하기 위해 오염도가 높은 지류의 총량관리를 위한 지류총량제도의 추가 도입이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 지류총량제 시행에 따른 효과를 예측하기 위해 팔당수계 유역을 소유역 단위로 분할하고 HSPF 모형을 적용하여 팔당수계 소유역 지류에서의 수질 변화 양상이 본류에 미치는 영향을 분석하였다. 연구대상지역은 팔당수계 중권역 유역(남한강 하류 유역, 경안천 유역, 북한강 하류 유역)으로 구분하고 유역 유출 및 수질 모델링은 지류하천을 포함하는 57개 소유역을 대상으로 수행하였다. 입력자료는 공간자료(표고, 경사, 토지이용, 토양도 등)와 기상자료(춘천, 양평, 이천, 수원관측소)는 2008년~2018년의 강수량, 최고기온, 최저기온, 평균풍속, 평균습도 등의 시단위 자료를 사용하였다. 모의결과, BOD는 남한강 하류유역의 주요 지천 유역인 복하천, 양화천, 청미천 및 흑천 유역에서 0.54~0.56mg/L의 범위로 주변 유역보다 높게 나타났으며, 경안천 유역은 경안천 유역의 중·하류 유역에서 2.63~4.22mg/L의 범위로 높게 나타났고, 북한강 유역은 조종천 하류 및 북한강 상류 유역에서 1.36~3.31mg/L의 범위로 주변 유역보다 높게 나타났다. T-P는 남한강 하류 유역은 주요 지천 유역인 복하천, 양화천, 청미천 유역에서 0.07~0.19mg/L의 범위로 주변 유역보다 높게 나타났고, 남한강 하류 유역의 중간 지점 유역인 한강(E1, E2, E4, E6)에서 높게 나타났다. 경안천 유역은 중·하류 유역의 좌안측 유역인 경안(A4, A3, B2, B1, F9)에서 0.1~0.14mg/L의 범위로 높게 나타났으며, 북한강 유역은 전체 유역에서 0.06mg/L 이하로 남한강 하류 및 경안천 유역보다 전반적으로 낮게 나타났다. 이와 같이 지류총량관리에 HSPF 모형의 적용은 가능하였으나 HSPF 모형을 이용한 소유역 단위의 유량 및 수질 예측을 위해서는 기존의 유량 및 수질 관측망을 소유역 단위로 좀 더 정밀하게 계획하는 것이 필요하다고 판단된다.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.16 no.4
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• pp.604-613
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• 2016

The sea level of the Earth is rising approximately 2.0mm per year (global average value) due to thermal expansion of sea water, melting of glaciers and other causes by global warming. However, when it comes to design a river, the standard of design water level is decided by analyzing four largeness tide value and harmonic constant with observed tidal water level. Therefore, it seems the external water level needs to consider an increasing speed of the seawater level which corresponds to a design frequency. In the present study, the hourly observed tidal water level targeting 47 tidal stations operated by Korea Hydrographic and Oceanographic Administration (KHOA) from beginning of observation to 2015 per hour has been collected. The variation of monthly and yearly and increasing ratio have been performed divided 4 seas such as the Southern, East, Western, and Jeju Sea. Also, the external water level existing design for rivers nearby a coast was been reviewed. The current study could be used to figure out the cause of local seawater rise and reflect the external water level as basic data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.59-59
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• 2023

기후변화로 인한 집중호우와 홍수는 하천의 범람, 내수침수 등을 일으킨다. 최근 발생한 2022년9월 태풍 '힌남노'는 포항시 10명의 인명 피해와 1조 7000억원의 재산 피해로 막대한 피해를 야기시켰다. 본 연구는 2011년부터 2018년까지 시군구 단위의 행정구역별 홍수 기간 강우량, 피해액, 홍수 지역의 인구 자료를 NAVER DATA LAB(2016년부터 자료 제공) '홍수' 검색량 데이터와 비교 분석하였다. 본 연구에서는 다량의 강우량 또는 높은 피해액이 발생한 시기에 홍수 검색량이 낮았던 지역을 홍수에 대한 대중 인지도가 취약한 지역으로 정의하였다. '홍수' 검색량과 강우량, 피해액, 홍수 지역 인구와의 상관관계를 분석한 결과, 강우량과 인구는 각각 0.86, 0.81의 높은 상관계수를 보인 반면, 피해액은 0.52로 상대적으로 낮은 상관관계를 보였다. 2016-2018년 특/광역시단위 분석 결과, 총 17번의 홍수 발생 중 '인천광역시'와 '세종특별시'에서 피해액 규모가 각각 2, 3순위로 높았던 반면 홍수 인지도는 각각 6, 11순위로 홍수 인지도가 취약한 지역으로 평가되었다. 도 단위 평가 시, 총 34번의 홍수 발생 중 '강원도'와 '경상북도'에서 피해액 규모 3순위, 강우량 10순위 일 때, 홍수 인지도는 27순위로 홍수 인지도가 취약한 지역으로 평가되었다. 다중 선형회귀 기법을 통해 2016년부터의 데이터를 기반으로 모델을 훈련하여 2016년 이전의 '홍수' 검색량 예측 자료를 재생산하였다. 2011-2015년 특/광역시 중심의 평가에서, 총 25번의 홍수 발생 중 부산광역시에서 피해액 규모가 1순위, 강우량이 2순위로 높았던 반면 홍수 인지도는 6순위로 홍수인지도가 취약한 지역으로 평가되었다. 도 단위 평가 시, 총 50번의 홍수 발생 중 '충청남도'와 '경기도'에서 피해액 규모가 3순위일 때 홍수 인지도가 7순위로 홍수 인지도가 취약한 지역으로 평가되었다. 본 연구는 물리·사회시스템의 빅데이터를 분석하여, 사회수문학적 접근 방식으로 홍수에 대한 사회적 취약성을 새롭게 제시하며 사회과학과 수자원 분야의 융합연구 필요성을 강조하였다.