• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.344-344
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• 2023

최근 기후변화에 따라 극한 강우로 전 세계적으로 국지적 홍수 피해가 증가하고 있다. 또한 극한 강우 발생시 다양한 건설 현장의 상황에 따라 침수 취약성이 나타나 인적 물적 피해로 이어질 수 있다. 특히, 시공에 따른 현장 지형 변화에 대해 실시간으로 침수 예측이 불가하여 위험 판단이 어려운 실정이며, 극한 강우 발생에 대비하기 위해 강우 정보 획득 및 분석을 효율화하여 강우예측 정확성을 높일 필요가 있다. 이러한 필요성에 따라 본 연구에서는 건설 현장의 침수 피해를 최소화하기 위해 침수 위험을 판정하고 예측하는 방법을 제시하고자 한다. 본 연구의 침수 위험 판정 방법은 건설 현장에서 실시간 지형변화 정보 확보와 침수 위험 판정의 정확도를 높이기 위한 침수심 분석에 인공 신경망 기법을 활용하였다. 또한, 침수판정 알고리즘은 지형, 강우 분석 모듈과 침수판정 모듈로 구성하였다. 지형 분석 모듈은 건설 현장이 시공진행에 따른 지형 데이터의 변화를 고려하기 위해 실시간 영상 정보의 객체 탐지를 구분하는 인공 신경망 기법을 적용해 지형 분석 모듈을 구축하였다. 강우 분석 모듈은 다양한 강우 정보를 취합할 수 있는 서버를 구축하여 강우 임베딩 정보를 실시간으로 분석하도록 고안하여 정확도를 높였다. 이러한 자료를 바탕으로 강우-유출해석에 의한 침수심 값과 실측값, 침수 지표를 활용하여 인공 신경망 기법으로 침수 위험을 판정하도록 제시하였다. 본 연구를 통해 건설 현장에서 지형 상태의 지속적인 변화와 강우데이터의 정확도 향상에 대응할 수 있는 침수 위험 판정이 가능하고 인적 물적 피해 최소화를 기대할 수 있다. 향후, 본 연구에서 제시된 방법은 건설 현장에서 분석 시스템과 실측 모니터링에 의해 검증되어야 할 것이며, 건설 현장 외에도 스마트 도시 및 지하 공간에서 확대하여 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.8
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• pp.747-755
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• 2010

Distributed Models have relative weak points due to the amount of computer memory and calculation time required for calculating water flow using a numerical analysis based on kinematic wave theory when compared to the conceptual models used so far. Typically, the distributed models have been mainly applied to small basins. It was necessary to decrease the resolution of the grid to make it applicable for large scale watersheds, and because it would take up too much time to calculate using a higher resolution. That has been one of the more difficult factors in applying the model for actual work. In this paper, MPI (Message Passing Interface) technique was applied to solve the problem of calculation time as it is one of the demerits of the distributed model for performing physical and complicated numerical calculations for large scale watersheds. The comparison studies were performed a single domain and a divided small domain in Yongdam Dam watershed in case of typoon 'Ewiniar' at 2006. They were compared to analyze the application effects of parallelization technique. As a result, a maximum of 10 times the amount of calculation time was saved but keeping the level of quality for discharge by using parallelization code rather than a single processor.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1619-1623
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• 2008

현재 섬진강 수계에서는 댐방류에 따른 하류하천의 하도추적은 수문학적 모형에 의해 운영되고 있으나, 하구의 조위 및 하천내 존재하는 수공구조물의 영향 그리고 지류에 의한 흐름분석을 위해서는 정교한 수리학적 모형이 필요하게 된다. 섬진강으로 유입하는 대표수계는 경천, 요천, 그리고 보성강이 있으며, 보성강의 상류에는 주암댐이 보성강의 유하량을 조절하게 되는 데 이를 반영한 모형구축을 지속적으로 수행할 예정이다. 또한 섬진강 하구유역에서는 조위에 의해 본류의 홍수위가 영향을 받게 되므로 이에 대한 영향도 분석하였다. 섬진강 하구에서는 여수관측소와 광양조위지점이 있는데, 두 지점 모두 일년치의 예측이 가능하게 되며 여수지점에서는 실시간 조위관측이 수행되고 있기 때문에 향후 두 지점의 조위결과값을 이용한 최적의 조위산정방법을 결정하게 된다. 본 모형은 하천에서 발생하는 부정류 수리학적 해석모형에 의해 다양한 수행결과를 제시하게 된다. 각각의 관측수위표지점과 비교한 결과 전체적인 경향에서는 합리적인 결과를 나타냄으로서 모형의 적합성을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 대상구간의 전체하도에 대한 적용절차 및 분석기법 등을 참조하여 다른 수계로의 확장이 가능하게 되었다. 단면변환 및 경계조건 산정방법, 모형의 수행 및 결과 분석 등이 댐방류 또는 지류의 유입을 고려한 합리적인 하천관리를 위한 방향을 제시할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.236-236
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• 2017

본 연구에서는 강우의 시공간성을 파악할 수 있는 격자기반의 Average-point Tracking 프로그램을 이용하여 호우의 DAD(Depth-Area-Duration)를 분석하였다. IPCC 5차보고서에 따르면 1950년 이래로 다수의 극한 기상 및 기후 변화가 관측되었다. 그 중 일부는 인간의 활동과 관련된 것으로 많은 지역에서의 극한 호우 현상의 증가가 손꼽힌다. 이러한 극한 호우 현상 증가와 일부 저수지의 유출 증가 경향은 지역적 규모에서 홍수의 위험이 더 커졌음을 의미한다(Kim et al., 2016). 최근 이상기후 현상의 증가에 따른 강우양상의 변화로 게릴라성 집중 호우와 태풍의 빈도가 증가하고 있지만, 우리나라의 호우의 특성은 방위 및 진행방향에 따른 해석이 매우 복잡하여 강우를 정형화하기에 어려운 특징을 보인다. 또한 지속시간이 긴 호우의 경우에는 호우의 범위가 한반도 전체가 되는 특성 때문에 강우의 시 공간성과 관련된 관측 자료는 부족하며, 이러한 특성을 고려한 연구 또한 미진한 실정이다. 만약, 태풍과 같이 호우이동이 뚜렷한 경우, 기존의 적용되고 있는 유역중심의 DAD 분석 방법으로는 DAD 관계를 명확히 표현하기 어려우며 유역면적이 증가할수록 유역의 면적평균강우량의 오차도 증가하기 때문에 DAD 분석의 정확도는 낮아지게 된다. 따라서 본 연구에서는 호우의 형태와 이동을 고려하기 위해 시간에 따른 호우를 격자로 나누어 격자를 증가시키면서 면적평균최대강우량을 산정할 수 있는 Average-point Tracking 방법을 이용하여 DAD 분석을 실시하였다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.22 no.4
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• pp.39-58
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• 2019

This study performed the dam watershed storm runoff modeling using GPM(Global Precipitation Measurement) satellite rain and KIMSTORM2(KIneMatic wave STOrm Runoff Model 2) distributed model. For YongdamDam watershed(930㎢), three heavy rain events of 25th August 2014, 11th September 2017, and 26th June 2018 were selected and tested for 4 cases of spatial rainfalls such as (a) Kriging interpolated data using ground observed data at 7 stations, (b) original GPM data, (c) GPM corrected by CM(Conditional Merging), and GPM corrected by GDA(Geographical Differential Analysis). For the 4 kinds of data(Kriging, GPM, CM-GPM, and GDA-GPM), the KIMSTORM2 was calibrated respectively using the observed flood discharges at 3 water level gauge stations(Cheoncheon, Donghyang, and Yongdam) with parameters of initial soil moisture contents, stream Manning's roughness coefficient, and effective hydraulic conductivity. The total average Nash-Sutcliffe efficiency(NSE) for the 3 events and 3 stations was 0.94, 0.90, 0.94, and 0.94, determination coefficient(R²) was 0.96, 0.92, 0.97 and 0.96, the volume conservation index(VCI) was 1.03, 1.01, 1.03 and 1.02 for Kriging, GPM, CM-GPM, and GDA-GPM applications respectively. The CM-GPM and GDA-GPM showed better results than the original GPM application for peak runoff and runoff volume simulations, and they improved NSE, R², and VCI results.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1063-1068
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• 2010

최근 들어 지구온난화의 영향 등 기후변화에 따라 호우의 빈도와 강도가 증가하여 홍수피해가 확대되고 토사재해, 댐과 저수지의 퇴사 문제가 심각하게 대두되고 있다. 특히 농업용저수지의 경우 제체가 노후화되고 유입토사에 의한 퇴사는 심각한 수준에 있다. 또한 도심중심의 다양한 공사 등은 토지 이용과 피복을 변화시켜 많은 토사 유출의 원인이 되고 있다. 이렇게 노출된 토사는 탁수발생원이 되고, 토사와 부유물로 형성된 탁수환경은 수중의 태양복사에너지 전달을 방해하여 수중생태계의 먹이사슬과 저서생물의 서식환경에 악영향을 미치고 있다. 특히 농업용 저수지는 반폐쇄성 수역으로써 탁수환경에 노출되기 쉬우며, 수질회복에는 많은 노력과 비용이 소요된다. 또한 탁수환경의 변화는 시 공간적으로 발생하고 지속적으로 일어나기 때문에 탁수환경에 미치는 토사에 대한 연구는 우선적으로 시행되어야 한다. 이러한 토사 정보의 추출 및 분석에 RS기법의 활용은 증대되고 있으나 우리나라에서는 아직 연구가 미진하여, 이에 대한 기초연구가 시급한 실정이다. 본 연구는 2단계로 진행하였다. 먼저 1단계는 탁도계(2100P turbidimeter)를 이용하여 토사농도 변화에 따른 탁도를 측정하여 탁도 관계식을 추정하였다. 2단계는 분광복사계(LI-1800)를 이용하여 토사농도 변화에 따른 분광반사율을 측정하고, 얻어진 결과는 도함수와 적분의 수치해석 방법으로 토사농도를 측정할 수 있는 최적밴드를 구하였다. 다음으로 각 밴드간의 비를 계산하여 탁수환경을 측정할 수 있는 가장 적합한 밴드 조합식을 구하였다. 얻어진 밴드 조합식은 1단계에서 추정한 토사농도에 따른 탁도 관계식과의 상관관계를 분석하여 분광복사계를 이용한 탁도 관계식을 추정하였다. 그 결과, 6개의 탁도 관계식이 추정되었으며 결정계수 $R^2$는 0.67의 높은 상관성을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.867-867
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• 2012

기후변화와 변동으로 인해 기온, 강수, 증발산 등의 수문순환 요소들이 과거와는 다르게 빠른 속도로 변하고 있다. 이에 따라 지난 수십 년간 기후변화가 수문학적 극한사상에 미치는 잠재적 영향은 수자원공학 관련 분야에서 관심 대상이 되어왔으며, 많은 선행 연구들은 극한 수문사상의 규모 및 빈도가 증가한다는 결과를 보여 주었다. 우리나라의 경우 최근 10년간(1999~2008년) 1일 100mm 이상 집중호우의 발생빈도는 총 385회로, 70~80년대 222회에 비해 무려 1.7배나 증가했다. 2011년의 경우 7월초부터 8월 중순까지 지속적인 장마와 집중호우로 인해 1285.3mm의 누적강수량이 발생하였으며, 서울 및 수도권 지역에서 100년 빈도 설계강수량을 초과하는 집중호우 발생으로 서울의 도심지역 곳곳이 침수되어 많은 재산피해와 인명피해를 입혔다. A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기말(2071~2100년)에는 20세기말(1971~2000년)에 비해 약 17%가 증가할 것으로 전망하고 있다. 이처럼 기후변화는 특히 도시수공시설물을 설계하는데 있어 가장 중요한 변수인 극한강우사상을 변화시키기 때문에 도시배수시설물을 계획하고 설계하는 수공기술자들에게 기후변화를 고려하는 일은 자명한 일이다. 또한, 기후변화로 인한 수문과정의 점진적 변화 영향은 도시배수관련 기반시설물의 첨두홍수량과 빈도를 변화시킬 것으로 예상하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변동이 도시배수체계에 미치는 영향을 평가하기 위해 외부기상인자의 변동을 반영할 수 있는 비정상성 빈도해석기법을 이용하여 지속시간 1기간, 3시간, 24시간 빈도별 설계강수량을 산정한 후 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 통해 도시배수체계에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 통해 현재의 도시배수체계와 비교함으로써 기후변동이 도시배수체계에 미치는 영향을 정량화하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.5
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• pp.411-422
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• 2016

Rainfall-runoff modeling in conjunction with rainfall frequency analysis has been widely used for estimating design floods in South Korea. However, uncertainties associated with underlying distribution and sampling error have not been properly addressed. This study applied a Bayesian method to quantify the uncertainties in the rainfall frequency analysis along with Gumbel distribution. For a purpose of comparison, a probability weighted moment (PWM) was employed to estimate confidence interval. The uncertainties associated with design rainfalls were quantitatively assessed using both Bayesian and PWM methods. The results showed that the uncertainty ranges with PWM are larger than those with Bayesian approach. In addition, the Bayesian approach was able to effectively represent asymmetric feature of underlying distribution; whereas the PWM resulted in symmetric confidence interval due to the normal approximation. The use of long period data provided better results leading to the reduction of uncertainty in both methods, and the Bayesian approach showed better performance in terms of the reduction of the uncertainty.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.31 no.8
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• pp.51-62
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• 2015

It is not possible to provide resonable evidence for embankment (or dam) overtopping in geotechnical engineering, and conventional analysis by hydrologic design has not provided the evidence for the overflow. However, hydrologic design analysis using Copula function demonstrates the possibility that dam overflow occurs when estimating rainfall probability with rainfall data for 40 years based on fluctuating water level of a dam. Hydrologic dam risk analysis depends on complex hydrologic analyses in that probabilistic relationship needs to be established to quantify various uncertainties associated with modeling process and inputs. The systematic approaches to uncertainty analysis for hydrologic risk analysis have not been addressed yet. In this paper, the initial level of a dam for stability of a dam is generally determined by normal pool level or limiting the level of the flood, but overflow of probability and instability of a dam depend on the sensitivity analysis of the initial level of a dam. In order to estimate the initial level, Copula function and HEC-5 rainfall-runoff model are used to estimate posterior distributions of the model parameters. For geotechnical engineering, slope stability analysis was performed to investigate the difference between rapid drawdown and overtopping of a dam. As a result, the slope instability in overtopping of a dam was more dangerous than that of rapid drawdown condition.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.11
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• pp.887-898
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• 2007

A physically based semi-distributed model, SWAT was applied to the Chungju Dam upstream watershed in order to investigate the spatial and temporal characteristics of watershed sediment yields. For this, general features of the SWAT and sediment simulation algorithm within the model were described briefly, and watershed sediment modeling system was constructed after calibration and validation of parameters related to the runoff and sediment. With this modeling system, temporal and spatial variation of soil loss and sediment yields according to watershed scales, land uses, and reaches was analyzed. Sediment yield rates with drainage areas resulted in $0.5{\sim}0.6ton/ha/yr$ excluding some upstream sub-watersheds and showed around 0.51 ton/ha/yr above the areas of $1,000km^2$. Annual average soil loss according to land use represented the higher values in upland areas, but relatively lower in paddy and forest areas which were similar to the previous results from other researchers. Among the upstream reaches, Pyeongchanggang and Jucheongang showed higher sediment yields which was thought to be caused by larger area and higher fraction of upland than other upstream sub-areas. Monthly sediment yields at the main outlet showed same trend with seasonal rainfall distribution, that is, approximately 62% of annual yield was generated during July to August and the amount was about 208 ton/yr. From the results, we could obtain the uniform value of sediment yield rate and could roughly evaluate the effect of soil loss with land uses, and also could analyze the temporal and spatial characteristics of sediment yields from each reach and monthly variation for the Chungju Dam upstream watershed.