• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.55-55
• /
• 2020

개수로 흐름에서 유체특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 특히 홍수가 발생하거나 유속의 증가에 따라 유체의 거동은 복잡하고 예측하기 어려워진다. 이러한 복잡한 유체거동은 하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 국내 하천의 경우 한계유속과 한계소류력에 의해 하천설계에 적용되고 있다. 한계 유속의 경우 간단한 수식에 의해 산정될 수 있지만 실제 하천의 보호능력을 대표하기는 힘들기 때문에 한계소류력이 동시에 고려되어야 한다. 한계소류력은 개수로 흐름에서 복잡하게 발생하는 이차류나, 난류 특성에 의해 산정하거나 예측하기는 매우 어렵다. 한계 소류력 뿐만 아니라 하천을 구성하는 재질의 조도계수 역시 균일하지 못하고 매우 예측하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복잡한 양상을 나타내는 수리학적 요소에 대해 표준화된 실험수로에서 실험을 통해 평가하고, 체계화된 설계지침이 되고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로와 경사의 영향에서 자유롭게 평가를 진행하고자 무경사수로에서 실험연구를 통해 제방 재료의 안정성 평가방법을 제시하고, 재체의 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고, 측정된 소류력을 검증하고자 난류유속 u', v'을 이용하여 Reynolds stress산정하여 Total shear stress를 추정하는 기법을 사용하여 검증하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.401-401
• /
• 2021

최근 급격한 기후변화로 인한 기온, 강수량 등의 시·공간적 변화는 홍수, 가뭄 등과 같은 자연재해의 빈도와 규모를 증가시키고 있다. 특히 한강수계 주요 하천에서는 급격한 도시화 및 산업화로 인한 물 수요의 증가와 기후변화로 인한 강수량 감소 그리고 하천변 시설에서의 과다한 지하수 이용으로 인해 지하수위 변동이 발생하고 있다. 2017년 국가 지하수관측연보 및 지하수조사연보에 따르면 한강수계에 위치한 전체 569개 관정 중 암반층 관정과 충적층 관정의 최근 5년간 지하수위 평균 변동폭은 각각 3.91 m, 2.73 m로 조사되었으며, 10년 이상 장기관측 자료를 보유한 430개소 관정 중 228개소 관정에서 지하수위 하강 추세를 보이는 것으로 조사된 바 있다. 이처럼 강우나 하천수위 등 자연적인 원인과 양수, 유출 등 인위적인 원인에 의해 발생하는 지하수위의 하강은 지반 침하의 주요 원인이 되며, 하천 기저유출의 변화에도 큰 영향을 미치고 있다. 기저유출은 하천으로 단기 유출되는 지하수로 평수기 및 갈수기 하천 유량의 대부분을 차지하고 있기 때문에 건기시 하천 수질과 수생태계 관리에 있어 매우 중요한 요소에 해당된다. 따라서, 기후변화에 의한 이상가뭄 발생 등을 대비하기 위한 비상용수 또는 대체수자원으로서의 지하수 개발수요가 증가하는 추세에 따라 기저유량 확보 및 수질 개선 방안을 수립하는 것은 지속가능한 수자원 이용·관리 측면에 있어서 매우 중요하다. 현재 활용되는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF(Hydrological Simulation Program Fortran) 수문모형의 경우 지표유출 모의에 있어서 다양하게 활용되고 있으나 기저유량의 특성을 고려하기 위해서는 지표하 수문거동 모의가 어렵다는 한계가 있다. 또한 지표하 수문거동 모의가 가능한 MODFLOW의 경우 지표유출을 모의하기 어려운 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 SWAT-MODFLOW 모형이 개발되었으며, 본 연구에서는 SWAT-MODFLOW 모형을 활용하여 신둔천 유역을 대상으로 유량 및 지하수위 모의결과를 검보정하여 기저유량을 산정하고 변동특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.313-313
• /
• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.483-483
• /
• 2022

댐과 저수지의 운영 최적화를 위한 수문학적 예보는 현재 수동적인 댐 운영이 주를 이루면서 활용도가 높지 않다. 불확실한 기후변화나 기후재난 상황에서 우리 사회에 악영향을 최소화하기 위해 선제적으로 대응/대비할 수 있는 댐 운영 방안이 불가피하다. 강우량 예측 기술은 기후변화로 인해 제한적인 상황이다. 실례로, 2020년 8월에 섬진강의 댐이 극심한 집중 강우로 인해 무너지는 사태가 발생하였고 이로 인해 지역사회에 막대한 경제적 피해가 발생하였다. 선제적 댐 방류량 운영 기술은 또한 환경적인 변화로 인한 영향을 완화하기 위해 필요한 것이다. 제한적인 기상 예보 기술을 극복하고자 심화학습이나 강화학습 같은 인공지능 모델들의 활용성에 대한 연구가 시도되고 있다. 따라서 본 연구는 섬진강 댐의 시간당 수문 데이터를 이용하여 댐 운영을 위한 심화학습 모델을 개발하고 그 활용도를 평가하였다. 댐 운영을 위한 심화학습 모델로서 시계열 데이터 예측에 적합한 Long Sort Term Memory(LSTM)과 Gated Recurrent Unit(GRU) 알고리즘을 구축하고 댐 수위를 예측하였다. 분석 자료는 WAMIS에서 제공하는 2000년부터 2021년까지의 시간당 데이터를 사용하였다. 입력 데이터로서 시간당 유입량, 강우량과 방류량을, 출력 데이터로서 시간당 수위 자료를 각각 사용하였으며. 결정계수(R2 Score)를 통해 모델의 예측 성능을 평가하였다. 댐 수위 예측값 개선을 위해 하이퍼파라미터의 '최적값'이 존재하는 범위를 줄여나가는 하이퍼파라미터 최적화를 두 가지 방법으로 진행하였다. 첫 번째 방법은 수동적 탐색(Manual Search) 방법으로 Sequence Length를 24, 48, 72시간, Hidden Layer를 1, 3, 5개로 설정하여 하이퍼파라미터의 조합에 따른 LSTM와 GRU의 민감도를 평가하였다. 두 번째 방법은 Grid Search로 최적의 하이퍼파라미터를 찾았다. 이 두가지 방법에서는 같은 하이퍼파라미터 안에서 GRU가 LSTM에 비해 더 높은 예측 정확도를 보였고 Sequence Length가 높을수록 정확도가 높아지는 경향을 보였다. Manual Search 방법의 경우 R2가 최대 0.72의 정확도를 보였고 Grid Search 방법의 경우 R2가 0.79의 정확도를 보였다. 본 연구 결과는 가뭄과 홍수와 같은 물 재해에 사전 대응하고 기후변화에 적응할 수 있는 댐 운영 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.44 no.3
• /
• pp.303-314
• /
• 2024

Precipitation data are an integral part of water management planning, especially the design of hydroelectric structures and the study of floods and droughts. However, it is difficult to obtain accurate data due to space-time constraints. The recent increase in hydrological variability due to climate change has further emphasized the importance of precipitation simulation techniques. Therefore, in this study, the Modified Bartlett-Lewis Rectangular Pulse model was utilized to apply the parameters necessary to predict daily precipitation. The effect of this parameter on the daily precipitation prediction was analyzed by applying exponential distribution, Gamma distribution, and Weibull distribution to evaluate the suitability of daily precipitation prediction according to each distribution type. As a result, it is judged that parameters should be selected in consideration of regional and seasonal characteristics when simulating precipitation using the MBLRP model.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.42 no.2
• /
• pp.260-269
• /
• 2009

Hwabuk Dam has been under construction to reduce flood damage in Nakdong River watershed and to supply stable water for middle area of Gyeongbuk Province. Therefore, fish investigation in up and downstream of the dam was conducted from 2004 to 2008 in order to determine any negative effect on fish community due to dam construction and to use as fundamental data for conserving species diversity and maintaining stream health. According to data analysis on water quality, temperature, dissolved oxygen, pH, suspended solids, and total E-coli had seasonal variation, but they did not significantly differ in sites. However, biological and chemical oxygen demand, chlorophyll-a, nitrogen, and phosphorus representing organic matter and nutrient concentration were higher in upper site and decreased to lower site so that they differed by site. Concentration of arsenic among the heavy metals was less than 0.05 mg $L^{-1}$, which is regulated for protection of human health in water quality standard, except for 0.092 mg $L^{-1}$ in June 2005. During the study period, the total number of fish caught from the 6 sites was 10,263 representing 7 families 19 species. Among them, dominant and subdominant species were Korean chub (Zacco koreanus, 62.5%) and Chinese minnow (Rhynchocypris oxycephalus, 10.6%) which inhabit mostly in mid and upper streams, Korea. Among the 19 species, Korean endemic species were 9 species (47.4%) including Korean slender gudgeon (Squalidus gracilis majimae), Korean dark sleeper (Odontobutis platycephala), and Korean shiner (Coreoleuciscus splendidus). There was several individuals of the $1^{st}$-class endangered species, Naktong nose loach (Koreocobitis nahtongensis), caught in 2005${\sim}$2007, and no introduced species of fish was found in entire sampling period. According to result of community analysis, dominance index decreased toward lower site, but diversity and richness indices increased toward lower site. The equation of length-weight relationship on the dominant species was TW=0.000003$(TL)^{3.2603}$. The parameter b in the equation was greater than 3.0 indicating good nutritional condition in the populations. Compared to populations of Korean chub in other streams, the population in Hwabuk Dam watershed had higher mean of condition factor by size indicating better growth rate. With fish fauna and multi-metric health assessment model in each sampling attempt, index of biotic integrity (IBI) was evaluated and it resulted mostly in good (26${\sim}$35) and excellent (36${\sim}$40) condition in all sites, and the mean of IBI was the highest in site 5. The results indicate that it is very important to study not only environmental impact assessment with fish composition but also stream health assessment in order to conserve healthy aquatic ecosystem.

• Korean Journal of Environment and Ecology
• /
• v.33 no.5
• /
• pp.605-619
• /
• 2019

The objective of this study was to analyze eutrophication characteristics, empirical model analysis, and variation of water quality according to monsoon intensity in Hapcheon Reservoir for 16 years from 2002 to 2017. Long-term annual water quality analysis showed that Hapcheon Reservoir was in a meso-nutrition to eutrophic condition, and the eutrophic state intensified after the summer monsoon. Annual rainfall volume (high vs. low rainfall) and the seasonal intensity in each year were the key factors that regulate the long-term water quality variation provided that there is no significant change of the point- and non-point source in the watershed. Dry years and wet years showed significant differences in the concentrations of TP, TN, BOD, and conductivity, indicating that precipitation had the most direct influence on nutrients and organic matter dynamics. Nutrient indicators (TP, TN), organic pollution indicators (BOD, COD), total suspended solids, and chlorophyll-a (Chl-a), which was an estimator of primary productivity, had significant positive relations (p<0.05) with precipitation. The Chl-a concentration, which is an indicator of green algae, was highly correlated with TP, TN, and BOD, which differed from other lakes that showed the lower Chl-a concentration when nutrients increased excessively. Empirical model analysis of log-transformed TN, TP, and Chl-a indicated that the Chl-a concentration was linearly regulated by phosphorus concentration, but not by nitrogen concentration. Spatial regression analysis of the riverine, transition, and lacustrine zones of $log_{10}TN$, $log_{10}TP$, and $log_{10}CHL$ showed that TN and Chl-a had significant relations (p<0.005) while TN and Chl-a had p > 0.05, indicating that phosphorus had a key role in the algal growth. Moreover, the higher correlation of both $log_{10}TP$ and $log_{10}TN$ to $log_{10}CHL$ in the riverine zone than the lacustrine zone indicated that there was little impact of inorganic suspended solids on the light limitation in the riverine zone.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.81-94
• /
• 2006

The water quality impacts of forest fragmentation at the Doam-dam watershed were evaluated in this study. For this ends, the watershed scale model, Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was utilized. To exclude the effects of different magnitude and patterns in weather, the same weather data of 1985 was used because of significant differences in precipitation in year 1985 and 2000. The water quality impacts of forest fragmentation were analyzed temporarily and spatially because of its nature. The flow rates for Winter and Spring has increased with forest fragmentations by $8,366m^3/month$ and $72,763m^3/month$ in the S1 subwatershed, experiencing the most forest fragmentation within the Doam-dam watershed. For Summer and Fall, the flow rate has increased by $149,901m^3/month$ and $107,109m^3/month$, respectively. It is believed that increased flow rates contributed significant amounts of soil erosion and diffused nonpoint source pollutants into the receiving water bodies. With the forest fragmentation in the S1 watershed, the average sediment concentration values for Winter and Spring increased by 5.448mg/L and 13.354mg/L, respectively. It is believed that the agricultural area, which were forest before the forest fragmentation, are responsible for increased soil erosion and sediment yield during the spring thaw and snow melts. For Spring and Fall, the sediment concentration values increased by 20.680mg/L and 24.680mg/L, respectively. Compared with Winter and Spring, the increased precipitation during Summer and Fall contributed more soil erosion and increased sediment concentration value in the stream. Based on the results obtained from the analysis performed in this study, the stream flow and sediment concentration values has increased with forest fragmentation within the S1 subwatershed. These increased flow and soil erosion could contribute the eutrophication in the receiving water bodies. This results show that natural functionalities of the forest, such as flood control, soil erosion protection, and water quality improvement, can be easily lost with on-going forest fragmentation within the watershed. Thus, the minimize the negative impacts of forest fragmentation, comprehensive land use planning at watershed scale needs to be developed and implemented based on the results obtained in this research.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.213-213
• /
• 2011

근래 이상기후에 의한 강우량 증대와 도시화에 따른 첨두유출량의 증대 및 도달시간의 단축은 기존의 유수지만으로 도시홍수를 대처하는데 그 한계점에 다다르게 되었다. 1990년대에 들어 각종 우수유출 저감시설의 활용으로 이상의 문제를 해결하고자 하는 노력들이 시작되었으며, 현재 신규개발지에 저류지와 같은 우수유출저감시설 설치를 법제도적으로 의무화 하고 있어, 전국적으로 천여개소의 저류지가 시설되어 있거나 계획 중에 있다. 저류지는 개발로 인해 증가된 첨두유출량을 개발전의 상태로 저감시키기 위하여 임시 또는 상시 저류하거나 저류능력 이상의 유출량에 대해서는 암거방류시설을 통해 하류부의 하천 또는 하도로 방류시키는 역할을 수행하는 수공구조물로서 일반적으로 저류지 계획 및 설계는 첨두유출량 증가분에 대해 초점을 맞추고 있을 뿐 방류시설에 대한 구체적인 설계는 이루어지지 않고 있는 실정이다. 또한 현재 국내에는 저류지 방류시설로 주로 사용되는 암거에 관한 설계규정이나 기법은 미미한 상태로, 한국도로공사(1991)에서 발표한 "도로배수계획"을 이용하고 있으며, 이는 미국 연방도로국(FHWA, 1985)에서 발표한 설계기법을 그대로 인용하고 있다. 즉, 지형 또는 현장 여건에 따라 암거 흐름의 8형식 중 하나의 형식으로 결정하고, 그 형식에 따라 관련도표를 이용한 시산법 또는 도식해법을 적용하여 유입부 상류수위를 산정함으로써 암거설계가 이루어진다. 하지만 이러한 암거설계 방식은 도로 배수암거에 적합한 것으로 저류지 배수암거에 적용하기에는 무리가 있다고 본다. 따라서, 본 연구에서는 저류지의 일반적인 특성상 암거흐름 8형식 중 Class-II군의 암거 상류부 수위가 잠수된 조건 즉, 평상시 저류지가 일정수위 이상의 저류량을 유지하고 있는 상태에서 저류지 암거방류시설의 대표적인 설계인자인 암거직경, 암거경사, 암거경사, 하류단 수위조건의 변화에 따른 상류부 수위변화를 유량별로 분석해 보았다. 방류 암거의 개수를 고려하기 위하여 암거상류부 수위와 암거직경의 관계해석 시 암거단면적을 이용하여 분석하였으며, 각각의 유량별로 상류부 수위와 암거단면적의 관계를 회귀식으로 제시하였다. 암거상류부 수위와 암거경사의 관계를 분석한 결과 암거경사가 5~20%로 변화할 때 암거상류부 수위의 변화는 2~5%정도의 매우 작은 변화를 보임을 확인할 수 있었으며, 암거길이의 경우는 해석 조건의 특성상 상류부 수위에 영향이 전혀 나타나지 않았다. 암거상류부 수위와 암거하류단 수위의 관계에서 암거상류부 수위는 암거하류단 수위가 암거직경과 퇴사위 높이의 합보다 암거하류단의 수위가 높아지는 시점부터 암거하류단 수위에 비례해서 증가되는 결과를 알 수 있었다.

• The Korean Journal of Pesticide Science
• /
• v.5 no.4
• /
• pp.40-44
• /
• 2001

Pesticide actual usage in fruit crop cultivation was surveyed, and usage trends of individual pesticides were evaluated to provide data for the development of indicators of environmental impact. The amount of pesticide used for fruit crops indicated the order of fungicide>insecticide>herbicide unlike the case of paddy rice. The fungicide rate of total usage was 72% in apple cultivation. Top ranking fungicides used on fruits were Mancozeb, Propineb, Thiophanate-methyl and the main insecticides were Mancozeb, Propineb, Thiophanate-methyl. The usuage by formulation types showed the order of WP>EC>SL>SC>SP>WG. Pesticide usage (a.i.) per hectare by different fruits was citrus 48.6kg, apple 27.1kg, pear 18.6kg, persimmon 17.5kg, peach 11.3kg and grape 9.2kg. Comparison of pesticide usage (a.i.,kg/ha) in some fruit crops between Korea and USA indicated that more pesticides were used for citrus, pear and peach in USA than Korea while more pesticides were used in Korea than USA for apple.