• 농업생명과학연구
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• 제45권6호
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• pp.237-249
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• 2011

본 연구에서는 농촌 소하천의 적정 환경유지용수 산정을 위한 기초조사로 경상남도 고성군 하이면 와룡리에 위치한 봉현저수지를 수원으로 하는 봉현천과 하이저수지를 수원으로 하는 석지천을 대상으로 시기적 우기이면서 농번기인 2010년 5월에서 10월까지 총 6회에 걸쳐 18개 지점을 선정하여 하천조사 및 유량 모니터링을 실시하였다. 그 결과 선행 강수량이 많을 경우 하천의 전 구간에 유량이 증가하였고, 선행 강수량이 적거나 없는 경우에는 계측이 불가능할 정도로 하천이 메말라 있었다. 각 하천의 상류부의 경우에는 항시 일정량의 유량을 확인 할 수 있었는데 이는 댐 침윤에 기인한 것으로 추정되었다. 유량 프로파일을 작성한 결과 봉현천 하류부 2,000 m 지점과 3,500 m 지점, 석지천 하류부 1,200 m 지점에서 주변 참다래 과수원의 관개용수 양수, 참다래 보관 및 선별공장에서의 취수 및 관측지점 상류부의 연속적인 보의 영향으로 유량이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 봉현천 하류부 4,200 m 지점에서는 유량이 증가하였는데 이는 배수로를 통한 유출수의 유입에 의한 것으로 추정되었다. 향후 지속적이고 장기적인 현장 모니터링을 통하여 농어촌환경용수 공급을 위한 적정 유지유량을 산정하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2021

최근 기후변화에 따라 세계적으로 집중호우·태풍·가뭄 등과 같은 기상재해가 증가하고 있으며, 이 중에서도 주기적으로 발생하는 가뭄의 발생빈도 또한 증가하고 있다. 2014년과 2015년 금강수계에 발생한 가뭄과 2017년 낙동강수계에 발생한 가뭄은 갈수로 인한 피해를 야기한 바 있다. 금강수계의 경우 보령댐 저수량 부족으로 제한급수를 시행하였으며, 낙동강수계의 경우 형산강수계의 농업용저수지 고갈로 긴급용수를 공급하기도 하였다. 이에 대하여 낙동강홍수통제소는 2016년부터 수계 내의 갈수상황과 향후 예상되는 갈수전망을 지속적으로 모니터링하고 있다. 수계 전역을 대상으로 강수현황, 다목적댐·용수댐 및 농업용 저수지의 저수현황, 하천의 갈수현황, 향후 기상전망 및 방류계획, 향후 유출전망 등을 1개월 단위(매주) 및 3개월 단위(매월) 작성하며, 갈수예보 및 모니터링지점 선정, 예보적용성 검증 등을 수행하고 2020년부터 갈수예보를 정식으로 시행하고 있다. 본 연구에서는 낙동강수계의 효율적인 갈수예보의 시행과 확대를 위해서 현재 낙동강 본류로 한정되어 있는 갈수관리 지점을 확대하는 방안에 대하여 검토하였다. 기준갈수량이 상대적으로 적은 중권역, 상수도 보급률, 영농여건 물리농지 비율 및 유량관측 안정화 여부를 종합적으로 검토하였으며 확대 지점을 선정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.394-394
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• 2019

본 연구에서는 최근 기상이변의 영향 및 지진 발생과 저수지 노후화 등으로 지속적으로 발생되고 있는 소규모 저수지 붕괴에 의한 재해 위험성을 경감하고자 댐 저수지 EAP 수립 기준 이하 소규모 저수지를 대상으로 EAP 수립 대상여부를 판단할 선정지표를 개발하였다. 기존의 EAP 수립지침 검토, 과거 붕괴사례 분석, 관련분야 선행 연구 등을 분석하여 저수용량, 제체높이, 경과연수, 호우인자 및 지진인자를 포함하는 5개 선정지표를 정량화 하여 제시하므로 실무적용을 용이하게 하고자 하였다. 또한 개발된 선정지표는 EAP 수립 기준 이하 소규모 저수지에 적용하기에 앞서 각 선정 지표별 저수지 붕괴와의 연관성을 파악하기 위해 과거 저수지 붕괴사례에 단일지표 및 지표간 중첩도를 파악해 보았다. 그 결과, 지진인자, 호우인자, 지진 및 호우인자, 경과연수 지표순 순으로 저수지 붕괴와 높은 연관성을 나타내어, 소규모 저수지 붕괴에 연관되는 주요 지표를 지진인자, 호우인자, 경과연수로 선정하였다. 본 연구에서 선정된 지표간의 중첩정도를 파악하기 위해 과거 저수지 붕괴사례에 적용해 본 결과 호우인자+지진인자가 가장 높은 중첩도를 나타났다. 다음으로 본 연구를 통해 도출된 EAP 수립 대상 선정지표 중 주요 지표인 지진인자, 호우인자, 경과연수를 대상으로 2개의 지표가 중첩될 경우와 3개의 지표가 중첩될 경우를 EAP 수립 대상 관찰그룹과 검토그룹의 각각 분류한 후 이를 재해위험 저수지(MOIS, 2016)에 적용하여 보았다. 그 결과, EAP 수립 대상 관찰그룹에 속하는 경우가 38.5%를 차지하였고, 검토그룹에 속하는 경우가 11.9%를 차지하였다. EAP 수립 대상 관찰그룹에 해당하는 저수지에 대해서는 전문 시설관리자에 의한 주기적 점검 및 계측기 설치를 통한 모니터링 실시 등으로 세심한 시설물 관리가 필요할 것으로 판단되며, EAP 수립 대상 검토그룹에 해당하는 저수지에 대해서는 제체 하류부 구간의 주민 거주 현황, 경작지, 축사 등 재산 현황 및 EAP 수립에 소요되는 예산 등을 종합적으로 고려하여 저수지 관리기관에서 최종적으로 EAP 수립 여부를 결정하여 잠재적인 피해 발생을 사전에 저감시켜야 하겠다. 본 연구의 결과는 기존의 EAP 수립 기준의 보완책으로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.55-55
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• 2023

물 인프라 시설물은 다양한 산업 및 지역 사회에 필요한 물 공급과 이와 관련된 인프라를 제공하는 현대 사회의 중요한 구성 요소 중 하나이다. 이러한 시설이 노후화 되면서 안전과 신뢰성에 대한 우려가 커지면서 과거 건설, 개발 중심에서 유지, 관리 중심으로 패러다임이 변화하고 있다. 이에 물 인프라 시설물의 상태를 정밀하게 조사하고, 정확한 계측하는 기술에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 최근, 드론에 초분광 센서를 탑재하여 초분광 영상을 수집할 수 있는 기술이 개발되고 있으며, 물 인프라 시설물에 대한 원격탐사 및 모니터링이 이러한 수요를 만족시킬 수 있는 유망한 해결책으로 부상하고 있다. 특히, 이러한 초분광 영상 수집 기술을 이용하면 물 인프라 시설물 주변의수심, 수질, 온도 등 환경적 요인 뿐만 아니라 재료에 따른 상태를 파악할 수 있어, 잠재적으로 구조 결함을 감지하는데 필요한 상세한 분광 정보를 수집할 수 있다. 또한, "저수지·댐의 안전관리 및 재해예방에 관한 법률"에서 정기적인 정밀안전진단을 요구하고 있으며, "중대재해처벌법"에 따라 인력중심의 조사, 계측 방식의 어려움이 있는 상황에서 드론 기반의 초분광 원격탐사 기술은 매력적인 선택지이다. 본 연구는 안전과 신뢰성에 대한 우려가 커지고 있는 물 인프라 시설물에서 드론 기반 초분광영상 기술이 제공하는 새로운 해결책에 대한 연구로, "저수지·댐 안전관리 및 재해예방에 관한 법률"에서 제시하는 물 인프라 시설의 정기적인 검사 및 유지보수에 대한 중요성을 더욱 강조하는 것으로, 물 인프라 시설물을 정확하게 모니터링하고 조사, 계측하는 능력의 중요성을 증가시킬 수 있는 기술이다. 따라서 본 연구에서는 드론 기반의 초분광 영상 수집 기술을 활용하여 물 인프라시설물의 원격탐사 및 모니터링에 대한 적용성을 검토하고자 한다. 이를 통해 드론 기반 초분광영상 기술이 물 인프라 시설물의 조사 및 계측, 유지 보수에 대한 새로운 해결책이 될 수 있는지 검토한다. 또한 이 기술의 잠재적인 이점과 한계를 탐구하고, 정확하고 신뢰성 높은 계측, 조사 기술에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위한 능력을 평가 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.454-458
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• 2005

여름철 집중강우시 유입되는 고탁수층은 저수지의 밀도성층으로 인하여 표수층 하부에 위치하며, 이를 적기에 배제하지 않을 경우에는 수평방향의 확산현상과 연직방향의 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어, 탁수현상의 장기화를 유발한다. 일본 사메우라댐의 경우에는 1977년 9월 태풍 17호에 의한 집중호우로 대량의 고탁수가 유입되어 하류하천으로의 댐 방류수의 고탁도현상이 장기간 지속된 바 있다. 이와 같은 탁수장기화에 대한 저수지내 대책의 하나로서 홍수유입후 탁도가 높은 물을 단기간동안 방류하고, 갈수기에는 탁도가 낮은 물을 방류하는 선택취수 개념이 제안된 바 있다. 국내의 임하댐의 경우에도 2002년 태풍 '루사'와 2003년 태풍 '매미'로 인해 발생한 탁수가 전도현상을 거치며 저수지내 전수층에 확산됨으로써 댐방류수의 고탁도현상이 장기화된바 있다. 이로 인하여 댐하류에 위치한 안동시 용상정수장의 동절기 정수처리 장애로 2003년 11월이후 약 160여일동안 댐방류가 중단된 바 있다. 임하댐의 경우에도 탁수장기화에 대한 대책으로서 홍수기 고탁수층을 우선배제한 후, 저수지내에 유입되는 청수을 담수함으로써 이를 방지할 수 있다. 이러한 선택취수 기법은 동일한 수리동역학적 개념을 적용하여 하류하천의 냉해문제를 대비하기 위한 방법으로 표층의 온수를 선택방류하는 데에도 이용될 수 있다. 이와 같은 선택취수를 효율적으로 수행하기 위해서는 취수시설에 접근하는 밀도흐름을 정확하게 이해하고 있어야 한다. 또한 취수탑 인근에서의 온도 및 탁도 등의 연직분포를 실시간으로 파악할 수 있는 자동수질측정시스템이 구축되어 있어야 한다. 현재 임하댐의 경우, 하류하천의 수질을 고려한 효율적인 탁수배제를 위하여 상류 유입부 2개소, 발전취수탑 전면 1개소, 조정지댐 1개소 등 총 4개의 자동수질측정시스템이 설치되어 탁도와 온도가 실시간으로 모니터링되고 있으며, 향후 강우시 저수지에서의 밀도흐름을 보다 정밀하게 모니터링하기 위하여 저수지내 4개의 주요지점에 추가적으로 설치될 예정이다. 이와 같은 자동측정시스템과 더불어 주기적인 세부 수질조사를 실시하면 저수지내의 온도성층 변화와 탁수층 분포를 매우 정확하게 파악할 수 있으며, 호소의 수질모형과 연계하여 강우시 탁수 도달시간과 탁수량을 사전에 예측할 수도 있다. 또한 이와 같은 기초적인 정보를 바탕으로 하류하천의 탁수 피해를 최소화할 수 있는 선택취수탑의 운영방안을 수립할 수 있다 본 연구에서는 이를 위해 선택취수탑 주위의 성층흐름을 기존의 실험자료와 수치해석을 통하여 분석하였고, 온도성층구조나 취수구의 위치변화에 따른 방류수 수질특성을 조사하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권5_2호
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• pp.809-818
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• 2019

우리나라는 여름철에 편중된 강우현상과 좁은 반도의 지형적인 특성으로 인해 풍수해에 매우 취약한 구조를 가지고 있다. 최근 태풍, 집중호우 등으로 피해는 날로 심화되고 있어 앞으로 발생할 풍수해에 대비하여 정확한 피해정보 생산과 분석이 필요하다. 본 연구에서는 풍수해 분석에 필요한 수표면 면적 파악을 위해 Sentinel-1 위성영상을 이용하여 벽정저수지, 사점저수지, 수부저수지, 보령호의 수표면 면적 변화를 분석하였다. 2015년 5월부터 2019년 8월까지 촬영된 Sentinel-1 위성에 RTC 기법을 적용한 영상 전처리와 Otsu 기법을 이용한 영상 이진화를 통해 수표면 면적을 산출하였다. 산출된 수표면 면적은 국가수자원관리종합정보시스템과 농업기반관리시스템에서 제공하는 저수용량 정보와 비교하여 상관계수를 분석하였다. 그 결과, 수부저수지와 보령호의 상관계수는 각각 0.850, 0.941의 강한 상관성을 보여주었고 벽정저수지와 사점저수지의 상관계수는 0.651, 0.657의 보통의 상관성을 보였다. 이 결과는 위성영상을 이용한 중소규모 저수지의 수표면 면적 모니터링 가능성을 나타냈으며, 수표면 면적 변화는 저수지의 수량변화 모니터링 정보로 객관적 사용이 가능하다고 판단된다. 향후 다양한 데이터와의 융합을 통하여 국가적 재난관리에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_3호
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• pp.925-938
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• 2022

농업용 저수지는 전국적으로 중요한 수자원으로 기후변화에 따른 가뭄과 같은 이상기후의 영향에 취약한 특성을 가지며 적절한 운영을 위해 강화된 관리가 필요하다. 지속적인 모니터링을 통한 수위 추적(water level tracking)이 필요하지만 현실적인 문제로 현장 실측 및 관측이 어려운 실정이다. 본 연구는 저수지 수표면적을 측정하기 위해 광역 모니터링이 가능한 위성레이더 자료를 이용하여 4가지 AI 모델 간의 수체 탐지 성능에 대해 객관적인 비교를 제시한다. 위성 레이더자료는 Sentinel-1 SAR 이미지를 사용하였으며, 광학영상과 달리 기상환경에 영향을 적게 받기 때문에 장기 모니터링에 적합하다. 드론 이미지, Sentinel-1 SAR 그리고 DSM 데이터를 사용하여 Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), Artificial Neural Network (ANN), Automated Machine Learning (AutoML)의 4가지 AI 모델을 구축했다. 연구대상 저수지는 총 22개소로 유효저수량이 30만톤 미만의 중소형 저수지이다. 총 45개 이미지가 모델 훈련과 검증에 사용되었으며, 연구 결과 AutoML 모델이 Accuracy=0.92, mIoU=0.81로 다른 3가지 모델에 비해 수체 픽셀 분류에서 0.01-0.03 더 나은 것을 보여주었다. 해당 결과는 SAR 영상으로부터 AutoML을 이용한 중소형 저수지 대상의 수체 분류 기법이 기존의 머신러닝 기법만큼의 성능을 보이는 것을 보여주었고, 학습을 통한 수표면적 분류 기술의 저수지 모니터링에 대한 적용 가능성을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.708-708
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• 2012

국내에는 농업용수 공급을 목적으로 축조된 저수지가 2008년 통계연보기준에 따르면 17,649개소가 있으며, 이 중 3,326개소는 한국농어촌공사에서 관리하고, 나머지 14,323개소는 지자체에서 관리하고 있는 것으로 파악되고 있다. 유효저수량으로 보면 공사관리가 24억4천7백만$m^3$, 지자체관리가 3억2천3백만$m^3$으로 각각 88.3%와 11.7%를 관리하고 있는 셈이다. 경상북도와 같은 산이 많은 지방은 지자체관리가 전체 대비 34.5%인 4,943개소이지만 유효저수량으로 보면 전체 27억7천만$m^3$ 중 8천4백만$m^3$ 3%수준, 지자체관리 대비 26.1%수준의 저수지가 있는 셈이다. 저수지의 축조년도를 지자체관리 저수지의 58%인 8,352개소의 저수지가 1948년 이전에 축조된 일명 '밀가루 댐'으로 불리는 저수지가 대부분이다. 축조된 지 60년 이상 된 시설물은 공용내구연한이 경과한 시설로서 노후손상부위를 복구해야 함은 물론 이상기후에 따른 강우사상의 변화로 설계빈도를 달리하여 재해대비 보강이 필요한 시설이다. 2002년 8월 제15호 태풍 루사나 2003년 9월 제14호 태풍 매미 등에 의해 저수지의 피해가 발생하는 빈도가 점차 늘어가고 있다. 따라서 지자체관리 저수지의 안전관리방안의 마련을 통한 재해대비보강 및 기능강화가 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시 군 관리 농업용 저수지에 대하여 저수지 준공년도별 설계빈도에 대한 등급 구분 및 홍수배제 능력 등 수리 수문학적 안정성 기준을 설정하여 검토한 결과 1960년대 이전에 축조된 저수지의 경우 50%이상의 저수지에서 안정성에 문제가 생긴 것으로 파악되며, 1970년대에는 38%, 1980년대에는 34%, 1990년대에는 24%로 검토되었다. 이와 같이 안정성에 문제가 있는 저수지는 주기적인 모니터링과 보강이 필요하다고 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.436-440
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• 2016

본 연구에서는 농업용 저수지의 수질을 악화시키는 원인으로 판단되는 퇴적물의 현황을 파악하기 위하여 저수지의 퇴적물에 영향을 미칠 수 있는 물리성 및 오염원 특성에 따라 유형 분류를 실시하여 각 유형별 대상 저수지를 선정하여 현장 모니터링을 통해 기초자료를 확보하였고, 이를 국내외 자료 및 수질자료와 비교 분석을 통해 총체적인 오염도를 평가하였다. 연구 대상 저수지의 분류 기준은 저수지 퇴적물의 성상 및 특성에 영향을 미칠 수 있는 주요 요소인 저수지 오염원과 설치년도로 하였다. 이에 따라, 현장 답사 및 사전조사 결과를 토대로 가장 적합한 조사대상 저수지를 선별하였다. 최종적으로 선정된 연구 대상 저수지는 생활계의 인평(1960년대 이전), 업성 저수지(1960년대 이후)와 축산계의 이담(1960년대 이전), 공리 저수지(1960년대 이후)이다. 내부 오염 부하량이 수체에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시한 용출량 실험 결과, 호기 조건의 경우에는 축산계의 T-P를 제외하고 생활계, 축산계 모두 용출이 일어나지 않는 것으로 조사되었다. 반면에 혐기 조건의 경우에는 생활계 보다는 축산계가, 1960년대 이후보다는 1960년대 이전에 축조된 저수지의 용출이 보다 활발한 것으로 나타났다. 조건별 용출량이 수체에 미치는 영향은 호기 조건에서 생활계 및 1960년대 이후의 경우 음의 값을 보여 수질이 개선되는 것으로 나타났다. 반면, 혐기 조건에서는 T-N의 경우 생활계와 1960년대 이후 저수지에서는 용출이 일어나지 않았으나 그 외의 항목에서는 모두 용출이 일어나는 것으로 나타났다. 특히 혐기조건은 T-P의 용출에 영향을 크게 미치는 것으로 나타났는데, 수질에 미치는 영향을 기여율로 환산할 경우 생활계에서 11%, 축산계에서 13.7%, 1960년대 이전에서 18.3%, 1960년대 이후에서 6.39% 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.405-405
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• 2019

최근 기후변화 및 지구온난화의 영향으로 집중호우, 돌발홍수, 가뭄 등 기상 이변이 빈번하게 발생하고 있어 물관리의 불확실성과 복잡성이 매우 높아지고 있다. 대규모 하천의 경우 다목적댐과 다기능보를 이용하여 홍수 및 가뭄에 대응이 비교적 용이하나, 중소하천의 경우 하천길이가 짧고 하천경사가 급해서 홍수파의 이동시간이 짧기 때문에 홍수대비를 위한 시간이 매우 짧다. 또한 중소하천 관리를 담당하는 지자체는 열악한 재정 여건과 전문인력 및 기술력 부족으로 인해 예방보다 사후복구에 집중하는 상황이며, 최근 하천 고수부지를 수변공원, 천변주차장 등으로의 공간적 활용이 증가됨에 따라 홍수발생시 위험성도 증가하고 있어 예방 및 대응 중심의 홍수 모니터링 기준 수립이 시급하다. 이에 K-water는 공익사업의 일환으로 K-water의 홍수 및 하천관리 노하우를 지자체와 공유하고 있다. 해당지자체의 과거 기상 및 수문자료들을 활용하여 홍수분석을 수행하고 지자체 중소하천에 최적화된 우량 및 수위 홍수 모니터링 기준을 수립하여 선제적 홍수대응을 할 수 있는 여건을 조성하였다. 또한 해당지자체의 우량 수위관측소의 분포와 용수전용댐 및 농업용저수지를 반영하여 유역특성을 고려한 홍수분석모형을 구축하였으며, 예상강우에 따른 주요 지점별 예상수위 및 도달시간 분석으로 지자체 담당자의 홍수대응을 지원하고자 한다. 하천 수위국 기준의 우량 알람은 하천 수위 상승 전 예비 알람의 성격으로 수위국의 수위가 상승하기 전 대비할 수 있는 선제적 대응 예방시간 확보에 도움이 될 수 있다. 또한 단계별 수위모니터링 기준에 의거하여 보행자 및 차량 통행제한 등의 조치를 취할 수 있으며, 제방월류 전 사전대응시간을 확보할 수 있어 자자체에서 능동적으며 선제적인 홍수 대응이 가능할 것으로 판단된다. 하지만 하천 수위국의 상황이 홍수에 따라 변화될 수 있으며, 홍수량 재산정 또는 하천기본 계획의 재수립 등 정책적, 현실적인 상황의 변화로 인해 모니터링 기준이 변화되어야 하는 경우에는 지속적인 보완이 필요할 것으로 사료된다.