• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.600-600
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• 2016

기후변화로 인한 가뭄 및 홍수 등의 이상 현상은 유역의 수자원에 미치는 영향이 크기 때문에 이에 대한 예측 및 적응방안을 마련하는 부분이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유역의 수자원 관리를 위하여 단위유역에서의 수자원 취약성을 평가하고자 하였다. 평가 지표는 기후 및 사회 경제 환경적 측면을 고려하여 선정하였으며, 취약성 정의에 따라 수량 및 수질/수생태에 대하여 각각 노출, 민감도, 적응능력으로 구성하였다. 이후 다기준 의사결정기법(Multi-criteria Decision Making, MCDM) 중 TOPSIS(Technique for Order Performance by Similarity to Ideal Solution)를 적용하여 각각의 통합 취약성을 도출하였다. 지표 자료는 2010년을 기준으로 국가 통계 자료를 통해 수집하였으며, 유출량과 증발산량 자료는 준분포형 장기유출모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 모의 자료(2005~2014)를 활용하였다. 또한, 지표에 대한 가중치는 전문가 설문조사를 통해 산정한 주관적 가중치(Subjective weight)와 수집된 자료를 통하여 산정한 객관적 가중치(Objective weight)로 구분하여 적용하였다. 인구 및 산업의 밀집도가 높은 한강권역에 대하여 표준단위유역(평균 $145km^2$)의 취약성을 평가하였으며, 각각의 취약성 우선 순위를 확인하였다. 수량 취약성의 경우에는 경기 강원북부와 충정도 일부 지역이 높은 것으로 나타났으며, 수질/수생태는 수도권 등 비교적 하류에 위치한 지역의 취약성 순위가 좀 더 높았다. 가중치 적용 방법에 따른 공간분포의 차이는 수질/수생태 취약성이 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.320-320
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• 2016

본 연구에서는 자연환경, 수생태환경과 관련된 모니터링자료 및 수문/수질 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델링 자료를 이용하여 유역건전성을 평가하기 위한 지수를 개발하고, 한강유역($34,148km^2$)을 대상으로 표준유역단위 유역건전성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 유역건전성 분석 사례를 개선하여 우리나라에 유역 특성에 맞는 통합 유역건전성 평가지수를 개발하였다. 본 연구에서 분석하고자 하는 유역건전성은 유역이 본래 가지고 있는 자연적인 건전성을 평가하고자 하는 것으로, 평가를 위한 지표로 자연토지피복, 하천환경, 수문, 수질, 서식지, 수생태 관련 요소를 각각 선정하였다. 자연토지피복 및 하천, 서식지 유역건전성 평가를 위해서 DEM, 토지이용도, 하천도, 저수지, 습지자료를 이용하였고, 수생태 유역건전성 평가를 위해서는 6년간(2008년~2013년) 모니터링 된 TDI, BMI, FAI 자료로 이용하였다. 수문/수질 유역건전성 평가를 위해서는 SWAT 모형의 장기모의 결과를 활용하였으며, 30년간(1985년-2014년) 모의된 강수량, 총유출, 지표유출, 침투, 토양수분, 중간유출, 침루, 지하수 충진, 기저유출, Sediment, T-N, T-P 결과를 이용하였다. 각 평가지표로부터 표준유역별 sub-index를 도출하였으며, 6가지 sub-index를 이용하여 통합 유역건전성 지수를 산정하였다. 산정된 지수는 0부터 1까지의 값으로 나타나며, 1에 가까울수록 유역건전성이 좋은 유역을 의미한다. 연구결과 한강유역의 통합 유역건전성은 상류에서 하류로 갈수록 건전성이 안 좋아지는 것으로 분석되었으며, 특정 표준유역에 대하여 자연환경, 수문, 수질, 수생태환경 각각의 유역건전성을 평가할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.331-331
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• 2021

수문학적 가뭄의 판단은 유출량과 저수지 수위 등을 비롯한 다양한 수문자료를 활용하여 가능하다. 가뭄판단을 위한 유량 자료로는 수위관측소 관측 유량, 유출모형을 통한 모의 유량 자료가 주로 활용된다. 최근에는 관측 유량 기반의 수문학적 가뭄 판단은 인위적인 용수 배분이 고려된 것이기 때문에 인간이 만든 수문학적 가뭄(Human-modified hydrological drought, 인위적 수문학적 가뭄)으로, 모의 유량 기반의 수문학적 가뭄 판단은 자연적인 수문과정이 반영된 자연유량을 활용한 것이기 때문에 기후영향 수문학적 가뭄(Climate-induced hydrological drought)이란 정의된다. 우리나라의 경우, 홍수기에 저류된 저수량을 비홍수기 동안, 특히 용수사용량이 많은 봄철 농번기에 활용하는 것이 수자원 관리의 기본방향이다. 따라서 우리가 직면하는 수문학적 가뭄은 대부분 댐 및 저류지에서의 용수 사용량 조절에 따라 영향을 받기 때문에, 기상인자가 직접적인 원인으로 작용되는 가뭄과는 다르다. 본 연구에서는 관측 유량과 자연유량 자료를 활용하여 위에서 정의된 두 종류의 수문학적 가뭄에 대하여 비교하고, 실제 발생되었던 가뭄 피해 정보와의 일치정도를 검토하였다. 가뭄의 판단은 각각의 가뭄지수를 표준유출량지수(Standardized Runoff Index, SRI)에 적용하며, 수정 Mann-Kendall 검증으로 두 지수들의 경향성을 비교하였다. 장기간의 관측 자료를 보유하고 있는 한강유역 일부지역에 적용한 결과 두 종류의 가뭄지수 모두 뚜렷한 경향성은 없으며, 댐 상류지역에서의 두 종류의 가뭄특성은 유사하게 나왔다. 하지만, 댐 하류지역에서는 인위적 수문학적 가뭄이 기후영향 수문학적 가뭄보다 발생빈도는 적으나, 지속기간은 약 한달 정도 짧고, 가뭄심도는 약 5~20 % 정도 증가하는 강도가 센가뭄이 발생되는 경향이 있음이 확인되었다. 이는 인위적인 용수 관리로, 약한 규모의 가뭄은 감소되고 있으나 큰 규모의 가뭄은 그 영향이 더 큰 것으로 예상할 수 있다. 해당 결과를 바탕으로 효율적인 용수 관리에 통하여 약한 가뭄 뿐만 아니라 대형 가뭄을 대비하기 위한 지속적인 노력이 필요함을 확인 할 수 있었다. 장기간의 관측 유량의 자료의 한계로 많은 지역에는 적용이 어려우나 해당 연구를 통하여 국내에서도 수문학적 가뭄의 개념을 재정립하고, 용수 공급 개념을 기반으로 하는 수문학적 가뭄 지수의 개발에 활용 가능할 것이다.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.25 no.1
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• pp.16-26
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• 2007

To study the succession of epilithic diatoms on the artificial substrate, we investigated environmental factors and the diatom assemblages biweekly from Mar. 2004 to Feb. 2005 at 2 stations in the lower part of the Han River. A total of 60 taxa, representing 2 orders, 3 suborders, 8 families, 17 genera, 51 species, 7 varieties and 2 forms were identified, and mean number of species were 19 species in spring, 20 in summer, 22 in autumn and 22 in winter. Standing crops of epilithic diatoms varied extensively by months and stations; mean values of those were $3.2{\times}10^4$ cells $cm^{-2}$ in spring, $1.9{\times}10^4$ in summer, $1.7{\times}10^4$ in autumn and $1.8{\times}10^5$ in winter. Chlorophyll a concentrations were also similarly showed as variations of the diatom assemblages. Succession of the diatoms in St. 1 was as follows; Melosira varians, Fragilaria capucina, Cyclotella comta, Nitzschia palea in spring, Fragilaria capucina in summer, Aulacoseira granulata var. angustissima in autumn, Aulacoseira granulata var. angustissima and Melosira varians, Cymbella minuta in winter. In station 2, Aulacoseira granulata and Nitzschia palea dominated in spring as a pioneer in early stage of succession, Fragilaria capucina in summer, and Nitzschia palea in winter. According to Canonical Correspondence Analysis (CCA), there showed similar to that of succession of epilithic diatoms within St. 1 and St. 2, and they were not changed by stations but seasons. Nitzschia palea belonged to saprophilous taxa correlated with nitrogen sources and suspended solids. Meanwhile, Fragilaria capucina and Cymbella minuta included in xenosaprobic taxa show correlation with DO and pH. Eurysaprobic taxa correlated with all environmental factors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.775-779
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• 2009

최근 이상기후 및 국지성 돌발호우 등 여러 가지 형태의 예기치 못한 기상이변으로 인하여 매년 수재해는 빈번히 발생하고 있으며, 이를 위해 하천에서 실시간으로 신속하고 안정성있는 수리학적 하도추적모형의 구축은 지속적으로 연구해야 할 사항이다. 현재 주요 수계 홍수통제소에서는 홍수예보를 위해 주로 수리학적 및 수문학적 모형이 병행되어 적용되고 있으나, 한강과 금강하류를 제외한 나머지 수계에서는 아직까지 개념적 수문학적 모형만을 이용하여 홍수예보를 수행하고 있는 실정이다. 그러나, 신속하고 안정적인 수문학적 모형이 가지고 있는 몇가지 장점에도 불구하고, 실시간 분석 및 신속한 상황대처를 위해서는 정교한 하천흐름해석 기술인 수리학적분석이 반드시 필요하다. 그러나, 대부분의 모형운영자가 직면하게 되는 수리학적 하도추적모형에서 발생하는 수치적 불안정성인 발산의 문제점은 상당한 어려움으로 작용하고 있다. 이는 다양한 원인들이 있을 수 있으나, 대표적으로 단면의 불규칙성을 고려할 수 있다. 실제단면들을 모형에 반영할 때 수치계산의 과정 중에 급확대/급축소/특이단면에 따른 잦은 발산이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해서 단면의 보간 및 평활화 작업 등을 수행하게 된다. 이때 단면의 형상을 최대한 반영한 보간 및 평활화 작업이 되지 않으면, 물리적 개념이 무시된 비합리적인 계산이 수행될 수 있다. 발산의 요인을 제거한 최적의 단면형태를 선정하는 것은 모형의 안정성을 확보하는 데 중요한 요인이 된다. 또한 모형수행에 있어 발산의 요인으로서 하구와 만나게 되는 지점에서의 경계조건으로서 조위영향이 있다. 수리학적 하도추적모형의 중요한 요인인 하구에서의 흐름을 조위와 연계하여 가장 합리적인 하류 경계조건을 제시하는 것이 모형의 발산 방지 및 정확도를 향상시키는데 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 수리학적 하도추적모형의 안정성 검증을 위하여, 아직까지 수리학적 하도추적모형이 구축되어 있지 않는, 금강상류구간인 용담댐$^{\sim}$대청댐구간을 설정하여 수리학적 모형의 입력자료를 구축하고, 그에 따른 영향검토를 지속적으로 추진할 계획이다. 대상구간에서 향후 검증될 다양한 수리학적 안정화 기술은 향후 타 수계에서 적용시, 신속하고 합리적인 입력자료 구축에 많은 도움을 줄것이며, 현재 하천에서 발생하는 계산의 불안정성을 빠르게 수정하는 것이 가능하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.597-601
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• 2009

우리나라 하천의 중류나 상류는 대부분 산지로 되어 있어서 하천경사가 급하고 하상재료가 크며 지질 및 지형적인 영향을 받아 구속사행이 발달 되어 있는 산지하천이다. 산지하천은 홍수 시 만곡수충부 외측에서 홍수위 상승에 따른 범람과 유속 및 소류력에 의한 하상세굴이 발생한다. 특히 강원도는 산지하천을 따라서 도로가 발달되어 있기 때문에 하천피해는 도로피해와 직결되는 경우가 많다. 산지하천 수충부의 홍수피해를 줄이기 위해서는 호우에 따른 하천의 홍수위 및 하상 변동에 대한 자료가 필요하나 산지하천 특성을 고려한 관련 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 산지하천 발달특성을 평가하기 위한 기초연구로서 유역의 면적-고도곡선을 평가하고자 한다. 산지하천은 하상을 구성하는 재료가 모래에서부터 전석에 이르기까지 그 크기가 매우 다양하게 분포되어 있어 일반 모래와 자갈이 주를 이루는 평지하천과 현저히 다르다. 하천유역의 면적-고도곡선은 유역의 지질 발달상을 판단하거나 홍수효과 또는 지형의 침식과 퇴적 등을 분석하는데 유효한 방법이다. 강원도 영동지역과 영서지역을 발원지로 하는 하천의 면적과 고도관계를 조사하였으며 이를 위하여 영서지역은 제1차 하천인 한강과 그 주요 지류 21개 하천, 영동지역은 제1차 하천 6개와 그 지류 3개 하천을 선정하고 무차원 면적-고도곡선을 작성하여 유역의 발달단계를 분석하기 위한 면적고도 발달계수를 정의하였다. 골지천을 제외한 모든 조사대상 하천에서 최대표고의 70%이상인 지역이 전체 유역면적의 10%미만을 차지하여 우리나라 하천유역이 상류의 경우 전형적인 장년기에서 노년기 지형으로 발달한 것으로 확인할 수 있었다. 그러나 유역의 하류지역은 이미 유년기적인 특성을 보이고 있는 것으로 판단된다. 또한 영동 보다는 영서지역 하천이 하류에서 유년기적 특성이 다소 크고 상류는 장년기가 많은 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1447-1451
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• 2008

저수지 군 연계 운영을 위한 각 댐에서의 방류량을 결정하기 위해서는 대개 각 댐의 초기 저수량, 유역 상 하류 댐의 총 저수량, 수요량, 기간별 발전 목표 달성 정도, 그리고 예상되는 미래유입량 등이 추정되어야 한다. 본 연구에서는 댐 군 연계운영을 위한 일별 최적화 모형인 CoMOM(Coordinated Multi-reservoir Operating Model, 4.2)의 상위 단계의 더 큰 단위 기간에 활용될 댐 군 연계 운영 기본 가이드라인을 신경망 기법을 활용하여 도출할 수 있을 지를 실험해 보고자 한다. 이 방법은 기본적으로 CoMOM이 제시하는 일별 운영 계획의 결과가 최선의 정책일것이라는 가정에 근거하고 있다. 즉, 주어진 상황에서 일별 CoMOM이 제시하는 결과를 교사 신호로 하여 신경망 학습을 수행하고, 이 결과를 통해 규칙(Rule)을 생성하는 과정으로 요약할 수 있다. 신경망 분석은 CoMOM이 이수기 모형인 점을 고려하여 이수기만을 대상으로 실험하였으며, 단위 분석기간을 10일로 택하여 미래 10일간의 방류량을 결정하는 것을 목표로 하였다. 신경망 모형의 입력요소로는 각 댐의 초기 유효 저수량, 유역 상 하류 댐의 총 저수량, 10일간의 수요량, 그리고 향후 한달 동안의 예상 유입량을 적용하였고, 출력요소로는 CoMOM에서 제시한 방류량 결과를 사용하였다. 모형의 유효성을 검증하기 위해 한강수계의 이수기를 대상으로 과거의 유입량 자료가 재현된다고 가정하고, 모의운영을 통하여 적합성을 분석하였다. 이를 위해 매일 단위의 실제 댐 군 연계 운영의 상황을 모의할 수 있는 실시간 시뮬레이션을 적용하였으며, 신경망 모형의 운영 기준에 의해 결정된 향후 10일 동안의 총 방류량이 해당기간 동안 동일한 양으로 나누어 방류된다는 가정 하에 모의 운영하였다. 그리고 도출된 운영 결과는 최종적으로 실적과의 평균저수량, 발전량, 여수로 방류량 비교를 통해 평가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.9
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• pp.617-625
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• 2017

In this study, it was examined that a methodology for evaluating the design flood level reasonably at Imjin River estuary affected by the tide periodically. First of all, the change of the flood level was observed by performing unsteady simulation which can take into account the characteristics of the tidal rivers. And the variations of the flood level was analyzed by change of the Manning's roughness coefficient which is sensitive to the water level calculation. The results were compared with the design flood level at Imjin River estuary announced in the 2011 Imjin River Basic Plan Report. For reference, the design flood level reported in 2011 has been calculated by using a section of a huge riverbed dredging section as input data. From the simulation results, it was found that the flood level evaluated by this study was able to satisfy the freeboard of the levee without the riverbed dredging when the roughness coefficient was assigned to the same value as that of the Han river estuary in the calculation of the flood level, and the unsteady flow simulation was carried out to reflect on the tidal river.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.342-342
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• 2012

이론적으로 하천의 흐름은 시간과 위치에 따라 수위와 유량의 관계가 일대일로 대응한다는 가정을 두지만, 실제 하천은 여러 가지 통제요인에 의해 다양하게 변화한다. 특히 하천 상 하류 일부구간에서 인공적인 골재채취나 준설작업과 같은 하도공사가 이루어진다면 하천의 흐름은 일시적인 수위변화가 아닌 단면의 변화 나아가 수위에 따른 유량의 증가 및 감소를 일으키게 된다. 또한 모래하상이나 식생의 영향을 받는 하천의 경우에도 빈번한 단면 및 유속의 변화를 볼 수 있다. 본 연구에서는 2007년부터 2011년까지 유량조사사업단에서 측정이 이루어진 4개 수계 577개 지점을 대상지점으로 선정하고, 이들 중 2개년 이상 측정이 이루어져 단면변화 및 지점의 수리특성 여부를 비교할 수 있는 한강 55개, 낙동강 49개, 금강 43개, 영산강 55개 지점의 수위-유량관계 변화여부를 검토하였다. 본 연구는 경년변화 없이 일정한 수위-유량관계를 보이거나 보와 같은 단면 통제에 의해 단순한 기간분리가 발생되는 지점, 4대강 공사가 진행 중인 지점, 미미한 단면변화에 의해 저수위의 수위-유량관계가 변화된 지점들은 분석 대상에서 제외하고, 중수위 이상에서 수위와 유량의 관계가 변화하는 지점들을 찾아 그 원인을 파악하고 사례를 분석하는데 중점을 두었다. 검토 결과 중수위 이상에서 수위-유량관계가 변화되는 요인으로 크게 상류와 하류에서 하천준설을 실시하여 수위에 따른 에너지선의 증가 및 감소를 일으킨 경우와, 제방공사에 의해 고수위가 변화가 발생되었거나 그 해에 배수영향을 받았는지 여부 또는 하도에 자생하는 식생의 영향 그리고 모래 및 자갈하천에서 발생되는 큰 단면변화 등으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.284-284
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• 2017

최근 한강, 낙동강, 금강, 영산강 등 주요 하천에 설치된 다기능 보는 평수위 및 홍수위의 수위차를 상당히 감소시켰으며, 가동보 운영으로 홍수초기 일정기간동안 수위를 조절할 수 있으므로 친수 목적으로 활용할 수 있는 고수부지 공간과 보로 인하여 유지되는 수면공간 등 새로운 가치를 창출할 수 있는 하천공간이 조성되었다. 새롭게 펼쳐진 하천공간을 다양한 여가 및 문화활동 공간으로 이용하고자 하는 국민적 요구가 증가함에 따라 공원 캠핑장 자전거도로 등 하천내 친수지구를 안전하게 관리해야할 필요성 또한 증가되었으므로, 본 연구에서는 영산강 친수지구를 대상으로 침수예측 현황 및 개선방안을 검토하였다. 지금까지의 국내 하천 홍수관리 정책은 하천의 홍수피해로부터 하천변 저지대의 범람피해를 최소화하는 방향으로 추진되었다. 이에 따라 홍수예보 또한 홍수주의보, 홍수경보 등 비교적 규모가 큰 홍수를 대상으로 사전에 예측하여 발령함으로써 홍수피해를 대비하는 것이 목적이었다. 그러나 하천 친수지구 침수는 지금까지의 홍수예보와는 대상홍수 유량규모에서부터 큰 차이를 나타낸다. 본 연구에서는 친수지구 지형 반영 개선, 지류 유입량의 민감도 분석을 통한 주요 지류유입 유량의 정확도 개선, 다기능 보 운영에 따른 보 배수영향의 반영 등을 통하여 현재 국토교통부의 홍수예측 모형인 FLDWAV 모형의 홍수위 예측 정확도를 개선하였다. 그 결과, 황룡강 합류 상류구간과 하류구간 모두 침수시작 시점의 포착, 수위수문 곡선의 형태 등 다양한 관점에서 수위해석의 정확도가 개선되었다. 삼지 지점의 경우, 홍수초기 수위해석 오차가 크게 줄어서 RMSE가 1.33m에서 0.30m 홍수해석 정확도가 개선되었으며, 광주지점의 경우의 RMSE는 1.60m에서 0.56m로 개선되었다. 황룡강 합류 하류 지점인 본동과 나주지점의 RMSE는 각각 0.30m, 0.39m에서 0.02m, 0.42m로 수정되었으며, 나주지점의 경우 저유량 규모에서 모형의 보정이 좀 더 수행될 필요가 있음을 확인하였으나 침수시점의 포착(본동 7.8 EL.m, 나주 4.0 ELm)에서 크게 개선됨을 확인하였다.