• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1211-1218
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• 2008

본 연구의 목적은 다목적 유전자 알고리즘을 이용하여 우수유출 저류지를 소유역에 분담하여 설치 계획하는데있다. 이를 위해 우수유출 저류지의 위치 및 규모를 최적화하기 위한 모형을 개발하였다. 이 모형은 크게 2가지로 나뉘어 지는데, 유역유출모형과 최적해를 구하기 위하여 도입한 다목적 유전자 알고리즘(MOGAs)이다. 이러한 최적화 모형을 모의하기 위하여 목적함수는 첨두유출량과 저류지 저류용량의 함수로 설정하고, 제한조건은 기본적으로 구조적 제한과 저류용량 및 운영목적에 따라 설정하였다. 본 연구를 위해 만들어진 최적화 모형은 안양시 관양유역에 실제 적용해 보았으며, 그 결과 주어진 제약조건내에서 상류지역에 저류지가 설치되는 경우가 최적값으로 나타난 것을 통해 적절하게 잘 모의된 것으로 보인다. 그밖에 On-line 및 Off-line 저류지가 동시에 건설되는 경우에도 함께 최적화 모의가 가능한지도 살펴보았다. 본 연구를 통해 제시한 방법론은 향후 도시유역내의 홍수피해 저감계획시 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권2호
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• pp.107-117
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• 2014

본 연구에서는2007년 제주지역을 강타한 태풍 '나리' 이후 홍수조절을 위해 한천유역에 설치된 저류지의 효과를 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 2010년 태풍 '뎬무'의 내습 시, 한천 상 하류에 위치한 하천유량관측소의 자료와 저류지 유입량 자료를 이용하여 한천저류지 운영이 하류지역에 미치는 홍수저감 효과를 검토하였다. 분석결과, 하류지역에서의 실제 하천수위는 3.44m를 기록하였으나, 수위-유량 관계식, 유출전파속도, 저류지 유입량 등을 활용하여 저류지가 운영되지 않았을 경우의 하류지역 하천수위를 분석한 결과 4.16m로 예측되었다. 이와 같은 결과는 한천유역에 설치된 저류지의 홍수저감 효과를 분명하게 보여주는 것으로 향후 유사한 사상에 대해서도 적절한 기여를 할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.231-236
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• 2006

본 연구에서는 단일 첨두를 갖는 가상의 균일하도구간과 홍수피해가 극심하게 나타나고 있는 낙동강유역에 대하여 Saint-Venant 방정식을 음해적으로 유한차분하여 수치적으로 해석한 수리학적 하도추적을 FLDWAV 모형을 이용하여 수행함으로써 홍수파의 전달양상과 천변저류지의 홍수 저감영향을 분석하였다. 균일하도구간에 대한 적용은 천변저류지의 규모와 운영조건 그리고 설치위치에 따른 홍수 저감영향을 비교검토함으로써 천변저류지의 최적 규모 및 설치위치를 결정하는데 효과적인 참고 자료가 될 것으로 기대된다. 또한 낙동강유역에 대한 적용에서는 낙동강 하천정비 기본계획에 근거한 계획홍수량으로 모의를 수행하였다. 낙동강 유역종합 치수계획 보고서에 제시된 10개의 천변저류지에 대한 모의를 통해 실제 낙동강유역의 홍수 저감영향을 분석함으로써 하천제방 계획시 경제적인 하천 제방단면 결정을 위한 참고 자료 및 효과적인 홍수피해 경감대책 수립을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1240-1244
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• 2009

최근 들어 홍수조절을 위한 대안으로 검토되기 시작한 천변저류지는 적은 저류용량으로 인해 목표하는 홍수저감효과를 얻기 위해 다수의 천변저류지가 설치되어야 하며, 이들 천변저류지군의 홍수조절효과는 저류지군을 연계한 수문네트워크의 분석에 의해 산정되어야 한다. 특히 천변저류지 등과 같은 소규모 수공구조물은 설계빈도, 저류지 제원 등과 같은 수문학적 및 수리학적 조건에 따라 홍수저감효과가 민감하게 반응한다. 즉 설계빈도 변화에 따른 천변저류지의 홍수조절효과를 분석하고, 이를 바탕으로 목표하는 설계빈도 결정이 선행된 후, 천변저류지의 상세 제원에 대한 설계가 가능할 것이다. 본 연구에서는 설계빈도 변화에 따른 유역의 유입수문곡선변화가 천변저류지군의 홍수저감효과에 미치는 영향을 분석해 보았다. 이를 위해 천변저류지의 최적위치를 결정하기 위해 개발된 기존의 의사결정모형을 안성천 유역에 적용하여 다양한 설계빈도에 따른 천변저류지의 홍수저감효과를 분석해 보았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.915-922
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• 2006

본 연구는 소방방재청에서 계획하고 있는 도시유역의 침수피해를 방지하기 위한 대책 수립의 일환으로 도시유역의 중상류부에 중소규모의 저류지를 설치하는 방안에 대한 유출저감 효과 분석에 관한 것이다. 이를 위해 시범유역을 선정하여 유출분석을 실시하였고 저류지의 위치와 규모에 따른 유출저감 정도 및 치수안전도 확보 효과를 분석하였다. 분석결과 유역의 유출량을 모두 하도에서 소통시키는 개념이 아닌 유역에서 홍수량의 일부를 저류하여 유량을 분담하는 유역분담 저류지를 설치함으로써 하도의 부담을 완화시킬 수 있음을 확인하였고 저류지의 입지 및 규모의 선정에 따라 그 효과에 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 중상류부에 저류지를 설치하는 경우 하류부 유출 저감에는 상당히 효과적인 것으로 나타나 유역의 치수안전도 확보에 효율적인 방안이 될것으로 기대된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.145-150
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• 2009

댐과 같은 대규모 수리구조물의 신설이 점차 어려워짐에 따라, 이에 대한 대안으로 천변저류지의 설치가 검토되고 있다. 천변저류지는 규모가 작은 시설물로 홍수량, 유입수문곡선, 천변저류지 용량 및 월류위어의 월류고 등에 따라 홍수저감효과가 민감하게 반응한다. 따라서 최대의 홍수저감효과를 얻기 위해서는 홍수저감효과를 기대하는 홍수사상에 적합한 월류고를 적용하여야 하며, 본 연구에서는 월류고 값의 변화가 천변저류지군의 홍수저감효과에 미치는 영향을 분석해보았다. 이를 위해 천변저류지의 최적위치를 결정하기 위해 개발된 기존의 의사결정모형을 사용하였다. 천변저류지의 위치를 결정변수로 사용하고 홍수저감목표 지점에서의 홍수저감효과를 최대화하는 과정을 통해 천변저류지의 최적위치를 결정하는 의사결정모형에 월류고의 높이를 결정 변수로 추가하여 수정하였다. 제안된 모형을 안성천 유역에 적용하여 기존의 연구결과와 비교하였으며, 모형의 적용결과 대상 홍수사상에 대해 보다 효율적인 홍수저감이 가능토록 하는 월류고 및 위치를 결정 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.395-400
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• 2011

강변저류지는 국내에서 천변저류지라는 이름으로 2000년 초반부터 관련 연구가 시작되었으며, 기존의 하천연안 저지대 및 홍수터를 활용하여 제방의 일부 구간에 취수부를 설치, 하천의 계획홍수를 초가하거나 일정수위 이상의 홍수가 발생할 때 초과하는 홍수량을 저류하여 하류의 첨두홍수를 저감시키는 소규모 수공구조물이다. 이러한 강변저류지는 off-line 형식으로 2차원적인 홍수량 분담을 통해 홍수량을 조절하여, 홍수조절효과가 확실하고 그 효과가 즉시 나타나는 특징이 있다. 또한 한 대상유역 내에 다수의 대상지역이 존재하게 된다. 하지만 이들 후 보지 전체에 강변저류지를 설치하는 것은 다수의 제약조건에 의해 불가능하며 대상유역의 어느 후보지에 강변저류지를 설치한다는 문제를 해결하기위해 기존에 수행되었던 연구들은 각각의 장단점이 있으며 이들 연구의 가장 큰 문제는 의사결정을 위해 사용되는 변수의 통합과정에서 발생될 수 있는 오류가 있다는 것이다. 본 연구에서는 다수의 기준과 변수에 의해 결정되어진 강변저류지의 설치 우선순위들을 다차원척도법(Multi-Dimensional Scaling)를 이용하여 최종적인 하나의 순위를 도출하는 것으로 기존에 수행되었던 연구결과의 장점을 포함하며, 보다 많은 변수를 고려할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1312-1316
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• 2007

계획규모를 초과하는 이상홍수 발생시 피해를 최소화하기 위해서는 유역종합적인 대응계획이 필요하다. 최근 집중호우가 발생하는 빈도가 높아지고, 이에 따라 계획홍수량을 상회하는 홍수유출 가능성이 높아지면서 효율적인 홍수대응방안에 대한 연구가 활발해지고 있다. 저류지 설치는 이러한 홍수대응방안 중에 하나로 구조적인 설계방법에 대한 실험적 연구가 진행되고 있고, 저류지 규모 및 설치 위치에 대한 홍수량 저감 효과가 검토되고 있다. 본 연구에서는 저류시스템에 의한 저류효과 분석을 위하여 실제 발생한 홍수사상에 의해 외수침수가 발생했던 사례에 대해 수치모의를 통해 검토하였다. 2006년 7월 태풍 에위니아 내습시 월류에 의한 제방붕괴로 인해 침수피해가 다수 발생했던 남강 수계를 대상으로 하였으며, 홍수사상 기간 동안의 대상유역의 홍수량 및 제내지 유입량을 추정한 결과를 이용하여 첨두홍수위를 추정하고 제방붕괴가 발생하지 않은 경우에 대한 홍수위를 산정하여 제방붕괴로 인한 홍수위 저하특성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.337-337
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• 2015

홍수 저감, 생태계 복원, 위락 등 다양한 목적의 충족을 위해 강변에 저류지, 즉 다목적 유수지(detention basin)를 조성하는 사례가 나타나고 있다. 하천에서 홍수의 발생으로 수위가 어떤 기준보다 높아지면, 흐름의 일부를 돌려 저류지로 보냄으로써 본류의 부담을 덜 수 있다. 이때, 흐름의 분기를 위해 설치되는 하천구조물 중 하나가 측면 위어(side weir) 또는 횡월류 위어(side discharge/overflow weir)이다. 하천의 계획과 설계에서 위어가 적용될 때, 위어에 대한 수위-유량 관계, 즉 그 형식과 제원에 적합한 유량계수(discharge coefficient)의 결정이 관건이 된다. 일반적인 위어와 달리 흐름 양상이 복잡한 측면 위어의 경우, 이론과 실제의 괴리가 아직까지 해소되지 않아 실물 또는 3차원 수치 모형을 이용한 시험으로 수위-유량 관계를 수립할 필요가 있다. 이렇게 결정된 수위-유량 관계는 1차원 또는 수심적분 2차원 모형의 내부 또는 외부 경계로 사용되며, 본류의 수위 증감에 따른 측면 위어의 횡월류량을 통해 저류지의 홍수 조절 능력을 평가할 수 있다. 이 연구에서는, 측면 위어의 수위-유량 관계가 알려지지 않더라도, 저류지에 의한 홍수 조절 효과를 평가할 수 있는 2차원 수치모의에 대해 검토하였다. 수치해법으로서 2차원 천수방정식에 대해 유한체적법을 적용하고, 흐름률(flux)의 정확한 계산을 위해 근사 Riemann 해법을 도입하였다. 먼저, 측면 위어가 없는 실험 조건에 대해 수로 내 한 측선에서 측정된 수위와 유량을 모의 결과와 비교하여 모형을 검증하였다. 이때, 경계조건으로 상류 끝에 측정 유량을, 하류 끝에 측정 수위를 부여하였으며, Manning의 조도계수를 0.014로 설정하였다. 또한, 측면 위어가 설치된 수로에 대해 계산 영역을 340개의 삼각형 격자로 분할하고 측면 위어가 없는 경우와 동일한 조건을 두어 모의하였다. 측면 위어의 하류에 위치한 측선에서 측정치에 대한 평균 제곱근(root mean square) 오차가 수위에 대해 1.9 mm, 유량에 대해 $2.2{\ell}/s$로서 그림과 같이 모의 결과는 실험의 그것과 잘 일치하였다. 이로써, 측면 위어에 대한 수위-유량 관계의 수립을 위한 실물 모형 시험 없이 수심적분 2차원 수치모의를 통해 저류지의 홍수 조절 효과를 평가할 수 있음이 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.306-306
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• 2020

횡월류위어(side weir)는 하천의 수위가 한계수위 이상으로 상승할 경우 본류로부터 저류지나 분수로(distributary channel)로 흐름을 전환하기 위하여 사용하는 수공구조물로 강변저류지나 off-line저류지의 유입부에 흐름방향과 평행하게 설치되어 유량관리 및 전환, 홍수통제, 에너지 소산, 수위조절, 일정 유량의 취수 및 분배, 초과 홍수량의 전환 등의 목적으로 이용되는 구조물이다. 횡월류 위어의 월류 흐름은 일반위어와 같이 위어마루부 직각방향으로 흐르지 않고 본류 흐름특성에 따라 비스듬하게 유입된다. 이러한 흐름특성으로 횡월류위어 월류량은 본류의 하폭, 흐름특성, 위어길이 및 설치위치 등에 따라 각기 다르게 산정된다. 현재 국내에서 진행된 횡월류위어 흐름특성에 관련된 연구는 대부분 직선수로에 집중되어 있으며 사행하천의 흐름특성에 따른 연구는 부족한 실정이다. 금회 연구에서는 3차원 상용프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 사행하천구간 유입부 설치위치 특성에 따른 횡월류 위어 유입흐름 특성을 분석하였다. 사행하천 구간 횡월류위어 설치위치에 따른 3차원 흐름해석을 위해 AUTO CAD 프로그램을 이용하여 수로길이 30m, 수로폭 2m의 구형 사행수로를 구성하였고, 횡월류위어 유입부 위치를 20°~120°로 변화시키며 수치모형실험을 수행하였다. 해석결과 수로흐름은 유입부 설치각이 작을수록 상·하류 수위차가 작아지며 유속이 감소하며 설치위치각이 클수록 수로내 평균유속은 증가하는 것으로 확인되었다. 유입부 설치각이 작을수록 방류량이 증가하여 수로내 흐름분리현상 증가하였고 이로인한 지체현상이 발생하는 것으로 확인되었다. 본 연구로 사행하천구간에 횡월류위어가 설치된 경우, 월류량과 수리학적 흐름특성을 해석할 때 3차원 수치모형실험이 유용한 해석도구로 이용될 수 있음이 확인되었다. 이후 수치모형실험이 수공구조물 설계 및 해석 시 참고자료로 이용 가능할 것으로 사료된다.