• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.556-556
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• 2015

금호강 유역은 낙동강 유역에 위치한 22개 중권역에서도 본류에 유입되는 하천 규모가 크기 때문에 본류에 큰 영향을 미친다. 이로 인해 금호강에서 유출되는 유량과 비점오염원 부하량에 대한 정확한 분석이 반드시 필요한 상황이다. 더욱이, 기후변화로 인해 태풍이나 국지성 호우의 발생이 빈번해지고, 그 규모 역시 과거에 비하여 상당히 크기 때문에 각 유역에 대한 정확한 수문 및 수질 조사가 요구되고 있다. 점오염원에 의한 부하량은 강우량과 관계없이 발생되지만 비점오염원에 의한 부하량은 강우에 따른 유출 현상 때문에 매년 변동이 심하다. 도시지역의 경우 불투수 면적이 증가하고 있으며 지표면에 흡착된 오염물질들이 지표면을 통과하지 못하고 우수와 함께 하천으로 유입된다. 또한 도시화 산업화로 인해 교통량이 증가하면서 도로에 떨어진 기름, 타이어 분진 등이 강우 시 하천으로 유입된다. 특히 금호C지역의 공업단지의 경우 강우 유출수에 고농도의 오염물질이 혼입되어 있으며, 지표면에 퇴적되는 오염물질의 양도 주거지역보다 훨씬 높으며 강우 시 유독한 수질오염물질이 일시에 다량으로 하천에 유입된다. 시가지는 차지하는 면적이 각 소유역당 $20km^2$이내로 크지 않지만 BOD, T-N, T-P 모든 항목에서 영향이 큰 것으로 나타났고, 산림은 가장 큰 면적을 차지하고 있지만 BOD를 제외한 항목에서 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 농경지의 경우 각 소유역당 $5{\sim}45km^2$의 면적을 차지하지만 전체적으로 영향을 많이 미치는 것으로 나타났으며 모두 T-N에 대한 영향이 큰 것으로 나타났다. 금호강 유역은 상류에서는 농경지의 비율이 높아 비료나 토양침식에 의한 비점오염에 의한 오염이 큰 것으로 나타났고, 하류에서는 영천시, 대구광역시가 위치하고 있어 생활하수와 공업용폐수 등에 의한 점오염과 불투수 지역이 많아 우수와 함께 하천으로 유입되는 비점오염원에 의한 오염 모두 큰 것으로 나타났다. 금호강유역의 효율적인 비점오염관리를 위해서는 금호강 유역 상류지역의 농업지역과 하류지역의 도시지역에서 필요한 비점오염 부하량 감소 방안에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.42-42
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• 2017

현재 도시지역의 침수피해는 매우 복잡한 형태로 발생하고 있으며, 침수 발생으로 사유재산 및 사회적 피해가 증대되고 있다. 불투수면이 높은 도시의 침수현상은 지표수의 이동, 매설된 관거의 형상과 통수능에 의한 월류가 주된 원인으로 작용한다. 인구와 건물 및 기반시설이 밀집한 도시지역은 침수피해 발생시 막대한 피해를 입을 수 있으며, 발생한 강우와 설치된 우수저감시설 및 내수배제시설에 따라 침수현상이 다르게 나타난다. 이러한 피해를 줄이고 재산을 보호하기 위해 적절한 치수사업이 필요하며, 시설의 도입에 따른 피해액 감소 및 경제성 분석이 우선시 되어 효율성과 타당성을 판단할 수 있어야 한다. 침수에 의한 피해액을 산정하기 위해 정확한 침수예측이 필요하며, 지형, 건물, 도시의 복잡한 도로 등을 잘 반영한 유출해석이 선행되어야 한다. 정밀한 침수해석이 수반되지 않을 경우, 침수예상지역을 다소 과소, 과대하게 나타낼 수 있다. 홍수피해의 경제성을 분석하기 위한 방법에는 다차원 홍수피해 산정방법이 있으며, 경제성 분석은 하천의 정비상태, 하도 및 관거, 제방 및 유수지 등 홍수 방지시설 등 구조적, 비구조적 대책을 모두 대상으로 하여야 하며, 인명과 재산이 집중된 도시의 경우 보다 정확한 피해액을 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 과거 침수피해가 있었던 도림천 유역을 대상으로 펌프시설의 도입에 따른 건물 피해액 분석을 실시하였다. 우수관망과 도시지역의 유출모의에 적합하다고 알려진 SWMM 모형을 활용하여 침수현상을 분석하였으며, 다차원 홍수피해 산정방법을 활용하여 건물 피해와 건물 내용물 자산피해액을 분석하여 시설 도입에 따른 피해액 감소와 경제성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.317-317
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• 2011

맨홀 및 관로에 퇴적되는 유사는 우수관거의 통수능을 감소기키고 우수관거 시스템의 효율을 저하시켜, 맨홀에서 역류를 발생시켜 저지대 침수의 한 원인인 되고 있다. 또한 관거내에서 유수가 일정한 유속을 확보하지 못하면 오염물이 침전되고, 관거내 유하시간이 길어져 침전물 부패로 인한 황화물질 및 악취 등이 발생할 수 있다. 따라서 우수 및 하수관거 시스템에서 유사와 관련된 주된 연구는 관거내의 유사거동 특성을 규명하고자 하는 것이었다. 그러나 맨홀과 관련하여서는 맨홀내의 오염물 지체시간 및 확산 특성분석이 전부였고, 유사의 퇴적 및 배출 등과 관련된 거동특성 연구는 매우 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 유입관과 유출관이 $90^{\circ}$로 접합된 맨홀을 대상으로 수리실험을 실시하고, 맨홀형태(사각형, 원형), 유사유입형태(연속주입, 일정기간주입), 유사종류(주문진표준사, 모래), 유사유입량 및 맨홀내부형상 변화에 따른 맨홀내 유사퇴적량을 확인하였다. 실험결과 그림 1과 같이 $90^{\circ}$ 접합맨홀에서는 유사유입형태와 무관하게 유입유사량이 증가할수록 퇴적량 또한 증가하였다. 그러나 유사퇴적량은 사각형맨홀보다 원형맨홀에서 적었다. 이는 관거가 $90^{\circ}$로 접합된 맨홀내에서의 유사거동 양상은 우선 유입되는 유사가 맨홀바닦에 퇴적되고 와류에 의해 부유되는 유사가 유출관을 통해 배출되는데 사각형맨홀에 비하여 원형맨홀에서 와류가 더 크게 형성되기 때문인 것으로 판단된다. 유사가 일정기간주입되는 경우 원형맨홀 내부에 퇴적되는 유사량은 거의 없었다. 사각형맨홀내부에 벤칭을 설치한 경우 설치전과 비교하여 퇴적량은 50%이상 저감되었고, 일정기간주입시에는 벤칭 설치 후 유사퇴적량은 거의 없었다. 유입유사가 모래인 경우 맨홀내 퇴적량은 주문진표준사와 비교하여 증가하였다. 모래는 주문진 표준사와 비교하여 중량이 크다. 따라서 같은 흐름조건에서 주문진표준사와 비교하여 부유되는 유사량이 적고, 배출되는 유사량 또한 적었다. 유량과 관거유속이 동일한 조건에서 유출관과 유입관이 일직선상으로 연결된 중간맨홀내부에 퇴적된 주문진표준사의량과 비교하여 $90^{\circ}$ 접합맨홀의 퇴적량이 상대적으로 적었다. 이 또한 앞서 기술한 와류의 영향으로 판단된다. 일반적으로 $90^{\circ}$접합맨홀내부에서 발생하는 와류가 중간맨홀보다 크고, 이로 인해 에너지손실은 커지지만 유사거동과 관련하여서는 와류가 크게 발생하는 맨홀조건에서 퇴적량이 적음을 실험적으로 확인하였다.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.22 no.6
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• pp.722-728
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• 2012

Urban sewer systems has a limitation of capacity of rainwater storage and problem of occurrence of untreated sewage, so adopting a storage facility for sewer flooding prevention and urban non-point pollution reduction has a big attention. The Korea Ministry of Environment has recently introduced a new concept of "multi-functional storage facility", which is crucial not only in preventive stormwater management but also in dealing with combined sewer overflow and sanitary sewer discharge, and also has been promoting its adoption. However, reserving a space for a single large-scale storage facility might be difficult especially in urban areas. Thus, decentralized construction of small- and midium-sized storage facilities and its operation have been introduced as an alternative way. In this paper, we propose a model predictive control scheme for an optimized operation of distributed storage facilities and sewer networks. To this aim, we first describe the mathematical model of each component of networks system which enables us to analyze its detailed dynamic behavior. Second, overflow locations and volumes will be predicted based on the developed network model with data on the external inflow occurred at specific locations of the network. MPC scheme based on the introduced particle swarm optimization technique then produces the optimized the gate setting for sewer network flow control, which minimizes sewer flooding and maximizes the potential storage capacity. Finally, the operational efficacy of the proposed control scheme is demonstrated by simulation study with virtual rainstorm event.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.12 no.4
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• pp.1-13
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• 2019

Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate change increased, it is necessary to install the facilities that can cope with the initial stormwater. Most researches have been conducted on the design of facilities applying the Low Impact Development (LID) and the reduction effect on rainfall runoff to examine with 1D or 2D numerical models. However, the studies on the examination about flow characteristics and stability of pipe network systems were relatively insufficient in the literature. In this study, the stability of the pipe network system in rainwater storage tank was examined by using 3D numerical model, FLOW-3D. The changes of velocity and dynamic pressure were examined according to the number of rainwater storage tank and compared with the design criteria to derive the optimal design plan for a rainwater storage tank. As a results of numerical simulation with the design values in the previous study, it was confirmed that the velocity became increased as the number of rainwater storage tank increased. And magnitude of the velocity in pipes was formed within the design criteria. However, the velocity in the additional rainwater storage pipe was about 3.44 m/s exceeding the allowable range of the design criteria, when three or more additional rainwater storage tanks were installed. In the case of turbulence intensity and bottom shear stress, the bottom shear stress was larger than the critical shear stress as the additional rainwater storage was increased. So, the deposition of sediment was unlikely to occur, but it should be considered that the floc was formed by the reduction of the turbulence intensity. In addition, the dynamic pressure was also satisfied with the design criteria when the results were compared with the allowable internal pressure of the pipes generally used in the design of rainwater storage tank. Based on these results, it was suitable to install up to two additional rainwater storage tanks because the drainage becomes well when increasing of the number of storage tank and the velocity in the pipe becomes faster to be vulnerable to damage the pipe. However, this study has a assumption about the specifications of the rainwater storage tanks and the inflow of stormwater and has a limitation such that deriving the suitable rainwater storage tank design by simply adding the storage tank. Therefore, the various storage tank types and stormwater inflow scenarios will be asked to derive more efficient design plans in the future.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.4
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• pp.241-252
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• 2017

This study aims to evaluate applicability of both online and offline parameter calibration techniques on rainfall-runoff modeling using a conceptual lumped hydrologic model. To achieve the goal, the storage function model was selected and then two different automatic calibration techniques: SCE-UA (offline method) and particle filter (online method) were applied to calibrate the optimal parameter sets for 9 rainfall events in the Cheoncheon catchment, upper area of the Yongdam multi-purpose dam. In order to assess reproducibility of hydrographs from the parameter sets of both techniques, the observed discharge of each event was divided into low flow (below average flow) and high flow (over average flow). The results show that the particle filter method, updating the parameters in real-time, provides more stable reproducibility than the SCE-UA method regardless of low and high flow. The optimal parameters estimated by SCE-UA are very sensitive to the selected objective functions used in this study: RMSE and HMLE. In particular, the parameter sets from RMSE and HMLE demonstrate superior goodness-of-fit values for high flow and low flow periods, respectively.

• Journal of Wetlands Research
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• v.19 no.4
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• pp.375-382
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• 2017

In this study, general characteristics of dynamic behavior of stormwater runoff from a small impervious catchment was investigated from a series of simulations for a radial type surface runoff. Based on the simulation results, a better placement strategy for stormwater inlets to improve performance of a structural best management practice (BMP) was suggested. The degree of pollutant first flush from an ideal radial type impervious catchment was simulated using a 1-D diffusion wave equation coupled with a pollutant transport equation. The results showed that the first flush of the chemical oxygen demand was the strongest when the catchment length ranged 30-50m at a bed slope of 0.02. This result suggested that a required degree of the first flush can be intentionally obtained by just changing the locations and numbers of stormwater inlets, and thereby adjusting the catchment length. Particularly, the overall performance of a structural BMP in reducing pollutant load can be improved by placing the stormwater inlets at locations for obtaining a required first flush strength.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.8
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• pp.721-731
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• 2010

The rainfall-runoff relationship is very difficult to predict because it is complicate factor affected by many temporal and spatial parameters of the basin. In recent, models which is based on artificial intelligent such as neural network, genetic algorithm fuzzy etc., are frequently used to predict discharge while stochastic or deterministic or empirical models are used in the past. However, the discharge data which are generally used for prediction as training and validation set are often estimated from rating curve which has potential error in its estimation that makes a problem in reliability. Therefore, in this study, water stage is predicted from antecedent rainfall and water stage data for short term using three models of neural network which trained by error back propagation algorithm and optimized by genetic algorithm and training error back propagation after it is optimized by genetic algorithm respectively. As the result, the model optimized by Genetic Algorithm gives the best forecasting ability which is not much decreased as the forecasting time increase. Moreover, the models using stage data only as the input data give better results than the models using precipitation data with stage data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.334-334
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• 2020

우리나라는 서울지역과 수도권 위성도시의 인구분포가 집중되어있으며, 도시지역에 대한 관거 우선 확충에 따라 하수처리구역의 비율이 점차 늘어나고 있다. 초기우수월류에 의한 오염은 비점오염원의 경우로, 발생 및 배출경로가 다양하고 불특정하게 발생한다. 비점 오염원의 유출 농도는 강우 초기에 높게 나타나고, 점차 농도가 낮아지는데, 이러한 강우 특성을 고려하여 오염발생량을 규명하는 것이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 중랑천 의정부 지역을 대상지역으로 선정하여, 합류식 하수관거 월류부하를 하수도법 관리수준으로 제어하기 위한 초기우수 처리대상 강우량을 산정하고 강우분포형 및 토지이용도 현황별로 초기월류유량 및 부하특성을 검토하였다. 본 연구에서는 SWMM(Strom Water Management Moder)모형을 적용하여, 매년 홍수기에 발생할 수 있는 다양한 강우분포를 고려하여 대상유역의 토지용도별 합류식 처리구역에 대하여 SWMM 모형의 검·보정 절차를 통해 예측값과 측정값 사이의 상관관계를 분석하였고, 의정부 지역의 초기우수월류 오염부하량의 토지용도에 따른 경향성과, 강우량 및 강우분포, 배수면적에 따른 경향성을 비교하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.6B
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• pp.355-361
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• 2012

Gwangdong Dam Watershed is affected by the increased discharge caused by the melting snow in the spring season. Therefore, simulation results obtained using hydrologic models have generally been inaccurate in relation to discharge without snow pack and melt modules. In this research, a grid based distributed rainfall runoff model (K-DRUM) was developed using a snow pack and melt module, and has been applied in the Gwangdong Dam Watershed to simulate the discharge for a four year period. A previous version of K-DRUM, which does not include a snow pack or melt module, was used to calculate the discharge in order to compare the snow melt effect. The simulation period lasted about 7 months from October of the previous year to April of this year using hourly precipitation and weather observed data. To evaluate the model performance, NSE, PBIAS and RSR statistics techniques were applied using the simulation results of the discharge. From the results of reliability evaluation, the K-DRUM model, which uses a snow pack and melt module, had a good applicability for the runoff simulation considering the snow melt effect in the spring.