• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1906-1910
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• 2010

산지하천은 지형적인 특성상 만곡지점이 많이 발달되어 있기 때문에 홍수시에는 유속이 매우 빠르며 수위상승과 횡방향 수위 변동이 심하다. 이러한 산지하천의 흐름특성은 집중호우가 발생할 경우 급격한 홍수위 상승과 함께 하상세굴이 발생하게 된다. 특히 집중호우로 인해 산간지역 지면의 침식이나 하천의 세굴로 인해 토석류가 발생하게 되며, 이로 인해 하천 주변에서 많은 재해가 발생하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 영서지역 산지하천에 해당하는 시험유역 운영을 통하여 집중호우시 하천의 만곡지점에서 수위상승과 하상세굴로 인한 토석류의 발생으로 극심한 피해를 주고 있는 문제들을 해결하기 위해 고품질의 신뢰성 있는 수리/수문 자료를 지속적으로 확보하고자 한다. 강우관측소와 수위관측소 등의 계측시스템을 설치하여 실시간 수문관측 자료의 전송 및 현장 조사를 통해 얻은 수리/수문 자료에 대하여 DB 자료를 구축하였다. 2009년에 유량측정을 실시한 속사천에 위치한 의풍포교 이외에 2010년에는 장평교, 백옥포교, 상안미 3개의 지점을 추가하여 측정을 실시하고자 한다. 이와 같은 수리/수문 자료의 수집은 유역의 수문특성에 대해 보다 정확한 규명과 관측된 자료를 바탕으로 한 수문순환모형의 개발을 위한 검정 및 검증자료로 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.161-161
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• 2015

최근 정보화 기술의 발달로 다양하고 방대한 정보들이 집적되고 있으며, 다양한 분야에서 집적된 자료의 활용성에 대한 관심이 보이고 있다. 특히, 수자원분야에서는 ADCP와 같은 최신 계측기법으로 확보되고 있는 방대한 양의 하천의 유속 및 하상 등의 자료를 수집, 저장, 처리, 검색하고자 하는 요구가 증가하고 있다. ADCP를 이용하여 유속을 계측할 경우, 재래식 계측 방법인 봉부자를 이용한 방법, 프로펠러유속계를 이용하는 방법에 비해 빠르고 정밀한 자료를 수집할 수 있는 장점이 있지만 계측자료의 양이 방대해짐에 따라 자료의 저장, 관리와 처리가 힘든 단점이 있어 ADCP를 이용한 자료의 저장 및 관리 처리를 자동화하는 소프트웨어에 대한 수요가 증가하고 있다.이러한 상황에 맞춰 수자원 발전을 위한 미국 대학 협력단체인 CUAHSI(Consortium of University for the Advancement of Hydrologic Science)에서는 수자원정보화시스템(Hydrologic Information System; HIS)의 구축하기 위해 표준화된 수자원 관측자료 데이터베이스 구조인 ODM(Observation Data Model)을 개발한 바 있다. 최근에는 하천 단면과 같은 하천 측정자료를 송수신할 경우 사용할 수 있는 표준 자료 프로토콜인 RiverML을 개발하여 Beta 버전을 제공하고 있다. 따라서 본 연구에서는 하천 자료 및 모형의 공유를 목적으로 HydroShare의 일환인 수자원 관측자료 중 하천자료의 전송용 언어인 RiverML과 하천의 시공간적 수리동역학적 자료 구조인 Arc River를 기반으로 ADCP의 계측자료를 RiverML로 변환하는 기술과 변환된 결과를 토대로 2차원 및 3차원으로 표출하는 GIS기반 소프트웨어를 개발하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.436-436
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• 2018

하천의 조도계수는 하상 입자들의 크기 및 형상, 식생, 수로의 만곡 등 흐름특성에 영향을 주는 복합적인 경험적 매개변수이므로 그 값을 정확히 산정하는 것은 매우 어렵다(Chow, 1959). 제주도 산지하천은 하상이 매우 불규칙하고 조도계수의 불확실성으로 인해 정확한 홍수위, 홍수량 산정이 어렵다. 또한 하상경사가 매우 급하여 상류와 사류가 복합적으로 발생하므로 수치모의 시 수위차가 크게 발생할 우려가 있다. 따라서 현장실측 기반의 하천 조도계수 산정을 통한 홍수위, 홍수량 산정에 정확도를 향상시킬 필요가 있다. 이 연구에서는 제주도 북부지역의 건천(한천, 병문천, 독사천, 산지천)을 대상으로 하상재료를 직접 실측하여 하상 입경을 이용한 조도계수를 산정하였다. 실측 방법은 대상하천의 현장답사 및 현장조사를 사전에 실시하였으며, 하천의 종단 방향으로 1km 간격, 100개 이상의 하상재료를 표본으로 취하고 선격자법을 적용하였다. 대상하천 하류부의 좌안, 우안은 대부분 하천 정비에 의한 제방 구축이 되었으며, 상류부는 경사가 급한 암질로 구성되어 있으므로 하상을 중심으로 구성물질의 입경과 조고를 측정하여 상류 흐름의 영향범위를 고려한 조도계수를 산정하였다. 표본 측정시 점 사주, 여울, 웅덩이 등 국부적으로 하상재료의 변화가 심한 구역은 피하고 가급적 해당 구역에서 보편적으로 산재된 하상재료를 선택하였다. 향후 부정류 모형인 HEC-RAS를 이용하여 실측 유량과 수위를 적용한 조도계수를 산정한다면 보다 정밀한 조도계수를 산정할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.237-237
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• 2019

현재 한반도에서는 대규모 하천정비가 지속적으로 진행되고 있다. 그 결과 하천은 평형상태를 맞추기 위하여 여러 가지 현상들이 발생하는데, 대표적인 현상 중 하나는 세굴현상이 있다. 이는 하천의 호안, 교각, 교대 등에 일어나 구조물의 안전성을 떨어뜨리고 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 설치 할 수 있는 구조물이 날개공이다. 본 연구에서는 곡선수로의 연속식, 흐름 방향의 운동방정식 및 와도 방정식을 수치모의기법을 통해서 날개공의 위치 및 개수, 크기, 각도, 간격 등에 따라 유속의 변화를 살펴보고 그에 따른 외안부근에서의 하상변화를 분석하였다. 분석 결과 날개공을 일정 간격별로 설치 하였을 때 개수에 따라 각각 날개공으로 인한 유속 및 수면유속의 감소가 크게 일어났고, 유속감소로 인해 하천의 횡단 방향하상 단면의 변화가 줄어들어 세굴현상이 감소되는 결과가 나왔다. 또한 날개공의 크기 및 모형에 따라서도 유속 및 수면 유속등의 큰 차이가 생겨 이에 따라 세굴 현상이 감소되는 결과가 나왔다. 본 연구 결과를 발전시켜 실제 하천에 적용할 수 있는 날개공 설치의 가이드라인을 제시한다면 현재 대규모하천정비에 따른 많은 문제점들을 해결할 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.23 no.2
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• pp.53-69
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• 2020

The increase of the impermeable area due to industrialization and urban development distorts the hydrological circulation system and cause serious stream drying phenomena. In order to manage this, it is necessary to develop a technology for impact assessment of stream drying phenomena, which enables quantitative evaluation and prediction. In this study, the cause of streamflow reduction was assessed for dam and weir watersheds in the five major river basins of South Korea by using distributed hydrological model DrySAT-WFT (Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking) and GIS time series data. For the modeling, the 5 influencing factors of stream drying phenomena (soil erosion, forest growth, road-river disconnection, groundwater use, urban development) were selected and prepared as GIS-based time series spatial data from 1976 to 2015. The DrySAT-WFT was calibrated and validated from 2005 to 2015 at 8 multipurpose dam watershed (Chungju, Soyang, Andong, Imha, Hapcheon, Seomjin river, Juam, and Yongdam) and 4 gauging stations (Osucheon, Mihocheon, Maruek, and Chogang) respectively. The calibration results showed that the coefficient of determination (R²) was 0.76 in average (0.66 to 0.84) and the Nash-Sutcliffe model efficiency was 0.62 in average (0.52 to 0.72). Based on the 2010s (2006~2015) weather condition for the whole period, the streamflow impact was estimated by applying GIS data for each decade (1980s: 1976~1985, 1990s: 1986~1995, 2000s: 1996~2005, 2010s: 2006~2015). The results showed that the 2010s averaged-wet streamflow (Q95) showed decrease of 4.1~6.3%, the 2010s averaged-normal streamflow (Q185) showed decreased of 6.7~9.1% and the 2010s averaged-drought streamflow (Q355) showed decrease of 8.4~10.4% compared to 1980s streamflows respectively on the whole. During 1975~2015, the increase of groundwater use covered 40.5% contribution and the next was forest growth with 29.0% contribution among the 5 influencing factors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.791-795
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• 2009

치수 계획수립시 홍수위는 홍수량의 산정결과를 수리해석모형에 적용함으로서 계산한다. 본 연구에서는 강우-유출모형으로부터 산정된 홍수량산정결과를 수리해석모형과 연계하여 모의할 수 있는 수리수문통합모형개발의 사전연구로, 수면 곡선해석모형 중 현재 실무에서 가장 많이 이용되고 있는 HEC-RAS 모형과 WSPRO, WSP-2 모형의 정상류해석결과를 비교하였다. 하천정비기본 계획을 참고로 하도단면을 구축하고 고시된 홍수량을 적용하여 수위와 유속을 비교 분석하였다. 대상하도의 적용 결과 HEC-RAS 모형과 WSPRO 모형은 평균표준오차 0.09로 큰 차이를 나타내지 않았지만, WSP-2 모형은 0.90으로 HEC-RAS 모형과의 정확도에서 차이를 나타내는 것으로 분석되었다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.5 no.4
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• pp.9-23
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• 2002

The purpose of this research was to develop a model that minimizes time and money for deriving topographical property factors and hydro-meteorological property factors, which are used in interpreting flood flow, and that makes it possible to forecast rainfall-runoff using a least number of factors. That is, the research aimed at suggesting a runoff interpretation method that considers the river branching characteristics but not the topographical and geological properties and the land cover conditions, which had been referred in general. The subject basin of the research was the basin of Yeongcheon Dam located in the upper reaches of the Kumho River. The parameters of the model were derived from the results of abstracting topological properties out of rainfall-runoff observation data about heavy rains and Digital Elevation Modeling(DEM). According to the result of examining calculated peak runoff, the Clark Model and the GIUH Model showed relative errors of 1.9~23.9% and 0.8~11.3%, respectively and as a whole, the peak values of hydrograph appeared high. In addition, according to the result of examining the time when peak runoff took place, the relative errors of the Clark Model and the GIUH Model were 0.5~1 and 0~1 hour respectively, and as a whole, peak flood time calculated by the GIUH Model appeared later than that calculated by the traditional Clark Model.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.12
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• pp.1207-1216
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• 2018

Discharge or water level predictions at tidally affected river reaches are currently still a great challenge in hydrological practices. This research aims to predict water level of the tide dominated site, Jamsu bridge in the Han River downstream. Physics-based hydrodynamic approaches are sometimes not applicable for water level prediction in such a tidal river due to uncertainty sources like rainfall forecasting data. In this study, TensorFlow deep learning framework was used to build a deep neural network based LSTM model and its applications. The LSTM model was trained based on 3 data sets having 10-min temporal resolution: Paldang dam release, Jamsu bridge water level, predicted tidal level for 6 years (2011~2016) and then predict the water level time series given the six lead times: 1, 3, 6, 9, 12, 24 hours. The optimal hyper-parameters of LSTM model were set up as follows: 6 hidden layers number, 0.01 learning rate, 3000 iterations. In addition, we changed the key parameter of LSTM model, sequence length, ranging from 1 to 6 hours to test its affect to prediction results. The LSTM model with the 1 hr sequence length led to the best performing prediction results for the all cases. In particular, it resulted in very accurate prediction: RMSE (0.065 cm) and NSE (0.99) for the 1 hr lead time prediction case. However, as the lead time became longer, the RMSE increased from 0.08 m (1 hr lead time) to 0.28 m (24 hrs lead time) and the NSE decreased from 0.99 (1 hr lead time) to 0.74 (24 hrs lead time), respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.9
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• pp.681-692
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• 2021

Vegetation processes have a significant impact on rainfall runoff processes through evapotranspiration control, but are rarely considered in the conceptual lumped hydrological model. This study evaluated the model performance of the Hapcheon Dam watershed by integrating the ecological module expressing the leaf area index data sensed remotely from the satellite into the hydrological partition module. The proposed eco-hydrological model has three main features to better represent the eco-hydrological process in humid regions. 1) The growth rate of vegetation is constrained by water shortage stress in the watershed. 2) The maximum growth of vegetation is limited by the energy of the watershed climate. 3) The interaction of vegetation and aquifers is reflected. The proposed model simultaneously simulates hydrologic components and vegetation dynamics of watershed scale. The following findings were found from the validation results using the model parameters estimated by the SCEM algorithm. 1) Estimating the parameters of the eco-hydrological model using the leaf area index and streamflow data can predict the streamflow with similar accuracy and robustness to the hydrological model without the ecological module. 2) Using the remotely sensed leaf area index without filtering as input data is not helpful in estimating streamflow. 3) The integrated eco-hydrological model can provide an excellent estimate of the seasonal variability of the leaf area index.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.202-202
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• 2018

본 논문에서는 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)(최윤석, 김경탁, 2017)을 이용해서 낙동강 유역을 대상으로 대유역 홍수해석시스템을 구축하고, 유출해석을 위한 실행시간을 평가하였다. 유출모형은 낙동강의 주요 지류와 본류를 소유역으로 구분하여 모형을 구축하고, 각 소유역의 유출해석 결과를 실시간으로 연계할 수 있도록 하여 낙동강 전체 유역의 유출모형을 구축하였다. 이와 같이 하나의 대유역을 다수의 소유역시스템으로 분할하여 모형을 구축할 경우, 유출해석시스템 구성이 복잡해지는 단점이 있으나, 소유역별로 각기 다른 자료를 이용하여 다양한 해상도로 유출해석을 할 수 있으므로, 소유역별 특성에 맞는 유출모형 구축이 가능한 장점이 있다. 또한 각 소유역시스템은 별도의 프로세스로 계산이 진행되므로, 대유역을 고해상도로 해석하는 경우에도 계산시간을 단축할 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 20개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 4개)의 소유역으로 분할하여 계산 시간을 검토하였으며, 최종적으로 21개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 5개)의 소유역으로 분할하여 유출해석시스템을 구축하였다. 댐 상류 유역은 댐하류와 유량전달이 없이 독립적으로 모의되고, 댐과 연결된 하류 유역은 관측 방류량을 상류단 하천의 경계조건으로 적용한다. 지류 유역은 본류 구간과 연결되고, 지류의 계산 유량은 본류와의 연결지점에 유량조건으로 실시간으로 입력된다. 이때 본류와 지류의 유량 연계는 데이터베이스를 매개로 하였다. 유출해석시스템의 성능을 평가하기 위해서 Microsoft 클라우드 서비스인 Azure를 이용하였다. 낙동강 유역을 20개 소유역으로 구성한 경우에서의 유출해석시스템의 속도 평가 결과 Azure virtual machine instance DS15 v2(OS : Windows Server 2012 R2, CPU : 2.4 GHz Intel $Xeon^{(R)}$ E5-2673 v3 20 cores)에서 1.5분이 소요 되었다. 계산시간 평가시 GRM은 'IsParallel=false' 옵션을 적용하였으며, 모의 기간은 24시간을 기준으로 하였다. 연구결과 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축이 가능했으며, 계산시간도 충분히 단축할 수 있었다. 또한 추가적인 CPU와 병렬계산을 적용할 경우, 계산시간은 더 단축될 수 있으며, 이러한 기법들은 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.